【正文】 ；引腳12為控制引腳14和引腳15輸出的觸發(fā)脈沖脈沖寬度的端口，觸發(fā)脈沖寬度變化跟連接在端口12上的電容C4有關(guān)，按使用要求C4另一端接地，為了保證輸出觸發(fā)脈沖寬度足夠驅(qū)動(dòng)可控硅模塊， 這里設(shè)計(jì)為最寬脈沖寬度輸出，根據(jù)手冊可知最寬寬度為2000μs，此時(shí)C4電容量為1nF；引腳7和引腳3是用來提供同步信號(hào)，在本設(shè)計(jì)中同步信號(hào)基準(zhǔn)有引腳5輸入，這里作開路處理；引腳5為同步電壓輸入端，是給脈沖信號(hào)取同步電壓基準(zhǔn)的，按使用要求對(duì)地端接兩個(gè)正反向并聯(lián)的限幅二極管，查詢手冊可知，當(dāng)同步電壓為～220V時(shí)，所接電阻R2取200kΩ；引腳6為脈沖信號(hào)禁止端，按使用要求通過阻值10kΩ的電阻接正電源，由于引腳6端電壓為高電平和低電平時(shí)，會(huì)產(chǎn)生觸發(fā)電路禁止脈沖輸出和允許脈沖輸出的信號(hào)，所以本次設(shè)計(jì)通過一信號(hào)禁止開關(guān)接地，當(dāng)調(diào)壓電路正常工作需要觸發(fā)脈沖信號(hào)時(shí)將開關(guān)打開，這是端電壓為高電平，封鎖功能不起作用，觸發(fā)信號(hào)可以輸出，當(dāng)不需要觸發(fā)脈沖產(chǎn)生就將開關(guān)閉合，此時(shí)端電壓為低電平，實(shí)現(xiàn)脈沖輸出封鎖；引腳引腳引腳10以及引腳11共同決定了觸發(fā)脈沖的相位。；⑷最高工作頻率：10~500Hz；⑸高電平脈沖負(fù)載電流：400mA；⑹低電平允許最大灌電流：250mA；⑺輸出脈沖高；⑻同步電壓隨限流電阻不同可為任意值；⑼最高工作頻率：10~500Hz；⑽工業(yè)工作溫度范圍：25~+85℃TCA785的工作為負(fù)邏輯，即控制電壓V11增加，輸出脈沖的角增大，相當(dāng)于晶閘管的導(dǎo)通角減小。本次設(shè)計(jì)中所接電阻為200kΩ時(shí)，通過查詢TCA785手冊可知同步電壓直接取~220V。當(dāng)開關(guān)閉合，相當(dāng)于引腳6直接接地，端電壓為低電平低于4V，封鎖功能啟動(dòng)，脈沖信號(hào)被禁止輸出；當(dāng)開關(guān)斷開，引腳6與工作電源VS連接，端電壓為高電平高于4V，封鎖功能不起作用，允許脈沖信號(hào)輸出。引腳6（I）：脈沖信號(hào)禁止端。 引腳7（QZ）和3（QV）：TCA785輸出的兩個(gè)邏輯脈沖信號(hào)端。由觸發(fā)脈沖相位公式可知，R9為可調(diào)，通過調(diào)節(jié)R9阻值來調(diào)節(jié)觸發(fā)脈沖的觸發(fā)相位，故R9為可調(diào)變阻器。最大充電電流為1mA，它的大小受連接于引腳9的電阻R9控制，C11兩端鋸齒波的最高峰值為VS2V，其典型后沿下降時(shí)間為80μs。應(yīng)用中，通過輸入電阻接用戶控制電路輸出，當(dāng)TCA785工作于50Hz，且自身工作電源電壓為15V時(shí)，則該電阻的典型值為15kΩ，～Vs2V，當(dāng)其在此范圍內(nèi)連續(xù)變化時(shí)，輸出脈沖2及2的相位便在整個(gè)移相范圍內(nèi)變化，其觸發(fā)脈沖出現(xiàn)的時(shí)刻為trr=（V11R9C10）/（VREFK）式中RCVREF分別為連接到TCA785引腳9的電阻、引腳10的電容及引腳8輸出的基準(zhǔn)電壓K為常數(shù)為降低干擾。