電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、實(shí)驗(yàn)一三相半波可控整流電路實(shí)驗(yàn) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解三相半波可控整流電路的工作原理，研究可控整流電路在電阻負(fù)載和電阻電感 性負(fù)載時(shí)的工作情況。 二、實(shí)驗(yàn)所需掛件及附件 三、實(shí)驗(yàn)線路圖 圖3.1 三相半波可控整流電路實(shí)驗(yàn)原理圖 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 (1) 研究三相半波可控整流電路帶電阻性負(fù)載。 (2) 研究三相半波可控整流電路帶電阻電感性負(fù)載。 五、思考題 (1) 如何確定三相觸發(fā)脈沖的相序，主電路輸出的三相相序能任意改變嗎？ 答：三相觸發(fā)脈沖應(yīng)該與電源電壓同步，每相相差 120；主電路輸出的三相相序不能任 意改變。三相觸發(fā)脈沖的相序和觸發(fā)脈沖的電路及主電源變壓器時(shí)鐘(鐘點(diǎn)數(shù))有關(guān)。 (2) 根據(jù)所用晶

2、閘管的定額，如何確定整流電路的最大輸出電流？ 答：晶閘管的額定工作電流可作為整流電路的最大輸出電流。 六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果 (1)三相半波可控整流電路帶電阻性負(fù)載 按圖3-10接線，將電阻器放在最大阻值處，按下“啟動(dòng)”按鈕，DJK06E的“給定” 從零開 始，慢慢增加移相電壓，使a能從30到170范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，用示波器觀察并紀(jì)錄a =30。 60 、90、120、150時(shí)整流輸出電壓Uc和晶閘管兩端電壓UVT勺波形，并紀(jì)錄相應(yīng) 的電源電壓U及UC的數(shù)值于下表中 a 30 60 90 120 150 U2 19.0 19.54 19.4 19.6 19.74 Ud (記錄 值) 0.38 1.49 2.0

3、6 1.82 1.10 Ud/U2 0.02 r 0.08 0.13 0.09 0.06 1 Ud(計(jì)算 值) 19.25 13.19 6.55 1.77 0 計(jì)算公式：Ud= 1.17U2C0Sa(030 ) Uc = 0.675U21+cos(a+n /6)(30 150 ) (2)三相半波整流帶電阻電感性負(fù)載 將DJK021700mH的電抗器與負(fù)載電阻R串聯(lián)后接入主電路，觀察不同移相角a時(shí)U、 Id的輸出波形，并記錄相應(yīng)的電源電壓 U2及Ud、Id值，畫出a= 90時(shí)的Ud及Id波形圖。 a 30 60 90 120 U2 18.36 18.06 18 18 Ud (記錄 值) 0.24

4、 0.52 0.67 0.53 Ud/U2 0.01 0.03 0.04 0.03 : Ud(計(jì)算 18.6 12.17 6.07 0 值) 七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 1 )整流輸出電壓Uc和晶閘管兩端電壓UVT勺波形 (2)繪出當(dāng)a= 90時(shí)，整流電路供電給電阻性負(fù)載、電阻電感性負(fù)載時(shí)的UC及Id的波 形，并進(jìn)行分析討論。 a =30o時(shí)Ud的波形 a =30o時(shí)Uvt的波形 a =60o時(shí)Ud的波形 a =60o時(shí)Uvt的波形 a =90o時(shí)Ud的波形 a =90o時(shí)Uvt的波形 a =120o時(shí)Ud的波形 a =120o時(shí)Uvt的波形 a =150o時(shí)Ud的波形 a =150o時(shí)Uvt的波形 a =

5、90o時(shí)Ud的波形 實(shí)驗(yàn)總結(jié)： 第一次去實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，并沒有完成第一個(gè)實(shí)驗(yàn)，只是熟悉了實(shí)驗(yàn)儀器，加上沒有對(duì)實(shí) 驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行預(yù)習(xí)，所以沒有完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。第二次去實(shí)驗(yàn)的時(shí)候才開始做第一個(gè)實(shí)驗(yàn)， 在實(shí)驗(yàn)中遇到了許多問題，尤其是在使a =170o，必須弄清示波器每一格的分度值。 還有整流電路與三相電源連接時(shí)，一定要注意相序，必須一一對(duì)應(yīng)。 實(shí)驗(yàn)二三相橋式半控整流電路實(shí)驗(yàn) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?(1) 了解三相橋式半控整流電路的工作原理及輸出電壓，電流波形。 (2) 了解晶閘管在帶電阻性及電阻電感性負(fù)載，在不同控制角a下的工作情況。 二、實(shí)驗(yàn)所需掛件及附件 三、實(shí)驗(yàn)線路 圖3.2 三相橋式半控整流電路實(shí)驗(yàn)原理圖 四

