DJDK_1_型电力电子技术与电机控制实验装置简介与操作x

时间：2020-11-01 12:32:40　来源：勤学考试网本文已影响人

DJDK-1 型电力电子技术及电机控制实验装置简介及操作

1-1 控制屏介绍及操作说明

一、特点

实验装置采用挂件结构，可根据不同实验容进行自由组合，故结构紧凑、使用方便、功能齐全、综合性能好，能在一套装置上完成《电力电子技术》、《自动控制系统》、《直流调速系统》、《交流调速系统》、《电机控制》及《控制理论》等课程的主要实验。

实验装置占地面积小，节约实验室用地，无需设置电源控制屏、电缆沟、水泥墩等，减少基建投资；实验装置只需三相四线的电源即可投入使用，实验室建设周期短、见效快。

实验机组容量小，耗电小，配置齐全；装置使用的电机经过特殊设计 , 其参数特性能模拟3KV左右的通用实验机组。

装置布局合理，外形美观，面板示意图明确、清晰、直观；实验连接线采用强、弱电分开的手枪式插头，两者不能互插，避免强电接入弱电设备，造成该设备损坏；电路连接方式安全、可靠、迅速、简便；除电源控制屏和挂件外，还设置有实验桌，桌面上可放置机组、示波器等实验仪器，操作舒适、方便。电机采用导轨式安装，更换机组简捷、方便；实验台底部安装有轮子和不锈钢固定调节机构，便于移动和固定。

控制屏供电采用三相隔离变压器隔离，设有电压型漏电保护装置和电流型漏电保护装置，切实保护操作者的安全，为开放性的实验室创造了安全条件。

挂件面板分为三种接线孔，强电、弱电及波形观测孔，三者有明显区别，不能互插。

实验线路选择紧跟教材的变化，完全配合教学容，满足教学大纲要求。

二、技术参数

(1) 输入电压三相四线制 380V ±10% 50Hz

⑵ 工作环境环境温度围为-5 — 40C ,相对湿度＜75%海拔＜1000m

装置容量：vl .5kVA

电机输出功率：v 200W

外形尺寸：长 X 宽 X 高 =1870 mmX 730 mmX 1600 mm

1-2 DJK01 电源控制屏

电源控制屏主要为实验提供各种电源，如三相交流电源、直流励磁电源等；同时为实验提供所需的仪表，如直流电压、电流表，交流电压、电流表。屏上还设有定时器兼报警

记录仪，供教师考核学生实验之用；在控制屏正面的大凹槽，设有两根不锈钢管，可挂置实验所需挂件，凹槽底部设有12芯、10芯、4芯、3芯等插座，从这些插座提供有源挂件的电源；在控制屏两边设有单相三极 220V电源插座及三相四极380V电源插座，此外还设

有供实验台照明用的40W日光灯。

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貞有效伯交流电压、电流段

日光灯开关

调速电游选择开关

三相卞

电路输出

励磁电源

图1-2 主控制屏面板图

1、三相电网电压指示

三相电网电压指示主要用于检测输入的电网电压是否有缺相的情况，操作交流电压表

F面的切换开关，观测三相电网各线间电压是否平衡。

2、定时器兼报警记录仪

平时作为时钟使用，具有设定实验时间、定时报警和切断电源等功能，它还可以自动记录由于接线操作错误所导致的告警次数。（具体操作方法详见 DJDK-1型电力电子技术及

电机控制实验装置使用说明书）

3、电源控制部分

它的主要功能是控制电源控制屏的各项功能，它由电源总开关、启动按钮及停止按钮组成。当打开电源总开关时，红灯亮；当按下启动按钮后，红灯灭，绿灯亮，此时控制屏的三相主电路及励磁电源都有电压输出。

4、三相主电路输出

三相主电路输出可提供三相交流200V/3A或240V/3A电源。输出的电压大小由“调速电源选择开关”控制，当开关置于“直流调速”侧时， A、B、C输出线电压为200V,可完成电

力电子实验以及直流调速实验；当开关置于“交流调速”侧时，A B、C输出线电压为240V,

可完成交流电机调压调速及串级调速等实验。在 A B CE相附近装有黄、绿、红发光二极管，用以指示输出电压。同时在主电源输出回路中还装有电流互感器，电流互感器可测定主电源输出电流的大小，供电流反馈和过流保护使用，面板上的 TA1、TA2 TA3三处观测点

