【正文】 時間t2(10ms)之后才能執(zhí)行切換指令，故設(shè)置相應(yīng)的延時電路，電路中VDC1, VDC2起t1的延時作用，VDC3,、VDC4起t2的延時作用。C．邏輯保護(hù)環(huán)節(jié) 邏輯保護(hù)環(huán)節(jié)也稱多一保護(hù)環(huán)節(jié)。當(dāng)邏輯電路發(fā)生故障時，UZ、UF的輸出同時為”1”狀態(tài)，邏輯控制器兩個輸出端Ublr和Ublf全為”0”狀態(tài)，造成兩組整流裝置同時開放，引起短路環(huán)流事故。加入邏輯保護(hù)環(huán)節(jié)后，當(dāng)UZ、UF全為”1”狀態(tài)時，使邏輯保護(hù)環(huán)節(jié)輸出”A”點電位變?yōu)椤?”，使Ublf和Ublr都為高電平，兩組觸發(fā)脈沖同時封鎖，避免產(chǎn)生短路環(huán)流事故。D．推b環(huán)節(jié) 在正，反橋切換時，邏輯控制器中D2:10輸出”1” 狀態(tài)信號，將此信號送入ACR的輸入端作為脈沖后移推b指令，從而可避免切換時電流的沖擊。E．功率放大輸出環(huán)節(jié)。由于與非門輸出功率有限，為了能可靠推動脈沖門Ⅰ或Ⅱ, 故加了由V1和V2組成的功率放大級,由邏輯信號ULK1或ULK2進(jìn)行控制,或為“通”，或“斷”來控制觸發(fā)脈沖門Ⅰ或觸發(fā)脈沖門Ⅱ。四．MCL05掛箱MCL05掛箱為觸發(fā)電路專用掛箱，其中有單結(jié)晶體管，正弦波，鋸齒波同步移相觸發(fā)電路。面板左上方裝有同步變壓器原邊組的接線柱，下有“觸發(fā)選擇開關(guān)”，可根據(jù)需要選擇“單結(jié)管”，“正弦波”，“鋸齒波”等觸發(fā)電路。當(dāng)外加同步電壓220V為時，通過觸發(fā)電路選擇直鍵開關(guān)可選擇輸出至單結(jié)管觸發(fā)電路, 正弦波觸發(fā)電路，鋸齒波觸發(fā)電路的同步電壓分別為60V, 15, 7V1．單結(jié)晶體管觸發(fā)電路 由單結(jié)晶體管V3，整流穩(wěn)壓環(huán)節(jié)，及由V1,V2等組成的等效可變電阻等組成，其原理圖如圖112所示。由同步變壓器副邊輸出60V的交流同步電壓，經(jīng)全波整流，再由穩(wěn)壓管VST1,VST2進(jìn)行削波，而得到梯形波電壓，其過零點與晶閘管陽極電壓的過零點一致，梯形波通過R7,V2向電容C2充電，當(dāng)充電電壓達(dá)到單結(jié)晶體管的峰點電壓時，單結(jié)晶體管V3導(dǎo)通，從而通過脈沖變壓器輸出脈沖。同時C3經(jīng)V3放電，由于時間常數(shù)很小，Uc2很快下降至單結(jié)晶體管的谷點電壓,V3重新關(guān)斷，C2再次充電。每個梯形波周期，V3可能導(dǎo)通，關(guān)斷多次，但只有第一個輸出脈沖起作用。電容C2的充電時間常數(shù)由等效電阻等決定，調(diào)節(jié)RP3的滑動觸點可改變V1的基極電壓，使V1,V2都工作在放大區(qū)，即等效電阻可由RP1來調(diào)節(jié)，也就是說一個梯形波周期內(nèi)的第一個脈沖出現(xiàn)時候（控制角）可由RP1來調(diào)節(jié)。元件RP1裝有面板上，同步信號已在內(nèi)部接好。2．正弦波同步觸發(fā)電路 正弦波同步觸發(fā)電路由同步移相和脈沖形成放大等環(huán)節(jié)組成，其原理圖如圖113所示。同步信號由同步變壓器副邊提供。晶體管V1左邊部分為同步移相環(huán)節(jié)，在V1的基極上綜合了同步信號UT，偏移電壓Ub及控制電壓Uc，RP2可調(diào)節(jié)Ub，調(diào)節(jié)Uc可改變觸發(fā)電路的控制角。脈沖形成放大環(huán)節(jié)是一集基耦單穩(wěn)態(tài)脈沖電路，V2的集電極耦合到V3的基極，V3的集電極通過C4,RP3耦合到V2的基極。