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1、1电气工程及其自动化专业电气工程及其自动化专业中国石油大学（华东）信控学院中国石油大学（华东）信控学院电电气气工工程程系系专 业 综 合 实 践 指 导2011 2011 年年 7 7 月月2数字存储式交流电机软起动装置数字存储式交流电机软起动装置的组装与调试的组装与调试本专业综合实践的意义：本专业综合实践的意义：本专业涉及多门学科，本专业涉及多门学科，包括电机包括电机拖动、拖动、电力工程电力工程、电子、电子技术、自动控制、计算机控制，多技术、自动控制、计算机控制，多学科渗透，强弱电结合，特别是对动手能力要求较高，但学科渗透，强弱电结合，特别是对动手能力要求较高，但从前几届的毕业设计和毕业生的
2、实际工作能力看，往往实从前几届的毕业设计和毕业生的实际工作能力看，往往实际动手能力较弱，对动手能力训练不够。为了给本专业学际动手能力较弱，对动手能力训练不够。为了给本专业学生提供更多的动手实践机会，提高学生的实践技能，教学生提供更多的动手实践机会，提高学生的实践技能，教学培养计划中专门安排了专业综合实践环节，并且为了提高培养计划中专门安排了专业综合实践环节，并且为了提高其实践效果，本系专门花费了相当大的人力物力，来给大其实践效果，本系专门花费了相当大的人力物力，来给大家创造一种实践训练的机会。希望每一位同学对该实践课家创造一种实践训练的机会。希望每一位同学对该实践课程给以足够的重视，珍惜这一动
3、手实践机会，认真完成好程给以足够的重视，珍惜这一动手实践机会，认真完成好每一部分内容的电路原理分析及实验调试每一部分内容的电路原理分析及实验调试工作。工作。3主要训练内容主要训练内容 1.各各部分原理分析；部分原理分析；2.焊接、组装焊接、组装（控制、驱动、电源）（控制、驱动、电源）；3.各部分各部分电路分别电路分别调试及系统联调；调试及系统联调；4.多种仪器设备的使用与电路波形测试。多种仪器设备的使用与电路波形测试。4 降压起动的目的降压起动的目的：降低：降低起动电流起动电流Ist。降压后的机械特性降压后的机械特性 一、交流电机的降压起动原理一、交流电机的降压起动原理 交流电机轻载交流电机轻
4、载降压运行，可以降压运行，可以提高电机效提高电机效率，避免率，避免“大马拉小车大马拉小车”，节约电能。，节约电能。2121UTUTstm5二、二、基于晶闸管基于晶闸管的相控调压的相控调压普通晶闸管普通晶闸管两个普通晶闸管反并联，两个普通晶闸管反并联，输入两路脉冲。输入两路脉冲。双向晶闸管双向晶闸管(KS)两个两个主电极主电极T1、T2，一，一个门极个门极G。通常在。通常在G-T2之间加之间加入触发脉冲，使其导通。入触发脉冲，使其导通。6 触发触发脉冲的脉冲的时序波形及相控电压波性时序波形及相控电压波性 相控调压的缺点相控调压的缺点 功率因数低，电流非正弦对电网有谐波功率因数低，电流非正弦对电网
5、有谐波污染。污染。 软起动软起动 电机电机刚起动时刚起动时 较大。较大。 逐渐减小，逐渐减小，转 速 接 近 稳 态 时转 速 接 近 稳 态 时 =0 。 的调压可的调压可控范围：控范围： 180 。 触发脉冲经过高频调制，以减小脉冲变压触发脉冲经过高频调制，以减小脉冲变压器的体积。器的体积。7三、控制系统的硬件电路分析三、控制系统的硬件电路分析LM393LM3932864286481、EEPROM存储模式及触发脉冲的产生存储模式及触发脉冲的产生转系统图AT28C64原理图原理图AT28C64管脚图管脚图910 模式选择模式选择： =150o，20o，10o，0o，共，共16种，每个模式占有
6、种，每个模式占有256B，共，共占占4kB存储空间。存储空间。11A8A11：选择模式，即导通角的大小：选择模式，即导通角的大小A0A7：选择模式中的某一位：选择模式中的某一位0#模式模式1#模式模式15#模式模式12总起动时间实总起动时间实际上就是际上就是1616个个模式总运行时模式总运行时间，如果每个间，如果每个模式是模式是10s10s，那，那么总起动时间么总起动时间就是就是160s160s。EEPROM外部连接图外部连接图D0D0D2D2：A A、B B、C C三相脉冲序列，三相脉冲序列，依次相差依次相差120120o o。1374LS161连接图连接图 2.模式选择控制电路模式选择控制
