電力電子實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書完全版

1、電力電子實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書完全版電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)一單相半波可控整流電路實(shí)驗(yàn) 1實(shí)驗(yàn)二三相橋式全控整流電路實(shí)驗(yàn) 4實(shí)驗(yàn)三單相交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn) 7實(shí)驗(yàn)四三相交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn) 9實(shí)驗(yàn)裝置及控制組件介紹 1114實(shí)驗(yàn)一單相半波可控整流電路實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? .熟悉單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的工作原理及各元件的作用；2 .對單相半波可控整流電路在電阻負(fù)載及電阻電感負(fù)載時的工作做全面分析；3 . 了解續(xù)流二極管的作用；二、實(shí)驗(yàn)線路及原理熟悉單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的工作原理及線路圖，了解各點(diǎn)波形形狀。將單結(jié)晶體管 觸發(fā)電路的輸出端" G和"K端接至晶閘管的門極和陰極，即構(gòu)成如圖1-1所示的實(shí)驗(yàn)線路

2、。圖1-1單結(jié)晶體管觸發(fā)的單相半波可控整流電路三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1 .單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的調(diào)試；2 .單結(jié)晶體管觸發(fā)電路各點(diǎn)電壓波形的觀察；3 .單相半波整流電路帶電阻性負(fù)載時 Ud/U2=f ( a )特性的測定;4 .單相半波整流電路帶電阻電感性負(fù)載時續(xù)流二極管作用的觀察； 四、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1. 電力電子實(shí)驗(yàn)臺2. RTDL0致驗(yàn)箱3. RTDL0政驗(yàn)箱4. RTDL11實(shí)驗(yàn)箱5. RTDJ3放驗(yàn)箱6. 示波器；7. 萬用表；五、預(yù)習(xí)要求1 . 了解單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的工作原理，熟悉RTDL0皎驗(yàn)箱；2 .復(fù)習(xí)單相半波可控整流電路的有關(guān)內(nèi)容，掌握在接純阻性負(fù)載和阻感性負(fù)載時， 電路各部分的電壓和電流

3、波形；3 .掌握單相半波可控整流電路接不同負(fù)載時Ud Id的計(jì)算方法。六、思考題1 .單相橋式半波可控整流電路接阻感性負(fù)載時會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？如何解決？七、實(shí)驗(yàn)方法1 .單相半波可控整流電路接純阻性負(fù)載調(diào)試觸發(fā)電路正常后，合上電源，用示波器觀察負(fù)載電壓 Ud、晶I、管VT兩 端電壓波形Uvt,調(diào)節(jié)電位器RP1,觀察a =30°、60°、90°、120°、150°、180o時 的Ud Uvt波形，并測定直流輸出電壓 Ud和電源電壓L2,記錄于下表1-1中。表1-1a30°60°90°120°150°

4、180°UUd （記錄值）Ud/ U2Ud （計(jì)算值）2.單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的調(diào)試RTDL09的電源由電源電壓提供（下同）,打開實(shí)驗(yàn)箱電源開關(guān)，按圖1-1電 路圖接線，負(fù)載為RTDJ3放驗(yàn)箱，選擇最大的電阻值，調(diào)節(jié)移相可變電位器RP1, 用示波器觀察單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的輸出電壓波形（即用于單相半波可控整流的觸發(fā)脈沖）。4.單相半波可控整流電路接電阻電感性負(fù)載將負(fù)載改接成阻感性負(fù)載（由滑動變阻器Rd與平波電抗器串聯(lián)而成，RTDL08實(shí)驗(yàn)箱提供電感）。不接續(xù)流二極管VD,在不同阻抗角（改變Rd的電阻值）情況下， 觀察并記錄a =30°、60°、90 °、12