6、、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 (1) 三相橋式半控整流供電給電阻負(fù)載。 (2) 三相橋式半控整流供電給電阻電感性負(fù)載。 五、思考題 (1) 為什么說可控整流電路供電給電動(dòng)機(jī)負(fù)載與供電給電阻性負(fù)載在工作上有很大 差別？ 答：電阻負(fù)載的電流和電壓是同相位的，電壓過零時(shí)電流也同時(shí)過零，所以導(dǎo)通角 =180 -觸發(fā)角(單相的情況)，在整個(gè)波形的任意角度都可以觸發(fā)并可控；而電機(jī)是一 個(gè)感性負(fù)載，電流的相位滯后于電壓，電壓過零時(shí)電流不一定過零，使可控觸發(fā)的角度 大大減小。 (2) 實(shí)驗(yàn)電路在電阻性負(fù)載工作時(shí)能否突加一個(gè)階躍控制電壓？在電動(dòng)機(jī)負(fù)載工作 時(shí)呢？ 答：實(shí)驗(yàn)電路在電阻性負(fù)載工作時(shí)能突加一個(gè)階躍控制電壓，在電動(dòng)機(jī)負(fù)載

7、工作時(shí)不 能。電阻負(fù)載電壓和電流同相位，任意角度都可以觸發(fā)，突加一個(gè)階躍控制電壓相當(dāng)于 加了一個(gè)觸發(fā)信號(hào)能達(dá)到觸發(fā)的目的。而電動(dòng)機(jī)負(fù)載是感性負(fù)載，可控觸發(fā)角范圍很小， 如果階躍控制電壓加入的角度不在范圍內(nèi)就無法實(shí)現(xiàn)控制的目的。 六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果 (1) 三相半控橋式整流電路供電給電阻負(fù)載時(shí)的特性測試。 按圖3.2 接線，將給定輸出調(diào)到零，負(fù)載電阻放在最大阻值位置，按下“啟動(dòng)”按鈕，緩 慢調(diào)節(jié)給定，觀察a在30、60、90、120等不同移相范圍內(nèi)，整流電路的輸出電 壓Ud,輸出電流Id以及晶閘管端電壓U的波形，并加以記錄。 (2) 三相半控橋式整流電路帶電阻電感性負(fù)載。 將電抗700m H的Ld接入

8、重復(fù)(1)步驟。 七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 (1) 繪出實(shí)驗(yàn)的整流電路供電給電阻負(fù)載時(shí)的 Ud=f(t) ， Id=f(t) 以及晶閘管端電壓 UVF f(t)的波形。 (2) 繪出整流電路在口= 60。與口 = 90o時(shí)帶電阻電感性負(fù)載時(shí)的波形。 a =60時(shí)電阻負(fù)載波形 a =60時(shí)電阻電感負(fù)載波形 a =60時(shí)Uvt波形 a =90時(shí)電阻負(fù)載波形 a =90時(shí)電阻電感負(fù)載波形 a =90時(shí)Uvt波形 實(shí)驗(yàn)總結(jié)： 這次實(shí)驗(yàn)和第一次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相似，開始出發(fā)電路的調(diào)試是一樣的，不同的是這次實(shí)驗(yàn)的 觸發(fā)角等于 150o. 實(shí)驗(yàn)三 三相半波有源逆變電路實(shí)驗(yàn) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?研究三相半波有源逆變電路的工作，驗(yàn)證可控

