电机电力电子及电气传动教学实验台介绍

1、.电力电子技术PAGE ：.；PAGE 34 MCL系列电机电力电子及电气传动教学实验台引见一 概 述1特点：1采用组件式构造，可根据不同内容进展组合，故构造紧凑，运用方便灵敏，并且可随着功能的扩展只需添加组件即可，能在一套安装上完成，等课程的主要实验。2安装规划合理，外形美观，面板表示图明确，直观，学生可经过面板的表示查寻缺点，分析任务原理。电机采用导轨式安装，改换机组简捷，方便，所采用的电机经过特殊设计，其参数特性能模拟3KW左右的通用实验机组，能给学生正确的感性认识。除实验控制屏外，还设置有实验用台，内可放置机组，实验组件等，并有可活动的抽屉，内可放置导线，工具等，使实验更方便。3实验线

2、路典型，配合教学内容，满足教学大纲要求。控制电路全部采用模拟和数字集成芯片，可靠性高，维修，检测方便。触发电路采用数字集成电路双窄脉冲。4安装具有较完善的过流、过压、RC吸收、熔断器等维护功能，提高了设备的运转可靠性和抗干扰才干。5面板上有多只发光 = 2 * DBNUM3 二极管指示每一个脉冲的有无和熔断器的通断。触发脉冲可外加，也可采用内部的脉冲触发可控硅，并可模拟整流缺相和逆变颠覆等缺点景象。2技术参数1输入电源： 380V 10% 50HZ1HZ2任务条件：环境温度：-5 400C 相对湿度：75% 海 拔：1000m3安装容量：1KVA4电机容量：200W5外形尺寸：长1600mm

3、X宽700mm长1300mm X宽700mm3能开设的实验电力电子技术半控型器件：1单结晶体管同步移相触发电路及单相半波可控整流电路2正弦波同步移相触发电路及单相半波可控整流电路3锯齿波同步移相触发电路4单相桥式半控整流电路5单相桥式全控整流电路6单相桥式有源逆变电路7三相半波可控整流电路8三相半波有源逆变电路9三相桥式半控整流电路10三相桥式全控整流电路11三相桥式有源逆变电路12直流斩波电路13单相并相逆变电路14单相交流调压电路15三相交流调压电路电力电子技术全控型器件特性部分1功率场效应晶体管(MOSFET)的主要参数丈量2功率场效应晶体管(MOSFET)的驱动电路研讨3绝缘栅双极型晶

4、体管(IGBT)特性及其驱动电路的研讨4电力晶体管GTR驱动电路的研讨5电力晶体管GTR的特性研讨电力电子技术全控型器件典型线路部分1直流斩波电路升压斩波、降压斩波的性能研讨2单相交直交变频电路的性能研讨3半桥型开关稳压电源的性能研讨4电流控制型脉宽调制开关稳压电源研讨5直流斩波电路Buck-Boost变换器的研讨6采用自关断器件的单相交流调压实验7单相正弦波SPWM逆变电路实验8全桥DC/DC变换电路实验9整流电路的有源功率因数校正实验10软开关实验直流调速实验1晶闸管直流调速系统参数和环节特性的测定 2晶闸管直流调速主要单元调试3不可逆单闭环直流调速系统静特性的研讨4双闭环晶闸管不可逆直流

5、调速系统 5逻辑无环流可逆直流调速系统 6双闭环控制的直流脉宽调速系统(PWM) 交流调速实验1双闭环三相异步电机调压调速系统 2双闭环三相异步电机串级调速系统 3微机控制的脉宽调制SPWM变频调速系统IPM4空间矢量控制的变频调速系统5采用DSP的磁场定向变频调速系统与直接转矩变频调速系统6采用DSP控制的直流方波无刷电机调速系统4. 组件配置：41实验机组：1直流电动机：PN=185W，UN=220V，IN=1.1A，n=1500r/min2绕线式异步电机：PN=100W，UN=220V，IN=0.55A，n=0r/min3直流复励发电机M01：PN=100W，UN200V，IN0.5A，

6、n1500/min4三相笼型异步电动机M04：PN=100W，UN220V，IN0.48A，n1400/min5直流方波无刷电机M15：PN=40W，UN36V，IN1.3A，n1500/min42实验挂箱：1MCL-05 单结晶体管，正弦波，锯齿波触发电路2MCL-06 单相并联逆变器，斩波器3MCL-07 IGBT、VDMOS、GTR电力电子器件实验箱MCL-03 速度变换器，转速调理器，电流调理器4MCL-08 直流斩波电路Buck-Boost和电流控制型脉宽调制开关稳压电源实验箱MCL-04 反号器，转矩极性鉴别器，零电流检测器,逻辑控制器.5MCL-09 微机控制的SPWM变频调速及

7、空间矢量控制变频调速实验箱6MCL-10A 全桥DC/DC变换、直流脉宽调速系统实验箱7MCL-11 单相交流调压实验、单相正弦波SPWM逆变电路实验8MCL-13A 采用DSP控制的变频调速实验箱9MCL-14A 采用DSP控制的直流方波无刷电机调速实验箱10MCL-15 整流电路的有源功率因数校正实验箱11MCL-16 直流斩波电路升压斩波、降压斩波、单相交直交变频电路的性能研讨、半桥型开关稳压电源的性能研讨 12MCL-17 软开关13MCL-18 速度变换器，转速调理器，电流调理器，电流互感器，电压互感器,过流维护，给定，电流反响14MCL-20 给定，触发电路，组晶闸管，平波电抗器，