5、0°時的Ud及Uvt的波形。接入續(xù)流二極管VD重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，觀察續(xù)流二極管的作用記錄于下表 1-2中 計(jì)算公式：Ud=0.45*U 2* （1+c°sa） /2表1-2a30°60°90°120°150°180°U2Ud （記錄值）Ud/ U2Ud （計(jì)算值）八、實(shí)驗(yàn)報告1 .畫出a=90o時，電阻性負(fù)載和電阻電感性負(fù)載的 Ud Uvt波形；2 .分析實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的現(xiàn)象，寫出體會。九、注意事項(xiàng)1 .在本實(shí)驗(yàn)中，觸發(fā)脈沖是從外部接入 RTDL080板上晶閘管的門極和陰極，止匕時, 應(yīng)將所用品閘管對應(yīng)的觸發(fā)脈沖開關(guān)撥向“

6、斷開”位置；2 .實(shí)驗(yàn)報告及時上交；3 .波形圖注意橫縱坐標(biāo)（時間，電壓）單位；4 .實(shí)驗(yàn)完畢整理好導(dǎo)線及掛箱；5 .先關(guān)閉電源再記錄波形；6 .實(shí)驗(yàn)臺小藍(lán)本實(shí)驗(yàn)情況記錄；7 .注意萬用表的使用貫穿整個實(shí)驗(yàn)！ !測量電流和電壓測量方法不同，防止短路。實(shí)驗(yàn)二三相橋式全控整流電路實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? .加深理解三相橋式全控整流電路的工作原理；2 . 了解KC系列集成觸發(fā)器的調(diào)整方法和各點(diǎn)的波形。二、實(shí)驗(yàn)線路及原理實(shí)驗(yàn)線路如下圖所示。主電路由三相全控變流電路；觸發(fā)電路為RTDL08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。三 相橋式整流電路的工作原

7、理以及集成觸發(fā)電路的原理可參考電力電子技術(shù)教材的有關(guān)內(nèi)圖2-1三相橋式全控整流電路及三相有源逆變電路三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1 .三相橋式全控整流電路帶大電感負(fù)載；2 .觀察整流狀態(tài)下，模擬電路故障現(xiàn)象時的各電壓波形 四、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1 .電力電子實(shí)驗(yàn)臺2 . RTDL0政驗(yàn)箱3 . RTDL11實(shí)驗(yàn)箱4 . RTDJ3放驗(yàn)箱5 .示波器；6 .萬用表。五、預(yù)習(xí)要求1 .閱讀電力電子技術(shù)教材中三相橋式全控整流電路的有關(guān)內(nèi)容，掌握三相橋式全控 整流電路帶大電感負(fù)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1.如何解決主電路和觸發(fā)電路的同步問題？在本實(shí)驗(yàn)中，主電路三相電源

8、的相序能 任意確定嗎？七、實(shí)驗(yàn)方法1. RTDL08勺調(diào)試(1)觀察電源控制屏上三相交流電源的電壓表指示值，三相是否平衡。(2)將示波器探頭接到“脈沖觀察孔”和“鋸齒波觀察孔”，觀察6個觸發(fā)脈沖；(3)將RTDL080板上的UIf (當(dāng)三相橋式全控變流電路使用正橋 VT1-VT6時)接地， 將正組橋觸發(fā)脈沖的6個開關(guān)撥到“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)純電阻性負(fù)載按圖接線，接電源三相，相電壓小于 55V;同時，將負(fù)載電阻Rd調(diào)整到最大 值，。用示波器觀察并記錄 a =30°, 60°, 90o時整流電壓Ud和晶閘管

9、兩端電壓Uvt 的波形，并記錄相應(yīng)的Ud Uvt數(shù)值于下表2-1中。表2-1a0°30°60°90°120°UvtUd (記錄值)Ud (計(jì)算值)計(jì)算公式：Ud=2.34*U2*cos a (a060°)Ud=2.34*U2*1+cos (兀 /3 + a ) (a >60°)(2)阻感性負(fù)載將負(fù)載變?yōu)樽韪行载?fù)載(電感由RTDL08實(shí)驗(yàn)箱提供)，用示波器觀察并記錄a =30°, 60°, 90°時整流電壓Ud和晶閘管兩端電壓Uvt的波形，并記錄相應(yīng)的Ud、 Uvt數(shù)值于下表2-2中。表2-

