光电综合技术课程设计教学大纲(正式)

1、a.正向电动运行波形b.反向电动运行波形2.转速、电流双闭环调节电路在双闭环直流调速系统中设置了两个调节器，转速调节器的输出当作电流调节器的输入，电流调节器的输出控制晶闸管整流器的触发装置。系统原理图如图6所示，检测部分中，采用了霍尔片式电流检测装置对电流环进行检测，转速则是采用了测速电机进行检测。 为了获得良好的静、动态性能，转速和电流两个调节器都采用 PI 调节器。PI 调节器的输出由两部分组成，第一部分是比例部分，第二部分是积分部分。把比例运算电路和积分电路组合起来就构成了比例积分调节器，如图5所示，可知:1UO=-I1R1-R0C1Uidt I1=I0=Ui/R0 U0=-R1Ui/R

2、0- R0C1/1Uidt 当突加输入信号Ui 时，开始瞬间电容C1相当于短路，反馈回路中只有电阻R1，此时相当于比例调节器，它可以毫无延迟地起调节作用，故调节速度快；而后随着电容C1被充电而开始积分，U0线性增长，直到稳态。图5、PI 调节器电路转速调节器是调速系统的主导调节器，它使转速跟随其给定电压变化，稳态时实现转速无静差，对负载变化起抗扰作用，其输出限幅值决定电机允许的最大电流。 电流调节器使电流紧紧跟随其给定电压变化，对电网电压的波动起及时抗扰作用，在转速动态过程中能够获得电动机允许的最大电流，从而加快动态过程， 当电机过载甚至堵转时，限制电枢电流的最大值，起快速的自动保护作用。一旦

3、故障消失，系统立即自动恢复正常。图6、转速、电流调节电路图ASR 转速调节器 ACR 电流调节器 GT 触发装置 M 直流电动机 TG 测速发电机 TA 电流互感器 UPE-电力电子变换器Un*-转速给定电压Un-转速反馈电压Ui*-电流给定电压Ui-电流反馈电压 图中，来自速度给定电位器给定的信号Un*与速度反馈信号Un 比较后，偏差为Un= Un*-Un，送到速度调节器ASR 的输入端。速度调节器的输出Ui*作为电流调节器ACR 的给定信号，与电流反馈信号Ui 比较后，偏差为Un= Ui*-Ui，送到电流调节器ACR 的输入端，电流调节器的输出Uct 送到触发器，以控制可控整流器，整流器为

4、电动机提供直流电压Ud. 。3.PWM驱动装置控制电路图7为PWM 驱动装置控制电路框图。该控制电路包括恒频波形发生器、脉宽调制器、脉冲分配电路等脉宽调速系统所特有的电路。图7、PWM 驱动装置控制电路框图 1.恒频波形发生器它的作用是产生频率恒定的振荡信号作为时间比较的基准，其波形可以是三角形波或锯齿波。PWM 波由具有输出的PWM 控制器产生。2.脉宽调制器它的作用是实现电压、脉宽的转换（V/M），即形成PWM 信号。 3.脉冲分配电路在可逆PWM 变换器中，上、下两个晶体管经常交替工作。由于晶体管存在关断时间，因此有可能能造成在一个晶体管未完全关断时，另一个晶体管已导通，从而使电源短路。

5、为了避免这种情况发生，根据功率转换电路的工作要求，设置了大功率晶体管的导通次序，即脉冲分配电路，使大；功率晶体管能按照指定的顺序导通。在图9中，晶体管V1、V4是同时关断的，V2、V3也是同时导通同时关断的，但V1与V2、V3与V4都不允许同时导通，否则电源Ud 直通短路。设V1、V4先同时导通T1秒后同时关断，间隔一定时间之后，再使V2、V3同时导通T2秒后同时关断。图8. 脉冲分配电路 电动机电枢端电压的平均值为：T 1-T 2Ud =(2T 1TUa= T 1+T 2-1 Ud=（2-1）Ud由于01，Ua 值的范围是-Ud Ud ，因而电动机可以在正反两个方向调速运转。4.基极驱动电路