用于观测三路电流互感器输出电压信号。

5、励磁电源

在按下启动按钮后将励磁电源开关拨向 “开”侧，则励磁电源输出为220V勺直流电压，

并有发光二极管指示输出是否正常，励磁电源由 0.5A熔丝做短路保护，由于励磁电源的容量有限，仅作为直流电机提供励磁电流，故一般不能作为大电流的直流电源使用。

6面板仪表

面板下部设置有土 300V数字式直流电压表和土 5A数字式直流电流表，精度为0.5级，能为可逆调速系统提供电压及电流指示；面板上部设置有 500V真有效值交流电压表和5A

真有效值交流电流表，精度为 0.5级，供交流调速系统实验时使用。

1-3各挂件功能介绍

以挂件的编号次序分别介绍其使用方法，并简单说明其工作原理及单元电路原理图

、DJK02挂件（晶闸管主电路）

该挂件装有12只晶闸管、直流电压和电流表等，其面板如图 1-3所示。

正桥钮子开关正桥主电路电抗器目流电压我正反桥脉冲输入端图1-3三相变流桥路面板图反桥主电路H

正桥钮子开关

正桥主电路

电抗器

目流电压我

正反桥脉冲输入端

图1-3三相变流桥路面板图

反桥主电路

H流电流去

1、三相同步信号输出端

同步信号是从电源控制屏获得，屏装有 /Y 接法的三相同步变压器，和主电源输出同相，其输出相电压幅度为15V左右，供DJK02-1的KC04集成触发电路，产生移相触发脉冲；只要将本挂件的 1 2芯插头与屏相连接，则输出相位一一对应的三相同步电压信号；接口的详细情况详见附录相关容。

2、正、反桥脉冲输入端

从 DJK02-1 来的正、反桥触发脉冲分别通过输入接口，加到相应的晶闸管电路上；接口的详细情况详见附录相关容。

3、正、反桥钮子开关从正、反桥脉冲输入端来的触发脉冲信号通过“正、反桥钮子开关”接至相应晶闸管

的门极和阴极。面板上共设有十二个钮子开关，分为正、反桥两组，分别控制对应的晶闸管的触发脉冲；开关打到“通”侧，触发脉冲接到晶闸管的门极和阴极；开关打到“断” 侧，触发脉冲被切断；通过钮子开关的拨动可以模拟晶闸管失去脉冲的故障情况。

4、三相正、反桥主电路

正桥主电路和反桥主电路分别由六只 5A/1000V晶闸管组成；其中由 VT1?VT6组成正桥元件（一般不可逆、可逆系统的正桥使用正桥元件）；由VT1X?VT6/组成反桥元件（可逆系统的反桥以及需单个或几个晶闸管的实验可使用反桥元件）；所有这些晶闸管元件均配置有阻容吸收及快速熔断丝保护，此外正桥还设有压敏电阻接成三角形，起过压吸收。

5、电抗器

实验主回路中所使用的平波电抗器装在电源控制屏，其各引出端通过 1 2芯的插座连接到DJK02面板的中间位置，有 3档电感量可供选择，分别为lOOmH 2O0mH 700mH（各档在1A电流下能保持线性），可根据实验需要选择合适的电感值。电抗器回路中串有 3A熔

丝保护，熔丝座装在电抗器旁。

6、直流电压表及直流电流表

面板上装有300V的带镜面直流电压表、2A的带镜面直流电流表，均为中零式，精度为 1.0 级，为可逆调速系统提供电压及电流指示。

二、DJK02-1挂件（三相晶闸管触发电路）

该挂件装有三相触发电路和正反桥功放电路等，面板图如图 1-4

1、移相控制电压UCt输入及偏移电压U）观测及调节

UCt及Ub用于控制触发电路的移相角；在一般的情况下，我们首先将 UCt接地，调节Ub,

以确定触发脉冲的初始位置；当初始触发角定下后，在以后的调节中只调节 UCt的电压，这

样确保移相角不会大于初始位置；如在逆变实验中初始移相角a =150定下后，无论调节UCt，都能保证B >30°，防止出现逆变颠覆的情况。

2、触发脉冲指示

在触发脉冲指示处设有钮子开关用以控制触发电路，开关拨到左边，绿色发光管亮，在触发脉冲观察孔处可观测到后沿固定、而前沿可调的宽脉冲链；开关拨到右边，红色发光管亮，触发电路产生互差60°的双窄脉冲。

