電力電子實驗指導(dǎo)書2013改

1、電力電子技術(shù)實驗實驗指導(dǎo)書廖德利編南京工程學(xué)院電力工程學(xué)院2009年12月注：本實驗指導(dǎo)書分為兩個部分，一部分實驗設(shè)備為浙江求是科教設(shè)備有限公司生產(chǎn)的NMCLIII型電力電子及電氣傳動教學(xué)實驗臺（19套），另一部分設(shè)備為浙江大學(xué)方圓科技產(chǎn)業(yè)有限公司生產(chǎn)DKSZ-1(2)型電機控制系統(tǒng)實驗裝置(6套)，請根據(jù)不同的實驗裝置參考指導(dǎo)書的不同部分。第一章電力電子技術(shù)實驗概述電力電子技術(shù)是電氣工程及其自動化、自動化等專業(yè)的三大電子技術(shù)基礎(chǔ)課程之一，涉及面廣，包括了電力、電子、控制、計算機等，實驗環(huán)節(jié)是這門課程的重要組成部分。通過實驗，可加深對理論的理解，培養(yǎng)和提高實際動手能力，分析和解決實際問題的獨立

2、工作能力。1.1實驗的特點和要求具體來說，學(xué)生在完成指定的實驗后，應(yīng)具備以下能力：1、掌握電力電子變流裝置的主電路、觸發(fā)或驅(qū)動電路的構(gòu)成及調(diào)試方法，能初步設(shè)計和應(yīng)用這些電路；2、熟悉并掌握基本實驗設(shè)備、測試儀器（示波器、萬用表等）的性能和使用方法；3、能夠運用理論知識對實驗現(xiàn)象、結(jié)果進行分析和處理，解決實驗中遇到實際的問題；4、能夠綜合實驗數(shù)據(jù)，合理解釋實驗現(xiàn)象，編寫完整的實驗報告。本指導(dǎo)書介紹了電力電子技術(shù)大綱要求的四個實驗。12實驗準備實驗準備亦即實驗的預(yù)習(xí)工作，是保證實驗?zāi)芊耥樌M行的必要步驟。每次實驗前都應(yīng)先進行預(yù)習(xí)，從而提高實驗的質(zhì)量和效率，否則很有可能在實驗時不知如何下手，浪費時間

3、，完成不了實驗的要求，甚至損壞實驗裝置，更嚴重的造成人身傷害。因此，實驗前的準備工作要做到：1、復(fù)習(xí)教材中與實驗有關(guān)的內(nèi)容，熟悉與本次實驗相關(guān)的理論知識；2、閱讀本指導(dǎo)書中的相關(guān)內(nèi)容，了解本次實驗的目的和內(nèi)容；掌握本次實驗的工作原理和實驗方法；3、根據(jù)1和2寫出本次實驗的預(yù)習(xí)報告，其中應(yīng)該包括實驗系統(tǒng)的詳細接線圖、實驗步驟、數(shù)據(jù)記錄的表格等，為實驗的順利進行做好充分的準備；預(yù)習(xí)報告點實驗成績的30%；4、熟悉本次實驗所涉及到的實驗裝置、測試儀器等；5、以班級為單位進行實驗分組，一般情況下，12人一組最好。1.3實驗實施完成理論學(xué)習(xí)、實驗預(yù)習(xí)等環(huán)節(jié)之后，即可進入實驗室完成相關(guān)的實驗實施。實驗過程

4、的表現(xiàn)占總成績的30%。實驗過程中要做到以下幾點：1、實驗開始前，指導(dǎo)老師要對學(xué)生的預(yù)習(xí)報告做檢查，并給定預(yù)習(xí)報告成績，沒有預(yù)習(xí)報告的學(xué)生不得進入實驗室參與實驗，要求學(xué)生了解本次實驗的目的、內(nèi)容和方法，只要滿足要求后方可進行實驗。2、指導(dǎo)老師對實驗裝置做介紹，要求學(xué)生熟悉本次實驗使用的實驗設(shè)備、儀器，明確這些設(shè)備的功能，使用方法等等。3、按實驗小組進行實驗，實驗小組成員應(yīng)進行明確的分工，各人的任務(wù)應(yīng)在實驗進行中實驗實行輪換，以便實驗參者能全面掌握實驗技術(shù)，提高動手能力。4、按預(yù)習(xí)報告上的實驗系統(tǒng)詳細接線圖進行接線，通常先接主電路，再接控制電路；先接串聯(lián)電路，再接關(guān)聯(lián)電路。5、接線完成后，必須先

5、進行自查。自查完成后，經(jīng)指導(dǎo)老師復(fù)查同意后，方可通電實驗。6、實驗時，要按實驗指導(dǎo)書所提出的要求及步驟，逐項進行實驗和操作。通常，在通常前，應(yīng)使負載電阻值最大，G（給定）的電位器處于零位置；測試點分布均勻；要改接線路時，必須先斷電再進行。實驗進行過程中，要觀察實驗現(xiàn)象是否正常，測得的數(shù)據(jù)是否在合理的范圍內(nèi)，實驗結(jié)果是否與理論一致。7、完成本次實驗全部內(nèi)容之后，應(yīng)請指導(dǎo)老師檢查一下實驗數(shù)據(jù)、記錄的波形，經(jīng)老師認可后方可拆線。整理好連接線、儀器、設(shè)備、工具等。8、按指定的要求在記錄本上填寫本次實驗的相關(guān)記錄。經(jīng)老師同意后，離開實驗室。9、按規(guī)定的時間按時將完整的實驗報告收齊，交給老師。1.4實驗報

