电力电子技术实验大纲

1、电力电子技术实验大纲电气信息学院专业中心实验室2015版我们需要什么样的专业课实验报告书？进入大三以后，我们会面对很多专业课程实验项目，如何让这些实验的报告体现出它应该有的“专业”性？撇开具体的实验内容不谈，实验报告应该具有以下共同的特质：1 报告具有尽可能丰富的实验信息。实验的工作条件什么能力的设备及仪表、实验团队的分工构成协作和管理、实验预期结果工作的目标和期望等等，这些都是成就一个专业工程师必要和有益的铺垫。2 实验数据的处理手段应体现专业性。面对大量的数据处理和分析，必须充分利用信息化手段，请从本次实验起摒弃手绘坐标纸之类的落后方法，不要让报告失去应有的客观性和专业性。3 实验结果不能

2、如同陈列的僵尸躺在报告上，应该赋予它鲜活的血肉和生命力。l 测试结果（数据或波形图等）应附有明确的测试条件说明，应有足够的量纲标识；l 实验结果与理论预期的比对是必要的，误差分析应该是实实在在的，不要务虚；l 实验结果说明了什么？请拿出你的评估和看法，如同一场电影看罢，总会有所评价一样，提炼和升华是学习的高层次境界；l 对现有实验方案的优劣应有所思考，可以试试提出优化方案或展望；l 数据结果可以不准确，方案可以不完美，但发自内心原生态的思考是绝对不可或缺的和最最重要的，它是一份报告的价值所在，也为老师所乐见。4 一次实验是有限的，但对它的思考应该是无限的。报告在具备基本要素的前提下，不要太拘泥

3、于固定的模板格式，不要太局限于实验本身的范畴，如果报告上出现了由此而衍生的许许多多，例如扩展虚拟仿真实验、扩展方案的讨论、扩展的器件或设备描述、扩展的应用案例、扩展的数据分析，对于教授者和学业者，就是莫大的幸事。如果你是这样做的，就不用去重复做许多泛泛的实验，举一反三即可。5 请强化报告的可读性，表现出你的热忱和投入。写作考虑到读者的体验度了吗？要尽可能提升条理性和可视性，不要提交一份只有自己才能读懂的报告，当你调用所有的资源和手段投入到这份报告之中时，或许能从中读出你的热情和心血，我就该向你致敬了。一句话概之，请让我能从你的报告中感受到灵魂的跳跃实验一、单相半控桥整流电路实验一、 主要内容1

4、. 实现控制触发脉冲与晶闸管同步；2. 观测单相半控桥在纯阻性负载时的移相控制特点，测量最大移相范围及输入-输出特性；3. 观测单相半控桥在阻-感性负载时的输出状态，制造失控现象并讨论解决方案。二、 方法和要领1. 实现同步：u 从三相交流电源进端取线电压Uuw（约230v）到降压变压器（MCL-35）,输出单相电压（约124v）作为整流输入电压u2；u 在（MCL-33）两组基于三相全控整流桥的晶闸管阵列（共12只）中，选定两只晶闸管，与整流二极管阵列（共6只）中的两只二极管组成共阴极方式的半控整流桥，保证控制同步，并外接纯阻性负载。思考：接通电源和控制信号后，如何判断移相控制是否同步？2.

5、 半控桥纯阻性负载实验（负载保持最大电阻值）：u 最大移相范围测试：调整控制量uct，测量并记录Ud、a的有效边界值，用数码相机记录最小、最大和90o时的输出电压ud波形（注意：负载电阻不宜过小，确保当输出电压较大时， Id 不超过0.6A）；思考：如何利用示波器测定移相控制角的大小？u 输入-输出特性测试：在最大移相范围内，调节不同的控制量uct，分别测量控制角 a、输入交流电压u2、控制信号uct和整流输出Ud的大小，要求有效数据不低于8组。思考：如何规划有价值的数据采样分布规律？在报告中加以说明。3. 半控桥阻-感性负载（负载加入L=200mH）实验：u 观测并记录最小、最大和90o时的

