电力电子及电气传动实验指导书

1、 目录第一部分电力电子技术 (3实验一单结晶体管触发电路及单相半波可控整流电路实验 (3实验二正弦波同步移相触发电路实验 (6实验三锯齿波同步移相触发电路实验 (8实验四单相桥式半控整流电路实验 (10实验五单相桥式全控整流电路实验 (13实验六单相桥式有源逆变电路实验 (16实验七三相半波可控整流电路的研究 (18实验八三相桥式半控整流电路实验 (21实验九三相桥式全控整流及有源逆变电路实验 (25实验十单相交流调压电路实验 (28实验十一三相交流调压电路实验 (30第二部分全控型器件典型线路部分 (32实验一GTR、MOSFET、IGBT的特性与驱动电路研究 (32实验二采用自关断器件的单

2、相交流调压电路研究 (39实验三直流斩波电路(设计性的性能研究 (42实验四全桥DC/DC变换电路实验 (44实验五单相交直交变频电路(纯电阻 (47第三部分电力电子调速部分 (49实验一晶闸管直流调速系统参数和环节特性的测定 (49实验二不可逆单闭环直流调速系统静特性的研究 (56实验三双闭环晶闸管不可逆直流调速系统 (60实验四逻辑无环流可逆直流调速系统 (65实验五双闭环可逆直流脉宽调速系统 (69实验六双闭环三相异步电动机调压调速系统 (75实验七双闭环三相异步电动机串级调速系统 (80实验八交流伺服永磁同步电机的速度伺服实验 (84实验九交流伺服永磁同步电机的转矩伺服控制实验 (91

3、实验十利用System Generator基于Simulink开发伺服电机开环SPWM控制算法实验 (94附录一软件使用说明 (101附录二脚本语言 (103附录三电机相关参数 (105 实验十一单相APFC整流电路 (106实验十二单端反激式开关电源 (113实验十三单端正激式开关电源 (118 第一部分 电力电子技术实验一 单结晶体管触发电路及单相半波可控整流电路实验一.实验目的1.熟悉单结晶体管触发电路的工作原理及各元件的作用。2.掌握单结晶体管触发电路的调试步骤和方法。3.对单相半波可控整流电路在电阻负载及电阻电感负载时工作情况作全面分析。4.了解续流二极管的作用。二.实验内容1.单结

4、晶体管触发电路的调试。2.单结晶体管触发电路各点波形的观察。3.单相半波整流电路带电阻性负载时特性的测定。4.单相半波整流电路带电阻电感性负载时,续流二极管作用的观察。三.实验线路及原理构成如图1-1所示的实验线路。1 电源控制屏位于NMCL-32/MEL-002T/SMCL-02等 2 单结晶体管触发电路位于NMCL-05E 或NMCL-05D 等 3 L 平波电抗器位于NMCL-3314 Rd 可调电阻位于NMEL-03/4或NMCL-03等 5 二极管位于NMCL-33或NMCL-33F 等平波电抗器LRd电阻负载UV电源控制屏图1-1 四.实验设备及仪器1.教学实验台主控制屏2.晶闸管

5、3.锯齿波触发电路4.可调电阻5.二踪示波器(自备6.万用表(自备五.注意事项1.双踪示波器有两个探头,可以同时测量两个信号,但这两个探头的地线都与示波器的外壳相连接,所以两个探头的地线不能同时接在某一电路的不同两点上,否则将使这两点通过示波器发生电气短路。为此,在实验中可将其中一根探头的地线取下或外包以绝缘,只使用其中一根地线。当需要同时观察两个信号时,必须在电路上找到这两个被测信号的公共点,将探头的地线接上,两个探头各接至信号处,即能在示波器上同时观察到两个信号,而不致发生意外。2.为保护整流元件不受损坏,需注意实验步骤:(1在主电路不接通电源时,调试触发电路,使之正常工作。(2在控制电压

6、Uct=0时,接通主电路电源,然后逐渐加大Uct ,使整流电路投入工作。 (3正确选择负载电阻或电感,须注意防止过流。在不能确定的情况下,尽可能选择较大的电阻或电感,然后根据电流值来调整。六.实验方法1.单结晶体管触发电路调试及各点波形的观察将触发电路面板左上角的同步电压输入接电源控制屏的U 、V 输出端”。(电源控制屏的“三相交流电源”开关拨向“直流调速”部分其它型号实验没有此开关请直接进入下一步。合上主电源,即按下主控制屏绿色“闭合”开关按钮,这时候主控制屏U 、V 、W 端有电压输出,触发电路箱内部的同步变压器原边接有220V ,原边输出分别为60V (单结晶触发电路、30V (正弦波触

7、发电路、7V (锯齿波触发电路。用示波器观察触发电路单相半波整流输出(“1”,梯形电压(“3”,锯齿波电压(“4”及单结晶体管输出电压(“5”、“6”等波形。采用双踪示波器同时去观测(“1”与(“6”对地(“2”的波形,调节移相可调电位器RP ,观察输出脉冲的移相范围能否在30°180°范围内移。采用正弦波触发电路、锯齿波触发电路或其它触发电路,同样需要注意,谨慎操作。 2.单相半波可控整流电路带电阻性负载负载Rd 接可调电阻,并调至阻值最大(Rd 大于400,短接电感L.。合上主电源,调节脉冲移相电位器RP ,分别用示波器观察=60°、90°、120&