7、电路 采用可预置同步计数器采用可预置同步计数器74161实现。实现。 计数计数H HH HH HH H保持保持L LX XH HH H保持保持X XL LH HH H置数（置数（P Pn nQQn n）X XX XL LH H复位复位X XX XX XL L动作动作CEPCEPCETCETPEPEMRMR模模式式选选择择表表控制功能控制功能:当计数到第当计数到第15个个时钟脉冲，时钟脉冲，Q3Q0=1111，TC由由0变变1，形成一个正脉，形成一个正脉冲，将冲，将PE端置零，置入端置零，置入P0P3数据，输出保持全数据，输出保持全1，即保持最后一个模式不变。即保持最后一个模式不变。转系统图14
8、超低频时钟的产生超低频时钟的产生多谐振荡器多谐振荡器555提供提供74161的计数脉冲，通的计数脉冲，通过改变电位器阻值，改变计数脉冲周期。过改变电位器阻值，改变计数脉冲周期。tH=0.693(R25+ VR6) C15tL=0.693 VR6*C15T=0.693(R25+ 2VR6) C1515625)C2VR(R44. 1f555外部连接图外部连接图15 3.滞环滞环电压比较器电压比较器o211I212RRRRRRuuuprefrefuuL212211H212211VRRRVRRRVRRRVRRR转系统图 作用：作用：将工频将工频50Hz正弦波变换为同步的标准正弦波变换为同步的标准TTL
9、方波。方波。16LM393(B)、74LS04作用：将输出波形变为标准作用：将输出波形变为标准TTL方波方波12VV12VVV7 . 0refu转系统图转波形图174. 单稳移相电路单稳移相电路 uab超前超前ua30oms667. 1ms2036030t转系统图作用：将作用：将uab的同步信号转换为的同步信号转换为ua的同步信号。的同步信号。18ms667. 1CVR0.7t1121单稳移相电路单稳移相电路转系统图19A相晶闸管相晶闸管的开通的开通角应从角应从ua的过的过零点，即零点，即Q的上升沿算起。的上升沿算起。20集成电路：集成电路：CD4046、74LS393组成：鉴相器（组成：鉴相
10、器（PD）、低通滤波器（）、低通滤波器（LPF）、）、压控振荡器（压控振荡器（VCO）、）、8位计数器位计数器作用：完成工频作用：完成工频50Hz的同步和的同步和256倍频。倍频。5.锁相同步倍频器锁相同步倍频器 转系统图211o256ff21ff 256/o2ff 锁相同步倍频器原理图锁相同步倍频器原理图鉴相器特性226、错相序封锁控制、错相序封锁控制作用作用：当三相相序接错的时候能够自动封锁：当三相相序接错的时候能够自动封锁74LS244的输出，禁止系统运行，避免事故的输出，禁止系统运行，避免事故的发生。的发生。 原理原理：实验中利用：实验中利用uab与与uac之间的相位差，分之间的相位差
11、，分别延时后相别延时后相“与与”，从而判断是否错相序，实，从而判断是否错相序，实现相序控制。现相序控制。 转系统图23Uac相位检测电路：光耦隔离同步相位检测电路：光耦隔离同步检测电路检测电路转系统图24相序正确：相序正确：uab比比uac超前超前60o，即，即uab比比uac超前超前3.3ms相序错误：相序错误：uab比比uac滞后滞后60o，即，即uab比比uac滞后滞后3.3ms25错相序封锁控制波形图错相序封锁控制波形图 转系统图26相序错误相序错误：移相后：移相后u1将比将比u2滞后滞后3.3ms（u1代表代表uab的相位的相位,u2代表代表uac的相位），而不是上面的超的相位），而