6、告要求一次實驗的最后階段是撰寫實驗報告，即對實驗過程中得到的數(shù)據(jù)進行整理、處理，繪制相應(yīng)的波形，計算數(shù)據(jù)填寫相應(yīng)的表格，分析實驗現(xiàn)象等等。實驗報告占總成績的40%。每個參與實驗的學(xué)生都要獨立完成一份實驗報告。如果實驗結(jié)果與理論有較大的出入時，不得隨意改變實驗數(shù)據(jù)和結(jié)果，也不得用湊數(shù)據(jù)的方式向理論數(shù)據(jù)靠攏，而應(yīng)該應(yīng)用理論知識來分析實驗數(shù)據(jù)和結(jié)果，解釋實驗現(xiàn)象，找出引起較大實驗誤差的原因。實驗報告按空白紙質(zhì)實驗報告的要求認真完成。第2章NMCL型設(shè)備實驗 實驗1三相橋式全控整流電路實驗一、實驗?zāi)康?、熟悉 MCL-33組件。2、熟悉三相橋式全控整流電路的接線及工作原理。3、了解集成觸發(fā)器的調(diào)整方法

7、及各點波形。二、實驗內(nèi)容1、三相橋式全控整流電路2、觀察整流狀態(tài)下，模擬電路故障現(xiàn)象時的波形。三、實驗線路及原理實驗線路如圖2-3所示。主電路由三相全控變流電路整流橋組成。觸發(fā)電路為數(shù)字集成電路，可輸出經(jīng)高頻調(diào)制后的雙窄脈沖鏈。三相橋式整流電路的工作原理可參見電力電子技術(shù)的有關(guān)教材。四、實驗設(shè)備及儀器1、NMCL系列教學(xué)實驗臺主控制屏。2、NMCL33組件3、NMEL03組件4、NMCL35組件5、雙蹤示波器6、萬用表7、U盤（自備）五、實驗方法1、按圖2-3接線，未上主電源之前，檢查晶閘管的脈沖是否正常。（1）打開MCL-18電源開關(guān)，給定電壓有電壓顯示。（2）用示波器觀察同步電壓，相序關(guān)系

8、如圖21，U相超前于V相1200，其它關(guān)系同理。（3）用示波器觀察NMCL-33的雙脈沖觀察孔，應(yīng)有間隔均勻，相互間隔60o的幅度相同的雙脈沖，如圖22所示，圖中600，可由同步電壓和對應(yīng)的脈沖相角關(guān)系來確定，圖中有“為U相和脈沖觀察孔“1”對應(yīng)的角。圖21同步電壓關(guān)系圖22同步電壓和角的關(guān)系（4）將面板上的（當(dāng)三相橋式全控變流電路使用I組橋晶閘管VT1VT6時）接地，將I組橋式觸發(fā)脈沖的六個開關(guān)均撥到“接通”并用示波器觀察每只晶閘管的門極和陰極，看觸發(fā)脈沖是否正常（幅度為1V2V）。（5）將NMCL-31給定器的輸出接至NMCL-33面板的Uct端，調(diào)節(jié)偏移電壓（通常已經(jīng)調(diào)好，不需再調(diào)），在

9、Uct=0時，使a=150o。 2三相橋式全控整流電路主電路按圖2-3和控制電路按圖24接線，AD連接在一起，并將RD調(diào)至最大(450W)。23三相橋式全控橋主電路合上主電源。調(diào)節(jié)Uct，使a在30o90o范圍內(nèi)，用示波器觀察a=30O、60O、900、時，（調(diào)節(jié)a時請參考上一步中的第3小步，即a600時的情況，另外a角度可由晶閘管兩端電壓探頭正極接陰極，負極接陽極的波形來確定，如圖26中所示的觸發(fā)角a）整流電壓ud=f（t），晶閘管兩端電壓uVT=f（t）的波形，記錄在U盤中；并記錄相應(yīng)的Ud和交流輸入電壓U2(為相值)數(shù)值到表11中。同時要注意根據(jù)需要不斷調(diào)整負載電阻Rd,使得負載電流Id

10、保持在0.8A左右(注意Id不得超過lA)。具體操作過程如下：1）如a600時，用示波器的一個探頭測量同步電壓，另一個探頭同時測量對應(yīng)脈沖，調(diào)節(jié)Uct，使波形如圖22所示，2）記錄表11中要求記錄的數(shù)據(jù)，如。3）用示波器的一個探頭（另一個探頭關(guān)閉）測量整流輸出正負極兩端的波形Ud，存入U盤中。如圖25所示。4）用示波器的一個探頭（另一個探頭關(guān)閉）測量晶閘管VT1兩端的波形UVT，存入U盤中。如圖26所示。a為其它值時的測量過程請重復(fù)以上4個步驟。24三相電路控制回路表110°30°60°90°UctUd（記錄值）Ud（計算值）計算公式：Ud=2.34U2