當(dāng)同步移相環(huán)節(jié)送出負(fù)脈沖時，使單穩(wěn)電路翻轉(zhuǎn)，從而輸出脈寬可調(diào)的觸發(fā)脈沖。調(diào)節(jié)元件均裝在面板上，同步變壓器副邊已在內(nèi)部接好3．鋸齒波同步移相觸發(fā)電路鋸齒波同步移相觸發(fā)電路由同步檢測，鋸齒波形成，移相控制，脈沖形成，脈沖放大等環(huán)節(jié)組成，其原理圖如圖114所示。由VD1,VD2,C1,R1等元件組成同步檢測環(huán)節(jié)，其作用是利用同步電壓來控制鋸齒波產(chǎn)生的時刻和寬度。由VST1,V1,R3等元件組成的恒流源電路及V2,V3,C2等組成鋸齒波形成環(huán)節(jié)?？刂齐妷篣c,偏移電壓Ub及鋸齒波電壓在V4基極綜合疊加，從而構(gòu)成移相控制環(huán)節(jié)。V5,V6構(gòu)成脈沖形成放大環(huán)節(jié)，脈沖變壓器輸出觸發(fā)脈沖。元件RP裝在面板上 ，同步變壓器副邊已在內(nèi)部接好。五．MCL06使用說明MCL06為單相并聯(lián)逆變和直流斬波器專用掛箱。1．單相并聯(lián)逆變觸發(fā)電路以555集成時基電路為基礎(chǔ)振蕩電路，通過雙D觸發(fā)器二分頻得到相位差180O的觸發(fā)脈沖, 經(jīng)三極管V1,V2功率放大后交替觸發(fā)主電路的兩個晶閘管。振蕩頻率由電位器RP進(jìn)行調(diào)節(jié)，555的輸出“3”接至4013的CLK端，輸出為相位相差180O的脈沖。單相并聯(lián)逆變觸發(fā)電路原理圖見圖1152．?dāng)夭ㄆ髦麟娐? 圖1─16所示的是一脈寬可調(diào)的逆阻型斬波器，晶閘管VT1為主晶閘管，VT2為輔助晶閘管，用來控制輸出電壓的脈寬，C和L1組成換流振蕩環(huán)節(jié)。3．UPW（脈寬調(diào)制器）脈寬調(diào)制器UPW的第一級為由幅值比較電路和積分電路組成的一個頻率和幅值均可調(diào)的鋸齒波發(fā)生器。電位器RP2用來調(diào)節(jié)鋸齒波的幅值，電位器RP1用來調(diào)節(jié)鋸齒波的頻率。電路如圖117所示。由第二比較器產(chǎn)生的方波接至電路的輸入端，則在方波的前沿和后沿分別產(chǎn)生兩個脈沖，如圖所示，其后沿脈沖隨方波的寬度變化而移動，前沿脈沖相位則保持不變。將此兩脈沖通過功放級送至面板上的主晶閘管和輔助晶閘管，其中前沿脈沖送主晶閘管VT1，后沿脈沖送輔助晶閘管VT2。六．MCL－07掛箱MCL－07掛箱由GTR驅(qū)動電路、MOSFET驅(qū)動電路、IGBT驅(qū)動電路、PWM發(fā)生器、主電路等部分組成。1．GTR電路：內(nèi)含普通光耦、比較器、貝克箝位電路、GTR功率器件、串并聯(lián)緩沖電路、保護(hù)電路等?？蓪怦畹奶匦裕ㄑ舆t時間、上升時間、下降時間），貝克電路對GTR通、關(guān)斷特性的影響，不同的串、并聯(lián)電路對GTR開關(guān)的影響以及保護(hù)電路的工作原理進(jìn)行研究和分析。2．MOSFET電路：內(nèi)含高速光耦、比較器、推挽電路、MOSFET功率器件等?？蓪Ω咚俟怦?、推挽驅(qū)動電路、MOSFET的開啟電壓、導(dǎo)通電阻RON、跨導(dǎo)gm、反向輸出特性、轉(zhuǎn)移特性、開關(guān)特性進(jìn)行研究。 3．IGBT電路：采用富士IGBT專用驅(qū)動芯片EXB841，線路典型，外擴過流保護(hù)電路?？蓪XB841的驅(qū)動電路各點波形以及1GBT的開關(guān)特性進(jìn)行研究。特點：（1）線路典型，注重對基本概念的了解，力求通過實驗，使學(xué)生對自關(guān)斷器件的特性有比較深刻的理解。（2）由于接線比較多，設(shè)計時充分考慮到學(xué)生實驗時可能產(chǎn)生的誤操作，保護(hù)功能完善，可靠性高。使用注意事項：（1） 面板上有比較多的扭子開關(guān)控制電源，需注意扭子開關(guān)的通斷。