8、RC阻容吸收,二极管三相整流桥15MCL-22 现代电力电子电路和直流脉宽调速系统实验16MCL-33 触发电路，组晶闸管，组晶闸管，平波电抗器，RC阻容吸收,二极管三相整流桥17MEL-11 电容箱18MEL-02 三相芯式变压器19MCL-34挂箱：反号器(AR)，转矩极性鉴别器(DPT)，零电流检测器(DPZ)，逻辑控制器(DLC)43 选配挂箱：1MEL03挂箱：可调电阻器2电机导轨及测速发电机 直流发电机M01：PN=100W，UN=200V3电机导轨及测功机、测速发电机 MEL13组件。二 MCL系统挂箱引见和运用阐明 = 1 * DBNUM3 一MCL18挂箱MCL31MCL18

9、由G给定，零速封锁器DZS，速度变换器FBS，转速调理器ASR，电流调理器ACR，过流过压维护等部份组成。 = 1 * Arabic 1. G给定：原理图如图1-1。它的作用是得到以下几个阶跃的给定信号：10V突跳到正电压，正电压突跳到0V；20V突跳到负电压，负电压突跳到0V；3正电压突跳到负电压，负电压突跳到正电压。正负电压可分别由RP1、RP2两多圈电位器调理大小调理范围为013V左右。数值由面板右边的数显窗读出。只需依次扳动S1、S2的不同位置即能到达上述要求。1假设S1放在“正给定位，扳动S2由“零位到“给定位即能获得0V突跳到正电压的信号，再由“给定位扳到“零位能获得正电压到0V的

10、突跳；2假设S1放在“负给定位，扳动S2，能得到0V到负电压及负电压到0V的突跳；3S2放在“给定位，扳动S1，能得到正电压到负电压及负电压到正电压的突跳。运用本卷须知：给定输出有电压时，不能长时间短路，特别是输出电压较高时，否那么容易烧坏限流电阻。2FBC+FA+FT电流变送器与过流过压维护：此单元有三种功能：一是检测电流反响信号，二是发出过流信号，三是发出过压信号。电路图为1-2。1电流变送器电流变送器适用于可控硅直流调速安装中，与电流互感器配合，检测可控硅变流器交流进线电流，以获得与变流器电流成正比的直流电压信号，零电流信号和过电流逻辑信号等。电流互感器的输出接至输入TA1，TA2，TA

11、3，反映电流大小的信号经三相桥式整流电路整流后加至9R1、9R2、VD7及RP1、9R3、9R20组成的各支路上，其中：a9R2与VD7并联后再与9R1串联，在其中点取零电流检测信号。b将RP1的可动触点输出作为电流反响信号，反响强度由RP1进展调理。c将可动触点RP2与过流维护电路相联，输出过流信号，可调理过流动作电流的大小。2过流维护FA当主电路电流超越某一数值后(2A左右)，由9R3，9R20上获得的过流信号电压超越运算放大器的反向输入端，使D触发器的输出为高电平，使晶体三极管V由截止变为导通，结果使继电器K的线圈得电，继电器K由释放变为吸引，它的常闭触点接在主回路接触器的线圈回路中，使

12、接触器释放，断开主电路。并使发光二极管亮，作为过流信号指示，通知操作者曾经过流跳闸。SA为解除记忆的复位按钮，当过流动作后，如过流缺点曾经排除，那么须按下以解除记忆，恢复正常任务。图1-2 电流变送器与过流维护原理图3零速封锁器DZS零速封锁器的作用是当调速系统处于静车形状，即速度给定电压为零，同时转速也确为零时，封锁调理系统中的一切调理器，以防止静车时各放大器零漂引起可控硅整流电路有输出使电机爬行的不正常景象。原理电路如图13所示。图13 零速封锁器它的总输入输出关系是：1当1端和2端的输入电压的绝对值都小于0.07 V左右时，那么3端的输出电压应为0V；2当1端和2端的输入电压绝对值或者其

13、中之一或者二者都大于0.2V时，其3端的输出电压应为15V；3当3端的输出电压已为15V，后因1端和2端的电压绝对值都小于0.07V，使3端电压由15V变为0V时，需求有100毫秒的延时。3端为OV时输入到各调理器反响网络中的场效应管，使其导通，调理器反响网络短路而被封锁，3端为15V时输入到上述场效应管使其夹断，而解除封锁。详细原理如下：它是由两个山形电平检测器和开关延时电路组成。1DZS前半部分别由线性集成电路A1：A和A1：B组成二个山形电平检测器，山形电平极测器的输入输出特性如图14所示，输入电压是指1或2端送入的电压S3放在封锁位，输出电压是指在4或5上得到的电压。调整参数到输出电压

14、突跳的几个输入电压为：Ua=0.2V Ub=0.07V Uc=+0.07V Ud=+0.2V输出正向电压无限幅，约为+12V，输出负向电压用二极管VD9和VD10箝位到0.7V。2DZS的后关部为开关延时电路a当1和2端电压绝对值均小于0.07V，那么4和5得到的电压都为+15V，高电平为“1态，输入单与门4011，其输出10脚也为“1态，二极管VD11截止，这样单与非门的输入为“1态，输出3脚为“0态，VD12导通，使稳压管VST不能击穿，所以三极管VT1截止，从而3端输出为0V。b当1和2端电压绝对值或其中之一或二者都大于0.2V时，那么在4和5上或者4为0.7V，或者5为0.7V，或者4

15、、5均为0.7V，低电平为“0态，三种情况输入D：C，其输出都为“0态，VD11导通，接0V，D:A输入为“0态，其输出为“1态，使VD12截止，稳压管VST在30V的电压作用下而击穿，VT1饱和导通，可使3端输出为15V。c当已在b的情况，3端子输出为15V，此时D:C的输出为0V，D:A上输入电压接近0V。假设要回到a的情部，那么D：C的输出先由“0态变成“1态，VD11截止，D:A上输入上电压应为+15V，但电容C5二端电压不能突变，+15V电源经过R27对C5充电，C5电压逐渐上升，上升到一定数值后D：A的输出由“1态变为“0态，从而使3端输出为0V，所以3端由15V变为0V有一延时时