6、系统采用的功率驱动电路取决于主开关管V 的器件类别。用不同类别的主开关其功率驱动电路也不同。本系统采用BJT 功率晶体管的驱动电路。 图10是驱动 BJT功率晶体管的一种用的双电源光电耦合驱动电路，其工作原理如下:Vo1 +Vo2为逻辑低电平时，T4晶体管止集电极输出高电平至T3基极，稳压管W 与T3均导通 ，使集电极为低电平。一般可设计T3集电极低电平为负值，例如，设计Vca=Vw+VCESa-VCC=2.6V ，受VC3负位制约；BJT 基极 电位(A点 为 VC3+VEB2=-2V(此时T1管VBE1-VEB2=O6V 反偏电压截止 。BJT 发射极连于C电容 C的联交点 B，可获得直流

7、悬浮零电位VB (VCCVc=0( Vc=2VccC C 。该直流悬浮零电位使 BJT基极发射极间有2V 的反向偏置电压，以保证 BJT的可靠关断。因BJT 发极与电感 L相连，电容C 还有效隔断驱动路和L 强电电路的直流电联系。Vo1 +Vo2为高电平时，T4导通 ，T3和稳压管关断，Vcc 经R3和T1管基极 、发射极向BJT 提供基极开通电流，T2管承受VBE1=-VEB2反压截止。R1限制 BJT导通基流的大小。R2在BJT 关断瞬间，限制电容C 经BJT 发射极、基极，T2发射极、集电极，负电源回路的反向恢复电流峰值。调试图2中的 R5，可改变Vo1 +Vo2脉冲的幅值 ，以适应输入

8、光电耦合电路的参 敬定额要求 。图10电路的适应性较强 也可用于IGBT 绝缘栅双极晶体管的功率驱动电路 。图9. 基极驱动电路3.2 软件设计4 总结基于DSP 的电能质量在线实时监测系统, 可监测多项电能质量指标, 功能强大且具有可拓展性。锁相环电路动态跟踪采样频率, 提高采样的精确性；A/ D 选用14 位芯片, 三相电压、电流同时采集, 提高转换精度；多通信接口设计便利数据收集。使得该装置能满足实时监测的要求。通过此次比较完整的设计使我更加了解了DSP 的性能及其功能的强大，同时进一步熟悉了诸如Protel99SE 、Visio 等一些软件的操作。在设计过程中需要查阅不少的资料，复习了

9、相关的设计原理，对基础课程进行了一次较全面的复习，进一步巩固了所学的知识。通过本次设计也是自己了解到了很多的不足：基础知识不是很熟悉，专业方面上的知识有待进一步提高和深入。再者，设计的系统功能还不是很完善，有待在以后的学习中进一步努力，提高动手能力，加深对知识了解。验证设计综合演示必选1 瞄准系统工作原理、分划板42 激光定向系统准直系统、光电池43 周视望远系统转像原理44 光学读数系统对准精度45 光栅传感系统莫尔条纹技术4三、教学内容及教学要求实验一 瞄准系统（4学时）教学要求：1 理解瞄准系统的工作原理；2 理解分划板在瞄准系统中的作用和应用；教学重点与难点：1 瞄准系统的工作原理；2

10、 瞄准系统的组装；教学内容：1瞄准系统的工作原理；2瞄准系统的组装；实验二 激光定向系统光纤（4学时）教学要求：1理解激光准直系统的原理及作用；2了解光电池在激光定向系统中的应用和作用；教学重点与难点：1理解激光准直系统的原理及作用；2了解光电池在激光定向系统中的应用和作用；教学内容：1激光准直系统的原理及作用；2激光定向系统中的组装及调试；实验三 周视望远系统（4学时）教学要求：1理解周视望远系统中转像原理及应用；2掌握周视望远系统的组装；教学重点与难点：1周视望远系统中转像原理及应用；2周视望远系统的组装；教学内容：1周视望远系统中转像原理及应用；2周视望远系统的组装；3. 周视望远系统的工作原理；实验三 光学读数系统（4学时）教学要求：1理解光学读数系统中对准精度；2光学读数系统的组装和调试；教学重点与难点：1光学读数系统中对准精度；2光学读数系统的组装和调试；教学内容：1光学读数系统中对准精度的含义及读数；2光学读数系统的组装和调试；实验五 光栅传感系统（4学时）教学要求：1理解光栅传感系统的工作原理；2理解莫尔条纹技术的产生和原理；3莫尔条纹的调试和观测；教学重点与难点：1光栅传感系统的工作原理；2莫尔条纹技术的产生和原理；3莫尔条纹的调试和观测；教学内容：1理解光栅传感系统的工作原理；2理解