6、输出电压ud波形，观察其特点（Id 0.6A）；u 固定a=90o，调节负载电阻由最大逐步减小（使输出电流分别处于断续、临界连续和连续0.5A三种情况， Id 0.6A）。对应三个不同负载阻抗角条件，记录电流id波形，测量变压器原边功率因数cos1、有功功率P1和负载电阻RL，并核算对应的L、tg和输出电流纹波系数。思考：如何在负载回路获取负载电流的波形？u 保持控制角<90o，调整负载电阻使输出电流达到较大值Id0.6A（为什么？），突然断掉两路晶闸管的脉冲信号（模拟封锁脉冲），制造失控。记录失控前后的ud波形，提出测试方法判断哪一只晶闸管失控。三、 实验报告要求1 实验基本内容（实验

7、项目名称、已知条件及实验完成目标）。2 实验条件描述（主要设备仪器的名称、型号、规格等；小组人员分工：主要操作人、辅助操作人、数据记录人和报告完成人等）。3 实验过程描述（含每个步骤的实验方法、电路原理图、使用仪器名称型号、使用量程等）。4 实验记录及数据处理（含电路波形、原始数据记录单、计算处理及工程特性曲线等）。5 实验综合评估（分析实验与理论数据的偏差，评估实验方案及结果的可信度，提出可能的优化改进方案等）。6 实验虚拟仿真（软件自选），完成对应实验条件下电路各典型波形的测试和观察。7 实验研讨必修问题：u 同步控制：阐述选择实验面板晶闸管序号构成半控桥的依据。u 理论和实际：测绘电阻负

8、载时ud = f ()和ud = f (uct)的实验特性曲线，将实验ud = f ()与理论推算ud = f ()特性曲线（在同一坐标系内）相比较，分析差异性成因。u 阻感负载：分析阻-感性负载时，输出电流波形id与教材所示是否有差异，为什么？电路能否接纯感性负载工作（如果有足够大的电感量），为什么？u 功率： “阻感负载”第2小项目中，判断并分析变压器cos1的变化是否取决于负载tg的变化？u 数据提炼：若以ud = f (uct)的实验特性曲线作为该直流受控电源的静态数学模型建模依据直流电压放大器，试提出建模方案，并核定该模型的近似放大系数Ks？实验二、三相全控桥整流及有源逆变实验一、

9、主要内容1. 观测分析整流状态下（阻性负载、阻-感性负载）ud，uVT波形；2. 观测分析逆变状态下（阻-感性-反电动势负载）ud，uVT波形及逆变功率测量；二、 方法和要领1. 连接三相整流桥及逆变回路u 由三相隔离变压器（MCL-32）二次绕组接至三相降压变压器（MCL-35）,输出三相电源（线电压约110130v）作为三相变流桥的交流输入；u 由三相隔离变压器（MCL-32）二次绕组接至由二极管组成的三相不可控全波整流桥，作为逆变时负载回路的电动势源（大小恒定的电压源）；u 由双刀双置开关构成整流和逆变选择回路（严禁主回路带电时切换此开关）；u 约定整流、逆变临界控制点为Uct = 0，

10、当Uct0时，处于整流移相控制；Uct0时处于逆变移相控制：2. 整流工作u 阻性负载测试：双置开关选择整流回路，负载电阻设定为最大，加正给定电压。1) 观测并记录整流状态下0O，60O，90O时ud、uVT波形（注意限制Id0.8A）；2) 0O时封锁任1只晶闸管的脉冲信号，记录ud的波形及大小值；3) 0O时封锁任2只晶闸管的脉冲信号，记录ud的波形及大小值；（一次：共阴极组2只；一次：阴极阳极组各1只）u 阻-感（300W+ 700mH )负载测试：双置开关选择整流回路，观测并记录=30O，90O时ud、uVT波形（注意限制Id0.8A）；= 0O时任意封锁1只和2只晶闸管的脉冲信号，记