10、2a0°30°60°90°UvtUd (記錄值)Ud (計(jì)算值)計(jì)算公式：Ud=2.34*U*c°s a(3)模擬故障現(xiàn)象當(dāng)a=60o時，將示波器所觀察的晶閘管的觸發(fā)脈沖鈕子開關(guān)撥向“斷開”位置，或?qū)?“UIf”端的接地線斷開，模擬晶閘管失去觸發(fā)的故障，觀察并記錄這時的Ud Uvt的變化情況。八、實(shí)驗(yàn)報告1 .畫出電路的移相特性 Ud=f ( a )；2 .畫出a =30°, 60°, 90°, 120o時的整流電壓Ud和晶閘管兩端電壓Uvt的波形； 九、注意事項(xiàng)1 .結(jié)束實(shí)驗(yàn)時，應(yīng)先將電壓表與電路分離，將電流表用

11、線短接掉，以防止儀表的損 壞；2 .電源控制屏的電壓指針不精確，需要使用萬用表；3 .實(shí)驗(yàn)報告及時上交；4 .波形圖注意橫縱坐標(biāo)(時間，電壓)單位；5 .實(shí)驗(yàn)完畢整理好導(dǎo)線及掛箱；6 .先關(guān)閉電源再記錄波形；7 .實(shí)驗(yàn)臺小藍(lán)本實(shí)驗(yàn)情況記錄。實(shí)驗(yàn)三 單相交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?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(fù)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(shí)驗(yàn)線路及原理本實(shí)驗(yàn)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)品 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

12、單、易于集中控 制、有失交保護(hù)、輸出電流大等優(yōu)點(diǎn)。單相品閘管交流調(diào)壓器的主電路由兩個反向并聯(lián)的品閘管組成，圖3-1為其原理圖圖3-1單相交流調(diào)壓主電路三、實(shí)驗(yàn)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)壓電路帶純阻性負(fù)載；3 .單相交流調(diào)壓電路帶阻感性負(fù)載。四、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1 .電力電子實(shí)驗(yàn)臺2 . RTDL0盼驗(yàn)箱3 . RTDL0皎驗(yàn)箱4 . RTDJ37實(shí)驗(yàn)箱5 .示波器6 .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)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)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

13、的應(yīng)用。六、思考題1 .交流調(diào)壓器在帶電感性負(fù)載時可能會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？為什么？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(shí)驗(yàn)方法1 . KC05集成品閘管移相觸發(fā)器調(diào)試連接單相交流調(diào)壓電路后，打開 RTDL0如源開關(guān)，即將同步變壓器的同步電壓接入電 路；用示波器觀察 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(dá)到 180°。2 .單相交流調(diào)壓器帶純阻性負(fù)載將RTDL080板上的兩個晶閘管反并聯(lián)而構(gòu)成交流調(diào)壓器，將RTDL091單相交流調(diào)壓觸發(fā)器的輸出脈沖端“ G1”、“K1”、"

14、G2'和“K2”分別接至主電路相應(yīng)晶閘管的門極和陰 極，接上電阻性負(fù)載；用示波器觀察負(fù)載電壓、晶閘管兩端電壓 Uvt的波形。調(diào)節(jié)電位器 RP2觀察不同a角時各點(diǎn)波形的變化；并記錄 a =60°,90°,1200時的波形。3 .單向交流調(diào)壓器接阻感性負(fù)載斷開電源，改接阻感性負(fù)載。合上電源，用示波器同時觀察負(fù)載電壓 u;調(diào)節(jié)Rd的數(shù) 值，使阻抗角甲為一定值；觀察在不同a角時波形的變化情況，記錄 a>¥、a=V、a< 甲三種情況下負(fù)載兩端電壓U的波形。八、實(shí)驗(yàn)報告1 .整理、畫出實(shí)驗(yàn)中記錄下的各類波形；2 .分析電阻電感負(fù)載時，a角與甲角相應(yīng)關(guān)系的變

