電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

1、電器與可編程控制器原理及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書中國礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院2009年4月1 / 2727 / 27學(xué)生實(shí)驗(yàn)守則一、學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室必須服從管理，遵守實(shí)驗(yàn)室的規(guī)章制度。保持實(shí)驗(yàn)室的安靜和整潔，愛護(hù)實(shí)驗(yàn)室的一切設(shè)施，不做與實(shí)驗(yàn)無關(guān)的事情。二、實(shí)驗(yàn)課前要按照教師要求認(rèn)真預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，復(fù)習(xí)教材中于實(shí)驗(yàn)有關(guān)的內(nèi)容，熟悉與本次實(shí)驗(yàn)相關(guān)的在理論知識，同時寫出實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報告，并經(jīng)教師批閱后方可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。三、實(shí)驗(yàn)課上要遵守操作規(guī)程，線路連接好后，先自行檢查，后須經(jīng)指導(dǎo)教師檢查后，才可接通電源進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。如果需更改線路，也要經(jīng)過教師檢查后才能接通電源繼續(xù)實(shí)驗(yàn)。四、學(xué)生實(shí)驗(yàn)前對實(shí)驗(yàn)所用儀器設(shè)備要了解其操作規(guī)程和使用方法

2、，實(shí)驗(yàn)過程中按照要求記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)中有儀器損壞情況，應(yīng)立即報告指導(dǎo)教師檢查處理。凡因不預(yù)習(xí)或不按照使用方法誤操作而造成設(shè)備損壞后，除書面檢查外，還要按照規(guī)定進(jìn)行賠償。五、注意實(shí)驗(yàn)安全，不要帶電連接、更改或拆除線路。實(shí)驗(yàn)中遇到事故應(yīng)立即關(guān)斷電源并報告教師處理。六、實(shí)驗(yàn)完成后，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)必須經(jīng)教師簽閱后，方可拆除實(shí)驗(yàn)線路。并將儀器、設(shè)備、凳子等按照規(guī)定放好，經(jīng)教師同意后方可離開實(shí)驗(yàn)室。七、實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備不能擅自搬動、調(diào)換，更不能擅自帶出實(shí)驗(yàn)室。八、因故缺課的同學(xué)可以向?qū)嶒?yàn)室申請一次補(bǔ)做機(jī)會。無故缺課、無故遲到十五分鐘以上或者早退的不予補(bǔ)做，該實(shí)驗(yàn)無成績。3 / 27第一章 電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)的基本

3、要求和安全操作說明電子電力技術(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，課程涉及面廣，內(nèi)容包括電力、電子、控制、計算機(jī)技術(shù)等。而實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)是該課程的重要組成部分，通過實(shí)驗(yàn)，可以加深對理論的理解，培養(yǎng)和提高動手能力、分析和解決問題的獨(dú)立工作能力。 1-1 實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)和要求電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容較多、較新，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)也比較復(fù)雜，系統(tǒng)性較強(qiáng)。理論教學(xué)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基礎(chǔ)，要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)學(xué)會運(yùn)用所學(xué)的理論知識去分析和解決實(shí)際系統(tǒng)中出現(xiàn)的各種問題，提高動手能力；同時通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證理論，促進(jìn)理論和實(shí)際相結(jié)合，使認(rèn)識不斷提高、深化。通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)生應(yīng)具備以下能力： （1）掌握電力電子變流裝置的

4、主電路、觸發(fā)和驅(qū)動電路的構(gòu)成及調(diào)試方法，能初步設(shè)施和應(yīng)用這些電路； （2）熟悉并掌握基本實(shí)驗(yàn)設(shè)備、測試儀器的性能和使用方法； （3）能夠運(yùn)用理論知識對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、結(jié)果進(jìn)行分析和處理，解決實(shí)驗(yàn)中遇到的問題； （4）能夠綜合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，編寫實(shí)驗(yàn)報告。 1-2 實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備即為實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)階段，是保證實(shí)驗(yàn)?zāi)芊耥樌M(jìn)行的必要步驟。每次實(shí)驗(yàn)前都應(yīng)先進(jìn)行預(yù)習(xí)，從而提高實(shí)驗(yàn)質(zhì)量和效率，否則就有可能在實(shí)驗(yàn)時不知如何下手，浪費(fèi)時間，完不成實(shí)驗(yàn)要求，甚至有可能損壞實(shí)驗(yàn)裝置。因此，實(shí)驗(yàn)前應(yīng)做到：(1)復(fù)習(xí)教材中與實(shí)驗(yàn)有關(guān)的內(nèi)容，熟悉與本次實(shí)驗(yàn)相關(guān)的理論知識。(2)閱讀本教材中的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，了解本次實(shí)

5、驗(yàn)的目的和內(nèi)容；掌握本次實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的工作原理和方法；明確實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)注意的問題。(3)寫出預(yù)習(xí)報告，其中應(yīng)包括實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的詳細(xì)接線圖、實(shí)驗(yàn)步驟、數(shù)據(jù)記錄表格等。(4)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分組，一般情況下，電力拖動自動控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)小組為每組23人。1-3 實(shí)驗(yàn)實(shí)施 在完成理論學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)等環(huán)節(jié)后，就可進(jìn)入實(shí)驗(yàn)實(shí)施階段。實(shí)驗(yàn)時要做到以下幾點(diǎn)：(1)實(shí)驗(yàn)開始前，指導(dǎo)教師要對學(xué)生的預(yù)習(xí)報告作檢查，要求學(xué)生了解本次實(shí)驗(yàn)的目的、內(nèi)容和方法，只有滿足此要求后，方能允許實(shí)驗(yàn)。 (2)指導(dǎo)教師對實(shí)驗(yàn)裝置作介紹，要求學(xué)生熟悉本次實(shí)驗(yàn)使用的實(shí)驗(yàn)設(shè)備、儀器，明確這些設(shè)備的功能與使用方法。(3)按實(shí)驗(yàn)小組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)小組成員