11、cosa。注：考慮到肉眼確定值時可能產(chǎn)生太大的誤差，Ud（計算值）要及時與測量值Ud（記錄值）進行比較，如果誤差太大，需及時修正的值。 圖25600時Ud波形圖26600時UVT波形3、電路模擬故障現(xiàn)象觀察。在整流狀態(tài)600時，斷開某一晶閘管元件的觸發(fā)脈沖開關(guān)，則該元件無觸發(fā)脈沖即該支路不能導(dǎo)通，觀察此時的ud、uvt波形并記錄到U盤中。六、注意：雙蹤示波器有兩個探頭，可以同時測量兩個信號，但這兩個探頭的地線都與示波器的外殼相連接，所以兩個探頭的地線不能同時接在某一電路的不同兩點上，否則將使這兩點通過示波器發(fā)生電氣短路。為此，在實驗中可將其中一根探頭的地線取下或外包以絕緣，只使用其中一根地線。

12、當(dāng)需要同時觀察兩個信號時，必須在電路上找到這兩個被測信號的公共點，將探頭的地線接上，兩個探頭各接至信號處，即能在示波器上同時觀察到兩個信號，而不致發(fā)生意外。七、實驗報告1、畫出電路的移相特性Ud=f(a)曲線2、作出整流電路的輸入輸出特性Ud/U2=f（）3、打印出三相橋式全控整流電路時，a角為0 O、30O、60O、90O、時的ud、uVT波形4、打印出模擬故障時的波形并簡單分析其原因。實驗2 直流斬波電路的性能研究一實驗?zāi)康?、熟悉六種直流斬波電路（buck chopper 、boost chopper 、buck-boost chopper、 cuk chopper、 sepic cho

13、pper、 zeta chopper）的工作原理。2、熟悉六種直流斬波電路的組成及工作情況。二實驗內(nèi)容1SG3525芯片的調(diào)試2斬波電路的連接3斬波電路的波形觀察及電壓測試三實驗設(shè)備及儀器1電力電子教學(xué)試驗臺主控制屏2MCL-22組件3示波器4萬用表5、U盤（自備）四實驗方法1.控制與驅(qū)動電路 SG3525性能測試 控制電路以SC3525為核心構(gòu)成。SG3525 為美國Silicon general 公司生產(chǎn)的專用PWM控制集成電路，其內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)、各引腳功能及詳細的工作原理與性能指標可參閱相關(guān)的資料。它采用恒頻脈寬調(diào)制控制方案，內(nèi)部包含有精密基準源、鋸齒波振蕩器、誤差放大器、比較器、分頻器和

14、保護電路等。調(diào)節(jié)的大小，在A、B 兩端可輸出兩個幅度相等、頻率相等、相位相差、占空比可調(diào)的矩形波（即PWM信號）。它適用于各開關(guān)電源、斬波器的控制。先按下開關(guān)S1（1） 鋸齒波周期與幅值測量(分開關(guān)s2、s3、s4合上與斷開多種情況）。測量“1”端。（2）輸出最大與最小占空比測量。測量“2”端。注意：下面（2-7）六路電路中任選擇一種電路做實驗2降壓斬波電路（buck chopper）降壓斬波電路的原理圖及工作波形如圖2-7 所示。圖中V 為全控型器件，選用IGBT。D為續(xù)流二極管。當(dāng)V 處于導(dǎo)通狀態(tài)時，電源向負載供電， 。當(dāng)V處于斷開狀態(tài)時，負載電流經(jīng)二極管D 續(xù)流，電壓近似為零，至一個周期

15、T 結(jié)束，再驅(qū)動V 導(dǎo)通，重復(fù)上一周期的過程。負載電壓的平均值為：式中為V 處于通態(tài)的時間，為V 處于斷態(tài)的時間，T 為開關(guān)周期，為導(dǎo)通占空比，簡稱占空比或?qū)ū取Ｓ纱丝芍?，輸出到負載的電壓平均值最大為。若減小占空比，則隨之減小，由于輸出電壓低于輸入電壓，故稱該電路為降壓斬波電路。(1)連接電路將UPW(脈寬調(diào)制器)的輸出端2端及地端接到斬波電路中IGBT管VT的G端和E端，分別將斬波電路的1與3，4與12，12與5，6與14，15與13，13與2相連，照面板上的電路圖接成buck chopper斬波器。(2)觀察負載電壓波形。經(jīng)檢查電路無誤后,按下開關(guān)s1、s8，用示波器觀察VD1兩端12、

16、13孔之間電壓，調(diào)節(jié)UPW的電位器，即改變觸發(fā)脈沖的占空比，觀察負載電壓的變化，并記錄電壓波形存入U盤中。(3)觀察負載電流波形。用示波器觀察并記錄負載電阻R4兩端波形(4)改變脈沖信號周期。在S2、S3、S4合上與斷開多種情況下,重復(fù)步驟(2)、(3)(5)改變電阻、電感參數(shù)。可將幾個電感串聯(lián)或并聯(lián)以達到改變電感值的目的，也可改變電阻，觀察并記錄改變電路參數(shù)后的負載電壓波形與電流波形，并分析電路工作狀態(tài)。3升壓斬波電路（boost chopper）升壓斬波電路的原理圖及工作波形如圖2-8 所示。電路也使用一個全控型器件V。當(dāng)V處于通態(tài)時，電源向電感Ll充電，充電電流基本恒定為，同時電容Cl上