8、#176;时负载电压Ud ,晶闸管VT1的阳极、阴极电压波形UVt 。并测定负载电压Ud 及电源电压U2,验证2cos 1245.0+=U U d U 2,u d60°90°120°U d 图 图 图 U 2图图图3.单相半波可控整流电路带电阻电感性负载,无续流二极管串入平波电抗器,在不同阻抗角(改变Rd 数值情况下,观察并记录=60°、90°、120° 时的Ud 、及Uvt 的波形。注意调节Rd 时,需要监视负载电流,防止电流超过Rd 允许的最大电流及晶闸管允许的额定电流。U 2,u d60°90°120

9、6;U d 图 图 图 U 2图图图4.单相半波可控整流电路带电阻,电感性负载,有续流二极管。 接入续流二极管,重复“3”的实验步骤。U 2,u d60°90°120°U d 图 图 图 U 2图图图七.实验内容1.画出触发电路在=90°时的各点波形。2.画出电阻性负载,=90°时,Ud=f (t ,Uvt=f (t 波形。3.分别画出电阻、电感性负载,当电阻较大和较小时,Ud=f (t 、UVT=f (t ,的波形(=90°。4.画出电阻性负载时Ud/U2=f (a 曲线,并与2cos 1245.0+=U U d 进行比较。5.分析

10、续流二极管的作用。八.思考1.本实验中能否用双踪示波器同时观察触发电路与整流电路的波形?为什么?2.为何要观察触发电路第一个输出脉冲的位置?3.本实验电路中如何考虑触发电路与整流电路的同步问题? 实验二 正弦波同步移相触发电路实验一.实验目的1.熟悉正弦波同步触发电路的工作原理及各元件的作用。2.掌握正弦波同步触发电路的调试步骤和方法。二.实验内容1.正弦波同步触发电路的调试。2.正弦波同步触发电路各点波形的观察。三.实验线路及原理电路分脉冲形成,同步移相,脉冲放大等环节,具体工作原理可参见“电力电子技术”有关教材。构成如图2-1所示的实验线路1 电源控制屏位于NMCL-32/MEL-002T

11、/SMCL-02等 2 正弦波触发电路位于NMCL-05E 或NMCL-05D 等 3 L 平波电抗器位于NMCL-3314 Rd 可调电阻位于NMEL-03/4或NMCL-03等5 G 给定(Ug 位于NMCL-31或NMCL-31A 或SMCL-01调速系统控制单元中 6 Uct 位于正弦波触发电路中 平波电抗器LRd电阻负载UV电源控制屏G 给定Ug调速系统控制单元低压单元Uct正弦波触发电路触发电路图2-1四.实验设备及仪器1.教学实验台主控制屏2.晶闸管 3.锯齿波触发电路4.可调电阻5.二踪示波器(自备6.万用表(自备五.实验方法1.将触发电路面板上左上角的同步电压输入端接电源控制

12、屏的U、V端。2.合上电源控制屏主电路电源绿色开关,用示波器观察各观察孔的电压波形,测量触发电路输出脉冲的幅度和宽度,示波器的地线接于“8”端。3.确定脉冲的初始相位。当U ct=0时,调节U b(调RP要求接近于180O。4.保持U b不变(Ub可调节触发电路中内部调节电位器RP,调节低压单元的给定电位器RP1(外Uct增加时脉冲的移动情况,并部调节,逐渐增大U ct,用示波器观察U1及输出脉冲U7的波形,注意估计移相范围。5.调节U ct使=60O,观察并记录面板上观察孔“1”“7”及输出脉冲电压波形。六.实验报告1.画出=60O时,观察孔“1”“7”及输出脉冲电压波形。2.指出U ct增

13、加时,应如何变化?移相范围大约等于多少度?指出同步电压的那一段为脉冲移相范围。七.注意事项参照实验一的注意事项。 实验三 锯齿波同步移相触发电路实验一.实验目的1.加深理解锯齿波同步移相触发电路的工作原理及各元件的作用。2.掌握锯齿波同步触发电路的调试方法。二.实验内容1.锯齿波同步触发电路的调试。2.锯齿波同步触发电路各点波形观察,分析。三.实验线路及原理锯齿波同步移相触发电路主要由脉冲形成和放大,锯齿波形成,同步移相等环节组成,其工作原理可参见“电力电子技术”有关教材。1 电源控制屏位于NMCL-32/MEL-002T/SMCL-02等 2 锯齿波触发电路位于NMCL-05E 或NMCL-

14、05D 等3 G 给定(Ug 位于NMCL-31或NMCL-31A 或SMCL-01调速系统控制单元中 4 Uct 位于锯齿波触发电路中 G 给定Ug调速系统控制单元低压单元Uct锯齿波触发电路触发电路图3-1四.实验设备及仪器1.教学实验台主控制屏2.晶闸管3.锯齿波触发电路4.可调电阻5.二踪示波器(自备6.万用表(自备 五.实验方法1.将触发电路面板上左上角的同步电压输入接电源控制屏的U、V端。2.合上电源控制屏主电路电源绿色开关。用示波器观察各观察孔的电压波形,示波器的地线接于“7”端。同时观察“1”、“2”孔的波形,了解锯齿波宽度和“1”点波形的关系。观察“3”“5”孔波形及输出电压

