课题3触发电路调试Word文件下载.docx
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(2)电源电流:
正电流小于等于15mA,负电流小于等于8mA;
(3)脉冲宽度:
400μs~2ms;
(4)脉冲幅值;
大于等于13V;
(5)移相范围:
小于180°
(同步电压us=30V时,为150°
);
(6)输出最大电流:
100mA;
(7)环境温度:
-10~70℃。
1、KC04引脚功能
其引脚功能如图3-3-2所示。
1脚和15分别为正脉冲和负脉冲输出端;
3脚和4脚接电容可形成触发脉冲所需的锯齿波;
5脚为电源负极输入端;
7脚为电源接地端(零电位);
8脚为同步电压输入端;
9脚为脉冲移相信号控制端;
10脚和12脚接电容控制V7产生脉冲;
16脚为电源+15V输入端。
图3-3-2KC04集成电引脚功能图
2、KC04工作原理
集成电路KC04由同步电压、锯齿波形成、脉冲移相、脉冲形成、脉冲分配和放大输出环节组成。
由KC04组成的触发电路如图3-3-3所示,虚线框内为集成电路部分,该电路可分为同步电源、锯齿波形成、脉冲移相、脉冲形成、脉冲分选与放大输出等五个环节。
(1)同步电源环节
同步电源环节主要由V1~V4等元件组成,同步电压us经限流电阻R20加到V1、V2基极。
当us在正半周时,V1导通,V2、V3截止,m点为低电平,n点为高电平。
当us在负半周时,V2、V3导通,V1截止,n点为低电平,m点为高电平。
VD1、VD2组成与门电路,只要m、n两点有一处是低电平,就将Ub4(V4基极)箝位在低电平,V4截止,只有在同步电压|us|<
0.7V时,V1~V3都截止,m、n两点都是高电平,V4才饱和导通。
所以,每周内V4从截止到导通变化两次,锯齿波形成环节在同步电压us的正、负半周内均有相同的锯齿波产生,且两者有固定的相位关系。
图3-3-3KC04电路原理图
(2)锯齿波形成环节
锯齿波形成环节主要由V5、C1等元件组成,电容器C1接在V5的基极和集电极之间,组成一个电容负反馈的锯齿波发生器。
V4截止时,+15V电源经R6、R22、RP、-15V电源给C1充电,V5的集电极电位UC5逐渐升高,锯齿波的上升段开始形成,当V4导通时,C1经V4、VD3迅速放电,形成锯齿波的回程电压。
所以,当V4周期性的导通、截止时,在端4#即UC5就形成了一系列线性增长的锯齿波,锯齿波的斜率是由C1的充电时间常数(R6+R22+RP)C1决定的。
(3)脉冲形成环节
脉冲形成环节主要由V7、VD5、C2、R7等元件组成,当V6截止时,+15V电源通过R25给V7,提供一个基极电流,使V7饱和导通。
同时+15V电源经R7、VD5、V7、接地点给C2充电,充电结束时,C2左端电位uc6=+15V,C2右端电位约为+1.4V,当V6由截止转为导通时,uc6从+15V迅速跳变到十0.3V,由于电容两端电压不能突变,C2右端电位从+1.4V亦迅速下跳到-13.3V,这时V7立刻截止。
此后+15V电源经R25、V6、接地点给C2反向充电,当充电到C2右端电压大于1.4V时,V7又重新导通,这样,在V7的集电极就得到了固定宽度的脉冲,其宽度由C2的反向充电时间常数R25、C2决定。
(4)脉冲移相环节
脉冲移相环节主要由V6、Uc、Ub及外接元件组成,锯齿波电压UC5经R24、偏移电压Ub经R23,控制电压Uc经R26在V6的基极叠加,当V6的基极电压Ub6>
0.7V时,V6管导通(即V7截止),若固定UC5、Ub不变,使Uc变动,V6管导通的时刻将随之改变即脉冲产生的时刻随之改变,这样脉冲也就得以移相。
(6)脉冲分选与放大输出环节
V8、V12组成脉冲分选环节,功放环节由两路组成,一路由V9~V11组成,另一路由V13~V15组成。
在同步电压us一个周期的正负半周内,V7的集电极输出两个相隔180°
的脉冲,这两个脉冲可以用来触发主电路中同一相上分别工作在正、负半周的两个晶闸管。
那么,上述两个脉冲如何分选呢?