16、间，其延时长短取决于R27C5的充电回路时间常数。d钮子开关S3有二个位置，放在“封锁位，用在调速系统正常任务的情况，即为上述分析情况，放在“解除位，A1：A组成的山形电平检测器输入总是+15V，3端子电位总是15V，使各调理器解除封锁，以便单独调试调理器用。4电源输入输出端：面板下部的L1、L2、L3三接线柱表示三相电源的输入，U、V、W表示电源输出端。在进展实验时，调压器的输出端接到L1、L2、L3，U、V、W接到可控硅或电机，在L1、U，L2、V，L3、W间接有电流互感器，L1、L2间接有电压互感器，当电流过大或电压过高时，过流维护和过压维护动作。运用本卷须知：接到可控硅的电压必需从U、

17、V、W引出，否那么过流维护和过压维护不起作用。5FBS速度变换器速度变换器FBS用于转速反响的调速系统中，将直流测速发电机的输出电压变换成适用于控制单元并与转速成正比的直流电压，作为速度反响。其原理图如图15所示。运用时，将测速发电机的输出端接至速度变换器的输入端1和2。分两路输出。1一路经电位器RP2至转速表，转速表(02000n/s)已装在电机导轨上。2另一路经电阻及电位器RP，由电位器RP中心抽头输出，作为转速反响信号，反响强度由电位器RP的中心抽头进展调理，由电位器RP输出的信号，同时作为零速封锁反映转速的电平信号。元件RP装在面板上。 6ASR速度调理器速度调理器ASR的功能是对给定

18、和反响两个输入量进展加法，减法，比例，积分和微分等运算，使其输出按某一规律变化。它由运算放大器，输入与反响网络及二极管限幅环节组成。其原理图如图1-6所示。 转速调理器ASR也可当作电压调理器AVR来运用。速度调理器采用电路运算放大器，它具有两个输入端，同相输入端和倒相输入端，其输出电压与两个输入端电压之差成正比。电路运算放大器具有开环放大倍数大，零点漂移小，线性度好，输入电流极小，输出阻抗小等优点，可以构成理想的调理器。图1-7中，由二极管VD4，VD5和电位器RP2，RP3组成正负限幅可调的限幅电路。由C2，R9组成反响微分校正网络，有助于抑制振荡，减少超调，R15，C1组成速度环串联校正

19、网络。场效应管V5为零速封锁电路，当4端为0V时VD5导通，将调理器反响网络短接而封锁，4端为-13V时，VD5夹断，调理器投入任务。RP1为放大系数调理电位器。元件RP1，RP2，RP3均安装在面板上。电容C1两端在面板上装有接线柱，电容C2两端也装有接线柱，可根据需求外接电容。7ACR电流调理器电流调理器适用于可控制传动系统中，对其输入信号给定量和反响量时进展加法、减法、比例、积分、微分，延时等运算或者同时兼做上述几种运算。以使其输出量按某种予定规律变化。它是由下述几部分组成：运算放大器，两极管限幅，互补输出的电流放大级、输入阻抗网络、反响阻抗网络等。电流调理器与速度调理器相比，添加了4个

20、输入端，其中2端接过流推信号，电流变换器的过流信号U，当该点电位高于某值时，VST1击穿，正信号输入，ACR输出负电压使触发电路脉冲后移。UZ、UF端接逻辑控制器的相应输出端，当这二端为高电平常，三极管V1、V2导通将Ugt和Ugi信号对地短接，用于逻辑无环流可逆系统。晶体管V3和V4构成互补输出的电流放大级，当V3、V4基极电位为正时，V4管PNP型晶体管截止，V3管和负截构成射极跟随器。如V3，V4基极电位为负时，V3管NPN型晶体管截止，V4管和负截构成射极跟随器。接在运算放大器输入端前面的阻抗为输入阻抗网络。改动输入和反响阻抗网络参数，就能得到各种运算特性。元件RP1、RP2、RP3装

21、在面板上，C1、C2的数值可根据需求，由外接电容来改动。 = 2 * DBNUM3 二MCL-33挂箱：MCL33由脉冲控制及移相，双脉冲察看孔，一组可控硅，二组可控硅及二极管，RC吸收回路，平波电抗器L组成。本实验台提供相位差为60O，经过调制的“双窄脉冲调制频率大约为310KHz，触发脉冲分别由两路功放进展放大，分别由Ublr和Ublf进展控制。当Ublf接地时，第一组脉冲放大电路进展放大。当Ublr接地时，第二组脉冲放大电路进展任务。脉冲移相由Uct端的输入电压进展控制，当Uct端输入正信号时，脉冲前移，Uct端输入负信号时，脉冲后移，移相范围为1001600。偏移电压调理电位器RP调理

22、脉冲的初始相位，不同的实验初始相位要求不一样。双脉冲察看孔输出相位差为60o的双脉冲，同步电压察看孔，输出相电压为30V左右的同步电压，用双踪示波器分别察看同步电压和双脉冲，可比较双脉冲的相位。运用本卷须知：单双脉冲及同步电压察看孔在面板上俱为小孔，仅能接示波器，不能输入任何信号。1. 脉冲控制。面板上部的 = 6 * DBNUM3 六档直键开关控制接到可控硅的脉冲，1、2、3、4、5、6分别控制可控硅VT1、VT2、VT3、VT4、VT5、VT6的触发脉冲，当直键开关按下时，脉冲断开，弹出时脉冲接通。2. 一桥可控硅由六只5A800V组成。3. 二桥可控硅由六只5A800V构成，另有六只5A

