电气工程及其自动化专业综合实践报告学生姓名：同组者：学号： 12053目录一、综合实践目的 ....................................................................- 1 -二、部分电路组成以及原理分析 ...............................................- 1 -1、电机软启动基本原理 (1)2、软启动装置组成 (2)三、各电路调试过程及问题解决 .............................................. - 5 -1、调试过程及遇到问题解决 (5)2、指导书思考题解答 (8)四、测试结果及波形分析总结................................................. - 12 -1、电源以及测试脉冲输出波形 (12)2、驱动电路脉冲输出 (13)3、控制电路部分输出 (14)4、2864在不同工作模式下的触发角（选取部分角度图像） . -16-5、错相封锁波形 (25)6、带载（灯箱）的不同工作模式下相电压波形变化情况 (27)五、课程设计总结 ................................................................. - 28 -一、综合实践目的本专业综合实践的意义：本专业涉及多门学科，包括电机拖动、电力工程、电子技术、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。

包含以下训练内容：1.各部分原理分析；2.焊接、组装（控制、驱动、电源）；3.各部分电路分别调试及系统联调；4.多种仪器设备的使用与电路波形测试二、部分电路组成以及原理分析1、电机软启动基本原理（1）实质：降压启动。

降压起动的目的：降低起动电流Ist。

机械特性如图1所示：如图1降压启动机械特性交流电机轻载降压运行，可以提高电机效率，避免“大马拉小车”，节约电能。

功率-效率关系如图2所示。

图2 功率-效率关系图（2）基于晶闸管的相控调压如图3：普通晶闸管：两个普通晶闸管反并联，输入两路脉冲。

双向晶闸管：两个主电极T1、T2，一个门极G。

通常在G-T2之间加入触发脉冲，使其导通。

图3 普通晶闸管和双向晶闸管软起动过程，如图4：电机刚起动时较大。

逐渐减小，转速接近稳态时=0。

的调压可控范围：~180。

图4软启动晶闸管触发角2、软启动装置组成共包含4各部分电源板，控制板，驱动板，主电路板。

部分重要电路具体原理如下：（1）数字存储技术采用芯片AT28C64事先写入程序，低8位A8～A11选择模式，即导通角的大小；高四位A0～A7选择模式中的某一位，即扫频。

共采用16种模式，每种10秒，示意如图5：图5存储模式脉冲产生原理框图模式选择控制电路: 采用可预置同步计数器74161实现。

总启动时间160s 自动切换。

超低频时钟的产生: 多谐振荡器555 提供74161的计数脉冲，通过改变电位器阻值，改变计数脉冲周期（2）滞环电压比较器LM393(B)、74LS04作用：将工频50Hz 正弦波变换为同步的标准TTL 方波，如图6所示：图6滞环电压比较环节（3）单稳移相电路移相时间。

作用：将uab 的同步信号转换为ua 的同步信号，如图7所示：15625)C 2VR (R 44.1f 112C VR 0.7t图7单稳移相电路（4）锁相同步倍频电路作用：完成工频50Hz 的同步和256倍频。

如图8所示图8锁相倍频电路（5）错相序封锁电路原理：实验中利用u ab 与u ac 之间的相位差，分别延时后相“与”，从而判断是否错相序，实现相序控制。

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，避免事故的发生。

封锁控制电路如图9，将u 4转变为74LS244控制信号；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，暂时封锁输出。