9、整流電路在有源逆變時(shí)的工作條件， 并比較與整流工作時(shí)的區(qū)別。 二、實(shí)驗(yàn)所需掛件及附件 三、實(shí)驗(yàn)線路 圖3.3 三相半波有源逆變電路實(shí)驗(yàn)原理圖 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 三相半波整流電路在整流狀態(tài)工作下帶電阻電感性負(fù)載的研究。 五、思考題 (1) 在不同工作狀態(tài)時(shí)可控整流電路的工作波形。 (2) 可控整流電路在3= 60和3 = 90時(shí)輸出電壓有何差異？ 答：B =90時(shí)，Uc波形每60中有30為0,直到a繼續(xù)增大至120,整流輸出電 壓Uc波形將全為0,其平均值為0,移相范圍為0120 六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果 (1) DJK02和DJK02-1上的“觸發(fā)電路”調(diào)試 (2) 三相半波整流及有源逆變電路 按圖3.3 接

10、線，將負(fù)載電阻放在最大阻值處，使輸出給定調(diào)到零。 按下“啟動(dòng)”按鈕，此時(shí)三相半波處于逆變狀態(tài)，a =150,用示波器觀察電路 輸出電壓UC波形，緩慢調(diào)節(jié)給定電位器，升高輸出給定電壓。觀察電壓表的指示，其值 由負(fù)的電壓值向零靠近，當(dāng)?shù)搅汶妷旱臅r(shí)候，也就是a =90,繼續(xù)升高給定電壓，輸出 電壓由零向正的電壓升高，進(jìn)入整流區(qū)。在這過程中記錄a=30、60、90、120 150時(shí)的電壓值以及波形。 a 30 60 90 120 150 U1 0 0 29.8 29.9 27.0 U1(計(jì)算 值) 30.40 17.55 0 -17.35 -30.40 七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 (1) 畫出實(shí)驗(yàn)所得的各特性曲線與

11、波形圖。 (2) 對(duì)可控整流電路在整流狀態(tài)與逆變狀態(tài)的工作特點(diǎn)作比較。 a =30 a =60 a =90 a =120 a =150 實(shí)驗(yàn)總結(jié)： 我覺得這次實(shí)驗(yàn)是比較難的，雖然觸發(fā)電路的調(diào)試和以前一樣，但后邊三相半波整流及 有源逆變比較難，在實(shí)驗(yàn)接線過程中，注意三相心式變壓器高壓側(cè)和中壓側(cè)的中線不能 接在一起。要認(rèn)真觀看實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書后邊的注意事項(xiàng)，可以減少很多錯(cuò)誤的發(fā)生。 實(shí)驗(yàn)四單相斬控式交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?(1) 熟悉斬控式交流調(diào)壓電路的工作原理。 (2) 了解斬控式交流調(diào)壓控制集成芯片的使用方法與輸出波形。 二、實(shí)驗(yàn)所需掛件及附件 三、實(shí)驗(yàn)線路及原理 斬控式交流調(diào)壓主電路原理如

12、圖3.4所示。 圖3.4斬控式交流調(diào)壓主電路原理圖 一般采用全控型器件作為開關(guān)器件，其基本原理和直流斬波電路類似，只是直流斬 波電路的輸入是直流電壓，而斬控式交流調(diào)壓電路輸入的是正弦交流電壓。在交流電源 ui的正半周，用V1進(jìn)行斬波控制，用V3給負(fù)載電流提供續(xù)流通道；在ui的負(fù)半周，用V2 進(jìn)行斬波控制，用V4合負(fù)載電流提供續(xù)流通道。設(shè)斬波器件 V1、V2的導(dǎo)通時(shí)間為ton，開 關(guān)周期為T,則導(dǎo)通比為a =ton/T，和直流斬波電路一樣，通過對(duì)a的調(diào)節(jié)可以調(diào)節(jié)輸出 電壓Ubo 圖3.5給出了電阻負(fù)載時(shí)負(fù)載電壓U0和電源電流i1(也就是負(fù)載電源)的波形?？梢?看出電源電流的基波分量是與電源電壓同

13、相位的。即位移因數(shù)為1。電源電流不含低次諧 波，只含和開關(guān)周期T有關(guān)的高次諧波，這些高次諧波用很小的濾波器即可濾除，這時(shí)電 路的功率因數(shù)接近于1o 圖3.5電阻負(fù)載斬控式交流調(diào)壓電路波形 斬控式交流調(diào)壓控制電路方框圖如圖3.6所示，PWM占空比產(chǎn)生電路使用美國 Silicon General公司生產(chǎn)的專門PW集成芯片SG3525其內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)及各引腳功能查 閱相關(guān)資料。 在交流電源Ui的正半周，V1進(jìn)行斬波控制，用V3給負(fù)載電流提供續(xù)流通道，V4關(guān)斷； 在u的負(fù)半周，V2進(jìn)行斬波控制，V3關(guān)斷，用V4給負(fù)載電流提供續(xù)流通道?？刂菩盘?hào)與主 電路的電源必須保持同步。 圖3.6 斬控式交流調(diào)壓控制電