17、的電壓向負載供電，因Cl值很大，基本保持輸出電壓為恒值。設(shè)V處于通態(tài)的時間為，此階段電感Ll上積累的能量為。當(dāng)V處于斷態(tài)時和Ll共同向電容Cl充電，并向負載提供能量。設(shè)V處于斷態(tài)的時間為，則在此期間電感Ll釋放的能量為。當(dāng)電路工作于穩(wěn)態(tài)時，一個周期T內(nèi)電感Ll積蓄的能量與釋放的能量相等，即上式中的T/1，輸出電壓高于電源電壓，故稱該電路為升壓斬波電路。實驗過程：照圖接成boost chopper電路。電感和電容任選,負載電阻r選r4或r6。實驗步驟同buck chopper。4升降壓斬波電路（buck-boost chopper）升降壓斬波電路的原理圖及工作波形如圖2-9 所示。電路的基本工作

18、原理是：當(dāng)可控開關(guān)V處于通態(tài)時，電源經(jīng)V向電感Ll供電使其貯存能量，同時Cl維持輸出電壓基本恒定并向負載供電。此后V關(guān)斷，電感Ll 中貯存的能量向負載釋放?？梢娯撦d電壓為上負下正，與電源電壓極性相反。輸出電壓為：若改變導(dǎo)通比，則輸出電壓可以比電源電壓高，也可以比電源電壓低。當(dāng)0<<0.5 時為降壓，當(dāng)0.50<<1 時為升壓。實驗過程：照圖接成buck-boost chopper電路。電感和電容任選,負載電阻r選r4或r6。實驗步驟同buck chopper5Cuk斬波電路（Cuk chopper）Cuk斬波電路的原理圖如圖2-10 所示。電路的基本工作原理是：當(dāng)可控開

19、關(guān)V處于通態(tài)時，-Ll-V回路和負載R-L2-C2-V回路分別流過電流。當(dāng)V處于斷態(tài)時，-Ll-C2-D 回路和負載R-L2-D回路分別流過電流，輸出電壓的極性與電源電壓極性相反，輸出電壓為：若改變導(dǎo)通比，則輸出電壓可以比電源電壓高，也可以比電源電壓低。當(dāng)0<<0.5 時為降壓，當(dāng)0.50<<1 時為升壓。2-10 Cuk斬波電路原理圖實驗過程：照圖接成cuk chopper電路。電感和電容任選,負載電阻r選r4或r6。實驗步驟同buck chopper。6sepic chopperSepic 斬波電路的原理圖如圖2-11 所示。電路的基本工作原理是：可控開關(guān)V 處于通

20、態(tài)時，-Ll-V 回路和C2-V-L2回路同時導(dǎo)電，Ll和L2貯能。當(dāng)V 處于斷態(tài)時，-Ll-C2-D-R回路和L2-D-R 回路同時導(dǎo)電，此階段和Ll既向R 供電，同時也向C2充電，C2貯存的能量在V 處于通態(tài)時向L2轉(zhuǎn)移，輸出電壓為：若改變導(dǎo)通比，則輸出電壓可以比電源電壓高，也可以比電源電壓低。當(dāng)0<<0.5 時為降壓，當(dāng)0.50<<1 時為升壓圖2-11 Sepic斬波電路原理圖實驗過程：照圖接成sepic chopper電路。電感和電容任選,負載電阻r選r4或r6。實驗步驟同buck chopper 。7zeta chopperZeta斬波電路的原理圖如圖2-1

21、2 所示。電路的基本工作原理是：當(dāng)可控開關(guān)V處于通態(tài)時電源經(jīng)開關(guān)V向電感Ll貯能。當(dāng)V處于斷態(tài)后，Ll經(jīng)D 與C2構(gòu)成振蕩回路，其貯存的能量轉(zhuǎn)至C2，至振蕩回路電流過零，Ll上的能量全部轉(zhuǎn)移至C2上之后，D關(guān)斷，C2經(jīng)L2向負載R 供電。輸出電壓為：若改變導(dǎo)通比，則輸出電壓可以比電源電壓高，也可以比電源電壓低。當(dāng)0<<0.5 時為降壓，當(dāng)0.50<<1 時為升壓。圖2-12 Zeta斬波電路原理圖實驗過程：照圖接成zeta chopper電路。電感和電容任選,負載電阻r選r4或r6。實驗步驟同buck chopper。五、實驗報告打印實驗過程的各種波形并作簡要分析和說明

22、。實驗3 單相交流調(diào)壓電路實驗一實驗?zāi)康?加深理解單相交流調(diào)壓電路的工作原理。2加深理解交流調(diào)壓感性負載時對移相范圍要求。二實驗內(nèi)容1單相交流調(diào)壓器帶電阻性負載。2單相交流調(diào)壓器帶電阻電感性負載。三實驗線路及原理本實驗采用了鋸齒波移相觸發(fā)器。該觸發(fā)器適用于雙向晶閘管或兩只反并聯(lián)晶閘管電路的交流相位控制，具有控制方式簡單的優(yōu)點。1、鋸齒波同步移相觸發(fā)電路的原理圖如下圖2-8所示。鋸齒波同步移相觸發(fā)電路由同步檢測、鋸齒波形成、移相控制、脈沖形成、脈沖放大等環(huán)節(jié)組成。圖2-8鋸齒波同步移相觸發(fā)電路的原理圖由VTl、VD1、VD2、C5等元件組成同步檢測環(huán)節(jié)，其作用是利用同步電壓uT來控制鋸齒波產(chǎn)生的