12、不是上面的超前前3.3ms。u1和和u2相相“与与”的结果，的结果，u3将不再有将不再有1ms的脉冲产生，则的脉冲产生，则u4恒低恒低。转系统图27封锁控制电路封锁控制电路：作用作用: :（1 1）将）将u u4 4转变为转变为74LS24474LS244控制信号；控制信号； （2 2）刚上电时，鉴相器需要一定的稳）刚上电时，鉴相器需要一定的稳定时间，在尚未完全锁相同步情况下，暂时定时间，在尚未完全锁相同步情况下，暂时封锁输出。封锁输出。 转系统图28 四、晶闸管驱动电路四、晶闸管驱动电路作用作用：(1)(1)产生符合要求的门极触发脉冲，保证晶产生符合要求的门极触发脉冲，保证晶闸管在需要的时刻
13、由阻断转为导通；闸管在需要的时刻由阻断转为导通； (2)(2)隔离控制电路与主电路。隔离控制电路与主电路。要求要求：门极的脉冲电流必须有足够大的幅值和持续时：门极的脉冲电流必须有足够大的幅值和持续时间，以及尽可能短的电流上升时间。间，以及尽可能短的电流上升时间。驱动电路驱动电路：A相：光耦相：光耦MOC3052及外围电路及外围电路B相：运放相：运放LM393和脉冲变压器及外围电路和脉冲变压器及外围电路C相：三极管相：三极管9013和脉冲变压器及外围电路和脉冲变压器及外围电路29A相驱动电路相驱动电路：光耦：光耦MOC3052（光电双向可控硅驱（光电双向可控硅驱动器）动器）转主电路图30B相驱动
14、电路相驱动电路：LM393、脉冲变压器、外围电路、脉冲变压器、外围电路D D1 1、R R5 5：续流通路续流通路转主电路图3120R4C相驱动电路：相驱动电路：9013、脉冲变压器、外围电路、脉冲变压器、外围电路转主电路图32五、电源板五、电源板组成组成：交流电源电路、直流电源电路、测试：交流电源电路、直流电源电路、测试脉冲产生电路脉冲产生电路作用作用：产生系统所需要的交流电、直流电和：产生系统所需要的交流电、直流电和测试脉冲。测试脉冲。 转电源板图331、交流电源电路、交流电源电路变压器绕组连接关系图变压器绕组连接关系图 转电源板图342、直流电源电路、直流电源电路电压等级：电压等级：+5
15、V、+12V、-12V三端稳压块：三端稳压块：7805、7812、7912转电源板图+5V直流电源电路图直流电源电路图3512V直流电源电路直流电源电路363、测试脉冲产生电路、测试脉冲产生电路作用作用：产生频率可调的脉冲信号，用来测试驱：产生频率可调的脉冲信号，用来测试驱动电路动电路121)C2R(R1.44f37 六、六、组装调试组装调试 1、按先后顺序将各个部分单独按先后顺序将各个部分单独焊接调试焊接调试，每个，每个部分单独测试部分单独测试输入输出波形，对输入输出波形，对有有关数据及波形进行详细记录。验收通过后关数据及波形进行详细记录。验收通过后方可进行下一方可进行下一个部分，最后个部分
16、，最后整体整体统调，并统调，并接入负载电机实验。接入负载电机实验。2、将各部分电路、将各部分电路原理理解，抓紧原理理解，抓紧时间时间弄弄懂，不懂，不清楚多问。清楚多问。 383、在各部分的调试过程中，回答指导教师、在各部分的调试过程中，回答指导教师提出的有关问题。提出的有关问题。4、写报告时须将各部分的测试波形分别进、写报告时须将各部分的测试波形分别进行分析总结。行分析总结。5、若、若调试结果调试结果达不到要求，可达不到要求，可适当加班。适当加班。6、焊接之前先、焊接之前先练习焊接，保护好板子，不练习焊接，保护好板子，不宜宜对同一焊点焊接次数过多对同一焊点焊接次数过多过久，元器件过久，元器件管管脚不宜留脚不宜留过长，保证过长，保证板面整洁。板面整洁。39 调调VR1使使VH=0，过零比较，使，过零比较，使uo与与uab严格同步严格同步(检检测测uab的每周期起点的每周期起点)。 滞环回差：滞环回差： 作用：作用：uab在过零在过零点附近，若点附近，若迭加有迭加有杂波干扰，不会杂波干扰，不会导致导致uo的多次跳变而造成的多次跳变而造成同步紊乱，只要同步紊乱，只要干扰幅度干扰幅度不超过不超过V。LHVVVGo back40Go back41Go backLM393LM3932864286442鉴相器输出特性鉴相器输出特性Go back43Go back