14、路方框圖 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 (1) 控制電路波形觀察。 (2) 交流調(diào)壓性能測試。 五、思考題 (1) 比較斬控式交流調(diào)壓電路與相控交流調(diào)壓電路的調(diào)壓原理、特征及其功率因 數(shù)？ 答：斬控式交流調(diào)壓電路的基本原理和直流斬波電路有類似之處，只是輸入的正玄 交流電壓。用VI、V2進(jìn)行斬波控制，V3、V4給負(fù)載電流提供續(xù)流通道。可通過改變導(dǎo)通 比調(diào)節(jié)輸出電壓，當(dāng)濾除高次諧波時(shí)，電路的功率因數(shù)接近1。相控式交流調(diào)壓電路通過 改變觸發(fā)延遲角就可實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓的控制，隨著觸發(fā)延遲角的增大，Uo逐漸減小。直 到觸發(fā)延遲角等于180, Uo=0.此外，觸發(fā)延遲角等于0時(shí)。功率因數(shù)等于1,隨著觸發(fā) 延遲角的增大，輸入

15、電流滯后于電壓且發(fā)生畸變，功率因數(shù)也逐漸降低。 (2) 采用何種方式可提高斬控式交流調(diào)壓電路輸出電壓的穩(wěn)定度？ 答：在輸出端串聯(lián)一個(gè)小的平波電抗器，可以起到穩(wěn)定輸出電壓的作用。 (3) 對(duì)斬控式交流調(diào)壓電路的輸出電壓波形作諧波分析？ 答：電源電流中不含低次諧波，只含和開關(guān)周期 T有關(guān)的高次諧波，這些高次諧波用 很小的濾波器即可濾除，這時(shí)電路功率因數(shù)接近1. 六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果 由于主電路的電源必須與控制信號(hào)保持同步，因此主電路的電源不需要外部接入。 但是為了能同時(shí)觀察兩路控制信號(hào)之間的相位關(guān)系，主電路的開關(guān)K是串接在電源開關(guān) 之后的。在觀察控制信號(hào)時(shí)將開關(guān)打在斷狀態(tài)。 (1) 控制電路波形觀察 斷開

16、開關(guān)K,使主電路不得電，接通電源開關(guān)，用雙蹤示波器觀察控制電路的波 形，并記錄參數(shù)。 測量控制信號(hào)V1與V4、V2與V3之間的死區(qū)時(shí)間。 (2) 交流調(diào)壓性能測試 接入電阻負(fù)載(220V/25W的白熾燈)，接通開關(guān)K,調(diào)節(jié)PWM占空比調(diào)節(jié)電位器, 改變導(dǎo)通比a,(即改變Ur值)使負(fù)載電壓由小增大，記錄輸出電壓的波形，并測量輸 出電壓。 Ur(V) 1.53 1.55 1.57 1.58 1.62 1.80 1.93 2.00 2.55 Uo(V) 29.6 30.0 31.0 31.7 33.2 33.2 47.4 51.5 75.8 接入電阻、電感性負(fù)載，(即與白熾燈串接一個(gè)電感作為負(fù)載)重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟 Ur(V) 1.35 1.5 1.63 1.75 1.90 2.05 2.20 2.35 2.53 Uo(V) 36.2 42.7 49.7 55.7 62.8 69.1 74.8 80.5 86.7 七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 在方格紙上畫出控制信號(hào)與不同負(fù)載下的輸出電壓波形并分析。 電阻負(fù)載： Ur=1.53Ur=1.55 Ur=1.62 Ur=1.57Ur=1.58 Ur=1.80 Ur=1.93Ur=2.00 阻感負(fù)載： Ur=1.35Ur=1.5 Ur=1.63 Ur=1.75 Ur=1.90 Ur=2.20 Ur=2.05 Ur=2