23、時刻及鋸齒波的寬度。由VT1等元件組成的恒流源電路及VT2、VT3、C6等組成鋸齒波形成環(huán)節(jié)?？刂齐妷篣ct、偏移電壓Ub和鋸齒波電壓uT在VT4基極綜合疊加，從而構(gòu)成移相控制環(huán)節(jié)。VT5、VT6構(gòu)成脈沖形成放大環(huán)節(jié)，脈沖變壓器輸出觸發(fā)脈沖，電路的各點電壓波形如下圖2-9所示。元件RPl、RP2均安裝在實驗單元面板上，同步變壓器副邊已在掛箱內(nèi)部接好。觸發(fā)電路的±15V電壓通電后內(nèi)部接入，上面靠近同步電壓接入的開關(guān)為選擇開關(guān)。進行鋸齒波同步移相觸發(fā)電路實驗時，選擇開關(guān)按下“鋸齒波觸發(fā)”。圖2-9電路的各點電壓波形注意：以上為鋸齒波的原理分析及相關(guān)波形圖，與實驗設(shè)備并非一一對應(yīng)。2、晶閘

24、管交流調(diào)壓器的主電路由兩只反向并聯(lián)的晶閘管組成，見圖1-10。四實驗設(shè)備及儀器1教學(xué)實驗臺主控制屏2NMCL33組件3NMEL03組件4NMCL-05(A)組件或NMCL36組件5二蹤示波器6萬用表7、U盤（自備）五注意事項在電阻電感負載時，當(dāng)a<j時，若脈沖寬度不夠會使負載電流出現(xiàn)直流分量，損壞元件。為此主電路可通過變壓器降壓供電，這樣即可看到電流波形不對稱現(xiàn)象，又不會損壞設(shè)備。六實驗方法1單相交流調(diào)壓器帶電阻性負載（1）連接主電路，如圖210所示。將NMCL-33上的兩只晶閘管VT1，VT4反并聯(lián)而成交流電調(diào)壓器，將觸發(fā)器的輸出脈沖端G1、K1，G3、K3分別接至主電路相應(yīng)VT1和V

25、T4的門極和陰極。接上電阻性負載（可采用兩只900電阻并聯(lián)），并調(diào)節(jié)電阻負載至最大。（2）NMCL05A上接入交流220V同步交流電壓。觸發(fā)電路選擇為“鋸齒波”。（3）合上主電路開關(guān)，用示波器分別測量觀察孔“1”“2”“3”“4”“5”“6”的波形并記到U盤中，再與原理圖29進行對比。（4）合上主電源，用示波器觀察負載電壓ud=f（t），晶閘管兩端電壓uVT= f（t）的波形并記錄到U盤中，調(diào)節(jié)Uct，觀察不同a角時各波形的變化，并記錄a=30°，60°，90°，120°時的波形（a角的大小可根據(jù)調(diào)壓輸出的波形ud進行大致判斷）。注意：當(dāng)晶閘管在調(diào)節(jié)給定

26、Uct無法正常工作時，應(yīng)調(diào)換一下同步電壓接入的兩根導(dǎo)線。 示例：純電阻負載，a=30°時的ud和uvt波形如211和212所示圖211a=30°時的ud波形圖212a=30°時uvt波形a為其它角度時也可以測得相應(yīng)的波形。純電阻負載時通常根據(jù)輸出的波形反推此時的a角度。2單相交流調(diào)壓器接電阻電感性負載（1）在做電阻電感實驗時需調(diào)節(jié)負載阻抗角的大小，因此須知道電抗器的內(nèi)阻和圖210單相交流調(diào)壓電路接線圖電感量?？刹捎弥绷鞣卜▉頊y量內(nèi)阻，電抗器的內(nèi)阻為電抗器的電感量可用交流伏安法測量，由于電流大時對電抗器的電感量影響較大，采用自耦調(diào)壓器調(diào)壓多測幾次取其平均值，從而可

27、得交流阻抗。 電抗器的電感量為 這樣即可求得負載阻抗角 在實驗過程中，欲改變阻抗角，只需改變電阻器的數(shù)值即可。 （2）斷開電源，接入電感（L=700mH）。調(diào)節(jié)Uct，使a=450。合上主電源，用雙蹤示波器同時觀察負載電壓u和負載電流i的波形（直接用示波器測量R兩端的電壓波形即可）。調(diào)節(jié)電阻R的數(shù)值（由大至?。^察在不同a角時波形的變化情況。記錄a>，a=，a<三種情況下負載兩端電壓u和流過負載的電流i的波形。也可使阻抗角為一定值，調(diào)節(jié)a觀察波形。注：調(diào)節(jié)電阻R時，需觀察負載電流，不可大于0.8A。 六實驗報告1打印實驗中記錄下的各類波形并粘貼到報告相應(yīng)的地方并對不同的波形做相應(yīng)

28、的分析。2分析電阻電感負載時，a角與j角相應(yīng)關(guān)系的變化對調(diào)壓器工作的影響。3分析實驗中出現(xiàn)的問題。 第3章DDSZ型設(shè)備實驗實驗1三相橋式全控整流電路實驗;一、實驗?zāi)康?1)加深理解三相橋式全控整流及有源逆變電路的工作原理。(2)了解KC系列集成觸發(fā)器的調(diào)整方法和各點的波形。二、實驗線路及原理實驗線路如圖3-1所示。主電路由三相全控變流電路及作為逆變直流電源的三相不控整流電路組成。觸發(fā)電路為DDS03中的集成觸發(fā)電路,由KC04、KC41、KC42等集成芯片組成,可輸出經(jīng)高頻調(diào)制后的雙窄脈沖鏈。集成觸發(fā)電路的原理可參考有關(guān)內(nèi)容,三相橋式整流電路的工作原理可參見電力電子技術(shù)教材的相關(guān)內(nèi)容。圖3-

