中南大学功率电子技术实验报告

功率电子学实验报告学院：物理与电子学院班级：电信1105班姓名：学号：功率电子学实验实验一两相步进电机驱动电路及其单片机控制实验二晶闸管交流调压电路实验三LM2577升压式DC-DC变换电路5V实验四集成功率放大器TDA2030制作的立体声功率放大电路实验内容:依次做以上四个实验,理解实验的实现功能.实验步骤:1、修改步进电机的驱动程序,快转,慢转,正转,反转,细分转动等.2、用LM317制作可调式直流电源,要求能在3V-36V之间可调.3、将二节5号电池(带开关)焊在DC-DC板的IN端,调节板上的可调电阻,记下电阻阻值与输出电压之间的关系,特别注意输出为5V 和13V时的电阻阻值.4、将60V交流变压器的输出端接一个整流桥后,接到可控硅调压器的输入端,调节可调电阻,量出输出电压的大小,绘出电阻阻值与电压之间的关系曲线.5、将DC-DC板的电压调至5V.输出端作为单片机版的电压接入.6、将DC-DC板的电压调至13V,输出端作为TDA2030 功率放大器电路的电源接入,联接好功率放大版的音源(可用MP3或手机),小音箱,开启电源,调节功率版上可调电阻,定性检查音量与电阻阻值之间的关系.实验中遇到的问题和解决方案:在这次实验中,我由于没有按实验要求一步一步的完成实验,在测量DC-DC板的电压时,没有将其调至13V,后来将输出端作为TDA2030功率放大器的电源接入联接好功率放大版的小音箱,但是接了一会就爆了.让自己和同学都吓了一跳,所以我以后再做实验的时候一定要注意实验的每一个步骤,因为每一个步骤都是极其有效果的,也是为了确保实验的安全顺利.做实验的时候遇到了很多的问题,比如电池没电,连接好电池后,我测量电压总是达不到要求的5V,然后测量每一个电池后发现有一个电池没有电了.换了电池后电压达到了5V.实验一两相步进电机驱动电路及其单片机控制一、实验目的 1.了解两相混合式步进电机结构2.了解两相混合式步进电机工作原理3.了解两相混合式步进电机驱动技术4.了解两相混合式步进电机的主要特性和技术指标5.掌握如何运用单片机控制两相步进电动机的运作的工作原理 二、 实验原理定子上有四个绕有线圈的磁极（齿），相对磁极的线圈串联 组成两相绕组。

由于同一相绕组两个线圈绕线的方向相反，通过同一电流时所 产 生的磁场方向也相反。

电流从相反方向流过同一相绕组产生的磁场方向也相反。

转子由两段永磁体组成，一段呈N 极性，一段呈S 极性。

每段永磁体有3个齿，齿距为120度，N 极齿和S 极齿彼此 错开1/2齿距。

在绕组不通电时，由于磁通总是沿磁阻最小的路径通过， 磁通从N 极性转子经定子极回到S 极性转子。

由于转子磁场的吸引作用，当外力力图使轴转动时，会有一个反向力矩阻止这种转动，称为自锁（detent)力矩。

1）单四拍工作状态初始状态，A 相通电产生保持力矩；B 相通电，定子磁场旋转90度，吸引转子旋转1/4齿距（30度）；/A 相通电、 /B 相、 A 相通电定子磁场各旋转90度，各吸引转子旋转1/4齿距（30度）；4步一个循环后共转过一个齿距120度，12步后转子旋转一周。

每一次仅一相绕组通电，四拍一个循环，称之为单四拍工作状态taiA B BA tbi 图6-6A B A B→→→2）微步距工作方式在双四拍工作方式中，当两相绕组通以相等的电流时，电机转子停在一个中间的位置。

如果两相绕组电流不等，转子位置将朝电流大的定子极方向偏移。

利用这个现象我们可使电机工作在微步距方式：将两相绕组中的电流分别按正弦和余弦的轮廓呈阶梯式变化。

则每个整步距就分成了若干微步距。

微步距方式的步距角更小，将使电机运行更加平稳。

步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。

在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。

这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。

使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。

一般称单四拍和双四拍工作方式为整步距方式；单、双八拍工作方式为半步tai tai距方式。

步进电机中定子磁场和转子磁场的相互作用产生转矩：定子磁势IW（安匝），I为相电流，W为绕组匝数。

转子磁势是由转子磁钢产生的，它是一个常数。

所以当定子线圈匝数、转子磁钢磁性能及定、转子铁心材料、尺寸已确定的情况下，电机产生的力矩由定子绕组电流决定。

3）位置、速度和力矩控制无论电机工作在整步距、半步距还是微步距，驱动器每输入一个脉冲，电机运行一个步距角。

实现位置控制。

当驱动器输入脉冲频率改变时，换相节拍的速度改变，定子磁场旋转速度改变，实现速度控制。

步进电机的输出力矩取决于相电流，而相电流仅由驱动器内部的Vg控制，一般驱动器中这个值都是固定的，因此步进电机一般不能实现力矩控制。

关于步进电机位置误差的结论在静态情况即电机运动终止时，若电机轴上存在着摩擦转矩或非平衡转矩，为了产生电磁力矩以平衡这些外力矩，系统必然存在着静态位置误差。

误差的大小取决于负载力矩和电机本身的静态刚度。

同一台电机负载转矩越大则误差越大。

在相同负载的情况下，电机的静态刚度越大误差越小。

最大的位置误差为一整步矩角（对两相混合式步进电来说为 1.8°）。

如果负载转矩过大使误差超过一个整步距角，则电机将产生“失步”——这是非正常的运行状态。

误差是由步进电机系统的开环结构所决定的步进电机特点低成本；坚固，高可靠；无刷，免维护；控制简单，开环，无须参数设计及调整，不存在稳定性问题。

速度取决于脉冲信号的频率，位移量取决于脉冲数；固有的刚性，已知的静态位置误差；固有的失效安全性（无反馈，脉冲方式）；接线少；高速工作时，电机的输出转矩明显下降，不适于高速运行；低速运动不平滑，不适于低速平滑运行；存在谐振现象；效率低，电机表面温度较高。