他发脉冲指示二相同也_ 信号输入端FE桥控制端Uif止桥功放电路-正桥脉冲输出端图1-4一钢齿波斜率

他发脉冲指示

二相同也_ 信号输入端

FE桥控制端Uif

止桥功放电路-

正桥脉冲输出端

图1-4

一钢齿波斜率

调节与观测孔

移相控制

控制电路

反桥控制端Ulr

反桥功放电路

反桥脉冲输出端

——电源开关

三相触发电路面板图

3 ?三相同步信号输入端

通过专用的十芯扁平线将DJK021的“三相同步信号输出端”与 DJK02-1 “三相同步信号输入端”连接，为其部的触发电路提供同步信号；同步信号也可以从其他地方提供，但要注意相序的问题；接口的详细情况详见附录相关容。

4、锯齿波斜率调节与观测孔

打开挂件的电源开关，由外接同步信号经 KC0集成触发电路，产生三路锯齿波信号，调节相应的斜率调节电位器，可改变相应的锯齿波斜率，三路锯齿波斜率应保证基本相同, 使六路触发信号保持同时出现，且双窄脉冲间隔基本一致。

5、控制电路

其线路原理如图1-5所示。在由原KC04 KC4和KC42三相集成触发电路的基础上，又增

加了 4066、4069芯片，可产生三相六路互差60°的双窄脉冲或三相六路后沿固定、前沿可

调的宽脉冲链，供触发晶闸管使用。

在面板上设有三相同步信号观测孔、两路触发脉冲观测孔。 VT1?VT6为单脉冲观测孔

（在触发脉冲指示为“窄脉冲”）或宽脉冲观测孔（在触发脉冲指示为“窄脉冲” ）；VT1'? VT6为双脉冲观测孔（在触发脉冲指示为“窄脉冲”）或宽脉冲观测孔（在触发脉冲指示为 “窄脉冲”）。

图1-5 触发电路原理图

三相同步电压信号从每个KC04勺“8”脚输入，在其“ 4”脚相应形成线性增加的锯齿波，移相控制电压dt和偏移电压d经叠加后，从“ 9”脚输入。当触发脉冲选择的钮子开关拨到窄脉冲侧时，通过控制4066 （电子开关），使得每个KC0从“1、15”脚输出相位相差 180°的单窄脉冲（可在上面的脉冲观测孔观测到），窄脉冲经KC41（六路双脉冲形成器）后, 得到六路双窄脉冲（可在下面的脉冲观测孔观测到）。将钮子开关拨到宽脉冲侧时，通过控制4066,使得KC04的“1、15”脚输出宽脉冲，同时将KC41的控制端“ 7”脚接高电平，使 KC4停止工作，宽脉冲则通过4066的“ 3、9”两脚直接输出。

4069为反相器，它将部分控制信号反相，控制 4066; KC42为调制信号发生器，对窄脉冲和宽脉冲进行高频调制。具体有关 KC04 KC41 KC42勺部电路原理图，请查阅附录中的相关容。

&正、反桥功放电路

正、反桥功放电路的原理以正桥的一路为例，如图 1-6所示；由触发电路输出的脉冲信

号经功放电路中的V2、V3三极管放大后由脉冲变压器 T1输出。Uf即为DJKO面板上的Uf , 接地才可使V3工作，脉冲变压器输出脉冲；正桥共有六路功放电路，其余的五路电路完全与这一路一致；反桥功放和正桥功放线路完全一致，只是控制端不一样，将 Uf改为ur。

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图1-6 功放电路原理图

7、正桥控制端Uf及反桥控制端Ur

这两个端子用于控制正反桥功放电路的工作与否，当端子与地短接，表示功放电路工

作，触发电路产生的脉冲经功放电路从正反桥脉冲输出端输出；悬空表示功放不工作； Uf

控制正桥功放电路，Ur控制反桥

8、正、反桥脉冲输出端

经功放电路放大的触发脉冲，通过专用的 20芯扁平线将DJK02“正反桥脉冲输入端”

与DJK02-1上的“正反桥脉冲输出端”连接，为其晶闸管提供相应的触发脉冲；接口的详细情况详见附录相关容

、DJK03-1挂件(晶闸管触发电路)