11、录ud的波形及大小值。3. 逆变工作断掉主回路电源，将负载回路切换到逆变条件，注意逆变电动势源的直流极性。u 选负给定信号，负载为（最大电阻+700mH），合上电源，观测逆变状态下=60O，90O时ud，uVT波形；u 在恒定负载情况下（最大电阻+电感700mH，直流反电动势E基本恒定），在最大逆变移相范围内，测定电网实际吸收直流功率Pk = f (Ud)的函数曲线（不低于8组数据点）。已知，三相全控桥电源回路输出端等效内阻Rn=26W。思考：如何近似估算电网吸收的电功率？三、 实验报告要求：1. 实验项目名称2. 实验基本内容（已知条件及实验要求）3. 实验条件描述（主要设备仪器的名称、型号

12、、规格等；小组人员分工：主要操作人、辅助操作人、数据记录人和报告完成人）4. 实验过程描述（含每个步骤的实验方法、电路原理图、使用仪器名称型号、使用量程等）；5. 实验数据处理（含原始数据清单、计算结果、特性曲线等）；6. 误差分析（对实验方案、结果进行可信度分析，提出可能的优化改进方案）；7. 实验之后进行如下讨论：u 分析比较整流工作时，阻性负载和阻感负载再缺相(丢失一路触发信号)故障下，Ud瞬时波形的差异性？u 整流状态下阻-感负载时，=90O时ud的瞬时波形一定有正负半波对称吗，为什么？u 说明逆变状态下，逆变电源的负载波形是电路上哪两端的波形？为什么逆变输出电压Ud越高，负载电流Id

13、越小？u 做出Pk = f (Ud)特性曲线，并对其变化趋势作定性分析。实验三 半桥型开关稳压电源的性能研究一、 主要内容1 熟悉PWM专用芯片SG3525的基本功能和应用特色，测试其典型功能端波形；2 测试和分析半桥型开关电源在开环和闭环两种模式下的输出性能二、 主要实验内容和技术要领i. PWM控制芯片SG3525的特性测试1) 连接：选择SG3525工作于“半桥电源”模式，短接误差调节器PI参数反馈端（屏蔽PI调节）。2) 测试：接通SG3525工作电源。用示波器分别观察锯齿波振荡器观测点和A（或B）路PWM信号的波形，并记录波形的频率和峰值，调节“脉冲宽度调节”电位器，记录其占空比可调

14、范围(最大、最小占空比)。3) 连接：断开SG3525工作电源，将光电藕输出信号端与半桥电路中的Power-MOSFET管正确相连。4) 测试：再次接通接通SG3525工作电源，观察Power-MOSFET管VT1的驱动控制信号UGS，记录波形周期宽度T、幅值UGS及上升tr、下降时间tf。ii. 构成开环电压系统向负载供电1) 连接：确认主电路和控制电路的电源开关处于断开状态，将“主电源1”的输出端链接至半桥电路的输入端，连接半桥输出负载R1+R2（负载电阻约为3+30）。2) 测试：分别接通主电路和控制电路的电源，调节“脉冲宽度调节”电位器，在不同占空比情况下，记录占空比和输出电源电压uo

15、大小（不低于8组数据）。iii. 构成闭环电源系统，测试稳压性能1) 连接：开放误差调节器PI参数反馈端，从“半桥型开关稳压电源”输出端“13”取电压反馈信号连至SG3525的反馈输入“2”端，并将“半桥型稳压电源”的“9”端和“PWM波形发生”的地端相连（共地）。2) 测试：连接半桥输出端的3负载电阻（R1），调节PWM占空比使电源输出端电压u0为5V作为输出标准值；然后将负载电阻改变至33（R1+R2），测量输出电压u0的值，计算负载阻抗变化约十倍时的负载调整率（抗负载变化的电压稳定能力）：断开输出端“13”电压反馈信号，重新屏蔽误差调节器反馈输入端，回复到开环状态，重复上述3和33不同负载时“5V”输出电压的负载调整率。与闭环系统的结果进行比较。三、 实验报告要求1 实验基本信息（项目名称、已知条件及实验要求）。2 实验条件描述（主要设备仪器的名称、型号、规格等；小组人员分工：主要操作人、辅助操作人、数据记录人和报告完成人）。3 实验过程描述（含每个步骤的实验方法、电路原理图等）。4 实验数据处理（含原始数据清单、计算结果及工程特性曲线，注：利用数据处理软件自