噪声较大。

三、实验步骤将DC-CD板的电压调至5v,输出端作为单片机板的电源接入，同时连接好步进电机的驱动板和步进电机，开动步进电机。

修改步进电机的驱动程序，让其快转，慢转，正转，反转，细分转动等。

不进电动机程序：#include<reg52.h>sbit UP=P1^4;//电机给一个脉冲转1.8°,转一圈是200个脉冲sbit E=P2^6;//电机使能，高电频使能sbit DR=P1^6;//电机转动反向，高电频顺时针，低电频逆时针void delay(unsigned int z) // 延迟z*10us{unsigned int a,b;for(b=z;b>0;b--)for(a=0;a<120;a++);}void fre(unsigned int j,t) //j表示脉冲时间T的1/2 ; t 表示脉冲个数{unsigned int k;for(k=0;k<t;k++){UP=0;delay(j);UP=1;delay(j);}}main(){unsigned int j,n;while(1){E=1;DR=1; //顺时针转动fre(5,200);//200个脉冲转动1周E=0;delay(2000);E=1;DR=0; //逆时针转动fre(5,200);//200个脉冲转动1周E=0;delay(2000);E=1;DR=0;fre(4,400); //逆时针快转E=0;delay(2000);E=1;DR=1;fre(15,400); //顺时针慢转E=0;delay(2000);E=1;DR=1;j=20;for(n=0;n<1000;n++) //从慢转变快转每半周加速一次{UP=0;delay(j);UP=1;delay(j);if(n%100==0)j=j-2;if(j==0)j=20;}}}实验二晶闸管交流调压电路一、实验目的1、了解可控硅在电路中的作用：1,变流/整流。

2,调压。

3,变频。

4,开关（无触点开关）。

2、了解可控硅晶闸管调压的工作原理。

二、实验原理普通可控硅最基本的用途就是可控整流。

大家熟悉的二极管整流电路属于不可控整流电路。

如果把二极管换成晶闸管，就可以构成可控整流电路、逆变、电机调速、电机励磁、无触点开关及自动控制等方面。

在电工技术中，常把交流电的半个周期定为180°，称为电角度。

这样，在U2的每个正半周，从零值开始到触发脉冲到来瞬间所经历的电角度称为控制角α；在每个正半周内可控硅导通的电角度叫导通角θ。

很明显，α和θ都是用来表示可控硅在承受正向电压的半个周期的导通或阻断范围的。

通过改变控制角α或导通角θ，改变负载上脉冲直流电压的平均值UL，实现了可控整流。

可控硅的功用不仅是整流，它还可以用作无触点开关以快速接通或切断电路，实现将直流电变成交流电的逆变，将一种频率的交流电变成另一种频率的交流电，等等。

晶闸管也就可控硅。

它是一种大功率的变流新器件，主要用于大功率的交、直流电之间的互相转换。

将交流变为直流，其输出的直流电压具有可控性。

将直流变为交流则是电压的逆变，例如车载的逆变器将直流电变为交流供手机充电。

1.可控硅(晶闸管)交流调压电路的原理方框图如图1所示（1）整流电路采用桥式整流,将220伏,50赫兹交流电压变为脉动直流电。

（2）抗干扰电路为普通电源抗干扰电路。

（3）可控硅控制电路采用可控硅和降压电阻组成。

（4）张弛振荡器由单结晶体管和电阻组成。

（5）冲放电电路有电阻和可变电阻及电容组成。

2．可控硅(晶闸管)交流调压电路原理图3. 可控硅(晶闸管)交流调压电路工作原理图中tvp抗干扰普通电源电路。

采用双向tvp管子。

它对于电网的尖脉冲电压和雷电叠加电压等等干扰超过去额定的数值量,都能有效的吸收。

整流电路采用桥式整流,由4只二极管组成,d1,d2,d3,d4组成。

双基极二极管组成张弛真振荡器作为可控硅的同步触发电路。

当调压器接上市电后220伏交流电通过负载电阻rc,二极管d1到d4整流,在可控硅sch的a ,k两极形成一个脉动的直流电压。

该电压由电阻r1降压后作为触发电路的直流电源。

在交流的正半周时,整流电路通过电阻r1,可变电阻w1对电容充电。

当充电电压t1管的峰值电压up时,管子由截止变为导通。

于是电容c通过t1管的e1,b1结和r2迅速的放电,结果在r2上获得一个尖脉冲。

这个脉冲作为控制信号送到可控硅scr的控制极,使可控硅导通。

可控硅导通后的管压降很低,一般小于1伏,所以张弛振荡器停止工作。

当交流电通过0点时,可控硅自行关断。

当交流电在负半周时c又重新充电…周而复始。

改变可变电阻的阻值可改变电容的冲放电时间,从而改变可控硅的导通时刻,来改变负载上的的输出电压。