【正文】 時(shí)間t2(10ms)之后才能執(zhí)行切換指令，故設(shè)置相應(yīng)的延時(shí)電路，電路中VDC1, VDC2起t1的延時(shí)作用，VDC3,、VDC4起t2的延時(shí)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(shí)，UZ、UF的輸出同時(shí)為”1”狀態(tài)，邏輯控制器兩個(gè)輸出端Ublr和Ublf全為”0”狀態(tài)，造成兩組整流裝置同時(shí)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(shí)，使邏輯保護(hù)環(huán)節(jié)輸出”A”點(diǎn)電位變?yōu)椤?”，使Ublf和Ublr都為高電平，兩組觸發(fā)脈沖同時(shí)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(shí)，邏輯控制器中D2:10輸出”1” 狀態(tài)信號(hào)，將此信號(hào)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(shí)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(dòng)脈沖門Ⅰ或Ⅱ, 故加了由V1和V2組成的功率放大級(jí),由邏輯信號(hào)ULK1或ULK2進(jìn)行控制,或?yàn)椤巴ā?，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(shí)，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(diǎn)與晶閘管陽(yáng)極電壓的過零點(diǎn)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(diǎn)電壓時(shí)，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(shí)C3經(jīng)V3放電，由于時(shí)間常數(shù)很小，Uc2很快下降至單結(jié)晶體管的谷點(diǎn)電壓,V3重新關(guān)斷，C2再次充電。每個(gè)梯形波周期，V3可能導(dǎo)通，關(guān)斷多次，但只有第一個(gè)輸出脈沖起作用。電容C2的充電時(shí)間常數(shù)由等效電阻等決定，調(diào)節(jié)RP3的滑動(dòng)觸點(diǎn)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(gè)梯形波周期內(nèi)的第一個(gè)脈沖出現(xiàn)時(shí)候（控制角）可由RP1來調(diào)節(jié)。元件RP1裝有面板上，同步信號(hào)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(hào)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(hào)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(shí)，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(cè)，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(cè)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(shí)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(shí)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(gè)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(jí)為由幅值比較電路和積分電路組成的一個(gè)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(gè)脈沖，如圖所示，其后沿脈沖隨方波的寬度變化而移動(dòng)，前沿脈沖相位則保持不變。將此兩脈沖通過功放級(jí)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(dòng)電路、MOSFET驅(qū)動(dòng)電路、IGBT驅(qū)動(dòng)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。可對(duì)光耦的特性（延遲時(shí)間、上升時(shí)間、下降時(shí)間），貝克電路對(duì)GTR通、關(guān)斷特性的影響，不同的串、并聯(lián)電路對(duì)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?duì)高速光耦、推挽驅(qū)動(dòng)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(dòng)芯片EXB841，線路典型，外擴(kuò)過流保護(hù)電路?？蓪?duì)EXB841的驅(qū)動(dòng)電路各點(diǎn)波形以及1GBT的開關(guān)特性進(jìn)行研究。特點(diǎn)：（1）線路典型，注重對(duì)基本概念的了解，力求通過實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生對(duì)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(jì)時(shí)充分考慮到學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)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(xiàng)：（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(dòng)，MOSFET、IGBT采用較高的PWM波形驅(qū)動(dòng)。（2） 由于接線頭采用防轉(zhuǎn)動(dòng)疊插頭，使用時(shí)需注意防轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)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(shí)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)使學(xué)生對(duì)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(jī)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(duì)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(shí)會(huì)有相當(dāng)大的充電電流，可能會(huì)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(shí)進(jìn)行限流，當(dāng)電容兩端的電壓充到一定值時(shí)，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(gè)典型的吸收緩沖電路。主回路工作時(shí)，因?yàn)楣β势骷_關(guān)頻率很高，開關(guān)動(dòng)作時(shí)會(huì)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(cè)用電阻R2和R3分壓進(jìn)行檢測(cè)，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(dòng)電路簡(jiǎn)單、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。電機(jī)采用三相鼠籠式異步電機(jī)、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(guó)英特爾公司的電動(dòng)機(jī)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(dòng)隔離控制電路和驅(qū)動(dòng)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(gè)主開關(guān)器件驅(qū)動(dòng)級(jí)。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(dòng)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(jī)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(hào)。電阻R2在本實(shí)驗(yàn)箱中有兩個(gè)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(dòng)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(shí)頻率可通過充放電時(shí)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(shí)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(dòng)四只MOS管，其中VTVT4驅(qū)動(dòng)信號(hào)相同，VTVT3驅(qū)動(dòng)信號(hào)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(hào)，分別封鎖SG3525的脈沖輸出和與門的信號(hào)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(shí)，“24”端輸出－15V，同時(shí)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(shí)，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(shí)，“23”端輸出0V，同時(shí)“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(shí)驗(yàn)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(dòng)信號(hào)，分別驅(qū)動(dòng)功率場(chǎng)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(diǎn)。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(duì)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(dòng)電路，分別驅(qū)動(dòng)兩路功率場(chǎng)效應(yīng)管。工作過程為：當(dāng)輸入交流電處于正半波時(shí)，經(jīng)調(diào)解制的方波信號(hào)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(shí)，方波信號(hào)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。