15、U G1K1的波形,调整电位器RP1,使“3”的锯齿波刚出现平顶,记下各波形的幅值与宽度,比较“3”孔电压U3与U5的对应关系。3.调节脉冲移相范围将低压单元的“G”输出电压调至0V(逆时针调节电位器,即将控制电压U ct调至零,用示波器观察U2电压(即“2”孔及U5的波形,调节偏移电压U b(即调RP,使=180O,(也可以用示波器观测锯齿波触发电路“1”脚与“6”脚之间电压波形,来判断的大小调节低压单元的给定电位器RP1,增加U ct,观察脉冲的移动情况,要求U ct=0时,=180O,U ct=U max 时,=30O,以满足移相范围=30O180O的要求。4.调节U ct,使=60O,

16、观察并记录U1U5及输出脉冲电压U G1K1,U G2K2的波形。六.实验报告1.整理,描绘实验中记录的各点波形,并标出幅值与宽度。2.总结锯齿波同步触发电路移相范围的调试方法,移相范围的大小与哪些参数有关?3.如果要求U ct=0时,=90O,应如何调整?4.讨论分析其它实验现象。七.注意事项参见实验一的注意事项。 实验四 单相桥式半控整流电路实验一.实验目的1.研究单相桥式半控整流电路在电阻负载,电阻电感性负载及反电势负载时的工作。2.锯齿波触发电路的工作。3.进一步掌握双踪示波器在电力电子线路实验中的使用特点与方法。二.实验线路见图4-1。1 电源控制屏位于NMCL-32/MEL-002

17、T/SMCL-02等 2 锯齿触发电路位于NMCL-36C 或NMCL-05D 等 3 L 平波电抗器位于NMCL-3314 Rd 可调电阻位于NMEL-03/4或NMCL-03等5 G 给定(Ug 位于NMCL-31或NMCL-31A 或SMCL-01调速系统控制单元中 6 Uct 位于锯齿触发电路中7 二极管位于NMCL-33或NMCL-33FU V电源控制屏变压器单相半控整流实验LRd平波电抗器电阻负载G 给定Ug调速系统控制单元低压单元Uct锯齿波触发电路触发电路A直流电流表图4-1三.实验内容1.单相桥式半控整流电路供电给电阻性负载。2.单相桥式半控整流电路供电给电阻电感性负载。 四

18、.实验设备及仪器1.教学实验台主控制屏2.晶闸管3.锯齿波触发电路4.可调电阻5.二踪示波器(自备6.万用表(自备五.注意事项1.实验前必须先了解晶闸管的电流额定值(本装置为5A ,并根据额定值与整流电路形式计算出负载电阻的最小允许值。2.为保护整流元件不受损坏,晶闸管整流电路的正确操作步骤 (1在主电路不接通电源时,调试触发电路,使之正常工作。(2在控制电压U ct =0时,接通主电源。然后逐渐增大U ct ,使整流电路投入工作。 (3断开整流电路时,应先把U ct 降到零,使整流电路无输出,然后切断总电源。 3.注意示波器的使用。六.实验方法1.将锯齿波触发电路面板左上角的同步电压输入接主

19、电源控制屏的U 、V 输出端。a.合上电源控制屏主电路电源开关,用示波器观察各观察孔的电压波形,示波器的地线接于“7”端。同时观察“1”、“2”孔的波形,了解锯齿波宽度和“1”点波形的关系。 观察“3”“5”孔波形及输出电压U G1K1的波形。(具体操作同实验四 b.调节脉冲移相范围将调速系统控制单元(低电压单元的“G”输出电压调至0V ,即将控制电压U ct 调至零,用示波器观察U 2电压(即“2”孔及U 5的波形,调节偏移电压U b (即调RP ,使=180O 。调节调速系统控制单元(低电压单元的给定电位器RP1,增加给定电压U ct ,观察脉冲的移动情况,要求U ct =0时,=180O

20、 ,以满足移相范围=30O 180O 的要求。2.单相桥式晶闸管半控整流电路供电给电阻性负载:按图4-1接线,并短接平波电抗器L 。调节电阻负载R d 至最大(负载大于400。(a 调速系统控制单元(低电压单元的G 给定电位器RP1逆时针调到底Ug=0,使U ct =0。 合上主电路电源, 调节调速系统控制单元(低电压单元的G 给定电位器RP1,使=90°,测取此时整流电路的输出电压U d =f (t ,以及晶闸管端电压U VT =f (t 波形,并测定交流输入电压U 2、整流输出电压U d ,验证2cos 19.02+=U U d 。 (b 采用类似方法,分别测取=60°

21、,=90°,=120°时的U d 、U vt 波形。Ud Uvt a=60图图 a=90 图图a=120 图图3.单相桥式半控整流电路供电给电阻电感性负载(a接上平波电抗器。调速系统控制单元的G给定电位器RP1逆时针调到底Ug=0,使U ct=0。合上主电源。(b调节U g,使=90°,测取输出电压U d=f(t数值。减小电阻R d,观察波形如何变化,注意观察电流表防止过流。(c调节U g,使分别等于60°、90°、120°时,测取以上波形或数值。Ud Uvta=60 图图a=90 图图a=120 图图 实验五 单相桥式全控整流电路实