29、1實驗線路 三、實驗內(nèi)容1、使用示波器觀察各脈沖觀察孔的波形，分清雙脈沖及單脈沖；2、三相橋式全控整流電路帶大電感負載;3、觀察整流,模擬電路故障現(xiàn)象時的各電壓波形。四、實驗設(shè)備1、 主控制屏DDS01;2、 DDS02組件掛箱;3、 DDS03組件掛箱；4、 900電阻箱DT205、 DT41三相組式變壓器組件掛箱; 6、 示波器;7、 DT14直流電壓、電流表；8、 DT15交流電壓、電流表 。五、預(yù)習(xí)要求(1)閱讀電力電子技術(shù)教材中有關(guān)三相橋式全控整流電路的有關(guān)內(nèi)容,弄清三相橋式全控整流電路帶大電感負載時的工作原理;（2）學(xué)習(xí)有關(guān)集成觸發(fā)電路的內(nèi)容,掌握該觸發(fā)電路的工作原理。六、思考題如

30、何解決主電路和觸發(fā)電路的同步問題?在本實驗中,主電路三相電源的相序能任意確定嗎?七、實驗方法1.掛箱DDS02和D03的調(diào)試(l) 將掛箱DDS02和DDS03接到主屏DDS01上，打開DDS03開關(guān)，并將觸發(fā)電路脈沖指示:"窄"(2)將示波器探頭接至"雙脈沖觀察孔"和"鋸齒波觀察孔",觀察6個觸發(fā)脈沖,應(yīng)使其間隔均勻,相互間隔600。(3)將給定器G的輸出端Ug接至移相控制電壓Uct端，調(diào)節(jié)偏移電壓電位器RP,使Uct=0時(可直接接地,以保證輸人為零),=1500,此時的觸發(fā)脈沖波形如圖3 -2所示。圖3 -2觸發(fā)脈沖波形(4)將

31、DDS03面板上的Ublf(當(dāng)三相橋式全控變流電路使用DDS02中I組晶閘管VT1VT6時)接地,將I組橋觸發(fā)脈沖的6個開關(guān)按到"接通",用示波器觀察晶閘管的門極與陰極的觸發(fā)脈沖是否正常。2、三相橋式全控整流電路(1)按圖2-1接線,將開關(guān)"S"撥向左邊的短接線端,給定器上的"正給定"輸出為零(逆時針旋到底);合上主電路開關(guān),調(diào)節(jié)給定電位器,增加移相電壓,使角在300900范圍內(nèi)調(diào)節(jié)(角度可由晶閘管兩端電壓uT的波形來確定),同時,根據(jù)需要不斷調(diào)整負載電阻Rd,使得負載電流Id保持在0.8A左右(注意Id不得超過lA)。用示波器觀察并

32、記錄=300,600,900時的整流電壓ud和晶閘管兩端電壓uT的波形,并記錄相應(yīng)的Ud、Uct數(shù)值于下表2-1中。表2-10°30°60°90°120°150°UctUd（記錄值）Ud（計算值）計算公式：。(2)模擬故障現(xiàn)象當(dāng)=600時,將示波器所觀察的晶閘管的觸發(fā)脈沖按鈕開關(guān)按向"斷開"位置,模擬晶閘管失去觸發(fā)脈沖的故障,觀察并記錄這時的ud、uT的變化情況。八、實驗報告1、畫出電路的移相特性Ud=f()；2、畫出觸發(fā)電路的傳輸特性=f（Uct）;3、畫出=30°,60°,90°,

33、120°,150°時的整流電壓ud和晶閘管兩端電壓uT的波形4、簡單分析模擬故障現(xiàn)象。九、注意事項1、示波器兩個探頭的地線端應(yīng)接在電路的同電位點,以防通過兩探頭的地線造成被測量電路短路事故。示波器探頭地線與外殼相連,使用時應(yīng)注意安全。2、為了防止過流,能順利地完成從整流到逆變的過程,應(yīng)先將角調(diào)節(jié)到大于90o、接近1200的位置,然后將負載電阻Rd調(diào)至最大值位置;實驗2直流斬波電路實驗一、實驗?zāi)康?、加深理解斬波器電路的工作原理;2、掌握斬波器主電路、觸發(fā)電路的調(diào)試步驟和方法；3、熟悉斬波器各點的電壓波形。二、實驗線路及原理本實驗采用脈寬可調(diào)的晶閘管斬波器,主電路如圖3-3所

34、示。其中VTl為主晶閘管,當(dāng)VT1導(dǎo)通后,電源電壓就通過該晶閘管加在負載上。VT2為輔助晶閘管,由它控制輸出電壓的脈寬。C和Ll構(gòu)成振蕩電路,它們與VD2、VDl、L2組成VT1的換流關(guān)斷電路。接通電源時,C經(jīng)VD2、負載充電至+Udo,VTl導(dǎo)通,電源加到負載上,過一段時間后,使VT2導(dǎo)通,C和L1產(chǎn)生串聯(lián)振蕩,C上的電壓由+Udo變?yōu)橐籙do,C經(jīng)VD2和VT1反向放電,使VT1和VT2關(guān)斷。圖3-3晶閘管斬波器主電路從以上斬波器工作過程可知,控制VT2脈沖出現(xiàn)的時刻即可調(diào)節(jié)輸出電壓的脈寬,從而可達到調(diào)節(jié)輸出直流電壓的目的。VTl、VT2的觸發(fā)脈沖間隔由觸發(fā)電路確定。 三、實驗內(nèi)容1、直流