引腳12（C12）：輸出2脈寬控制端。兩路脈沖輸出高電平的最高幅值為VS。本次觸發(fā)電路設(shè)計(jì)中不需要用這兩個(gè)端口，作開路處理。該兩端可輸出寬度變化的脈沖，兩脈沖相位互差180176。同時(shí)并聯(lián)一電容（另一端接地）起濾波作用。它的引腳排列如圖32所示。圖31 觸發(fā)電路整體設(shè)計(jì)框圖 晶閘管移相觸發(fā)集成電路TCA785功能TCA785是德國西門子（Siemens）公司于1988年前后開發(fā)的第三代晶閘管單片移相觸發(fā)集成電路，它是取代TCA780及TCA780D的更新?lián)Q代產(chǎn)品，其引腳排列與TCA780、TCA780D和國產(chǎn)的KJ785完全相同，因此可以互換。圖28 交流電退磁電流波形第三章 觸發(fā)電路設(shè)計(jì) 觸發(fā)電路設(shè)計(jì)思路移相控制的交流調(diào)壓的核心元件是可控硅模塊，是由兩個(gè)可控硅VTVT2反并聯(lián)構(gòu)成，調(diào)壓的原理實(shí)質(zhì)上是調(diào)節(jié)可控硅觸發(fā)脈沖的相位角，可控硅觸發(fā)脈沖的調(diào)節(jié)電路就是本章要設(shè)計(jì)的觸發(fā)電路，也叫驅(qū)動(dòng)電路。2） 衰減法。1） 通過法。 退磁的原理退磁是將工件置于交變磁場中，產(chǎn)生磁滯回線，當(dāng)交變磁場的幅值逐漸遞減時(shí)，磁滯回線的軌跡也越來越小，當(dāng)磁場強(qiáng)度將為零時(shí)，使工件中殘留的剩磁Br接近于零。在不退磁時(shí)，縱向磁化由于在工件的兩端產(chǎn)生磁極，所以縱向磁化較周向磁化產(chǎn)生的剩磁有更大的危害性。這就是調(diào)壓主電路一個(gè)工作周期的工作過程。圖26 對(duì)可控硅元件的RC保護(hù)與可控硅元件并聯(lián)的阻容保護(hù)一般盡量靠近被保護(hù)的元件，引線要短些，以提高保護(hù)效果。本次設(shè)計(jì)采用阻容裝置與可控硅元件并聯(lián)的方式防止過電壓(如圖26)，電容C是作為儲(chǔ)能元件使晶閘管兩端的電壓不能發(fā)生突變，防止尖峰過電壓。抑制過電壓的方法有三種:用非線性元件限制過電壓的幅度。可控硅元件優(yōu)點(diǎn)很多，但是它過載能力差，短時(shí)間的過流，過壓都會(huì)造成元件損壞，因此為保證元件正常工作，需有條件：(1)外加電壓下允許超過正向轉(zhuǎn)折電壓，否則控制極將不起作用；(2)～2倍來?。?3)為保證控制極可靠觸發(fā)，加到控制極的觸發(fā)電流一般取大于其額值，除此以外，還必須采取保護(hù)措施，一般對(duì)過流的保護(hù)措施是在電路中串入快速熔斷器，其接入的位置可在交流側(cè)或直流側(cè)，當(dāng)在交流側(cè)時(shí)額定電流取大些，一般多采用前者，過電壓保護(hù)常發(fā)生在存在電感的電路上，或交流側(cè)出現(xiàn)干擾的浪涌電壓或交流側(cè)的暫態(tài)過程產(chǎn)生的過壓。晶閘管控制是在降壓變壓器一次側(cè)接入晶閘管元件，利用調(diào)整晶閘管導(dǎo)通角大小來調(diào)節(jié)磁化電流大小。