15、化時調(diào)壓器工作的影響；3 .分析實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的各種問題。九、注意事項(xiàng)1 .實(shí)驗(yàn)報告及時上交；2 .波形圖注意橫縱坐標(biāo)（時間，電壓）單位;3 .實(shí)驗(yàn)完畢整理好導(dǎo)線及掛箱；4 .先關(guān)閉電源再記錄波形；5 .實(shí)驗(yàn)臺小藍(lán)本實(shí)驗(yàn)情況記錄。實(shí)驗(yàn)四三相交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 加深理解三相交流調(diào)壓電路的工作原理；2. 了解三相交流調(diào)壓電路帶不同負(fù)載時的工作原理；3. 了解三相交流調(diào)壓電路觸發(fā)電路的工作原理。二、實(shí)驗(yàn)線路及原理本實(shí)驗(yàn)采用的三相交流調(diào)壓器為三相三線制，由于沒有中線，每相電流必須從另一相流出 以構(gòu)成回路。交流調(diào)壓器應(yīng)采用寬脈沖或雙窄脈沖進(jìn)行觸發(fā)。實(shí)驗(yàn)裝置中使用后沿固定、 前沿可變的寬脈沖鏈。

16、實(shí)驗(yàn)線路如圖 4-1所示。Rd4-1三相交流調(diào)壓主電路原理圖三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1 .三相交流調(diào)壓器觸發(fā)電路的調(diào)試2 .三相交流調(diào)壓電路帶純阻性負(fù)載四、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1 .電力電子實(shí)驗(yàn)臺2 . RTDL0盼驗(yàn)箱3 . RTZN08/流電流表）4 . RTDJ5 .示波器6 .萬用表五、預(yù)習(xí)要求1 .閱讀教材中有關(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 . 了解如何使三相可控整流電路的觸發(fā)電路適用于三相交流調(diào)壓電路六、實(shí)驗(yàn)方法1 .主控制屏調(diào)試及開關(guān)設(shè)置（1）開關(guān)設(shè)置：RTDL08的觸發(fā)脈沖指示：“寬” ；II橋工作狀態(tài)指示：“其他”。（2）在“雙脈沖”觀察孔中觀察后沿固定、前沿可調(diào)的寬脈沖鏈（同三相

17、橋式全控整流電路的實(shí)驗(yàn)）。2 .三相交流調(diào)壓器帶電阻性負(fù)載使用正橋晶閘管VT1VT6按圖3-10連成三相交流調(diào)壓器主電路，其觸發(fā)脈 沖已通過內(nèi)部連線接好，只要將正橋觸發(fā)脈沖的6個開關(guān)撥至“接通”，“UIf”端接地即可。接上三相電阻負(fù)載，接通電源，用示波器觀察并記錄a=0°、30°、60°、90°、120°、150°時的輸出電壓波形，并記錄相應(yīng)的輸出電壓有效值添 入下表4-1中。表4-1a0°30°60°900120°150°U七、實(shí)驗(yàn)報告1 .整理并畫出實(shí)驗(yàn)中記錄下的波形；2 .討論、

18、分析實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的各種問題八、注意事項(xiàng)1 .實(shí)驗(yàn)報告及時上交；2 .波形圖注意橫縱坐標(biāo)（時間，電壓）單位；3 .實(shí)驗(yàn)完畢整理好導(dǎo)線及掛箱；4 .可先關(guān)閉電源實(shí)驗(yàn)臺電源再記錄波形（利用示波器保存功能）5 .實(shí)驗(yàn)臺小藍(lán)本實(shí)驗(yàn)情況記錄。實(shí)驗(yàn)裝置及控制組件介紹1. RTDL 03變壓器實(shí)驗(yàn)箱該變壓器為芯式變壓器，有 2套副邊繞組，原、副邊繞組的額定電壓分別為220V/110V/55V(Y /Y/Y)。該裝置還包括一個逆變變壓器和一個三相全波不控整流橋。2. RTDL 08三相變流橋路a.該實(shí)驗(yàn)箱裝有12只晶閘管，其中SCR1SCR6正組橋，SCR1SCR6反組橋，所 有品閘管均配有阻容吸收、熔絲保護(hù)。觸

