电力电子技术实验报告

PAGEPAGE1电力电子技术实验报告实验一单相桥式全控整流电路实验目的：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—电感性负载时的工作。3．熟悉MCL—05锯齿波触发电路的工作。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。实验主要仪器设备：1．MCL系列教学实验台主控制屏。2．MCL—01组件。3．MCL—02组件。4．MCL—05组件。5．MEL—03三相可调电阻器。6．MEL—02三相芯式变压器。7．双踪示波器8．万用表实验示意图：实验数据记录：电阻负载（º）90°60°30°U2(V)115.4114.2113.2Ud(V)55.868.291.0电阻电感负载（º）90°60°30°U2(V)110.4110.2109.3Ud(V)54.570.287.9实验结果的计算及曲线：单相桥式全控整流电阻负载波形单相全控90Ud波形单相全控90UVT波形单相全控60Ud波形单相全控60UVT波形单相全控30Ud波形单相全控30UVT波形单相桥式全控整流电阻——电感负载波形单相全控90Ud波形单相全控90UVT波形单相全控90Id波形单相全控60Ud波形单相全控60UVT波形单相全控60Id波形单相全控30Ud波形单相全控30UVT波形单相全控30Id波形Ud=f（）曲线（电阻性负载）Ud=f（）曲线（电阻——电感性负载）Ud/U2=f（）曲线（电阻性负载）Ud/U2=f（）曲线（电阻——电感性负载）对实验结果实验中某些现象的分析讨论：本次实验我们发现我们测量得到的部分数值和书上的公式相比较还是有较大的误差，波形也有些偏差，我觉得是由于我们实验中的电感比较小，而书上的电感认为是足够大的，所以会导致数据和书上的公式有较大的误差。此外，由于示波器器材或扰动的影响，我们得到的图像中有时会有很大的毛刺，也影响了结果的准确性。实验日期:2015年12月16日实验地点：智能电网105室同组姓名:胡元晟，燕续峰实验成绩：实验二三相桥式全控整流及有源逆变电路一、实验目的：1．熟悉MCL-01,MCL-02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。3．了解集成触发器的调整方法及各点波形。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。实验主要仪器设备：1．MCL系列教学实验台主控制屏。2．MCL—01组件。3．MCL—02组件。4．MEL-03可调电阻器。5．MEL-02芯式变压器6．二踪示波器万用表四、实验示意图：五．实验数据记录：整流时Ud=1.35U2Lcosα逆变时Ud=-1.35U2Lcosβ整流逆变（º）30°60°β30°60°90°U2（V）114.4116.2U2（V）116.4115.4108.9Ud（V）114.163.6Ud（V）--142.0-99.8-1.03六、实验结果的计算及曲线：三相全控整流α=60Ud波形三相全控整流α=60UVT波形三相全控整流α=30Ud波形三相全控整流α=30UVT波形三相有源逆变ß=30Ud波形三相有源逆变ß=30UVT波形三相有源逆变ß=60Ud波形三相有源逆变ß=60UVT波形三相有源逆变ß=90Ud波形三相有源逆变ß=90UVT波形三相全控整流α=90°，断开VT2，Ud的波形Ud=f（）曲线（电阻——电感性负载）Ud/U2=f（）曲线（电阻——电感性负载）七、对模拟故障现象的分析我们可以从模拟故障中记录的图像中看到，在三相桥式全控电路中，当某一晶闸管元件的触发脉冲开关被断开的时候，该晶闸管所应导通的那段时间内不能导通，使得整个电路不能及时换相，导致上一相的晶闸管继续导通，直到该相的下一个换相点。于是就形成了我们所看到的波形。实验日期:2015年12月28日实验地点：智能电网105室同组姓名:张致远，皮智旋实验成绩：实验三直流斩波变换器一、实验目的：1．掌握Buck—Boost变换器的工作原理、特点与电路组成。2．熟悉Buck—Boost变换器连续与不连续工作模式的工作波形图。3．掌握Buck—Boost变换器的调试方法。二、实验内容：1．连接实验线路，构成一个实用的Buck—Boost变换器。2．调节占空比，测出电感电流iL处于连续与不连续临界状态时的占空比D，并与理论值相比较。3．将电感L增大一倍，测出iL处于连续与不连续临界状态时的占空比D，并与理论值相比较。4．测出连续与不连续工作状态时的Vbe、Vce、VD、VL、iL、iC、iD等波形。5．测出直流电压增益M=VO/VS与占空比D的函数关系。6．测试输入、输出滤波环节分别对输入电流iS与输出电流iO影响。三、实验主要仪器设备：1．MCL-08直流斩波及开关电源实验挂箱2．万用表双踪示波器四、实验示意图：五、实验数据记录：测出M=VO/VS与占空比D的函数关系VS=15V（1）L=1.6mHD0.1250.2050.4810.5980.7670.814V0(V)-4.49-6.06-13.13-22.00-33.80-45.6M0.2990.4040.8751.4672.2533.040（2）L=3.2mHD0.1540.2370.4310.6420.7580.854V0(V)-3.084-5.32-8.26-18.88-30.76-41.1M0.2060.3550.5511.2592.0512.740六、实验结果的计算及曲线：电感L=1.6mH，电感电流iL处于连续与不连续临界状态时的占空比D=0.571L=1.6mH，连续与不连续临界工作状态时的iL、Vbe波形L=1.6mH，连续与不连续临界工作状态时的Vce、VD波形L=1.6mH，连续与不连续临界工