晶闸管装置的正常工作与门极触发电路的正确、可靠的运行密切相关，门极触发电路必须按主电路的要求来设计，为了能可靠触发晶闸管应满足以下要求：

并保(1)触发脉冲应有足够的功率，触发脉冲的电压和电流应大于晶闸管要求的数值，留足够的裕量。

并保

⑵ 为了实现变流电路输出的电压连续可调，触发脉冲的相位应能在一定的围连续可调。

⑶ 触发脉冲与晶闸管主电路电源必须同步，两者频率应该相同，而且要有固定的相位

关系，使每一周期都能在同样的相位上触发。止弦波同步触歿电路西门子TCA785西门于TCA785

触发电路触发电路触发电跻I、I】触发电路II电源开关

关系，使每一周期都能在同样的相位上触发。

止弦波

同步触歿电路

西门子TCA785

西门于TCA785

触发电路

触发电跻I、I】

触发电路II

电源开关

外接醴

图1-7 DJK03-1面板图

单结晶体侏

触发电路

调压电路

电源开关

外接醴

单结晶体桂触发电路

调压电路

触发脉冲的波形要符合一定的要求。

　多数晶闸管电路要求触发脉冲的前沿要陡, 实现精确的导通控制。对于电感性负载，由于电感的存在，其回路中的电流不能突变，所以要求其触发脉冲要有一定的宽度，以确保主回路的电流在没有上升到晶闸管擎住电流之前，其门极与阴极始终有触发脉冲存在，保证电路可靠工作。

DJK03-1挂件是晶闸管触发电路的专用的实验挂箱，面板如图 1-7所示。其中有单结晶体管触发电路、正弦波同步移相触发电路、锯齿波同步移相触发电路 I和II，单相交流调压触发电路以及西门子 TCA785集成触发电路。

1、单结晶体管触发电路

利用单结晶体管（又称双基极二极管）的负阻特性和RC的充放电特性，可组成频率可调的自激振荡电路，如图1-8所示。

图中V6为单结晶体管，其常用的型号有BT33和BT35两种，由等效电阻V5和C1组成组成RC充电回路，由C1-V6-脉冲变压器组成电容放电回路，调节 RP1即可改变C1充电回路中的等效电阻。

TT2

图1-8单结晶体管触发电路原理图

工作原理简述如下：

由同步变压器副边输出60V勺交流同步电压，经VD半波整流，再由稳压管V1、V2进行削波，从而得到梯形波电压，其过零点与电源电压的过零点同步，梯形波通过 R7及等效可变电阻V5向电容C1充电，当充电电压达到单结晶体管的峰值电压 UP时，单结晶体管V6导通，电容通过脉冲变压器原边放电，

脉冲变压器副边输出脉冲。同时由于放电时间常数很小， C1两端的电压很快下降到单

结晶体管的谷点电压UV，使V6关断，C1再次充电，周而复始，在电容C1两端呈现锯齿波形，在脉冲变压器副边输出尖脉冲。在一个梯形波周期， V6可能导通、关断多次，但对晶闸管

的触发只有第一个输出脉冲起作用。电容 C1的充电时间常数由等效电阻等决定，调节 RP1

改变C1的充电的时间，控制第一个尖脉冲的出现时刻，实现脉冲的移相控制。单结晶体管

触发电路的各点波形如图1-9所示。电位器RP已装在面板上，同步信号已在部接好，所有

的测试信号都在面板上引出。

图1-9 单结晶体管触发电路各点的电压波形

图1-9 单结晶体管触发电路各点的电压波形（a =900）

2、正弦波同步移相触发电路

正弦波同步移相触发电路由同步移相、脉冲放大等环节组成，其原理如图 1-10所示。

同步信号由同步变压器副边提供。三极管 V1左边部分为同步移相环节，在 V1的基极综合了同步信号电压Ur、偏移电压□及控制电压UCt（ RP1电位器调节UCt，RP2M节“）。调节 RP1及RP2匀可改变V1三极管的翻转时刻，从而控制触发角的位置。脉冲形成整形环节是一分立元件的集基耦合单稳态脉冲电路， V2的集电极耦合到V3的基极，V3的集电极通过C4

RP3耦合到V2的基极。

当V1未导通时，R6供给V2足够的基极电流使之饱和导通， V3截止。电源电压通过R9

T1、VD6 V2对C4充电至15V左右，极性为左负右正。当 V1导通的时候，V1的集电极从高电

位翻转为低电位，V2截止，V3导通，脉冲变压器输出脉冲。由于设置了 C4 RP$S容正反馈电路，使V3加速导通，提高输出脉冲的前沿陡度。同时 V3导通经正反馈耦合，V2的基极保

持低电压，V2维持截止状态，电容通过RP3 V3放电到零，再反向充电，当V2的基极升到0.7V

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图1-10 正弦波同步移相触发电路原理图

图1-11

图1-11正弦波同步移相触发电路的各点电压波形 (a =0°)