35、斬波器觸發(fā)電路調(diào)試;2、直流斬波器接電阻性負載；3、直流斬波器接電阻電感性負載；四、實驗設(shè)備1、 主控制屏DDS01；2、 DDS02掛箱；3、 DDS10組件掛箱；4、 900電阻箱DT20;5、 示波器;6、 DT14直流電壓、電流表；7、 DT15交流電壓、電流表。五、預(yù)習(xí)要求1、閱讀電力電子技術(shù)教材中有關(guān)斬波器的內(nèi)容,弄清脈寬可調(diào)斬波器的工作原理。2、學(xué)習(xí)本教材中有關(guān)斬波器及其觸發(fā)電路的內(nèi)容,掌握斬波器及其觸發(fā)電路的工作原理及調(diào)試方法。六、思考題1、直流斬波器有哪幾種調(diào)制方式?本實驗中的斬波器為何種調(diào)制方式?2、本實驗采用的斬波器中電容C起什么作用?七、實驗方法1.斬披器觸發(fā)電路調(diào)試調(diào)

36、節(jié)電位器RP1,觀察"2"端的鋸齒波波形,使鋸齒波幅值為+15V左右,鋸齒波底部電位為2V左右;調(diào)節(jié)電位器RP2,觀察"4"端波形,使方波頻率為300Hz左右；調(diào)節(jié)電位器RP3,觀察"4"端方波能否由0.1T連續(xù)調(diào)至0.9T(T為斬波器觸發(fā)電路的周期。用示波器觀察"5"、"6"端的脈沖波形,判斷是否符合相位關(guān)系。2.斬波器帶電阻性負載(l)按圖2-3實驗線路連好斬波器主電路并接上電阻負載,將觸發(fā)電路的輸出"Gl"、"K1"、"G2"、&

37、quot;K2"分別接至VTl、VT2的門極和陰極。(2)用示波器觀察并記錄觸發(fā)電路的"1"、"2"、"4"、"5"、"6"端及ug1、ug2的波形；同時,觀察并記錄輸出電壓ud、電容電壓uc及晶閘管兩端電壓uT1的波形,注意各波形間的相位關(guān)系。(3)調(diào)節(jié)RP3,觀察在不同(即ug1和ug2脈沖的間隔時間)時的ud波形,并記錄Ud和的數(shù)值于下表2-2中,從而畫出Ud=f(/T)的關(guān)系曲線,其中/T為占空比。表2-2Ud3.斬波器帶電阻電感性負載關(guān)斷主電源后,將負載改接成電阻電感性負載,

38、重復(fù)上面電阻性負載時的實驗步驟。八、實驗報告1、整理并畫出實驗中記錄下的各點波形,畫出各種負載下Ud=f(/T)的關(guān)系曲線;2、討論、分析實驗中出現(xiàn)的各種現(xiàn)象。實驗3單相交流調(diào)壓電路實驗一、實驗?zāi)康?、加深理解單相交流調(diào)壓電路的工作原理;2、加深理解單相交流調(diào)壓電路帶電感性負載對脈沖及移相范圍的要求;3、了解KC05晶閘管移相觸發(fā)器的原理和應(yīng)用。二、實驗線路及原理本實驗采用了KC05晶閘管移相觸發(fā)器。該觸發(fā)器適用于雙向晶閘管或兩個反并聯(lián)晶閘管電路的交流相位控制,具有鋸齒波線性好、移相范圍寬、控制方式簡單、易于集中控制、有失交保護、輸出電流大等優(yōu)點。單相晶閘管交流調(diào)壓器的主電路由兩個反向并聯(lián)的晶

39、閘管組成,圖34為其原理圖。圖34單相晶閘管交流調(diào)壓器主電路三、實驗內(nèi)容1、KC05集成移相觸發(fā)電路的調(diào)試;2、單相交流調(diào)壓器帶電阻性負載；3、單相交流調(diào)壓器帶電阻電感性負載。四、實驗設(shè)備1、 主控制屏DDS01；2、 DDS02掛箱；3、 900電阻箱DT20;4、 DDS12掛箱；5、 示波器；6、 DT15交流電壓、電流表。五、預(yù)習(xí)要求1、閱讀電力電子技術(shù)教材中有關(guān)交流調(diào)壓器的內(nèi)容,掌握交流調(diào)壓器的工作原理；2、學(xué)習(xí)本教材中有關(guān)單相交流調(diào)壓器及其觸發(fā)電路的內(nèi)容,了解KC05晶閘管觸發(fā)芯片的工作原理及在單相交流調(diào)壓電路中的應(yīng)用。六、思考題1、交流調(diào)壓器在帶電感性負載時可能會出現(xiàn)什么現(xiàn)象?為

40、什么?如何解決?2、交流調(diào)壓器有哪些控制方式?應(yīng)用場合有哪些?七、實驗方法1、KC05集成晶閘管移相觸發(fā)器調(diào)試將觸發(fā)器的同步變壓器原邊繞組接220V交流電壓,將右上角的+15V直流電壓開關(guān)撥向"開"。用示波器觀察"1""5"端及ug1、ug2的波形。調(diào)節(jié)電位器RP1,觀察鋸齒波斜率能否變化;調(diào)節(jié)RP2,觀察輸出脈沖的移相范圍如何變化,移相能否達到1800。記錄上述過程中觀察到的各點電壓波形。2、單相交流調(diào)壓器帶電阻性負載將DDS02面板上的兩個晶閘管反并聯(lián)而構(gòu)成交流調(diào)壓器,將觸發(fā)器的輸出脈沖端"Gl"、"