作状态时的iD、ic波形L=1.6mH，连续与不连续临界工作状态时的VL波形L=1.6mH，连续工作状态时的Vbe、Vc波形L=1.6mH，连续工作状态时的iD、VL波形L=1.6mH，连续工作状态时的iL、ic波形L=1.6mH，连续工作状态时的VD波形L=1.6mH，不连续工作状态时的Vbe、Vce波形L=1.6mH，不连续工作状态时的VD、VL波形L=1.6mH，不连续工作状态时的iL、iC波形L=1.6mH，不连续工作状态时的iD波形L=3.2mH，临界工作状态时的iL波形L=3.2mH，连续工作状态时的iL、Vbe波形L=3.2mH，连续工作状态时的Vce、VD波形L=3.2mH，连续工作状态时的VL、iC波形L=3.2mH，连续工作状态时的iD波形L=3.2mH，不连续工作状态时的Vbe、Vce波形L=3.2mH，不连续工作状态时的VD、VL波形L=3.2mH，不连续工作状态时的iL、iC波形L=3.2mH，不连续工作状态时的iD波形有输入滤波器时，电源电流波形无输入滤波器时，电源电流波形有输出滤波器时，电源电流波形无输出滤波器时，电源电流波形L=1.6mL时M=f(D)曲线L=3.2mL时M=f(D)曲线七、对实验结果实验中某些现象的分析讨论：1.试对Buck-Boost变换器的优缺点作一评述。优点：输出电压可降可升；若开关元件无损耗，则输出功率和输入功率相等。缺点：电压极性与电源极性相反；若无输入、输出滤波，则输入电源电流和输出负载电流均断续，脉动大，对滤波器要求高。试说明输入、输出滤波器在该变换中起何作用？没有输入滤波器，电院电流断续，有了输入滤波器后，电源电流连续，且比较平滑。至于输出滤波器，由于负载本就并联了电容，起到滤波作用，负载电流波形很平，输出滤波器的有无没有多少影响。八、实验的收获、体会与改进意见本次实验，使我们更加了解全控整流和有源逆变电路，对于书本的理论知识也更加深刻。通过有无输入滤波器的波形对比，我们可以清楚地看到滤波器对于波形和系统特性的改善。实验日期:2015年11月2日实验地点：智能电网105室同组姓名:燕续峰胡元晟实验成绩：实验四IGBT特性与驱动实验目的：1．熟悉IGBT主要参数与开关特性的测试方法。2．掌握混合集成驱动电路EXB840的工作原理与调试方法。实验内容：1．IGBT主要参数测试。2．EXB840性能测试。3．IGBT开关特性测试。4．过流保护性能测试。三、实验主要仪器设备：1．MCL-07电力电子实验箱中的IGBT与PWM波形发生器部分。2．双踪示波器。3．毫安表4．电压表5．电流表6．MCL系列教学实验台主控制四、实验示意图：五、实验数据记录：1．IGBT主要参数测试（1）开启阀值电压VGS（th）测试表4—1ID（mA）0.3090.5080.80411.3171.672.00Vgs（V）5.555.635.715.745.795.825.86（2）跨导gFS测试表4—2ID（mA）0.2960.5210.75411.401.732.07Vgs（V）5.535.625.695.745.805.835.86（3）导通电阻RDS测试表4—3ID（mA）0.3500.6220.77611.4241.742.03VDS（V）14.6714.5114.4214.2714.0013.8013.552．EXB840性能测试（1）输入输出延时时间测试ton=600ns，toff=480ns（2）保护输出部分光耦延时时间测试.延时时间t=4.8μs（3）过流慢速关断时间测试慢速关断时间t=450ns（4）关断时的负栅压测试关断时的负栅压值U=-3.6V（5）过流阀值电压测试.过流保护阀值电压值U=6.89V3．开关特性测试（1）电阻负载时开关特性测试记录开通延迟时间ton=us,关断延迟时间toff=us（2）电阻，电感负载时开关特性测试记录开通延迟时间ton=us,关断延迟时间toff=us(3)不同栅极电阻时开关特性测试记录开通延迟时间ton=us,关断延迟时间toff=ns(4)不同栅极电阻，电感负载时开关特性测试记录开通延迟时间ton=us,关断延迟时间toff=ns实验结果的计算及曲线：开启阀值电压VGS（th）测试曲线跨导gFS测试曲线导通电阻RDS测试曲线输入输出延时时间，“1”与“13”及EXB840输出“12”与“13”之间波形保护输出部分光耦延时时间测试，“8”与“13”及“4”与“13”之间波形过流慢速关断时间，“1”与“13”及“12”与“13”之间波形关断时的负栅压，“12”与“17”之间波形电阻负载时开关特性（R5＝3kΩ），“18”与“15”及“14”与“15”的波形电阻负载时开关特性(R4=27Ω)，“18”与“15”及“14”与“15”的波形电阻，电感负载时开关特性（R5＝3kΩ），“18”与“15”及“16”与“15”的波形电阻，电感负载时开关特性(R4=27Ω)，“18”与“15”及“16”与“15”的波形电阻负载，有缓冲电路时,“14”与“17”及“18”与“17”之间波形电阻负载，没有缓冲电路时,“14”与“17”及“18”与“17”之间波形2电阻-电感负载，有缓冲电路时,“14”与“17”及“18”与“17”之间波形电阻-电感负载，没有缓冲电路时“14”与“17”及“18”与“17”之间波形对实验结果实验中某些现象的分析讨论：试对由EXB840构成的驱动电路的优缺点作出评价。由EXB840构成的驱动电路的优点：驱动电路体积小，效率高，保护功能完善，免调试，可靠性高。具备过流软关断、高速光耦隔离、欠压锁定、故障信号输出功能。控制电路的正弦调制波可根据实际应用情况调节其频率。该驱动模块能驱动150A/600V和75A/1200V的IGBT，该模块内部驱动电路使信号延迟≤1μs，所以适用于高达40kHz的开关操作。实验日期:2015年12月28日实验地