而由于變壓器只改變一次側(cè)和二次側(cè)的電壓和電流大小，不改變功率大小，所以一次側(cè)電流經(jīng)過降壓變壓器轉(zhuǎn)換后會(huì)增大，電流比值與線圈匝數(shù)比成反比關(guān)系。所以移相控制的交流調(diào)壓電路調(diào)壓范圍為。則輸出電壓有效值（見式27）、輸出電流有效值（式28）、可控硅電流有效值（式29） 圖24 阻性負(fù)載移相交流調(diào)壓波形和電路功率因數(shù)（式210）分別為： （式27） （式28） （式29） （式210）由圖24及以上各式可以看出，的移相范圍為。在時(shí)，觸發(fā)VT2，VT2導(dǎo)通，輸出電壓為，兩可控硅端電壓。負(fù)載電壓波形是輸入電源電壓波形的一部分，負(fù)載電流和負(fù)載電壓波形相同。本設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)周向磁化的磁化電源調(diào)制，所以重點(diǎn)研究阻性負(fù)載情況下調(diào)壓電路的工作情況。由于磁粉檢測周向磁化所需要的磁化電源的電壓和電流為零至最高輸出連續(xù)可調(diào)，并且觸發(fā)電路的核心TCA785芯片的功能是對(duì)輸出觸發(fā)脈沖的相位進(jìn)行調(diào)制，故對(duì)于主電路的交流調(diào)壓選擇移相控制的交流調(diào)壓電路。3 可控硅一旦導(dǎo)通，門極就失去控制作用，不論門極觸發(fā)電流是否還存在，可控硅都保持導(dǎo)通。陰極是可控硅主電路與控制電路的公共端?？煽毓柙谝韵聨追N情況下也可能被觸發(fā)導(dǎo)通：陽極電壓升高至相當(dāng)高的數(shù)值造成雪崩效應(yīng)；陽極電壓上升率過高；結(jié)溫較高；光直接照射硅片，即光觸發(fā)。因此，在可控硅阻斷狀態(tài)下，=0，而是很小的。所以，對(duì)可控硅的驅(qū)動(dòng)過程更多的是成為觸發(fā)，產(chǎn)生注入門極的觸發(fā)電流的電路成為門極觸發(fā)電路。其工作原理和過程如圖22中電路所示?？煽毓栌腥齻€(gè)極，分別是陰極、陽極和門極，其中門極也叫控制極?，F(xiàn)在采用電力電子器件的交流調(diào)壓器不僅可以實(shí)現(xiàn)電壓的連續(xù)調(diào)節(jié)，并且裝置輕巧，在各種交流調(diào)壓場合得到了廣泛應(yīng)用。另外，由于交流電的趨膚效應(yīng)，對(duì)工件表面下的缺陷檢測靈敏度隨缺陷埋藏深度增加而顯著降低，因而對(duì)距工件便面較深的缺陷就很難檢查出來。所以交流電本身的換向特性不需要換向裝置。交流線圈退磁是利用交流電的自動(dòng)換向，離開線圈后磁場強(qiáng)度逐漸衰減的原理進(jìn)行退磁。這種導(dǎo)體表面及近表面的電流密度增大的現(xiàn)象叫做交流電的趨膚效應(yīng)。同時(shí)，由于交流電存在著相位變化，當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)不同相位的磁場在不同的方向上疊加時(shí)，容易實(shí)現(xiàn)復(fù)合磁化或感應(yīng)磁化。磁粉檢測磁化電流用交流電的優(yōu)點(diǎn)是：①、由圖21所示，輸入的工頻電經(jīng)過調(diào)壓和降壓后的交流電流可以直接作為磁化電流使用，而如果使用直流電流磁化，還需要對(duì)交流輸出進(jìn)行整流，過程相對(duì)于交流磁化較為復(fù)雜。這種在工件上形成磁化磁場的電流叫做磁化電流?？