后，V2从截止变为导通，V3从导通变为截止。V2的基极电位上升0.7V的时间由其充放电时间常数所决定，改变RP3勺阻值就改变了其时间常数，也就改变了输出脉冲的宽度。

正弦波同步移相触发电路的各点电压波形如图 1-11所示。

电位器RP1 RP2 RP鈞已安装在面板上，同步变压器副边已在部接好，所有的测试信号都在面板上引出。

3、锯齿波同步移相触发电路

I、II

VI) 7*1-12所示。n

VI) 7

1-12所示。

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图1-12锯齿波同步移相触发电路 I原理图

锯齿波同步移相触发电路I、

冲放大等环节组成，其原理图如图

由V3 VD1 VD2 C1等元件组成同步检测环节，其作用是利用同步电压 Ur来控制锯齿波产生的时刻及锯齿波的宽度。由 V1、V2等元件组成的恒流源电路，当V3截止时，恒流源对 C2充电形成锯齿波；当V3导通时，电容C2通过R4 V3放电。调节电位器RP可以调节恒流源的电流大小，从而改变了锯齿波的斜率。控制电压 UCt、偏移电压Ub和锯齿波电压在V5基极

综合叠加，从而构成移相控制环节， RP2 RP盼别调节控制电压UCt和偏移电压Ub的大小。

V6、V7构成脉冲形成放大环节，C5为强触发电容改善脉冲的前沿，由脉冲变压器输出触发脉冲，电路的各点电压波形如图1-13所示。

本装置有两路锯齿波同步移相触发电路，I和II，在电路上完全一样，只是锯齿波触发电路II输出的触发脉冲相位与I恰好互差180°，供单相整流及逆变实验用。

电位器RP1 RP2 RP鈞已安装在挂箱的面板上，同步变压器副边已在挂箱部接好，所

有的测试信号都在面板上引出

图1-13锯齿波同步移相触发电路 I各点电压波形（a =90）

4、单相交流调压触发电路

单相交流调压触发电路采用 KCO5集成晶闸管移相触发器（KC05勺电路部原理图见附录）。该集成触发器适用于触发双向晶闸管或两个反向并联晶闸管组成的交流调压电路，具有失交保护、输出电流大等优点，是交流调压的理想触发电路。单相交流调压触发电路

同步电压由KC05勺15、16脚输入，在TP2点可以观测到锯齿波，RP1电位器调节锯齿波的斜率，RP2fe位器调节移相角度，触发脉冲从第9脚，经脉冲变压器输出。

电位器RP1 RP2匀已安装在挂箱的面板上，同步变压器副边已在挂箱部接好，所有的测试信号都在面板上引出。

5、西门子TCA785触发电路

教科书上讲述的晶闸管集成触发电路，如 KC04 KC05等，在目前工业现场很少使用了。

工业现场正在使用的新型晶闸管集成触发电路，主要有西门子的 TCA785与KC04等相

比它对零点的识别更加可靠，输出脉冲的齐整度更好，而移相围更宽，且由于它输出脉冲的宽度可人为自由调节。

西门子TCA78外围电路如图1-15所示。

锯齿波斜率由电位器RP调节，RP2fe位器调节晶闸管的触发角

电位器RP1 RP2已安装在挂箱的面板上，所有的测试信号都在面板上引出

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6.外接220V输入端

该挂件的电源及同步信号都是由外接 220V输入端提供的，注意的是输入的电压围为

220V± 10%如超过此围会造成设备严重损坏。

四、DJK04挂件（电机调速控制实验I）

该挂件主要完成电机调速实验，如单闭环直流调速实验、双闭环直流调速实验、逻辑

无环流等实验。同时和其它挂件配合可增加实验项目，如与DJK18E合使用就可以完成三闭

环错位选触无环流可逆直流调速系统实验。

环错位选触无环流可逆直流调速系统实验。 DJK04勺面板图如下:

电流反惯”过流保护零电丫检测

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DJK?4速度调节器速度变换暨笛性鉴别电流调节器电源开关图1-16 DJK04面板图

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速度调节器

速度变换

暨笛性鉴别

电流调节器

电源开关

图1-16 DJK04面板图

1、电流反馈与过流保护

本单元有两个功能，一是检测主电源输出的电流反馈信号，二是当主电源输出电流超过某一设定值时发出过流信号切断电源。其原理如图 1-17。

TA1,TA2,TA3为电流互感器的输出端，它的电压高低反映三相主电路输出的电流大小，

面板上的三个园孔均为观测孔，不需再外部进行接线，只要将 DJK04挂件的十芯电源线与

插座相连接，那么TA1、TA2 TA3就与屏的电流互感器输出端相连，当打开挂件电源开关，过流保护即处于工作状态。

(1)电流反馈与过流保护的输入端TA1、TA2 TA3,来自电流互感器的输出端，反映负载电流大小的电压信号经三相桥式整流电路整流后加至 RP1 RP2及R1、R2、VD7组成的3