（2）GTR采用較低頻率的PWM波形驅(qū)動，MOSFET、IGBT采用較高的PWM波形驅(qū)動。（2） 由于接線頭采用防轉(zhuǎn)動疊插頭，使用時需注意防轉(zhuǎn)動疊插頭導(dǎo)線的導(dǎo)通，以免觀察不到波形。七．MCL－08掛箱MCL－08掛箱由直流變換電路（Buck－Boost電路）和電流控制型脈寬調(diào)制開關(guān)穩(wěn)壓電源組成。1．直流轉(zhuǎn)波電路：控制回路采用555波形發(fā)生器，由光耦進(jìn)行隔離經(jīng)過推挽電路驅(qū)動GTR。555產(chǎn)生波形的占空比可由電位器進(jìn)行調(diào)節(jié)，頻率約為8K左右。斬波電路主回路的功率器件采用GTR（10A，800V），輸入電壓為15V，~30V之內(nèi)可調(diào)。按流過電感L的電流在周期開始時是否從0開始，可分為連續(xù)或不連續(xù)工作狀態(tài)兩種模式。實驗中，可分別觀察兩種模式下，電感電流iL、二極管電流iVD、GTR電流iVT等波形。2．開關(guān)電源采用UC3842構(gòu)成電流控制型脈寬調(diào)制開關(guān)穩(wěn)壓電源，通過實驗使學(xué)生對開關(guān)電源的工作原理以及UC3842的應(yīng)用有一定的了解，UC3842脈寬調(diào)制器的具體說明可參見第二章的有關(guān)內(nèi)容。八．MCL－09掛箱MCL－09掛箱為電機變頻調(diào)速專用掛箱，它由主回路和控制回路組成，現(xiàn)分別說明：1．主回路主回路結(jié)構(gòu)如圖118。變頻器為電壓源VSI型，其中間直流環(huán)節(jié)采用大電容濾波，主回路整流電路采用橋式不控整流模塊，電網(wǎng)電壓經(jīng)橋式整流后對直流母線上的濾波電容充電，串聯(lián)限流電阻R1是為限制過大的充電電流。若不用限流電阻，當(dāng)系統(tǒng)合閘時會有相當(dāng)大的充電電流，可能會燒毀濾波大電容和整流模塊。不過，限流電阻也不是一直串聯(lián)在回路中，只是在電容剛開始充電時進(jìn)行限流，當(dāng)電容兩端的電壓充到一定值時，繼電器收合，把限流電阻R1短路。直流環(huán)節(jié)濾波電容為2200MF／450V，電路中電容C二極管VD和電阻R4構(gòu)成一個典型的吸收緩沖電路。主回路工作時，因為功率器件開關(guān)頻率很高，開關(guān)動作時會在直流環(huán)節(jié)中產(chǎn)生電流突變，若直流環(huán)節(jié)存在電感，則可能在功率器件兩端產(chǎn)生很大的尖峰電壓，吸收緩沖電路的作用就是吸收消除此尖峰電壓。電容電壓的檢測用電阻R2和R3分壓進(jìn)行檢測，分別控制繼電器K和過壓保護(hù)電路。功率器件采用三菱智能IGBT模塊。內(nèi)含過壓、過流、過熱保護(hù)，是一種新型的功率器件。具有驅(qū)動電路簡單、可靠性高等優(yōu)點。電機采用三相鼠籠式異步電機、Δ接法，功率為120W，電壓為220V。2．控制回路控制回路主芯片采用美國英特爾公司的電動機專用變頻芯片80C196MC，內(nèi)含六路PWM輸出，其低電平有效，可直接驅(qū)動隔離控制電路和驅(qū)動電路的光電耦合器，因此可直接用于控制三相逆變器中的六個主開關(guān)器件驅(qū)動級。80C196MC的具體說明可參考有關(guān)資料。九．MCL—10掛箱MCL—10為直流脈寬調(diào)速專用掛箱，原理框圖如圖1—19。在結(jié)構(gòu)上分為兩部分：主回路和控制回路。1．主回路：二極管整流橋把輸入的交流電變?yōu)橹绷麟?，正常情況下，交流輸入為220V，經(jīng)過整流后變?yōu)?00V直流電，電阻R1為起動限流電阻，濾波電容C為470μF/450V；四只功率MOS管構(gòu)成H橋，根據(jù)脈沖占空比的不同，在直流電機上可得到＋或－的直流電壓。