梢赃M(jìn)行交流電磁化，也可以經(jīng)過整流后實(shí)現(xiàn)直流電磁化。對(duì)工件的磁化有周向磁化檢測和縱向磁化檢測兩種，周向磁化檢測采用通電磁化方法，即直接給鐵磁性工件通入電流進(jìn)行磁化；縱向磁化采用大型磁軛外加磁場磁化方法，即給線圈通入電流，由通電線圈產(chǎn)生的磁場對(duì)工件進(jìn)行磁化。雖然磁鐵等磁體也能產(chǎn)生磁場，但這類磁場跟磁體性質(zhì)有關(guān)，是不可控制的，不能作為外加磁場對(duì)鋼鐵材料進(jìn)行磁化。課題研究的控制系統(tǒng)通過Matlab仿真以及實(shí)驗(yàn)得到了成功驗(yàn)證，證明了該項(xiàng)研究的實(shí)用性、有效性。磁化需要低電壓大電流的供電電源，由普通電源輸入的交流電通過可控硅調(diào)壓后供給降壓變壓器，降壓變壓器將其變?yōu)榇呕枰牡碗妷捍箅娏鬏敵?，可直接?duì)工件進(jìn)行交流磁化，也可以再通過整流器變成直流電對(duì)工件磁化。磁粉檢測設(shè)備通常稱為磁粉探傷機(jī)。交流調(diào)壓方式主要有斬控式和相控式兩種，在磁粉檢測技術(shù)中，縱向磁化所需要的磁化電流可以由工頻交流整流后再通過斬波調(diào)壓得到可控的磁化電流，也可以先進(jìn)行交流調(diào)壓，然后再對(duì)交流進(jìn)行整流得到所需電流；周向磁化需要的磁化電流為低電壓大電流，不需要整流環(huán)節(jié)，運(yùn)用最為廣泛的是移相控制的交流調(diào)壓技術(shù)?，F(xiàn)在采用電力電子器件的交流調(diào)壓器不僅可以實(shí)現(xiàn)電壓的連續(xù)調(diào)節(jié)，并且裝置輕巧，在各種交流調(diào)壓場合得到了廣泛應(yīng)用。一次側(cè)電流通過原邊線圈產(chǎn)生感應(yīng)磁場，原副邊線圈繞在同一個(gè)鐵芯上，這樣原邊線圈產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)線同樣穿過副邊線圈，在二次側(cè)感應(yīng)出感應(yīng)電動(dòng)勢，接上負(fù)載就產(chǎn)生電流。因而，進(jìn)入80年代，又逐漸出現(xiàn)了能自主控制導(dǎo)通和關(guān)斷的電力電子器件，如電力晶體管、可關(guān)斷晶閘管、電力場效應(yīng)管、IGBT等一系列可以控制導(dǎo)通和關(guān)斷的器件，稱為全控型器件，隨著這些電力電子器件的相繼問世，有人稱之為第二次工業(yè)革命?？煽毓枋且环N利用半導(dǎo)體PN結(jié)原理開發(fā)的固體可控開關(guān)，它可以用小電流控制開關(guān)的導(dǎo)通，從而控制高電壓大電流的電路。我國對(duì)磁粉檢測的基礎(chǔ)理論研究比較重視，已取得較大的進(jìn)展，斷裂力學(xué)在無損檢測領(lǐng)域的應(yīng)用。磁粉檢測的質(zhì)量控制，是對(duì)影響磁粉檢測靈敏度和檢測可靠性的諸因素逐個(gè)地加以控制。斷電相位控制器利用可控硅技術(shù)，可以代替自藕變壓器無級(jí)調(diào)節(jié)磁化電流，還未我國磁粉檢測設(shè)備的電子化和小型化奠基了基礎(chǔ)。代表了當(dāng)代磁粉檢測的新成就?，F(xiàn)在國內(nèi)磁粉探傷設(shè)備從固定式磁粉探傷機(jī)、移動(dòng)式磁粉探傷機(jī)、到便攜式磁粉探傷機(jī)，從半自動(dòng)磁粉探傷機(jī)、全自動(dòng)磁粉探傷機(jī)到專用磁粉探傷設(shè)備，從單向磁化到多向磁化，設(shè)備已系列化和商品化。