由图3-3-4可知,其两个脉冲的分选是通过同步电压的正半周和负半周来实现的。
当us为正半周时,V1导通,m点为低电平,n点为高电平,V8截止,V12导通,V12把来自V7集电极的正脉冲箝位在零电位。
另外,V7集电极的正脉冲又通过二极管VD7经V9~V11组成的功放电路放大后由端1#输出。
当us为负半周时,则情况相反,V8导通,V12截止,V7集电极的正脉冲经V13~V15组成的功放电路放大后由端15#输出。
电路中Vl1~V20是为了增强电路的抗干扰能力而设置的,用来提高V8、V9、V12、V13的门坎电压,二极管VD1~VD2、VD6~VD8起隔离作用,端子13#、14#是提供脉冲列调制和封锁脉冲的控制端。
该集成触发电路脉冲的移相范围小于180°
,当us=30V,其有效的移相范围为150°
。
6、电路波形
集成电路触发电路KC04内部主要晶体管的基极、集电极电压波形如图3-3-4所示。
图中UC1、UC3、UC4、UC5、UC6、UC7、UC11、UC15为相应晶体管集电极电压,UB6、UB7为相应晶体管基极电压。
图3-3-4KC04电路波形图
二、脉冲分配
每个KC04输出两个相位差180°
的脉冲,该脉冲经过VD1~VD12组成六个或门电路进行脉冲分配,其中VD12与VD9;
VD7与VD10;
VD3与VD6;
VD1与VD4;
VD11与VD2;
VD5与VD8个组成一个或门。
可输出六路双窄脉冲;
三极管V1~V6起功率放大作用。
各波形矢量如图3-3-5所示,Ug1为VD1与VD4或门输出,差60°
;
Ug2为VD3与VD6或门输出,差60°
Ug3为VU5与VU8或门输出,差60°
Ug4为VD7与VD10或门输出,差60°
Ug5为VD9与VD12或门输出,差60°
Ug6为VD11与VD2或门输出,差60°
图3-3-5矢量图
三、触发脉冲与主电路电压的同步
在晶闸管装置中,送到主电路各晶闸管的触发脉冲与其阳极电压之间保持正确的相位关系,关系到装置能否正常工作。
触发脉冲必须在晶闸管阳极电压为正的区间内出现,晶闸管才能被触发导通。
锯齿波同步触发电路产生触发脉冲的时刻由接到触发电路的同步电压定位,由控制电压、偏移电压的大小来产生移相。
这就是说,必须根据被触发晶闸管的阳极电压相位正确供给触发电路特定相位的同步电压,以使触发电路在晶闸管需要触发脉冲的时刻输出脉冲。
这种正确选择同步电压相位以及得到不同相位的同步电压的方法,称为晶闸管装置的同步或定相。
晶闸管装置通过同步变压器的不同连接方式再配合阻容移相,得到特定相位的同步电压。
三相同步变压器有24种接法,可得到12种不同相位的次级电压,通常形象地用钟点数来表示各相的相位关系,这在电机拖动中讨论过。
由于同步变压器次级电压要分别接至各触发电路,需要有公共接地端,所以同步变压器次级绕组采用星形连接,即同步变压器只能有Y/Y、△/Y两种形式的接法。
一、电路识读与测绘
1、识读触发板电路。
分析触发电路工作原理,回答下列问题。
(1)同步信号电压输入器设置阻容滤波环节的作用?
(2)保证三相触发脉冲输出平衡的方法是什么?
(3)简述脉冲分配电路的工作原理。
2、对DSC-32直流调压调速装置中触发板进行电路测绘,根据电路板上所示器件名称或参数,画出触发板电路图,并与图3-3-1所示电路进行比较。
二、触发电路调试
1、输入信号的测量
将触发板用引出线引出,闭合控制回路开关QS2接通控制回路电源,在电源板正常工作的情况下,进行触发板输入信号的测量。
(1)用万用表直流电压档测量触发板±
15V电源是否正常,即213#线对200#应为+15V,214#线对200#应为-15V。
否则,应检查输入电源电路。
(2)用万用表直流电压档测量触发电路中KC04的±
15V工作电源是否正常。
否则,应检查KC04的电源电路。
(3)用万用表交流电压档测量同步电压输入是否正常,即216#、217#、218#线对200#应为交流30V。
否则应检查同步变压器、同步电压输入电路。
2、相序测量
闭合控制回路、主回路开关QS2与QS1,用示波器校对主电源与同步变压器的相序是否对应。
如果电路相序连接不对,需将三相电源进线其中的任意两根对调,就可以改变这种情况。
使用示波器测量三相交流电源相序时,为防止短路应将示波器电源插头的接地端断开,但此时示波器机壳带电,还必须注意对地绝缘,以防人身触电。
3、给定电压测量
将调节板中的短接片置于开环位置,接通给定回路,逐步增加给定电压至最大,用万用表直流电压档测量给定电压,即219#线对200#应为0~10V连续可调。
否则,应检查给定电压电路。
4、三相锯齿波斜率平衡的调节
闭合控制回路,调节CFD(触发板)上的W1、W2和W3电位器,使可控硅触发脉冲宽度对称,输出三相电压平衡。