6、應(yīng)進(jìn)行明確的分工，以保證實(shí)驗(yàn)操作協(xié)調(diào)，記錄數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，各人的任務(wù)應(yīng)在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行中實(shí)行輪換，以便實(shí)驗(yàn)參加者能全面掌握實(shí)驗(yàn)技術(shù)，提高動手能力。(4)按預(yù)習(xí)報告上的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)詳細(xì)線路圖進(jìn)行接線，一般情況下，接線次序?yàn)橄戎麟娐?，后控制電路；先串?lián)，后并聯(lián)。在進(jìn)行調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)時，也可由2人同時進(jìn)行主電路和控制電路的接線。(5)完成實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)接線后，必須進(jìn)行自查。串聯(lián)回路從電源的某一端出發(fā)，按回路逐項4 / 27檢查各儀表、設(shè)備、負(fù)載的位置、極性等是否正確;并聯(lián)支路則檢查其兩端的連接點(diǎn)是否在指定的位置。距離較遠(yuǎn)的兩連接端必須選用長導(dǎo)線直接跨接，不得用2根導(dǎo)線在實(shí)驗(yàn)裝置上的某接線端進(jìn)行過渡連接。(6)實(shí)驗(yàn)時，應(yīng)

7、按實(shí)驗(yàn)教材所提出的要求及步驟，逐項進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和操作。除作階躍啟動試驗(yàn)外,系統(tǒng)啟動前，應(yīng)使負(fù)載電阻值最大，給定電位器處于零位；測試記錄點(diǎn)的分布應(yīng)均勻；改接線路時，必須斷開主電源方可進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)中應(yīng)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是否正常，所得數(shù)據(jù)是否合理，實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否與理論相一致。(7)完成本次實(shí)驗(yàn)全部內(nèi)容后，應(yīng)請指導(dǎo)教師檢查實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、記錄的波形。經(jīng)指導(dǎo)教師認(rèn)可后方可拆除接線，整理好連接線、儀器、工具，使之物歸原位。1-4 實(shí)驗(yàn)總結(jié) 實(shí)驗(yàn)的最后階段是實(shí)驗(yàn)總結(jié)，即對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、繪制波形和圖表、分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、撰寫實(shí)驗(yàn)報告。每位實(shí)驗(yàn)參與者都要獨(dú)立完成一份實(shí)驗(yàn)報告，實(shí)驗(yàn)報告的編寫應(yīng)持嚴(yán)肅認(rèn)真、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。如實(shí)驗(yàn)結(jié)

8、果與理論有較大出入時，不得隨意修改實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果，不得用湊數(shù)據(jù)的方法來向理論靠攏，而是用理論知識來分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果，解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，找出引起較大誤差的原因。實(shí)驗(yàn)報告的一般格式如下: (1)實(shí)驗(yàn)名稱、專業(yè)、班級、實(shí)驗(yàn)學(xué)生姓名、同組者姓名和實(shí)驗(yàn)時間。 (2)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)線路、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。 (3)實(shí)驗(yàn)設(shè)備、儀器、儀表的型號、規(guī)格、銘牌數(shù)據(jù)及實(shí)驗(yàn)裝置編號。(4)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理、列表、計算，并列出計算所用的計算公式。(5)畫出與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相對應(yīng)的特性曲線及記錄的波形。(6)用理論知識對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析總結(jié)，得出明確的結(jié)論。(7)對實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的某些現(xiàn)象、遇到的問題進(jìn)行分析、討論，寫出心得體會，并對實(shí)驗(yàn)提出自

9、己的建議和改進(jìn)措施。(8)實(shí)驗(yàn)報告應(yīng)寫在一定規(guī)格的報告紙上，保持整潔。(9)每次實(shí)驗(yàn)每人獨(dú)立完成一份報告，按時送交指導(dǎo)教師批閱。實(shí)驗(yàn)安全操作規(guī)程為了順利完成電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)，確保實(shí)驗(yàn)時人身安全與設(shè)備可靠運(yùn)行要嚴(yán)格遵守如下安全操作規(guī)程： 1、在實(shí)驗(yàn)過程時，絕對不允許做實(shí)驗(yàn)者雙手同時接到隔離變壓器的兩個輸出端，將人體作為負(fù)載使用。 2、任何接線和拆線都必須在切斷主電源后方可進(jìn)行。 3、為了提高實(shí)驗(yàn)過程中的效率，完成接線或改接線路后，應(yīng)仔細(xì)再次核對線路，并使組內(nèi)其他同學(xué)引起注意后方可接通電源。 4、如果在實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)生過流告警，應(yīng)仔細(xì)檢查線路以及電位器的調(diào)節(jié)參數(shù)，確定無誤后方能重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 5、在

10、實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意所接儀表的最大量程，選擇合適的負(fù)載完成實(shí)驗(yàn)，以免損壞儀表、電源或負(fù)載。 6、系統(tǒng)起動前負(fù)載電阻必須放在最大阻值，給定電位器必須退回至零位后，才允許合閘起動并慢慢增加給定，以免元件和設(shè)備過載損壞。 (8)除作階躍起動試驗(yàn)外，系統(tