电工（技师、高级技师）课件 项目1 应用电子电路调试维修

电工（技师、高级技师）项目1应用电子电路调试维修项目2交直流传动系统调试维修项目3可编程控制系统调试维修项目4单片机控制的电气装置装调维修项目5复杂机械设备电气控制电路的测绘和检修工艺项目6电气设备和自动控制系统调试维修项目7工业机器人应用技术项目8新能源发电系统电路应用项目9论文答辩与培训指导项目1应用电子电路调试维修1.1.1绝缘栅双极型晶体管1.1电力电子器件1.1.2集成门极换流晶闸管1.1电力电子器件1.1.3智能电力模块1）开关速度快，驱动电流小，控制驱动更为简单。2）内含电流传感器，可以高效迅速地检测出过电流和短路电流，能对功率芯片给予足够的保护，故障率大大降低。3）由于在器件内部电源电路和驱动电路配线设计上的优化，所以由浪涌电压、门极振荡、噪声引起的干扰等问题均能有效地得到控制。4）保护功能较为丰富，如电流保护、电压保护、温度保护一应俱全，随着技术的进步，保护功能将进一步日臻完善。1.1电力电子器件1.1电力电子器件1.2.1晶闸管有源逆变工作原理1.有源逆变的工作原理1.2晶闸管可逆调速系统1）当触发延迟角𝛼<90°时，品闸管装置输出电压力正，装置处于整流状态，它向电动机供电，电动机正常运行。2）当触发延迟角𝛼>90°时，晶闸管装置输出电压为负，装置处于逆变状态，由于晶闸管是单向导电的，电流不能反向，因此逆变电路与电动机不能形成通路而处于阻断状态。3）设电动机已运转，其转速n，电动势力E，且反组桥处于逆变状态。4）当逆变电压Ud大于电动机电动势E时，由于品闸管中的电流不能反向流动，逆变电路与电动机不能形成通路而处于阻断状态。2.实现有源逆变的必需条件1）直流侧必须外接与直流电流Id同方向的直流电源E，其数值要稍大于Ud，这样才能提供逆变能量。2）逆变器必须工作在逆变角𝛽<90°（𝛼>90°）的区域内，使U』<0，这样才能把直流功率逆变为交流功率。1.2晶闸管可逆调速系统1.2.2晶闸管电动机驱动器中的环流及控制1.反并联电路中的环流1.2晶闸管可逆调速系统（1）静态环流是指晶闸管装置在固定的触发延迟角之下稳定工作时，系统中出现的环流。（2）动态环流是指当触发器的控制电压突然改变时，系统从一种状态变为另一种工作状态的过渡过程中产生的环流，如图1-8所示。1.2晶闸管可逆调速系统2.环流的二重性1.2.3有环流可逆调速系统1.自然环流可逆调速系统（1）系统组成如图1-10所示，系统主回路采用反并联接法。1.2晶闸管可逆调速系统1.2晶闸管可逆调速系统（2）角度控制和电流限制为了防止逆变颠覆，对于最小逆变角𝛽min必须严格控制。（3）系统工作过程1）电动机处于停止状态时，给定电压Usn=0，速度调节器输出Usi、电流调节器输出Uef、反相器输出Uer均为0，则𝛼z=𝛼f=90°，两组闸管装置的输出平均电压Udz=Udf=0，故电动机停止不动，即n=0。2）电动机正向起动运转与大信号作用下双环系统起动过程相同。（4）正向制动停机这一过程在不可逆的调速器系统中是不可能产生的，但却对不同的可逆系统1.2晶闸管可逆调速系统有着普遍的意义。1）本桥逆变阶段：主回路电流迅速下降至零，方向未变。该阶段无制动效果。2）它桥制动阶段：电流方向变负，又分为它桥建流、逆变和减流3个阶段。①它桥建流阶段：电动机反接制动。②它桥逆变阶段：它桥逆变阶段是正向制动的主要阶段，电动机回馈制动。③它桥减流阶段：电流由-Idm减至0。2.给定直流环流和可控环流的可逆调速系统1.2晶闸管可逆调速系统（1）给定环流系统给定环流系统的工作原理如图1-13所示，其主电路常采用交叉连接的线路。（2）可控环流系统在给定环流系统控制电路中的二极管VD1和VD2上各并联一个电阻和一个电容，就形成了可控环流系统。其工作原理如图1-14所示。1.2晶闸管可逆调速系统1.2.4逻辑无环流可逆调速系统1.逻辑无环流可逆调速系统的分类2.可逆系统对逻辑装置的基本要求1.2晶闸管可逆调速系统1）任何情况下两组晶闸管都不能同时有触发脉冲，一组工作时，必须封锁另一组脉冲。2）当转矩极性鉴别信号Usi改变极性时，必须等到零电流检测器发出“零电流”信号后，才允许发出逻辑切换指令，为此必须根据转矩极性和零电流检测信号进行逻辑判断。3）发出切换指令后，经过关断等待时间的延时封锁原导通组脉冲，在经过触发等待时间后才能开放另一组。1.2晶闸管可逆调速系统3.双闭环逻辑无环流可逆调速系统的控制原理1.2晶闸管可逆调速系统（1）主电路双闭环逻辑无环流可逆调速系统主电路如图1-17所示。1.2晶闸管可逆调速系统（2）触发电路采用3个KC04组成集成移相触发器，一个KC41C作为6相双脉冲形成器，以及外接元件组成触发电路，如图1-18所示。1.2晶闸管可逆调速系统（3）速度调节器速度调节器ASR的功能是对给定和反馈两个输入量进行加法、减法、比例、积分和微分等运算，由运算放大器，输入与反馈网络及二极管限幅环节组成。1.2晶闸管可逆调速系统（4）电流调节器电流调节器ACR由以下几部分组成：运算放大器、二极管VD27和VD28限幅电路、输入阻抗网络、反馈阻抗网络，如图1-21所示。1.2晶闸管可逆调速系统（5）反号器反号器AR由运算放大器及外围元器件组成，如图1-22所示。1.2晶闸管可逆调速系统1.2晶闸管可逆调速系统（6）转矩极性鉴别器转矩极性鉴别器DPT用于检测系统中转矩极性的变化，它是一个模/数转换器，可将控制系统中连续变化的电平变成逻辑运算所需要的“0”和“1”状态信号，如图1-23a所示。（7）零电流检测器零电流检测器DPZ也是一个电平检测器，其工作原理与转矩极性鉴别器相同，在系统中进行零电流检测，其工作原理和输入、输出特性如图1-24所示。1.2晶闸管可逆调速系统（8）逻辑控制器逻辑控制器DLC用于可逆无环流调速电路中，对转矩极性指令和主电路零电流信号进行逻辑运算，切换加到正组桥和反组桥的触发脉冲。1.2晶闸管可逆调速系统1）逻辑判断电路。2）延时电路。3）逻辑保护电路。4）推𝛽电路。5）脉冲输出控制电路。（9）电流变送器电流变送器FBC与电流互感器配合，检测可控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，如图1-26所示。1）R与VD7并联后再与R，串联，在其中点取零电流检测信号。2）将RP1可动触点输出作为电流反馈信号，反馈强度由RP1进行调节。1.2晶闸管可逆调速系统4.双闭环无环流可逆调速系统的安装与调试（1）调试原则1）先进行部件调试，后进行系统调试。2）先进行开环调试，后进行闭环调试。3）先调试电阻性负载，后调试电感性负载。4）先调试内环，后调试外环。5）先进行不可逆调试，后进行可逆调试。（2）单元部件调试1）速度调节器ASR的调试。①调整正、负限幅值。②测定输入输出特性。③测定PI特性。1.2晶闸管可逆调速系统2）电流调节器ACR的调试。①调整输出正、负限幅值。②测定输入输出特性。③测定PI特性。3）电平检测器的调试。1.2晶闸管可逆调速系统（3）系统开环调试1）安全保护措施：①将系统装置中所有控制单元部件脱开，所有开关均处于断开状态，熔断器全部分离。②根据调试步骤，接通熔断器，逐步合上需用的开关。2）相序及相位检查：1.2晶闸管可逆调速系统①校验接人系统装置中的电源相序。②检查主变压器和同步变压器二次侧间的相位关系，是否符合电路要求。③检查送至控制单元部件接线端的同步信号，其相位是否正确。④进行控制电源测试。用万用表检查送至各处的电源电压是否正常。3）系统开环联调：系统联调，即将主通道上的控制单元全部接人，且使Uct=0，主电路接负载电阻R，接通电源后，用示波器观察R两端Ud波形。1.2晶闸管可逆调速系统1.2晶闸管可逆调速系统（4）系统闭环调试1）保护环节的整定。①过电流继电器的整定。②欠励磁继电器的整定。③过电压继电器的整定。④超速继电器的整定。⑤电源断相和电源电压监视。2）无环流不可逆调试。①电流环的调试。②速度变换器的调试。③将ASR、ACR均接成PI调节器接入系统，形成双闭环不可逆系统，观察系统的动态波形：a.突加给定起动时，观察电动机电枢电流波形和转速波形。1.2晶闸管可逆调速系统b.突加额定负载时，观察电动机电枢电流波形和转速波形。c.突降负载时，观察电动机电枢电流波形和转速波形。3）无环流可逆调试。①用示波器观察触发脉冲，正常情况下应为间隔均匀、幅度相等的双脉冲。②检查脉冲相序是否正确，如不正确，则调整输入电源相序。③将Ublr接地，观察反桥晶闸管的触发脉冲。④用万用表检查Ublf、Ublr的电压，应为一个高电平，一个低电平，不能同时次低电平。⑤对电平检测器的输出有下列要求：转矩极性鉴别器DPT：电动机正转，输出Um为“1”态；电动机反转，输出UM为“0”态。⑥用双踪慢扫描示波器观察给定值阶跃变化（正向起动⟶正向停机⟶反向切换到正向⟶正向切换到反向⟶反向停机）时的动态波形。⑦观察电动机稳定运行于额定转速、Usn不变、突加或突减负载时的动态波形。⑧改变ASR、ACR的参数，观察动态波形的变化。1.2晶闸管可逆调速系统技能训练1数字电子电路测绘（一）电子电路测绘方法和步骤1.电子电路测绘方法（1）了解被测绘电路板有关设备的情况在不了解与被测绘的电路板有关的情况时，也可以完成电路板的测绘，但实际上由于各种原因，如果不了解相关情况，就可能测绘不出正确的原理图。（2）测绘前准备!拿到电路板后，要开始准备一些测绘工具，如测绘纸、铅笔、万用表、电烙铁等。（3）用手工测绘法进行测绘!用万用表的欧姆挡对印制电路板上的各外露焊点和元器件引脚进行连接测试，即首先测量第一个焊点（或引脚）与第二、第三个焊点（或引脚）之间的电阻，直至测量完所有焊点和引脚，从而得到第一个焊点（或引脚）在电路板上的连接图。（4）扫描测绘法进行测绘!这种方法相对比较先进，先用扫描仪将电路板实物扫描后产生图像1.3综合技能训练文件（黑白bmp文件），然后再通过相应软件转换成印制板文件（即bmp转pcb文件），将pcb文件导入设计文件中，最后按照导入的扫描图像放置元件封装和铜箔线，连线过程好比“描红”，这种方法在转换软件出来后开始广泛使用，效率相对较高。2.电子线路测绘步骤（1）手工测绘方法步骤1）记录电路板实物的原始数据。2）测定PCB的尺寸和外形。3）画出电路板的元器件装配图。4）查出电源正负端位置。5）用万用表测量元器件间的连接线及其与印制板引出脚的连线，并画在装配图上。6）绘出电路草图。7）复查。1.3综合技能训练8）将草图整理成标准电路图。9）测量记录PCB布线情况。（2）扫描测绘方法步骤1）首先记录好所有元器件的型号、参数以及位置以备后用，尤其是二极管。2）拆掉所有元器件，并且将焊盘孔里的锡用吸锡器等去掉。3）放入扫描仪，启动Photoshop软件，用彩色方式将铜箔层扫入。4）用特殊软件将底层的BMP格式文件BOT.BMP转次PROTEL格式文件*.PCB（将TOP层BMP转化*.PCB）。5）建立设计（项目文件），将转换成“*.PCB”的文件导入进来。双击此文件进入PCB设计环境。（二）手工测绘电子电路实例（1）记录电路板实物的原始数据!首先用数码相机拍下印制电路板实物的原图，照片要反映出实物的外形、与其他器件的连接以及印制电路板上各元器件位置等具体情况。1.3综合技能训练1.3综合技能训练1.3综合技能训练（2）测定PCB的尺寸和外形经测量，印制电路板实物的外形尺寸如图1-31所示。（3）画出电路板的元器件装配图在绘出了电路板走线图后，要逐一将电路板上的元器件用相应的符号画到图中的相应位置，并标出它们的编号、型号、参数等。对于不同的元器件，其测绘方法有所不同。1）电阻、电容、二极管、晶体管和变压器：一般在电路板上都标有相应元器件的符号、编号、容量值等主要参数，记录下这些参数即可。2）集成电路：一般在电路板上标有集成电路的符号、编号、型号等主要参数，记录下这些参数即可。1.3综合技能训练3）其他元器件：元器件的种类很多，有许多元器件的外形非常相似，但其功能可能完全不同，对于这种情况，如果在电路板上标有它的符号、编号、容量值等主要参数，记录下这些参数即可。（4）测试电路板中各元器件的连线情况测绘时首先在纸上按电路板走线的形式测绘出电路板的走线图，电路板上的覆铜线在测绘图中用一条细线表示，可以不按电路板的实际尺寸去画。1.3综合技能训练1.3综合技能训练（5）在PROTEL软件上绘制出电路草图为