相序正确：uab 比uac 超前60o ，即uab 比uac 超前3.3ms ，u4恒高。

21f f 1o 256f f 256/o 2f f相序错误：uab比uac滞后60o，即uab比uac滞后3.3ms，u4恒低。

如图9封锁控制电路(6) 晶闸管驱动电路目的：产生符合要求的门极触发脉冲，保证晶闸管在需要的时刻由阻断转为导通；隔离控制电路与主电路。

如图10所示，A,B,C驱动电路。

图10 A相，B、C相驱动电路三、各电路调试过程及问题解决1、调试过程及遇到问题解决：（1）首先调试的是电源板。

电源板由于是直接发下来的，所以不需要我们手动焊接，只需要上电测试即可。

上220V 电源后，测试+—12V和+5V输出正常，555输出脉冲很标准，稍有误差属正常现象。

但是18V交流却只输出200mv，于是检查线路，发现虚焊现象，加固后输出正常。

于是记录了下波形，电源板测试完毕。

（2）其次测试的是驱动板。

由于老师要求，三相驱动电路采用不同的驱动方式：A相：光耦MOC3052及外围电路。

B、C相：三极管9013和脉冲变压器及外围电路。

此部分未发板子，所以需要手动焊接。

我被安排负责此部分的主焊。

因为以前有焊接经验，所以我首先进行布线，原则是尽量不交叉不跳线，强、弱电隔离。

花了10分钟左右我就成功布好路线，没跳一根线。

老师发好器件后我就开始焊接了。

这一部分还有最重要的一部分----变压器自己绕制。

我和同组同学均绕了一个。

变比去2:1，匝数原副边分别为40,20。

绕完后测试了下同名端和变比，确定正确后，就焊到电路板上了。

大约一个小时吧，整块驱动板焊接完毕。

让同组同学检查了下没问题。

就开始测试了。

由于A相接光耦，刚开始由于未接上主电路板，所以输出脉冲没办法测试。

所以我们先对B、C相输出驱动脉冲进行测试。

测试用的是电源板的555测试脉冲信号，频率9khz，脉宽50us。

分别加到B,C相驱动输入上，用示波器观察输出驱动脉冲。

发现C相输出幅值 1.5V，脉宽50us很标准，但是遇到的问题是，B相有两路输出，这两路幅值 1.2V但是脉宽只有1/3，大约15us。

老师说有些小了。

于是我查阅bt151系列的晶闸管典型导通时间为2us，所以理论上应该可以。

但是为了保证可靠导通，我们还是重新增加匝数，原副边100和50。

重新焊接到驱动板。

又测试下，终于脉宽达到50us，幅值 1.2V，能够可靠驱动晶闸管了。

至此，驱动板焊接调试完毕。

（3）接下来调试的是控制板。

控制板也是老师发下来的pcb板，只是没有器件。

于是是发部分器件测试验收后进行下一步。

第一部分调试滞环电压比较器环节。

此环节主要是计算门限电压，调节VH=0V即可。

通过调节VR1电位器来调节，这部分测试比较顺利，一下子就调出VH=0V，读了VL大约5V 左右，满足要求。

第二部分调试的是74ls122移相环节。

这也是调电位器VR2是脉宽为 1.667ms，即对应30°。

也没什么问题。

第三部分是重点，是锁相倍频cd4046环节。

这一部分需要测试的东西较多，我们按照事先画好的顺序开始一一测试。

显示AIN和BIN，AIN为标准50HZ移相30°的波，反馈的BIN 也是同频同相的波形，正确。

接下来测试输出256倍频。

发现波动比较厉害，也没显示12.8khz，检查下感觉表笔接触问题，于是换了带探头的示波器表笔，测试波形就正常了。

显示频率12.8khz很标准。

而且锁相环反馈无抖动，很稳。

继续测试分频器的输出。

分别测试74ls393的八个位，分别二分频，直至256分频。

每个位都测试一遍，均正确。

中间开始有些波形测不出来，后来证实也是接触问题导致。

至此锁相倍频环节测试完毕，验收通过。

第四部分是手动测试2864不同工作模式输出驱动脉冲。

这需要注意硬件上的两个问题，1、74ls244要把使能通过跳线接地，解除封锁才行。

2、需要手动插线来设定工作模式。

在我们三个人的配和下，成功测出所有工作模式的触发角，因为是离散的所以我们记录在了一个表格里，见下面。

其实此时我们已经带载验证了下，触发角基本不变。

但是这时出现了大问题，不小心将18V交流碰到了5V电源上，电路瞬间不工作了。

这个问题整整把我们难了1天，开始不工作输出波形不对，后来换芯片发现前边输出对但是接上2864后，前面波形抖动很厉害，换了很多芯片，结果总不尽人意。

我们加班到很晚，也没找出问题。

马上崩溃了，理论上后面不会影响前面，但是事实却是这样，都想换底板了。

最后向老师求助，没底板了，老师让帮我分析下，让我们自己找原因。

看着别人在向后面进行，我们很是着急，最后我们决定更换二极管4148和电位器。

抱着试试看的态度，不过结果是，板子输出全部正常了，并找出了原因。

还有就一块芯片被烧了之前。

我们很是高兴。

快马加鞭很快追上了进度。

我们吃一堑长一智，不在留线头，并做好了绝缘工作。

至此，驱动电路环节测试完毕。

（4）再测试的是给定555低频脉冲周期10s，并加上74ls161后，能自动变工作模式环节首先插上NE555，还是调节电位器变换周期。

但是我们遇到的问题是，上电后并未观察到有方波产生。

很是奇怪，电位器拧了很久也没方波，一直是高电平。

感觉是555坏了，更换555后还是一样的，一直是高电平。

纠结了很久，最后决定换个电位计试试。

果真换完后，将示波器时间选到 2.5s档，就出先了10s周期的方波。

这个问题成功解决。

然后拔掉手动控制工作模式的插线，接上74ls161，并解除封锁74ls244。

接好后，上电。

刚开始时，我发现工作方式并不是从一开始按顺序从0模式增加到15模式，有点乱序。

不过等待不到1min，发现工作模式突然正常了。

每隔10s灯显示加 1.从此以后，每次上电复位工作模式显示正常了。

（5）接着测试的是需要加强电Uac，错相序封锁环节（几个单稳延时测试）在测试前，首先老师让我们自己制作三相电的断路器插座。

我们三人分好工，开始如火如荼的干起来。

黄绿红对应A,B,C三相。

过了1小时后，插座盒断路器开关做好了。

我们有接了一些线头留给电路使用。

接下来就是测插头，标相序了。

我和同学插好后，用示波器接好了，表笔只接了一个地，另一个表笔的地用绝缘胶带包好。

上电，观察波形，按照事先定好的C相，观察相位关系，很快找到了Uac超前Ubc 60°。

于是测好了相序。

由于实验器材有限，大家都在争用，所以我们打算中午加加班，没人了在加强电。

到了中午，大家早早来到，开始加380V强电。

开始有点紧张，生怕会烧坏板子。

但是还是鼓起勇气上电了。

很幸运，运行正常，便开始测波形。

主要测试几个单稳延时电路的输出相位关系。