条支路上，其中：

R2与VD7并联后再与R1串联，在其中点取零电流检测信号从1脚输出，供零电平检测用。当电流反馈的电压比较低的时候，“ 1”端的输出由R1、R2分压所得，VD7截止。当电流反馈的电压升高的时候，“ 1”端的输出也随着升高，当输出电压接接近0.6V左右时，VD7 导通，使输出始终保持在0.6V左右。

将RP的滑动抽头端输出作为电流反馈信号，从“ 2”端输出，电流反馈系数由RP1

进行调节。

RP2勺滑动触头与过流保护电路相连，调节 RP訓调节过流动作电流的大小。

⑵ 当电路开始工作时，由于电容C2的存在，V3先与V2导通，V3勺集电极低电位，V4 截止，同时通过R4 VD8各V2基极电位拉低，保证V2-直处于截止状态。

当主电路电流超过某一数值后，RP2h取得的过流电压信号超过稳压管 V1的稳压值, 击穿稳压管，使三极管V2导通，从而V3截止，V4导通使继电器K动作，控制屏的主继电器掉电，切断主电源，挂件面板上的声光报警器发出告警信号，提醒操作者实验装置已过流跳

闸。调节RP的抽头的位置，可得到不同的电流报警值。

过流的同时，V3由导通变为截止，在集电极产生一个高电平信号从“ 3”端输出，作为推B信号供电流调节器使用。

SB为解除过流记忆的复位按钮，当过流故障己经排除，则须按下解除记忆，才

能恢复正常工作。当过流动作后，电源通过SB R4 VD殴C2隹持V2导通，V3截止、V4导通、继电器保持吸合，持续告警。只有当按下 SB后, V2基极失电进入截止状态，V3导通、V4截止，电路才恢复正常。

元件RP1 RP2 SB均安装在该挂箱的面板上，以方便操作。

2、给定给定的原理图如图

2、给定

给定的原理图如图1-18所示

图1-18电压给定原理图

电压给定由两个电位器RP1 RP2及两个钮子开关S1、S2组成。S1为正、负极性切换开关，输出的正、负电压的大小分别由 RP1 RP2来调节，其输出电压围为0?士I5V , S2为输出控制开关，打到“运行”侧，允许电压输出，打到“停止”侧，则输出为零。

按以下步骤拨动S1、S2,可获得以下信号：

(1)将S2丁到“运行”侧，S1打到“正给定”侧，调节RP使给定输出一定的正电压，拨动S2到“停止”侧，此时可获得从正电压突跳到 0V勺阶跃信号，再拨动S2到“运行”侧, 此时可获得从0V突跳到正电压的阶跃信号。

⑵ 将S2丁到“运行”侧，S1打到“负给定”侧，调节RP2使给定输出一定的负电压，拨动S2到“停止”侧，此时可获得从负电压突跳到 0V勺阶跃信号，再拨动S2到“运行”侧, 此时可获得从0V突跳到负电压的阶跃信号。

(3)将S2丁到“运行”侧，拨动S1，分别调节RP和RP2使输出一定的正负电压，当S1 从“正给定”侧打到“负给定”侧，得到从正电压到负电压的跳变。当 S1从“负给定”侧打到“正给定”侧，得到从负电压到正电压的跳变。

元件RP1 RP2 S1及S2匀安装在挂件的面板上，方便操作。此外由一只 3位半的直流数字电压表指示输出电压值。

　要注意的是不允许长时间将输出端接地，特别是输出电压比较高的时候，可能会将RP1 RP2损坏。

3、转速变换

转速变换用于有转速反馈的调速系统中，它将反映转速变化并与转速成正比的电压信

号变换成适用于控制单元的电压信号。图 1-19为其原理图：

TOC \o "1-5" \h \z 1 —— 1

A RP1

ZZC1 3

2 [

图1-19 速度变换

使用时，将DD03-2(或DD03-3)导轨上的电压输出端接至转速变换的输入端 “ 1”和“2” 输入电压经R1和RP1分压，调节电位器RP1可改变转速反馈系数。