22、验一.实验目的1.了解单相桥式全控整流电路的工作原理。2.研究单相桥式全控整流电路在电阻负载、电阻电感性负载及反电势负载时的工作。3.熟悉触发电路(锯齿波触发电路。二.实验线路及原理参见图5-1。1 电源控制屏位于NMCL-32/MEL-002T/SMCL-02等 2 锯齿触发电路位于NMCL-36C 或NMCL-05D 等 3 L 平波电抗器位于NMCL-3314 Rd 可调电阻位于NMEL-03/4或NMCL-03等5 G 给定(Ug 位于NMCL-31或NMCL-31A 或SMCL-01调速系统控制单元中 6 Uct 位于锯齿触发电路中 U V电源控制屏变压器单相全控整流实验LRd平波电

23、抗器电阻负载G 给定Ug调速系统控制单元低压单元Uct锯齿波触发电路触发电路A直流电流表图5-1三.实验内容1.单相桥式全控整流电路供电给电阻负载。2.单相桥式全控整流电路供电给电阻电感性负载。四.实验设备及仪器 1.教学实验台主控制屏2.触发电路(锯齿波触发电路组件3.变压器组件4.二踪示波器(自备5.万用表(自备五.注意事项1.本实验中触发可控硅的脉冲来自触发电路(锯齿波触发电路组件.2.电阻R d的调节需注意。若电阻过小,会出现电流过大造成过流保护动作(熔断丝烧断,或仪表告警。3.电感的值可根据需要选择。4.示波器的两根地线由于同外壳相连,必须注意需接等电位,否则易造成短路事故。六.实验

24、方法1.将触发电路(锯齿波触发电路面板左上角的同步电压输入接电源控制屏的U、V输出端。2.断开变压器和晶闸管(T主回路的连接线,合上控制屏主电路电源(按下绿色开关,此时锯齿波触发电路应处于工作状态。调速系统控制单元(低压单元的G给定电位器RP1逆时针调到底Ug=0,使U ct=0。调节偏移电压电位器RP2,使=90°。断开主电源,按图5-1连线。3.单相桥式全控整流电路供电给电阻负载。接上电阻负载,逆时针调节电阻负载至最大,首先短接平波电抗器。闭合电源控制屏主电路电源,调节调速系统控制单元(低压单元给定Ug,求取在不同角(60°、90°、120°时整流电

25、路的输出电压U d=f(t,晶闸管的端电压U VT=f(t的波形,并记录相应角,电阻负载U d和交流输入电压U2值。Ud Uvt Ida=60 图图a=90 图图a=120 图图4.单相桥式全控整流电路供电给电阻电感性负载。断开平波电抗器短接线,求取在不同控制电压U g时的输出电压U d=f(t,负载电流i d=f(t以及晶闸管端电压U VT=f(t波形或数值,并记录相应a角。Ud Uvt Ida=60 图图a=90 图图a=120 图图 注意,增加U g使 前移时,若电流太大,可增加与L相串联的电阻加以限流。 实验六 单相桥式有源逆变电路实验一.实验目的1.加深理解单相桥式有源逆变的工作原理

26、,掌握有源逆变条件。2.了解产生逆变颠覆现象的原因。二.实验线路及原理触发电路及晶闸主回路的整流二极管VD1VD6组成三相不控整流桥作为逆变桥的直流电源,回路中接入电感L 及限流电阻Rd 。具体线路参见图6-1。1 电源控制屏位于NMCL-32/MEL-002T/SMCL-02等 2锯齿触发电路位于NMCL-36C 或NMCL-05D 等 2 L 平波电抗器位于NMCL-3314Rd 可调电阻位于NMEL-03/4或NMCL-03等5G 给定(Ug 位于NMCL-31或NMCL-31A 或SMCL-01调速系统控制单元中 6Uct 位于锯齿触发电路中7二极管整流桥位于NMCL-33或NMCL-

27、33F.U V电源控制屏变压器单相桥式有源逆变实验VA直流电流表直流电压表RdU V W 电阻负载触发电路及晶闸管主回路(二极管整流桥+电源控制屏G 给定Ug调速系统控制单元低压单元Uct锯齿波触发电路触发电路图6-1三.实验内容1.单相桥式有源逆变电路的波形观察。2.有源逆变到整流过渡过程的观察。3.逆变颠覆现象的观察。 四.实验设备及仪表1.教学实验台主控制屏2.触发电路(锯齿波触发电路组件3.电阻负载组件4.变压器组件5.二踪示波器(自备6.万用表(自备五.注意事项1.本实验中触发可控硅的脉冲及晶闸管来自触发电路挂箱。2.电阻RP的调节需注意。若电阻过小,会出现电流过大造成过流保护动作(