19、發(fā)電路采用三片KC04 一片KC41和一片KC422能輸出雙窄脈沖或?qū)捗}沖序列。觸發(fā)脈 沖通過鈕子開關(guān)連到晶閘管的門極與陰極，正、反組脈沖功放電路分別由UIf、UIr控制，將UIf接地則正組橋接入觸發(fā)脈沖，將 UIr接地，則反組橋接入觸發(fā)脈沖。UIf和UIr懸 空時，無觸發(fā)脈沖輸出。觸發(fā)電路可通過鈕子開關(guān)切換分別輸出寬脈沖和雙窄脈沖。面板 上設(shè)有脈沖觀察孔，當(dāng)輸出為窄脈沖時，可觀察到互差60°的雙窄脈沖。當(dāng)輸出為寬脈沖 時，可觀察到后沿固定、前沿可變的脈沖鏈。面板上電位器RP用于調(diào)節(jié)偏移電壓，移相控制端UCt接直流電壓用于調(diào)節(jié)導(dǎo)通角大小。單向交流調(diào)功電路觸發(fā)電路，原理如下圖。單相交流

20、調(diào)功控制電路電路左半部分是一個矩形波發(fā)生器：當(dāng)調(diào)節(jié)RP時，可得到占空比可變的矩形波。 矩形波 信號加到光耦合雙向可控硅，當(dāng)調(diào)節(jié)矩形波的占空比，就可調(diào)節(jié)雙向可控硅的導(dǎo)通的時間， 將兩個輸出端接到兩只反并聯(lián)的可控硅的門極，就構(gòu)成強(qiáng)觸發(fā)的過零觸發(fā)電路。3. RTDL09fl閘管觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)箱該掛件包括了單結(jié)晶體管觸發(fā)電路、正弦波同步移相觸發(fā)電路、鋸齒波同步移相觸發(fā) 電路、單相交流調(diào)壓觸發(fā)電路、單相并聯(lián)逆變觸發(fā)電路，共五種晶閘管觸發(fā)電路。(1)單結(jié)晶體管觸發(fā)電路原理圖如圖2-14所示。單2晶體管T3、整流穩(wěn)壓環(huán)節(jié)及由T1、T2等組圖2-14單結(jié)晶體管觸發(fā)電路成的等效可變電阻組成。由同步變壓器副邊輸出6

21、0V的交流同步電壓Ur,經(jīng)VD1 半波整流，再由穩(wěn)壓管 DW1 DW24行削波，從而得到梯形波電壓，具過零點(diǎn)與 晶閘管陽極電壓的過零點(diǎn)一致，梯形波通過R4 T2向電容C2充電，由于單結(jié)晶 體管具有負(fù)阻特性，當(dāng)充電電壓達(dá)到單結(jié)晶體管的峰值電壓廿時，單結(jié)晶體管T3導(dǎo)通，從而通過脈沖變壓器輸出脈沖。同時 C2經(jīng)T3放電，由于時間常數(shù)很 小，UC2很快下降到單結(jié)晶體管的谷點(diǎn)電壓 Uv, T3重新關(guān)斷，C2再次充電。每 個梯形波周期內(nèi)，T3可能導(dǎo)通、關(guān)斷多次，但只有第一個輸出脈沖起作用。電 容C2的充電時間常數(shù)由等效電阻等決定，由 RP1來調(diào)節(jié)。(2)正弦波同步移相觸發(fā)電路原理圖如圖2-15所示。正弦波同步移相觸發(fā)電路由同步移相、脈沖形成與放大等環(huán)圖2-15正弦波同步觸發(fā)電路節(jié)組成，同步信號由同步變壓器提供。晶體管 T1左邊部分為同步移相環(huán)節(jié)，在 T1 的基極綜合了同步信號電壓 UK偏移電壓Ub及控制電壓Uct, RP1可調(diào)節(jié)Uct, RP2 調(diào)節(jié)Ub。調(diào)節(jié)Uct可改變觸發(fā)電路的控制角 5。脈沖形成環(huán)節(jié)是一集基耦合單穩(wěn)態(tài) 脈沖電路，T2的集電極耦合到T3的基極，T3的集電極通過C4 RP3耦合至U T2的 基極。當(dāng)同步移相環(huán)節(jié)送出負(fù)脈沖時，使單穩(wěn)電路翻轉(zhuǎn)，從而輸出脈寬可調(diào)的觸發(fā)脈 沖。(3)鋸齒波同步移相觸發(fā)電路原理圖如圖2-16所示。鋸齒