4、速度调节器

速度调节器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，使其输出按某一规律变化。速度调节器由运算放大器、输入与反馈环节及二极管限幅环节组成。其原理见图1-20。

在图1-20中“ 1、2、3”端为信号输入端，二极管VD1和VD2起运放输入限幅，保护运放。

　二极管VD3 VD4和电位器RP1、RP2&成正负限幅可调的限幅电路。由 C1、R3组成微分反馈校正环节，有助于抑制振荡，减少超调。 R7 C5组成速度环串联校正环节，其电阻、电容

均从DJKO进件上获得。改变R7勺阻值改变了系统的放大倍数，改变C5勺电容值改变了系统

电位器RP1 RP2 RP3均安装面板上。电阻R7电容C1和电容C5两端在面板上装有接线柱，可根据需要外接电阻及电容。

速度调节器的调试

调节器调零

将DJKO4中“速度调节器”所有输入端接地，再将 DJK08中的可调电阻120K接到“速度调节器”的“ 4”、“5”两端，用导线将“ 5”、“6”短接，使“电流调节器”成为P （比例）调节器。调节面板上的调零电位器 RP3用万用表的毫伏档测量电流调节器“ 7”端的输出，使调节器的输出电压尽可能接近于零。

调整输出正、负限幅值

把“ 5”、“6 ”短接线去掉，将DJK08中的可调电容0.47uF接入“ 5”、“ 6”两端，使调节器成为PI （比例积分）调节器，然后将DJK04的给定输出端接到转速调节器的“ 3” 端，当加一定的正给定时，调整负限幅电位器 RP2观察输出负电压的变化，当调节器输

入端加负给定时，调整正限幅电位器 RP1,观察调节器输出正电压的变化。

测定输入输出特性

再将反馈网络中的电容短接（将“ 5”、“6”端短接），使速度调节器为P （比例）调节器，在调节器的输入端分别逐渐加入正负电压，测出相应的输出电压，直至输出限幅，并

画出曲线。

观察PI特性

拆除“ 5”、“6”短接线，突加给定电压，用慢扫描示波器观察输出电压的变化规律。

　改变调节器的放大倍数及反馈电容，观察输出电压的变化。

5、电流调节器

电流调节器由运算放大器、限幅电路、互补输出、输入阻抗网络及反馈阻抗网络等环节组成，工作原理基本上与速度调节器相同，其原理图如图 1-22所示。电流调节器也可当

作速度调节器使用。元件 RP1 RP2 RP3均装在面板上，电容 C1、电容C7和电阻R13的

数值可根据需要，由外接电阻、电容来改变。

I T i ) 0. 17ilI i I 聽備30 * pHZZ□-10k -L tWC2 To. 22uFVI

I T i )

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R12

foil

图1-22电流调节器原理

电流调节器与速度调节器相比，增加了几个输入端，其中“ 3”端接推B信号，当主电

路输出过流时，电流反馈与过流保护的“ 3”端输出一个推B信号（高电平）信号，击穿稳压管，正电压信号输入运放的反向输入端，使调节器的输出电压下降，使a角向 180度

方向移动，使晶闸管从整流区移至逆变区，降低输出电压，保护主电路。“ 5、7”端接逻

辑控制器的相应输出端，当有高电平输入时，击穿稳压管，三极管 V4、V5导通，将相应的

输入信号对地短接。在逻辑无环流实验中“ 4、6”端同为输入端，其输入的值正好相反，如果两路输入都有效的话，两个值正好抵消为零，这时就需要通过“ 5、7”端的电压输入

来控制。在同一时刻，只有一路信号输入起作用，另一路信号接地不起作用。

电流调节器的调试

调节器的调零

将DJK04中“电流调节器”所有输入端接地，再将 DJK08中的可调电阻13K接“速度

调节器”的“ 8”、“9”两端，用导线将“ 9”、“ 10”短接，使“电流调节器”成为P （比例）调节器。调节面板上的调零电位器 RP3用万用表的毫伏档测量电流调节器的“ 11” 端，使调节器的输出电压尽可能接近于零。

调整输出正、负限幅值

把“ 8”、“9 ”短接线去掉，将DJK08中的可调电容0.47uF接入“ 8”、“ 9 ”两端，使调节器成为PI （比例积分）调节器，然后将 DJK04的给定输出端接到电流调节器的“ 4” 端，当加正给定时，调整负限幅电位器 RP2观察输出负电压的变化，当调节器输入端加