三相锯齿波斜率平衡调节检测方法有三种:
一是调节时可用双踪示波器观测任意两相锯齿波的斜率,调节W1、W2和W3电位器,使其斜率相等即可;
二是使用示波器观测主电路输出直流电压,调节调节W1、W2和W3电位器,直至输出电压波形对称,开放一致;
三是使用万用表检测锯齿波斜率测试点的直流电压值,调节W1、W2和W3电位器使三相锯齿波测试点的直流电压值相等,因为触发电路选择的是KC04集成触发电路,所以此时三相可控硅开放也一定是对称的。
根据本系装置的电路参数,若采用测量直流电压法调整U、V、W相的锯齿波斜率电位器W1、W2、W3,则锯齿波测试点S1、S2、S3的直流电压调节到+6.3V即可。
若某相锯齿波斜率电压调节不到+6.3V,则应检查KC04及其外围电路。
5、触发脉冲测量
(1)用双踪示波器分别测量电路中KC04的
脚和
脚输出触发脉冲,
脚输出脉冲与
脚输出脉冲如图3-3-6所示,其相位差为180°
图3-3-6KC04输出脉冲波形图
(2)用双踪示波器分别测量晶体管T1~T6的输出脉冲,即用分别测量221#、222#、223#、224#、225#、226#线的输出脉冲,每个晶体管的输出脉冲应为双窄脉冲。
否则,应检查KC04触发电路。
6、脉冲初相角调节
闭合控制回路和主回路,调节给定电位器,使给定电压Ug=0V,此时控制电压Uk=0V,调节偏置电位器W4,改变偏置电压值的大小,使触发角α移相范围为0~120°
即调节偏置电位器W4,使主电路输出直流电压刚好为零,此时触发板输出脉冲的初始位置在α=120°
或更大的位置上。
7、主电路输出直流电压
闭合控制回路、主回路和给定回路,缓慢增加给定电压Ug至α角等于0°
时,此时所有的可控硅全部完全导通,相当于六个二极管整流,输出直流电压应该在300V左右。
三、触发电路参数测量
1、触发电路调试正常后,用万用表测量触发电路中相关测试点电位参数,并填入表3-3-1中。
表3-3-1测试电位参数记录表
序号
测试点
测量值(单位:
V)
1
W1电位器中心点电位(S1点)
2
W2电位器中心点电位(S2点)
3
W3电位器中心点电位(S3点)
4
W4电位器中心点电位(S4点)
5
晶体管T1基极电位
6
晶体管T1集电极电位
7
晶体管T2基极电位
8
晶体管T2集电极电位
9
晶体管T3基极电位
10
晶体管T3集电极电位
11
晶体管T4基极电位
12
晶体管T4集电极电位
13
晶体管T5基极电位
14
晶体管T5集电极电位
15
晶体管T6基极电位
16
晶体管T6集电极电位
2、用示波器测量KC04相关引脚的波形,画出波形图并进行标注。
(1)用示波器分别测量KC04的
脚与
脚输出波形,记录在表3-3-2中。
表3-3-2波形记录表
IC1的
脚
(2)用示波器分别测量KC04的
脚输出与
脚输出波形,记录在表3-3-3中。
表3-3-3波形记录表
(3)用示波器分别测量KC04的
脚输出波形,记录在表3-3-4中。
表3-3-4波形记录表
3、用示波器分别测量二极管D17、D18、D11、D12、D4、D5阳极的脉冲波形以及晶体管T1~T6集电极的脉冲波形,记录在表3-3-5中,并比较二极管阳极与晶体管集电极的触发脉冲波形的区别。
表3-3-5波形记录表
D17阳极、T6集电极波形
D18阳极、T5集电极波形
D11阳极、T4集电极波形
D12阳极、T3集电极波形
D4阳极、T2集电极波形
D5阳极、T1集电极波形
4、用示波器测量晶体管T1触发脉冲的初相位:
、移相范围:
。
5、使用示波器观察主电路输出直流电压波形,观察其是否完整,若不完整试分析缺相原因。
评分标准见表3-3-6。
表3-3-6评分标准
开始时间
结束时间
评分标准
配分
得分
触发电路识读
10分
触发板电路测绘
15分
触发电路调试
30分
触发参数测量
20分
仪表使用
操作安全、文明
创新
5分
备注
总得分
完成本课题触发电路调试任务后,在触发电路中分别设置以下故障点,观察触发电路工作现象,在调试过程中进行触发电路故障的检查。
1、断开二极管D13、D15、D7、D9、D1、D3中的任意一个。
2、将二极管D1~D4、D7~D10、D13~D16中任一个断开或反接。
3、将电阻R40、R42、R26、R28、R12、R14中任一个阻值由1K更换为1M。
4、将二极管D17、D18、D11、D12、D5、D6中任一个断开或反接。
5、任意断开Uta、Utb、Utc同步电压中一相。
6、任意改变Uta、Utb、Utc同步电压中一相相序。
7、将电容器C1、C2、C4、C7、C8、C10中任意一个开路或短路。
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- 课题3 触发电路调试 课题 触发 电路 调试