23、800V二极管。4. RC吸收回路可消除整流引起的振荡。当做调速实验时需接在整流桥输出端。平波电抗器可作为电感性负载电感运用，电感分别为50mH、100mH、200mH、700mH, 在1A范围内根本坚持线性。运用本卷须知：外加触发脉冲时，必需切断内部触发脉冲。 三MCL34挂箱MCL34为逻辑无环流可逆直流调速公用挂箱。由AR(反号器)、DPT转矩器性鉴别器、DPZ零电流检测器、DLC(逻辑控制器构成。1AR反号器反号器AR由运算放大器及有关电阻组成，如图1-8所示。用于调速系统中信号需求倒相的场所。反号器的输入信号由运算放大器的反相端接入，故输出电压为 USC=-RP+R3/R1调理RP的

24、可动触点，可改动RP的数值，使RP+R3=R1，那么USC=-USR，输入与输出成倒相关系。元件RP装在面板上。 2DPT转矩极性鉴别器转矩极性鉴别器为一电平检测器，用于检测控制系统中转矩极性的变化；它是一个模数转换器，可将控制系统中延续变化的电平转换成逻辑运算所需的0、1形状信号。其原理图如图19a所示。转矩极性鉴别器的输入输出特性如图19b所示，具有继电特性。调理同相输入端电位器可以改动继电特性相对于零点的位置。特性的回环宽度为Uk=Usr2-Usr1=K1(Uscm2-Uscm1)式中K1为正反响系数，K1越大，那么正反响越强，回环宽度就越大，Usr2和Usr1分别为输出由正翻转到负及由

25、负翻转到正所需的最小输入电压；Uscm2和Uscm1分别为正向和负向饱和输出电压。逻辑控制系统中的电平检测环宽普通取0.20.6V，环宽大时能提高系统抗干扰才干，但环太宽时会使系统运作愚钝。3DPZ零电流检测器零电流检测器也是一个电平检测器，其任务原理与转矩极性鉴别器一样，在控制系统中进展零电流检测，其原理图和输入输出特性分别如图1-10a和1-10b所示。4DLC逻辑控制器逻辑控制器适用于直流电动机可控硅无环流反并联供电的调压调速系统中，它对转矩极性指令和主回路零电流信号进展逻辑运算，切换加于正组桥或反组桥可控硅整流安装上的触发脉冲。逻辑电路除了功率输出级外，全部采用CMOS集成化与非门电路

26、组成。对于与非门电路来说，只需当输入端全部为“1信号高电平时，其输出才为零低电平；只需输入端中任一个“0信号，其输出便为“1信号。其原理图如图1-11所示。DLC主要由逻辑判别电路，延时电路，逻辑维护电路，推环节等组成。A逻辑判别环节 逻辑判别环节的义务是根据转矩极性电平检测器和零电流电平检测器的输出UM和UI形状，正确地判别晶闸管的触发脉冲能否需求进展切换由UM能否变换形状决议及切换条件能否具备由UI能否由“0态变“1态决议。即当UM变换后，零电流检测器检测到主电路电流过零UI =“1时，逻辑判别电路立刻翻转，同时应保证在任何时辰逻辑判别电路的输出UZ和UF形状必需相反。B延时环节 要使正，

27、反两组整流安装平安，可靠地切换任务，必需在逻辑无环流系统中逻辑判别电路发出切换指令UZ或UF后。经关断等待时间t1(3ms)和触发等待时间t2(10ms)之后才干执行切换指令，故设置相应的延时电路，电路中VD1、C1, VD2、C2起t1的延时作用，VD3、C3,、VD4、C4起t2的延时作用。C逻辑维护环节 逻辑维护环节也称多一维护环节。当逻辑电路发生缺点时，UZ、UF的输出同时为1形状，逻辑控制器两个输出端Ublr和Ublf全为0形状，呵斥两组整流安装同时开放，引起短路环流事故。参与逻辑维护环节后，当UZ、UF全为1形状时，使逻辑维护环节输出A点电位变为0，使Ublf和Ublr都为高电平，

28、两组触发脉冲同时封锁，防止产生短路环流事故。D推环节 在正，反桥切换时，逻辑控制器中D2:10输出1 形状信号，将此信号送入ACR的输入端作为脉冲后移推指令，从而可防止切换时电流的冲击。E功率放大输出环节。由于与非门输出功率有限，为了能可靠推进脉冲门或, 故加了由V1和V2_组成的功率放大级,由逻辑信号ULK1或ULK2进展控制,或为“通，或“断来控制触发脉冲门或触发脉冲门。四MCL05挂箱MCL-05挂箱为触发电路公用挂箱，其中有单结晶体管，正弦波，锯齿波同步移相触发电路。面板左上方装有同步变压器原边组的接线柱，下有“触发选择开关，可根据需求选择“单结管，“正弦波，“锯齿波等触发电路。当外加

29、同步电压220V为时，经过触发电路选择直键开关可选择输出至单结管触发电路, 正弦波触发电路，锯齿波触发电路的同步电压分别为60V, 15, 7V1单结晶体管触发电路 由单结晶体管V3，整流稳压环节，及由V1,V2等组成的等效可变电阻等组成，其原理图如图1-12所示。由同步变压器副边输出60V的交流同步电压，经全波整流，再由稳压管VST1,VST2进展削波，而得到梯形波电压，其过零点与晶闸管阳极电压的过零点一致，梯形波经过R7,V2向电容C2充电，当充电电压到达单结晶体管的峰点电压时，单结晶体管V3导通，从而经过脉冲变压器输出脉冲。同时C3经V3放电，由于时间常数很小，Uc2很快下降至单结晶体管

30、的谷点电压,V3重新关断，C2再次充电。每个梯形波周期，V3能够导通，关断多次，但只需第一个输出脉冲起作用。电容C2的充电时间常数由等效电阻等决议，调理RP3的滑动触点可改动V1的基极电压，使V1,V2都任务在放大区，即等效电阻可由RP1来调理，也就是说一个梯形波周期内的第一个脉冲出现时候控制角可由RP1来调理。元件RP1装有面板上，同步信号已在内部接好。2正弦波同步触发电路 正弦波同步触发电路由同步移相和脉冲构成放大等环节组成，其原理图如图1-13所示。同步信号由同步变压器副边提供。晶体管V1左边部分为同步移相环节，在V1的基极上综合了同步信号UT，偏移电压Ub及控制电压Uct，RP2可调理

31、Ub，调理Uct可改动触发电路的控制角。脉冲构成放大环节是一集基耦单稳态脉冲电路，V2的集电极耦合到V3的基极，V3的集电极经过C4,RP3耦合到V2的基极。当同步移相环节送出负脉冲时，使单稳电路翻转，从而输出脉宽可调的触发脉冲。调理元件均装在面板上，同步变压器副边已在内部接好.3锯齿波同步移相触发电路锯齿波同步移相触发电路由同步检测，锯齿波构成，移相控制，脉冲构成，脉冲放大等环节组成，其原理图如图1-14所示。由VD1,VD2,C1,R1等元件组成同步检测环节，其作用是利用同步电压来控制锯齿波产生的时辰和宽度。由VST1,V1,R3等元件组成的恒流源电路及V2,V3,C2等组成锯齿波构成环节

32、。控制电压Uct,偏移电压Ub及锯齿波电压在V4基极综合叠加，从而构成移相控制环节。V5,V6构成脉冲构成放大环节，脉冲变压器输出触发脉冲。元件RP装在面板上 ，同步变压器副边已在内部接好。五MCL06运用阐明MCL06为单相并联逆变和直流斩波器公用挂箱。1单相并联逆变触发电路以555集成时基电路为根底振荡电路，经过双D触发器二分频得到相位差180O的触发脉冲, 经三极管V1,V2功率放大后交替触发主电路的两个晶闸管。振荡频率由电位器RP进展调理，555的输出3接至4013的CLK端，输出为相位相差180O的脉冲。单相并联逆变触发电路原理图见图1-152斩波器主电路 图116所示的是一脉宽可调

33、的逆阻型斩波器，晶闸管VT1为主晶闸管，VT2为辅助晶闸管，用来控制输出电压的脉宽，C和L1组成换流振荡环节。3UPW脉宽调制器脉宽调制器UPW的第一级为由幅值比较电路和积分电路组成的一个频率和幅值均可调的锯齿波发生器。电位器RP2用来调理锯齿波的幅值，电位器RP1用来调理锯齿波的频率。电路如图1-17所示。由第二比较器产生的方波接至电路的输入端，那么在方波的前沿和后沿分别产生两个脉冲，如下图，其后沿脉冲随方波的宽度变化而挪动，前沿脉冲相位那么坚持不变。将此两脉冲经过功放级送至面板上的主晶闸管和辅助晶闸管，其中前沿脉冲送主晶闸管VT1，后沿脉冲送辅助晶闸管VT2。六MCL07挂箱MCL07挂箱

34、由GTR驱动电路、MOSFET驱动电路、IGBT驱动电路、PWM发生器、主电路等部分组成。1GTR电路：内含普通光耦、比较器、贝克箝位电路、GTR功率器件、串并联缓冲电路、维护电路等。可对光耦的特性延迟时间、上升时间、下降时间，贝克电路对GTR通、关断特性的影响，不同的串、并联电路对GTR开关的影响以及维护电路的任务原理进展研讨和分析。2MOSFET电路：内含高速光耦、比较器、推挽电路、MOSFET功率器件等。可对高速光耦、推挽驱动电路、MOSFET的开启电压、导通电阻RON、跨导gm、反向输出特性、转移特性、开关特性进展研讨。 3IGBT电路：采用富士IGBT公用驱动芯片EXB841，线路典

35、型，外扩过流维护电路。可对EXB841的驱动电路各点波形以及1GBT的开关特性进展研讨。特点：1线路典型，注重对根本概念的了解，力求经过实验，使学生对自关断器件的特性有比较深化的了解。2由于接线比较多，设计时充分思索到学生实验时能够产生的误操作，维护功能完善，可靠性高。运用本卷须知：面板上有比较多的扭子开关控制电源，需留意扭子开关的通断。2GTR采用较低频率的PWM波形驱动，MOSFET、IGBT采用较高的PWM波形驱动。由于接线头采用防转动叠插头，运用时需留意防转动叠插头导线的导通，以免察看不到波形。七MCL08挂箱MCL08挂箱由直流变换电路BuckBoost电路和电流控制型脉宽调制开关稳

36、压电源组成。1直流转波电路：控制回路采用555波形发生器，由光耦进展隔离经过推挽电路驱动GTR。555产生波形的占空比可由电位器进展调理，频率约为8K左右。斩波电路主回路的功率器件采用GTR10A，800V，输入电压为15V，输出电压为7.530V之内可调。按流过电感L的电流在周期开场时能否从0开场，可分为延续或不延续任务形状两种方式。实验中，可分别察看两种方式下，电感电流iL、二极管电流iVD、GTR电流iVT等波形。2开关电源采用UC3842构成电流控制型脉宽调制开关稳压电源，经过实验使学生对开关电源的任务原理以及UC3842的运用有一定的了解，UC3842脉宽调制器的详细阐明可参见第二章

37、的有关内容。八MCL09挂箱：MCL09挂箱为电机变频调速公用挂箱，它由主回路和控制回路组成，现分别阐明：1主回路主回路构造如以下图。变频器为电压源VSI型，其中间直流环节采用大电容滤波，主回路整流电路采用桥式不控整流模块，电网电压经桥式整流后对直流母线上的滤波电容充电，串联限流电阻R1是为限制过大的充电电流。假设不用限流电阻，当系统合闸时会有相当大的充电电流，能够会烧毁滤波大电容和整流模块。不过，限流电阻也不是不断串联在回路中，只是在电容刚开场充电时进展限流，当电容两端的电压充到一定值时，继电器收合，把限流电阻R1短路。直流环节滤波电容为2200MF450V，电路中电容C2、二极管VD和电阻

38、R4构成一个典型的吸收缓冲电路。主回路任务时，由于功率器件开关频率很高，开关动作时会在直流环节中产生电流突变，假设直流环节存在电感，那么能够在功率器件两端产生很大的尖峰电压，吸收缓冲电路的作用就是吸收消除此尖峰电压。电容电压的检测用电阻R2和R3分压进展检测，分别控制继电器K和过压维护电路。功率器件采用三菱智能IGBT模块。内含过压、过流、过热维护，是一种新型的功率器件。具有驱动电路简单、可靠性高等优点。电机采用三相鼠笼式异步电机、接法，功率为120W，电压为220V。2控制回路控制回路主芯片采用美国英特尔公司的电动机公用变频芯片80C196MC，内含六路PWM输出，其低电平有效，可直接驱动隔

39、离控制电路和驱动电路的光电耦合器，因此可直接用于控制三相逆变器中的六个主开关器件驱动级。80C196MC的详细阐明可参考有关资料。九MCL10挂箱：MCL10为直流脉宽调速公用挂箱，原理框图如图119。在构造上分为两部分：主回路和控制回路。1主回路：二极管整流桥把输入的交流电变为直流电，正常情况下，交流输入为220V，经过整流后变为300V直流电，电阻R1为起动限流电阻，滤波电容C为470F/450V；四只功率MOS管构成H桥，根据脉冲占空比的不同，在直流电机上可得到或的直流电压。H桥的详细任务原理可参考有关资料。在VT2和VT4的源极回路中，串接两取样电阻，其上的电压分别反映流过VT2、VT

40、4的电流，经过差放放大，在“21端输出一反映电流大小的电压，作为双闭环控制系统的电流反响信号。电阻R2在本实验箱中有两个作用。第一，可用来察看波形，R2的阻值为1，其上的电压波形反映了主回路的电流波形。第二，作为过流维护用。当R2的电压超越整定值后，过流维护电路动作，封锁脉冲，从而维护功率MOS管。2控制回路控制回路采用SG3525构成，SG3525的详细参数可参见实验指点书的第三章。SG3525的13脚输出占空比可调改动9脚电压的脉冲波形占空比调理范围不小于0.10.9，同时频率可经过充放电时间的不同而改动经过钮子开关S1调理，经过RC移相后，输出两组互为倒相，死区时间为5S左右的脉冲察看“

41、33端和“34端，经过光耦隔离后，分别驱动四只MOS管，其中VT1、VT4驱动信号一样，VT2、VT3驱动信号一样。为了保证系统的可靠性，在控制回路设置了维护线路，一旦出现过流，维护电路输出二路信号，分别封锁SG3525的脉冲输出和与门的信号输出。面板的左端为正、负给定。当钮子开关S5打向“给定，S4打向“正给定时，“24端输出15V，同时调理电位器RP3，“23可得到012V的正电压输出；当S4打向“负给定时，调理RP4，“23可得到012V的负电压输出。当钮子开关S5打向“0时，“23端输出0V，同时“24端输出为0V，封锁控制电路的任务。十MCL11挂箱：MCL11挂箱分成两部分：正弦波

42、逆变电源和单相交流调压。1正弦波逆变电源正弦波逆变电源的功能是把直流电逆变成交流电。该实验电路框图如图13。由波形发生器产生一50Hz、幅度可变的正弦波，送入SG3525中的第9端，和3525的第5脚为锯齿波比较后，输出经调制调制频率约为10kHz的SPWM波形，经过倒相器反相后，得到两路互为反相的PWM驱动信号，分别驱动功率场效应管VT1、VT2，使VT1、VT2交替导通，从而在高频变压器的副边得到一SPWM波形，经过LC滤波后，得到一50Hz的正弦波，幅度可经过电位器RP进展改动。2单相交流调压电路采用自关断器件的单相交流调压电路和采用传统的可控硅组成的调压电路相比，具有功率因数高、电网污

43、染少、波形畸变小等优点。其原理框图如图121。输入交流电压为220V，经过同步变压器T后，分别构成两路互为倒相的方波，宽度为180，分别对应正弦波的正半周和负半周，由3525进展调制调制频率约为2.5kHz后，经过隔离及驱动电路，分别驱动两路功率场效应管。任务过程为：当输入交流电处于正半波时，经调解制的方波信号施加于VT2的栅极和源极，VT1的控制电压为0V，交流电经L、R、VT2、VD1构成回路；当输入交流电处于负半周时，方波信号加于VT1、VT2控制电压为0，交流电经过VT1、VD2、R、L构成回路，从而在R上得到一完好的经过调制的单相正弦波交流电，有效值经过调理脉冲的占空比进展改动。 现

44、代电力电子芯片引见集成模块驱动电路EXB840目前较多运用EXB系列集成模块驱动IGBT。它比分立元件的驱动电路有体积小，效率高，可靠性高的优点。EXB840是十六脚型封装块，各脚的功能如表21示。内部构造简图如图21a所示。图21b为其典型运用电路。表21 EXB系列各脚功能表脚号功 能 说 明1Vc的地；与IGBT的发射极相接2电源端，普通值为20伏3驱动输出，经栅极电阻Rg与IGBT相连4外接电容器，防止过电流维护环节误动作5内设的过电流维护电路输出端6经快速二极管连到GIBT集电极。监视集电极电平，作为过流信号之一。7，8可不接9电源地端10，11可不接12，13，1614驱动信号输入

45、15驱动信号输入EXB840能驱动75A，1200V的IGBT管。加直流20V作为集成块任务电源。开关频率在40千赫以下，整个驱动电路动作快，信号延时不超越1.5微秒。内部利用稳压二极管产生5V的电压，除供内部运用外，也为外用提供负偏压。集成块采用高速光耦输入隔离，并有过流检测及过载慢速关栅等控制功能。图22为有过流检测输入和过流维护输出的一种典型运用。当IGBT出现过流时，脚5出现低电平，光耦SOI有输出，对PWM信号提供一个封锁信号，该信号使PWM驱动脉冲输出转化成一系列窄脉冲，对EXB840实行软关断。如图23所示，此电路中具有记忆、封锁维护功能外，还具有较强的抗干扰才干，在真正过流时即

46、信号继续10s以上才发生控制动作，关断IGBT。电流控制型脉宽调制器普通脉宽调制器是按反响电压来调理脉宽的。所谓电流控制型脉宽调制器是按反响电流来调理脉宽的。在脉宽比较器的输入端直接用流过输出电感电流的信号与误差放大器输出信号进展比较，从而调理占空比使输出的电感峰值电流跟随误差电压变化而变化。由于构造上有电压环、电流环双环系统，因此，无论开关电源的电压调整率、负载调整率和瞬态呼应特性都有提高，是目前比较理想的新型的控制器。一UC3842脉宽调制器的任务原理及方框图UC3842A是高性能固定频率电流型控制器。它们用于脱机和DC-DC的变换器，为设计人员提供了一种经济而所需外部元件又少的处理方案。

47、这种集成电路的特点是有一个调定的振荡器，用来准确地控制占空比。有一个经过温度补偿的基准电压，一个高增益误差放大器、电流传感比较器和一个适用于驱动功率MOSFET金属氧化物半导体场效应晶体管的大电流推挽输出。它还具有一些维护功能，其中包括各有其滞后的输入和基准电压的欠电压锁定、逐个周期的电流限制、可控制的输出死区时间和用来记录单脉冲的锁存器。图24示出UC3842的内部方框图。由图可知，其引脚有8个，但一样可以运用内部EA误差放大器构成电压闭歪，利用电流测定、电流测定比较器构成电流闭环。端8为内部供外用普通当参考电压的基准电压5V，带载才干50mA。端7为集成块任务电源VCC，可以在840V，端

48、4接RT、CT，确定锯齿波频率。端5为地。端6为推挽输出端，有拉、灌电流的力。由于误差放大器控制着电感电流峰值参见图25，因此也是电流型脉冲宽度调制器。二UC3842脉宽调制器优点兹列下面几点分述之：1电压调整率抗电压动摇才干很好利用这种型号的调制器很容易到达0.0l%V的调整率。其缘由是电压VS动摇立刻反映在电感电流的变化。不象其它方案要经过输出电压V0反响到误差放大器的调理的复杂过程。所以呼应快，假设动摇是继续的，电压反响环也起作用，所以可以到达较高的线性调整率精度。2负载调整率改善明显由于误差放大器EA可专门用于控制占空比顺应负载变化呵斥的输出电压变化，负载调整率好。普通调制器在轻载时输

49、出电压V0会有一定的升高，运用本调制器可明显的减小。例如，从100的负载卸载23时，负载调整率只需8，卸载13时，负载调整率只需3。3误差放大器EA补偿电路1、2端间RC简化，频响特性好，稳定幅度大。由于电感电流是延续的，所以RS可参见图235b上所检测的电流峰值能代表平均电流，整个电路可以当成一个误差电压控制的电流源。变换器的幅频特性由双极点变成单极点，因此增益带宽乘积提高，稳定幅度大，频率呼应特性改善。4过流限制特性好从RS测得的电流峰值信号快速参与当前任务周波的占空比控制，因此是当前任务周波的电流限制。现实上只需RS的电平到达1V，电流测定比较器立刻动作，输出端6立刻便导通管Tr关断。由

50、于能精细地灵敏地限制输出最大电流，高频变压器功耗，晶体开关管的功耗幅度都可以减小，因此，对整个开关电源本钱、分量、体积都将有良好的影响。5过压维护和欠压锁定功能当任务电压VCC大于34V时稳压管稳压参见图234，使内部电路在小于34V下可靠任务。当欠压时有锁定电路。其开启阀值为16V，封锁阀值为10V。在VS小于16V时，整个电路耗电1mA。开启和封锁阀值有6V的回差，可有效地防止电路在阀值电压附近任务时的跳动。由于开启阀值16V，在16V以下只耗电很小因此降压电阻功耗很小。普通设置自供电的感应绕组，当开关电源正常任务后，转由自供电给1842，电流将升至15mA。在此之前可设置储能电容，推进建

51、立电压。储能电容也就不用选得很大了。三UC3842脉宽调制器振荡器及输出端振荡器频率由RT，CT 设定。4端与8端之间接RT；4端与地5端接CT，8是Vref5V，因此，5V基准源经RT向CT电容充电。充、放电时间分别为tc和td，频率f0 当RT5k时，tdtc，忽略td那么f0为： UC3842的输出级为图腾柱式电路，与1525A的一端完全一样。输出晶体管的平均电流值为200mA，最大峰值电流1A。由于峰值电流自限，可以不要串入什么限流电阻。使电路输出端封锁的方法有二：将3脚电压升高到1V以上；将1脚电压降低到1V以下。上述两种情况都使电流测定比较器输出高电平，PWM锁存器复位，封锁了输出

52、端，直至下一个时钟脉冲将PWM锁存器置位为止。根据上述原理，可以控制1、3脚电平的变化，实现各种必要的维护，详细线路不作一一引见了。四UC3842脉宽调制器驱动电路驱动MOS管，双极型晶体管和直接式或隔离式都一样方便，可参考图335a所示。对MOS管来说任务频率可高达500kHz，但普通建议用到250kHz较易获得稳定；而且用来驱动双极型晶体管时，任务频率尚应降到40kHz以下。图235b示出构成开关电源的电路图。图中R2、(C2C4)构成启动电路，在C2C4上电压超越15V时电路启支，然后由NS2、D2、C4构成的自馈电电路供电，启动电流1mA，正常任务电流15mA左右。高频变压器和晶体管开