28、熔断丝烧断,或仪表告警。3.电感的值可根据需要选择。4.示波器的两根地线由于同外壳相连,必须注意需接等电位,否则易造成短路事故。六.实验方法1.将触发电路(锯齿波触发电路面板左上角的同步电压输入接电源控制屏的U、N输出端。2.有源逆变实验有源逆变实验的主电路如图6-1。(a将触发电路(锯齿波触发电路面板左上角的同步电压输入接电源控制屏的U、N输出端。将限流电阻Rd调整至最大(Rd大于400,先断开变压器和晶闸管(T的连接线及二极管整流三相输入电源,连接控制回路。合上主电源,用示波器观察锯齿波的“1”孔和“6”孔,调节偏移电位器RP2,使Ug=0时,a=170°,然后调节Ug,使a在1

29、50°附近。(b按图6-1连接主回路。合上主电源,用示波器观察逆变电路输出电压Ud=f(t,晶闸管的端电压UVT=f(t波形,并记录Ud和交流输入电压U2的数值。(c采用同样方法,绘出a在分别等于150°、120°、90°时,Ud、UVT波形。Ud Uvt Ida=150 图图a=120 图图a=90 图图3.逆变到整流过程的观察当a小于90°时,晶闸管有源逆变过渡到整流状态,此时输出电压极性改变,可用示波器观察此变化过程。注意,当晶闸管工作在整流时,有可能产生比较大的电流,需要注意监视。4.逆变颠覆的观察当a=150°时,继续减小G

30、给定,此时可观察到逆变输出突然变为一个正弦波,表明逆变颠覆。当突然断开触发电路(锯齿波触发电路面板的电源,使脉冲消失,此时,也将产生逆变颠覆。 实验七 三相半波可控整流电路的研究一.实验目的了解三相半波可控整流电路的工作原理,研究可控整流电路在电阻负载和电阻电感性负载时的工作。二.实验线路及原理三相半波可控整流电路用三只晶闸管,与单相电路比较,输出电压脉动小,输出功率大,三相负载平衡。不足之处是晶闸管电流即变压器的二次电流在一个周期内只有1/3时间有电流流过,变压器利用率低。实验线路见图7-1。1 电源控制屏位于NMCL-32/MEL-002T/SMCL-02等 2 L 平波电抗器位于NMCL

31、-3313 Rd 可调电阻位于NMEL-03/4或NMCL-03等4 G 给定(Ug 位于NMCL-31或NMCL-31A 或SMCL-01调速系统控制单中 5 Uct 位于NMCL-33或NMCL-33F 中 6 晶闸管位于NMCL-33或NMCL-33F 中VA直流电流表直流电压表RdU V W图7-1 三相半波整流电路电源控制屏变压器触发电路及晶闸管主回路11组晶闸管电阻负载平波电抗器G 给定Ug调速系统控制单元低压单元脉冲移相控制Uct脉冲放大电路触发电路和晶闸管主回路 三.实验内容1.研究三相半波可控整流电路供电给电阻性负载时的工作。2.研究三相半波可控整流电路供电给电阻电感性负载时

32、的工作。四.实验设备及仪表1.教学实验台主控制屏2.触发电路及晶闸主回路组件3.电阻负载组件4.二踪示波器(自备5.万用表(自备五.注意事项1.整流电路与三相电源连接时,一定要注意相序。2.整流电路的负载电阻不宜过小,应使Id不超过2A,同时负载电阻不宜过大,保证Id超过0.1A,避免晶闸管时断时续。3.正确使用示波器,避免示波器的两根地线接在非等电位的端点上,造成短路事故。六.实验方法1.按图接线,未上主电源之前,检查晶闸管的脉冲是否正常。(1用示波器观察触发电路及晶闸管主回路的双脉冲观察孔,应有间隔均匀,幅度相同的双脉冲。触发脉冲均为双脉冲双脉冲之间间隔60度。(2检查相序,用示波器观察触

33、发电路及晶闸管主回路中同步电压观察口“1”超前“2”120度。观察脉冲观察孔,“1”脉冲超前“2”脉冲60度(及“1”号脉冲的第二个脉冲波与“2”号脉冲的第一个脉冲波相重叠则相序正确,否则,应调整输入电源(任意对换三相插头中的两相电源。示波器必须共地,地线接实验箱中黑色“”标。(3用示波器观察每只晶闸管的控制极,阴极,应有幅度为1V2V的脉冲。2.研究三相半波可控整流电路,电阻性负载时的工作合上主电源,接上电阻性负载Rd(Rd大于400:改变控制电压Ug,观察在不同触发移相角时,可控整流电路的输出电压Ud=f(t与晶闸管的端电压UVT=f(t波形,并记录相应的Ud、Id、Uct值。Ud Uvt

34、 Ida=30 图图a=60 图图a=90 图图(c求取三相半波可控整流电路的输入输出特性Ud/U2=f(。 (d求取三相半波可控整流电路的负载特性Ud=f(Id3.研究三相半波可控整流电路,电阻电感性负载时的工作接入电抗器,可把原负载电阻Rd调小,监视电流,不宜超过1.1A,操作方法同上。 实验八三相桥式半控整流电路实验一.实验目的1.熟悉触发电路及晶闸主回路组件。2.了解三相桥式半控整流电路的工作原理及输出电压,电流波形。二.实验内容1.三相桥式半控整流供电给电阻负载。2.三相桥式半控整流供电给反电势负载。3.观察平波电抗器的作用。三.实验线路及原理在中等容量的整流装置或要求不可逆的电力拖