41、K1"、"G2"和"K2"分別接至主電路相應(yīng)晶閘管(VT)的門極和陰極。接上電阻性負載,用示波器觀察負載電壓u、晶閘管兩端電壓uT的波形。調(diào)節(jié)電位器RP2,觀察不同角時各點波形的變化,并記錄=600,900,1200時的波形。3、單向交流調(diào)壓接電阻電感性負載(1)在做電阻電感性負載實驗時,需要調(diào)節(jié)負載阻抗角的大小,因此應(yīng)該知道電抗器的內(nèi)阻和電感量。可采用直流伏安法來測量內(nèi)阻,如圖3-5所示。電抗器的內(nèi)阻為RL=UL/I電抗器的電感量可采用交流伏安法測量,如圖3-6所示。由于電流大時,對電抗器的電感量影響較大,采用自耦調(diào)壓器調(diào)壓,多測幾次取其平均

42、值,從而可得到交流阻抗ZL=UL/I電抗器的電感為圖3-5用直流伏安法測電抗內(nèi)阻 圖3-6用交流法測定電感量這樣,即可求得負載阻抗角在實驗中,欲改變阻抗角,只需改變電阻器Rd的電阻值即可。 (2)斷開電源,改接電阻電感性負載。合上電源,用雙蹤示波器同時觀察負載電壓U和負載電流i的波形。調(diào)節(jié)Rd的數(shù)值,使阻抗角為一定值;觀察在不同角時波形的變化情況,記錄、=、三種情況下負載兩端電壓u和流過負載的電流i的波形。八、實驗報告1、整理、畫出實驗中記錄下的各類波形;2、分析電阻電感負載時,角與角相應(yīng)關(guān)系的變化對調(diào)壓器工作的影響;3、分析實驗中出現(xiàn)的各種問題。實驗4自關(guān)斷器件及其驅(qū)動與保護電路實驗一、實驗

43、目的1、加深理解各種自關(guān)斷器件對驅(qū)動與保護電路的要求；2、熟悉各種自關(guān)斷器件的驅(qū)動與保護電路的結(jié)構(gòu)和特點;3、掌握由自關(guān)斷器件構(gòu)成的直流斬波電路。二、實驗線路及原理本實驗分別由GTO、GTR、MOSFET、IGBT等自關(guān)斷器件構(gòu)成直流電動機斬波調(diào)速電路,通過控制自關(guān)斷器件的驅(qū)動信號占空比,改變斬波器輸出電壓脈寬,從而改變直流電動機電樞電壓,實現(xiàn)調(diào)壓調(diào)速。通過本實驗可對上述自關(guān)斷器件及其驅(qū)動與保護電路有比較深刻的理解。圖37為自關(guān)斷器件實驗接線原理圖,圖中直流主電源可由DK01C上的二極管接成單相橋式整流電路,經(jīng)電容濾波(LB)后得到或直接采用DT02上直流可調(diào)電壓（240V左右）接入。實驗線路

44、接線時,應(yīng)從濾波電路的正極性"3"端出發(fā),經(jīng)過流保護電路BH)、自關(guān)斷器件及保護電路、直流電動機電樞回路、直流電流表,回到濾波電路的負極性"4"端,從而構(gòu)成實驗主電路。接線時應(yīng)注意以下要求:1、過流保護電路(BH)的主回路電流應(yīng)保證從"1"端流人,"2"端流出；2、PWM發(fā)生電路的輸出驅(qū)動信號必須從過流保護電路(BH)的"3"端輸入,"4"端輸出至相應(yīng)自關(guān)斷器件的驅(qū)動電路;3、直流電動機電樞旁必須反向并接快速恢復(fù)型續(xù)流二極管VDF,連接時應(yīng)保證二極管的極性正確;4、驅(qū)動電路連

45、接根據(jù)不同的具體電路進行,由于本實驗中需要相互隔離的回路較多,連接時必須注意各種接地的不同,如 及主電路地即負極性端)等是不同的,不能隨便連接在一起;5、不同自關(guān)斷器件的驅(qū)動電路采用不同的控制電壓,接線時應(yīng)注意正確選用。 3-7 自關(guān)斷器件實驗接線原理圖三、實驗內(nèi)容1、自關(guān)斷器件及其驅(qū)動、保護電路的研究(可根據(jù)需要選擇一種或幾種自關(guān)斷器件)；2、自關(guān)斷器件構(gòu)成的直流斬波調(diào)速系統(tǒng)實驗。四、實驗設(shè)備1、 主控制屏DT01A；2、 DK01C掛箱或DT02掛箱；3、 自關(guān)斷器件組件掛箱DK16；4、 直流電動機-測功機-測速發(fā)電機組;5、 900電阻箱DT20;6、 雙蹤慢掃描示波器；7、 萬用表。五、預(yù)習(xí)要求1、閱讀電力電子技術(shù)教材中有關(guān)自關(guān)斷器件的內(nèi)容,弄清自關(guān)斷器件對驅(qū)動電路和保護電路的要求;2、閱