负给定时，调整正限幅电位器 RP1,观察输出正电压的变化。

测定输入输出特性

再将反馈网络中的电容短接（将“ 9”、“10”端短接），使电流调节器为P调节器，在调节器的输入端分别逐渐加入正负电压，测出相应的输出电压，直至输出限幅，并画出曲线。

观察PI特性

拆除“ 9”、“ 10”短接线，突加给定电压，用慢扫描示波器观察输出电压的变化规律。

　改变调节器的放大倍数及反馈电容，观察输出电压的变化。

6、反号器

反号器由运算放大器及有关电阻组成，用于调速系统号需要倒相的场合，如图 1-21 o

图1-21

图1-21反号器原理图

-15 V

12为:反号器的输入信号

12为:

U2 = - （RP1+R3 /R1 X U

调节电位器RP的滑动触点，改变RP的阻值，使RP1+R3=R1则

U2 = -U 1

输入与输出成倒相关系。电位器 RP1装在面板上，调零电位器 RP2装在部线路板上（在出厂前我们已经将运放调零，用户不需调零）。

7、转矩极性鉴别

转矩极性鉴别为一电平检测器，用于检测控制系统中转矩极性的变化。它是一个有比

较器组成的模数转换器，可将控制系统中连续变化的电平信号转换成逻辑运算所需的 “0”、

“T电平信号。其原理图如图1-23所示。转矩极性鉴别器的输入输出特性如图1-25a所示, 具有继电特性。调节运放同相输入端电位器RP可以改变继电特性相对于零点的位置。继电

特性的回环宽度为：

U k = U sr2'—一 USri = K1(U scm —一 UScml)

式中，K1为正反馈系数，K1越大，则正反馈越强，回环宽度就越小； USr2和USri分别为输出由正翻转到负及由负翻转到正所需的最小输入电压； Uscml和 UScm2分别为反向和正向输出电

压。逻辑控制系统中的电平检测环宽一般取 0.2?0.6V，环宽大时能提高系统抗干扰能力，

零电平检测器也是一个电平检测器，其工作原理与转矩极性鉴别器相同，在控制系统中进行零电流检测，当输出主电路的电流接近零时，电平检测器检测到电流反馈的电压值也接近零，输出高电平。其原理图和输入输出特性分别如图 1-24和图1-25b所示。

1'UI

'UI

(a)

(a) 转矩极性检测 (b) 零电平检测

图1-25 转矩极性鉴别及零电平检测输入输出特性

9、逻辑控制

逻辑控制用于逻辑无环流可逆直流调速系统，其作用是对转矩极性和主回路零电平信号进行逻辑运算，切换加于正桥或反桥晶闸管整流装置上的触发脉冲，以实现系统的无环流运行。其原理图如图1-26所示。其主要由逻辑判断电路、延时电路、逻辑保护电路、推电路和功放电路等环节组成。

逻辑判断环节

逻辑判断环节的任务是根据转矩极性鉴别和零电平检测的输出 U和U状态，正确地判断晶闸管的触发脉冲是否需要进行切换 (由U是否变换状态决定)及切换条件是否具备(由U 是否从“ 0”变“ 1”决定)。即当UM变号后，零电平检测到主电路电流过零(UI = “ 1”)时, 逻辑判断电路立即翻转，同时应保证在任何时刻逻辑判断电路的输出 UZ和U状态必须相反。

延时环节

要使正、反两组整流装置安全、可靠地切换工作，必须在逻辑无环流系统中的逻辑判断电路发出切换指令UZ或UF后，经关断等待时间t1 (约3mS和触发等待时间t2(约10ms)之后才能执行切换指令，故设置相应的延时电路，延时电路中的 VD1 VD2 C1、C2起t1的延

图1-26逻辑控制器原理图

(3)逻辑保护环节

逻辑保护环节也称为“多一”保护环节。当逻辑电路发生故障时， UZ、UF的输出同时为

“T状态，逻辑控制器的两个输出端Uf和Ur全为“0”状态，造成两组整流装置同时开放，引起短路和环流事故。加入逻辑保护环节后。当 UZ、UF全为“ 1”状态时，使逻辑保护环节输出A点电位变为“ 0”，使Uf和Ur都为高电平，两组触发脉冲同时封锁，避免产生短路和环流事故。

⑷推B环节

在正、反桥切换时，逻辑控制器中的G8俞出“ 1”状态信号，将此信号送入电流调节器的输入端作为脉冲后移推B信号，从而可避免切换时电流的冲击。

(5) 功放电路

由于与非门输出功率有限，为了可靠的推动Uf、Ur ,故增加了 V3 V4组成的功率放大级。

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