1941年熒光磁粉投入使用。他在切削鋼件的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)鐵末聚集在工件上的裂紋區(qū)域。 磁粉檢測的原理及發(fā)展 磁粉檢測基本原理磁粉檢測(Magnetic Particle Testing，縮寫符號(hào)為MT)是五種應(yīng)用較為廣泛的常規(guī)無損檢測方法之一，它是利用磁現(xiàn)象來檢測工件的缺陷的。磁化需要電源提供低電壓大電流，而由工頻電網(wǎng)提供的工業(yè)電源顯然不能滿足磁化要求，故要對(duì)工頻電壓進(jìn)行調(diào)制，使之能為磁粉檢測提供磁化電流。⑤磁粉探傷(magnetic testing)。材料在外部因素作用下產(chǎn)生的聲發(fā)射，被聲傳感器接收轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)放大后送至信號(hào)處理器，從而測量出聲發(fā)射信號(hào)的各種特征參數(shù)。利用物體自身或缺陷的聲學(xué)特性對(duì)超聲波傳播的影響，來檢測物體的缺陷或某些物理特性。利用X射線或γ射線在穿透被檢物各部分時(shí)強(qiáng)度衰減的不同，檢測被檢物的缺陷。 Power Electronics Phaseshift control Matlab simulation目錄摘 要 1Abstract 2目錄 4第一章 緒論 5 背景和意義 5 磁粉檢測的原理及發(fā)展 6 磁粉檢測基本原理 6 磁粉檢測的發(fā)展 6 磁粉檢測現(xiàn)狀 7 交流調(diào)壓技術(shù)的發(fā)展 7 可控硅調(diào)壓在磁粉檢測中的應(yīng)用 8 本課題主要研究內(nèi)容 9第二章 主電路設(shè)計(jì) 10 主電路設(shè)計(jì)的基本原理及框圖 10 磁化電流 11 交流調(diào)壓控制方式 12 可控硅的結(jié)構(gòu)及工作原理 12 交流調(diào)壓電路 14 降壓變壓電路 16 RC保護(hù)電路 17 整體主電路圖以及工作過程 18 退磁原理 19 剩磁的產(chǎn)生與影響 19 退磁的原理 20第三章 觸發(fā)電路設(shè)計(jì) 21 觸發(fā)電路設(shè)計(jì)思路 21 晶閘管移相觸發(fā)集成電路TCA785功能 22 引腳排列、各引腳的功能及用法 22 基本設(shè)計(jì)特點(diǎn)和極限參數(shù) 24 以TCA785為核心的觸發(fā)脈沖產(chǎn)生電路 25 脈沖信號(hào)放大電路 27 放大電路的工作原理 27 28 28 整體觸發(fā)電路工作過程 29第四章 對(duì)主電路的MATLAB仿真 30 MATLAB仿真簡介及在電力電子系統(tǒng)中的應(yīng)用 30 可控硅調(diào)壓主電路MATLAB仿真 30 仿真模型建立及仿真結(jié)果分析 31結(jié) 論 34致 謝 36參 考 文 獻(xiàn) 37附圖 38 第一章 緒論 背景和意義隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展和時(shí)代的進(jìn)步，無損檢測技術(shù)在質(zhì)量保證系統(tǒng)中發(fā)揮的作用越來越顯示它