35、动中,可采用比三相全控桥式整流电路更简单、经济的三相桥式半控整流电路。它由共阴极接法的三相半波可控整流电路与共阳极接法的三相半波不可控整流电路串联而成,因此这种电路兼有可控与不可控两者的特性。共阳极组三个整流二极管总是自然换流点换流,使电流换到比阴极电位更低的一相中去,而共阴极组三个晶闸管则要在触发后才能换到阳极电位高的一相中去。输出整流电压Ud的波形是三组整流电压波形之和,改变共阴极组晶闸管的控制角,可获得02.34×U2的直流可调电压。具体线路可参见图8-1。1 电源控制屏位于NMCL-32/MEL-002T/SMCL-02等2 L平波电抗器位于NMCL-3313 Rd可调电阻位

36、于NMEL-03/4或NMCL-03等4 G给定(Ug位于NMCL-31或NMCL-31A或SMCL-01调速系统控制单中5 Uct位于NMCL-33或NMCL-33F中6 晶闸管位于NMCL-33或NMCL-33F中7 二极管位于NMCL-33或NMCL-33F8 M电机可以采用M01/39 TG电机同上,电枢输出接电阻负载,负载电阻调节到最大值。 VA直流电流表直流电压表RdU V W图8-1 三相半控整流电路G 给定Ug触发电路及晶闸管主回路11组晶闸管平波电抗器电阻负载调速系统控制单元低压单元电源控制屏变压器脉冲移相控制Uct脉冲放大电路触发电路和晶闸管主回路四.实验设备及仪器1.教学

37、实验台主控制屏2.触发电路及晶闸主回路组件3.负载组件4.二踪示波器(自备5.万用表(自备五.注意事项1.供电给电阻负载时,注意负载电阻允许的电流,电流不能超过负载电阻允许的最大值,供电给反电势负载时,注意电流不能超过电机的额定电流。2.在电动机起动前必须预先做好以下几点:(1先加上电动机的励磁电流,然后才可使整流装置工作。(2起动前,必须置控制电压Uct 于零位,整流装置的输出电压Ud 最小,合上主电路后,才可逐渐加大控制电压。3.主电路的相序不可接错,否则容易烧毁晶闸管。4.示波器的两根地线与外壳相连,使用时必须注意两根地线需要等电位,避免造成短路事故。六.实验方法1.未上主电源之前,检查

38、晶闸管的脉冲是否正常。(1用示波器观察触发电路及晶闸管主回路的双脉冲观察孔,应有间隔均匀,幅度相同的双脉冲 (2检查相序,操作内容同上一实验相同。(3用示波器观察每只晶闸管的控制极,阴极,应有幅度为1V-2V的脉冲。2.三相半控桥式整流电路,电阻负载时的工作研究按图8-1接线。短接L合上主电源。调节负载电阻,使RD大于200,注意电阻不能过大,应保持id不小于100mA,否则可控硅由于存在维持电流,容易时断时续。调节Uct ,观察在30°、60°、90°、120°等不同移相范围内,整流电路的输出电压Ud=f(t,输出电流id=f(t以及晶闸管端电压UVT

39、=f(t的波形,并加以记录。Ud Uvt Ida=30 图图a=60 图图a=90 图图a=120 图图(2读取本整流电路的特性Ud/U2=f(。(选做实验3.三相半控桥式整流电路,反电势负载时的工作研究按图8-2连线。(1置电感量较大时,调节调速系统控制单元(低压单元的U g,观察在不同移相角时整流电路供电给反电势负载的输出电压U d=f(t,晶闸管端电压U VT=f(t波形,并给出=60°、90°时的相应波形。实验方法同上。(2在相同电感量下,求取整流电路在=60°与=90°时供电给反电势负载时的负载特性n=f(I d。从电机空载开始加载(调节电阻,

40、测取57个点,注意电流最大不能超过2A。=60°I d(An(r/min=90°I d(An(r/min(选做实验4.观察平波电抗器的作用(1在大电感量与=120°条件下,求取反电势负载特性曲线,注意要读取从电流连续到电流断续临界点的数据,并记录此时的U d=f(t,i d=f(t。(2减小电感量,重复(1的实验内容 U V WVA直流电流表直流电压表MTG图8-2G 给定Ug电阻负载直流电机励磁电源调速系统控制单元低压单元触发电路及晶闸管主回路电源控制屏平波电抗器脉冲移相控制Uct脉冲放大电路触发电路和晶闸管主回路直流电机励磁电源 实验九三相桥式全控整流及有源逆

41、变电路实验一.实验目的1.熟悉触发电路及晶闸管主回路组件。2.熟悉三相桥式全控整流及有源逆变电路的接线及工作原理。二.实验内容1.三相桥式全控整流电路2.三相桥式有源逆变电路3.观察整流或逆变状态下,模拟电路故障现象时的波形。三.实验线路及原理主电路由三相全控变流电路及三相不控整流桥组成。触发电路为集成电路,可输出经高频调制后的双窄脉冲链。三相桥式整流及有源逆变电路的工作原理可参见“电力电子技术”的有关教材。实验线路如图9-1所示。1 电源控制屏位于NMCL-32/MEL-002T/SMCL-02等2 L平波电抗器位于NMCL-3313 Rd可调电阻位于NMEL-03/4或NMCL-03等4