H橋的具體工作原理可參考有關(guān)資料。在VT2和VT4的源極回路中，串接兩取樣電阻，其上的電壓分別反映流過VTVT4的電流，經(jīng)過差放放大，在“21”端輸出一反映電流大小的電壓，作為雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的電流反饋信號。電阻R2在本實驗箱中有兩個作用。第一，可用來觀察波形，R2的阻值為1Ω，其上的電壓波形反映了主回路的電流波形。第二，作為過流保護(hù)用。當(dāng)R2的電壓超過整定值后，過流保護(hù)電路動作，關(guān)閉脈沖，從而保護(hù)功率MOS管。2．控制回路控制回路采用SG3525構(gòu)成，SG3525的具體參數(shù)可參見相關(guān)參考資料。SG3525的13腳輸出占空比可調(diào)（改變9腳電壓）的脈沖波形（~），同時頻率可通過充放電時間的不同而改變（通過鈕子開關(guān)S1調(diào)節(jié)），經(jīng)過RC移相后，輸出兩組互為倒相，死區(qū)時間為5μS左右的脈沖（觀察“33”端和“34”端），經(jīng)過光耦隔離后，分別驅(qū)動四只MOS管，其中VTVT4驅(qū)動信號相同，VTVT3驅(qū)動信號相同。為了保證系統(tǒng)的可靠性，在控制回路設(shè)置了保護(hù)線路，一旦出現(xiàn)過流，保護(hù)電路輸出二路信號，分別封鎖SG3525的脈沖輸出和與門的信號輸出。面板的左端為正、負(fù)給定。當(dāng)鈕子開關(guān)S5打向“177。給定”，S4打向“正給定”時，“24”端輸出－15V，同時調(diào)節(jié)電位器RP3，“23”可得到0~12V的正電壓輸出；當(dāng)S4打向“負(fù)給定”時，調(diào)節(jié)RP4，“23”可得到0~12V的負(fù)電壓輸出。當(dāng)鈕子開關(guān)S5打向“0”時，“23”端輸出0V，同時“24”端輸出為0V，封鎖控制電路的工作。十．MCL—11掛箱MCL—11掛箱分成兩部分：正弦波逆變電源和單相交流調(diào)壓。1．正弦波逆變電源正弦波逆變電源的功能是把直流電逆變成交流電。該實驗電路框圖如圖1—20。由波形發(fā)生器產(chǎn)生一50Hz、幅度可變的正弦波，送入SG3525中的第9端，和3525的第5腳（為鋸齒波）比較后，輸出經(jīng)調(diào)制（調(diào)制頻率約為10kHz）的SPWM波形，經(jīng)過倒相器反相后，得到兩路互為反相的PWM驅(qū)動信號，分別驅(qū)動功率場效應(yīng)管VTVT2，使VTVT2交替導(dǎo)通，從而在高頻變壓器的副邊得到一SPWM波形，經(jīng)過LC濾波后，得到一50Hz的正弦波，幅度可通過電位器RP進(jìn)行改變。2．單相交流調(diào)壓電路采用自關(guān)斷器件的單相交流調(diào)壓電路和采用傳統(tǒng)的可控硅組成的調(diào)壓電路相比，具有功率因數(shù)高、電網(wǎng)污染少、波形畸變小等優(yōu)點。其原理框圖如圖1—21。輸入交流電壓為220V，經(jīng)過同步變壓器T后，分別形成兩路互為倒相的方波，寬度為180176。，分別對應(yīng)正弦波的正半周和負(fù)半周，由3525進(jìn)行調(diào)制（）后，經(jīng)過隔離及驅(qū)動電路，分別驅(qū)動兩路功率場效應(yīng)管。工作過程為：當(dāng)輸入交流電處于正半波時，經(jīng)調(diào)解制的方波信號施加于VT2的柵極和源極，VT1的控制電壓為0V，交流電經(jīng)L、R、VTVD1構(gòu)成回路；當(dāng)輸入交流電處于負(fù)半周時，方波信號加于VTVT2控制電壓為0，交流電經(jīng)過VTVDR、L構(gòu)成回路，從而在R上得到一完整的經(jīng)過調(diào)制的單相正弦波交流電，有效值通過調(diào)節(jié)脈沖的占空比進(jìn)行改變。