53、关均接有缓冲器RCD电路，用于吸收尖峰电压，防止开关晶体管的损坏。RS上电压控制了当前任务周波电流峰值。VCCS电压除是芯片任务电压外，也是电压闭环的信号电压。五UC3842脉宽调制器参数极限参数参 数符 号值单 位总电源电流和齐纳电流IOCIZ30mA输出电流，源或吸人IO1.0A输出能量每周期容性负载W5.0J电流传感和电压反响输入Vin0.35.5V误差放大输出吸入电流IO10mA最大耗散功率TA=25热阻结到大气PDRJA862145mW/W任务结温TJ150任务环境温度TA070存放温度范围Tstg65150电气特性VCC15V，RT10k，CT3.3nF，TATlow到Thigh，

54、除非另有规定特 性符 号最小典型最大单位基准部分基准输出电压IO1.0mA,TJ25Vref4.95.05.1V线路调整VCC12V25VRegline2.020mV负载调整IO1.0mA20mARegload3.025mV热稳定性TS0.2mV/超越线性，负载和温度的总输出值Vref4.825.18V输出噪声电压f=10Hz10kHz,TJ=25Vn50V长期稳定性TA1251000HoursS0.5mV输出短路电流ISC3085180mA振荡器部分频率 TJ25 TA=TlowThighfosc4746525760kHz频率随电压改动值VCC12V25Vfosc/V0.21.0频率随温度的

55、变化TATlow Thighfosc/T5.0振荡器电压摆幅峰峰Vosc1.6V放电电流VOSC2.0V TJ25 TA=TlowThigh Idischg7.57.28.49.39.5mA误差放大器部分电压反响输入VO2.5VVFB2.452.52.55V输入偏置电流VFB2.7VIIB0.11.0A开环电压增益VO2.0V4.0VAVOL6590dB单位增益带宽TJ25BW0.71.0MHz电源电压制制率VCC12V25VPSRR6070dB输出电流 吸入VO1.1V，VFB2.7V 源VO5.0V，VFB2.3VISinkISource2.00.5121.0mA输出电压摆幅 高态RL15

56、k，VFB2.3V 低态RL15kVref，VFB2.7VVOHVOL5.06.20.81.1V电流传感部分电流传感输入电压增益注4.5AV2.853.03.15V/V最大电流传感输入门限Vth0.91.01.1V电源抑制率VCC1225VPSRR70dB输入偏置电流IIB2.010A传输延迟电流传感输入到输出tPLH(in/out)150300ns输出部分输出电压 低态ISink=20mA ISink=200mA 高态ISink=20mA ISink=200mAVOLVOH13120.11.613.513.40.42.2V带有源欠压锁定的输出电压 VCC6.0V, ISink=1.0mAVO

57、LUVLO0.11.1V输出电压升起时间CL=1.0nF, TJ=25tr50150ns输出电压下降时间CL=1.0nF, TJ=25tr50150ns欠电压锁定部分起动门限Vth151617V开机后最大任务电压VCC(min)9.01011VPWM脉宽调制部分占空比 最大 最小DCmaxDCmin94960移相控制芯片UC3875 UC3875是美国Unitrode公司针对移相控制方案推出的PWM控制芯片，适用于全桥变换器中驱动四个开关管，四个输出均为图腾柱式构造，可以直接驱动MOSFET或经过驱动电路放大，驱动大功率MOSFET或IGBT。UC3875主要包括以下九个方面的功能：任务电源、

58、基准电源、振荡器、锯齿波、误差放大器和软起动、移相控制信号发生电路、过流维护、死区时间设置、输出级。其内部机构框图如图2-6所示。1任务电源UC3875的任务电源分为两个：VIN(pin11)和VC(pin10)，其中VIN是供应内部逻辑电路用，它对应与信号地GND(pin20)；VC供应输出级用，它对应于电源地PWR GND(pin12)。这两个任务电源应分别外接有相应的高频滤波电容，而且GND和PWR GND应该相联于一点以减小噪声干扰和减少直流压降。VIN设有欠压锁定输出功能Under-Voltage Lock-Out，简称UVLO，当VIN的电压低于UVLO门槛电压时，输出级信号全部为

59、低电平，当VIN高于UVLO门槛电压时，输出级才会开启，UC3875的UVLO门槛电压为10.75V。普通而言，VIN最好高于12V，这样能保证芯片更好地任务。VC普通在3V以上时就能正常任务，在12V以上任务性能会更好。因此普通可以把VIN 和VC接到同一个12V的电源上。2基准电源UC3875在1脚提供一个5V的精细基准电源VREF，它可以为外部电路提供大约60mA的电流，内部设有短路维护电路。同时，VREF也有UVLO功能，只需当VREF到达4.75V时，芯片才干正常任务。3振荡器芯片内有一个高速振荡器，在频率设置脚FREQ SET(pin16)与信号地GND之间接一个电容和一个电阻可以

60、设置振荡频率，从而设置输出级的开关频率。4锯齿波斜率设置脚SLOPE(pin18)与某一个电源VX之间接一个电阻RSLOPE，为锯齿波脚RAMP(pin19)提供一个电流为VX /RSLOPE的恒流源。在RAMP与信号地GND之间接一个电容CRAMP，就决议了锯齿波的斜率 dvdt=VXRSLOPE CRAMP，选定RSLOPE和CRAMP，就决议了锯齿波的幅值。普通在电压型调理方式中，VX直接接1脚的5V基准电压。RAMP是PWM比较器的一个输入端，PWM比较器的另一端是误差放大器的输出端。在RAMP和PWM比较器的输入端之间有一个1.3V的偏置，因此适当地选择RSLOPE和CRAMP的值，