42、G给定(Ug位于NMCL-31或NMCL-31A或SMCL-01调速系统控制单中5 Uct位于NMCL-33或NMCL-33F中6 晶闸管位于NMCL-33或NMCL-33F中7 二极管位于NMCL-33或NMCL-33F中 VA直流电流表SMCL-01直流电压表G给定Ug脉冲移相控制UctC脉冲放大电路调速系统控制单元低压单元触发电路和晶闸管主回路触发电路及晶闸管主回路平波电抗器电阻负载UVW电源控制屏变压器图9-1四.实验设备及仪器1.教学实验台主控制屏2.触发电路及晶闸主回路组件3.电阻负载组件4.变压器组件5.二踪示波器(自备6.万用表(自备五.实验方法1.未上主电源之前,检查晶闸管的

43、脉冲是否正常。(1用示波器观察触发电路及晶闸管主回路的双脉冲观察孔,应有间隔均匀,相互间隔60度的幅度相等的双脉冲。(2检查相序,用示波器观察触发电路及晶闸管主回路,中同步电压观察口“1”,“2”间隔120°。脉冲观察孔,“1”脉冲超前“2”脉冲60°(及“1”号脉冲的第二个脉冲波与“2”号脉冲的第一个脉冲波相重叠则相序正确,否则,应调整输入电源(任意对换三相插头中的两相电源。(3用示波器观察每只晶闸管的控制极,阴极,应有幅度为1V2V的脉冲。(4将调速系统控制单元的给定器输出Ug接至触发电路及晶闸管主回路面板的Uc t端,调节偏移电压Ub,在Uct=0时,使=150

44、76;。2.三相桥式全控整流电路按图9-1接线,并将RD调至最大。合上控制屏交流主电源。调节G给定Uct,使在30°90°范围内,用示波器观察记录=30°、60°、90°时,整流电压Ud=f(t,晶闸管两端电压U VT=f(t的波形,并记录相应的Ud和交流输入电压U2数值。 Ud Uvt Id U2 a=30°图图a=60°图图a=90°图图3.三相桥式有源逆变电路按图9-1/2接线,并将R d调至最大(Rd>400。UV WVA直流电流表直流电压表Rd三相有源逆变电路UVW G给定Ug脉冲移相控制Uct脉冲

45、放大电路调速系统控制单元低压单元触发电路和晶闸管主回路电源控制屏电源控制屏触发电路及晶闸管主回路触发电路及晶闸管主回路(二极管整流桥平波电抗器电阻负载变压器图9-1/2合上主电源。调节Uct,观察 =90°、120°、150°时, 电路中Ud、UVT的波形,并记录相应的Ud、U2数值。Ud Uvt Id U2a=90°图图a=120°图图a=150°图图 实验十 单相交流调压电路实验一.实验目的1.加深理解单相交流调压电路的工作原理。2.加深理解交流调压感性负载时对移相范围要求。二.实验内容1.单相交流调压器带电阻性负载。2.单相交流

46、调压器带电阻电感性负载。三.实验线路及原理本实验采用了锯齿波移相触发器。该触发器适用于双向晶闸管或两只反并联晶闸管电路的交流相位控制,具有控制方式简单的优点。晶闸管交流调压器的主电路 由两只反向晶闸管组成。 见图10-1。1 电源控制屏位于NMCL-32/MEL-002T/SMCL-02等 2 锯齿触发电路位于NMCL-36C 或NMCL-05D 等 3 Rd 可调电阻位于NMEL-03/4或NMCL-03等4 G 给定(Ug 位于NMCL-31或NMCL-31A 或SMCL-01调速系统控制单元中 5 Uct 位于锯齿触发电路中VAG 给定Ug交流电流表交流电压表VU G1K1G3K3VT1

47、VT4UctU锯齿波触发电路RdV电源控制屏调速系统控制单元低压单元变压器电阻负载触发电路及晶闸管主回路触发电路双向晶闸管图10-1四.实验设备及仪器 1.教学实验台主控制屏2.负载组件组件3.触发电路(锯齿波触发电路组件4.二踪示波器(自备5.万用表(自备五.注意事项在电阻电感负载时,当<时,若脉冲宽度不够会使负载电流出现直流分量,损坏元件。为此主电路可通过变压器降压供电,这样即可看到电流波形不对称现象,又不会损坏设备。六.实验方法1.单相交流调压器带电阻性负载接上电阻性负载,并调节电阻负载至最大。调速系统控制单元的G给定电位器RP1逆时针调到底,使U ct=0。调节锯齿波同步移相触发

48、电路偏移电压电位器RP2,使=150°。合上控制屏交流主电源,用示波器观察负载电压U=f(t,晶闸管两端电压U VT= f(t的波形,调节U ct,观察不同角时各波形的变化,并记录=60,90,120时的波形。Ud Uvt Id U2 a=60°图图a=90°图图a=120°图图注:调节电阻R时,需观察负载电流,不可大于1A。 实验十一三相交流调压电路实验一.实验目的1.加深理解三相交流调压电路的工作原理。2.了解三相交流调压电路带不同负载时的工作情况。3.了解三相交流调压电路触发电路原理。二.实验内容1.三相交流调压电路带电阻负载。三.实验线路及原理本

49、实验的三相交流调压器为三相三线制,由于没有中线,每相电流必须从另一相构成回路。交流调压应采用宽脉冲或双窄脉冲进行触发。这里使用的是双窄脉冲。实验线路如图11-1所示。1 电源控制屏位于NMCL-32/MEL-002T/SMCL-02等2 Rd可调电阻位于NMEL-03/4或NMCL-03等3 G给定(Ug位于NMCL-31或NMCL-31A或SMCL-01调速系统控制单中4 Uct位于NMCL-33或NMCL-33F中5 晶闸管位于NMCL-33或NMCL-33F中 VA 交流电流表交流电压表电阻负载Rd UVW Rd RdG 给定Ug 脉冲移相控制Uct脉冲放大电路调速系统控制单元低压单元触

50、发电路和晶闸管主回路电源控制屏触发电路及晶闸管主回路图11-1四.实验设备及仪器1.教学实验台主控制屏2.触发电路及晶闸管主回路3.锯齿波触发电路4.可调电阻5.二踪示波器(自备6.万用表(自备五.实验方法1.未上主电源之前,检查晶闸管的脉冲是否正常。(1打开电源开关。(2用示波器观察双脉冲观察孔。(3检查相序,同上一实验。(4用示波器观察每只晶闸管的控制极,阴极,应有幅度为1V 2V 的脉冲。2.三相交流调压器带电阻性负载按图构成调压器主电路,使用I 组晶闸管VT1VT6,其触发脉冲已通过内部连线接好,接上三相电阻负载,并调节电阻负载至最大。合上控制屏交流主电源,用示波器观察并记录=30,9

51、0,120,150时的输出电压波形,并记录相应的输出电压有效值U 。六.实验报告1.整理记录下的波形,作不同负载时的U=f (的曲线。2.讨论分析实验中出现的问题。 第二部分全控型器件典型线路部分实验一GTR、MOSFET、IGBT的特性与驱动电路研究一.实验目的1.熟悉GTR、MOSFET、IGBT的开关特性。2.掌握GTR、MOSFET、IGBT缓冲电路的工作原理与参数设计要求。3.掌握GTR、MOSFET、IGBT对驱动电路的要求。4.熟悉GTR、MOSFET、IGBT主要参数的测量方法。二.实验内容1、GTR的特性与驱动电路研究2、MOSFET的特性与驱动电路研究3、IGBT的特性与驱

52、动电路研究三.实验设备和仪器1.功率器件组件(NMCL-07C2.双踪示波器(自备3.万用表(自备4.教学实验台主控制屏四.实验方法1、GTR的特性与驱动电路研究(1GTR的贝克箝位电路性能测试(a不加贝克箝位电路时的GTR存贮时间测试将开关S1拨到+15V,S2接地,PWM波形发生器的输出端“21”(占空比为50%与面板上的“20”相连,“24与“10”、“11与“15”、“17”与GTR的“B”端,“14”与GTR的“E”端、18”与主回路的“3”、主回路“1”、GTR的“C”端相连。用双踪示波器观察基极驱动信号ub(“15”与“18”之间及集电极电流ie(“14”与“18”之间波形,记录

53、存贮时间ts。ts=S1 +15VS2接地21202410111514E17B1813c(b加上贝克箝位电路后的GTR存贮时间测试在上述条件下,将“15”与“16”相连,观察与记录ts的变化。 ts=(2不同负载时GTR 的开关特性测试 (a 电阻负载时的开关特性测试GTR :将开关S1拨到+15V ,S2接地,PWM 波形发生器的“21”与面板上的“20”相连,“24与“10”、“12”、“13”与“15”、“17”与GTR 的“B”端、14”和GTR 的“E”端、“18”与主回路的“3”相连、GTR“C”端与主回路的“1”相连。 S1+15V S2接地2120241012、131514E

54、17B 18C31用示波器分别观察,基极驱动信号ib(“15”与“18”之间 的波形及集电极电流ie(“14”与“18”之间 的波形,记录开通时间ton ,存贮时间ts 、下降时间tf 。ton= us ,ts= us ,tf= us(b 电阻、电感性负载时的开关特性测试除了将主回器部分由电阻负载改为电阻、电感性负载以外(即将“1”断开,而将“2”相连,其余接线与测试方法同上。ton= us ,ts= us ,tf= us(3不同基极电流时的开关特性测试(a 断开 “13”与“15”的连接,将基极回路的“12”与“15”相连,其余接线同上,测量并记录基极驱动信号ib (“15”与“18”之间及

55、集电极电流ie (“14”与“18”之间波形,记录开通时间ton ,存贮时间ts 、下降时间tf 。(b 将GTR 的“12”与“15”的连线断开,将“11”与“15”相连,其余接线与测试方法同上。ton= us ,ts= us ,tf= us (4GTR 有与没有基极反压时的开关过程比较(a 没有基极反压时的开关过程测试-与上述3测试方法相同。(b 有基极反压时的开关过程测试 GTR :将原来的“18”与“3”断开,并将“18”与“9”以及“8”与“3”相连,其余接线同上, S1+15V S2接地21202410111514E 17B 18893C1测量并记录基极驱动信号ib(“15”与“8”之间及集电极电流ie (“14”与“8”之间波形,记录开通时间ton ,存贮时间ts 、下降时间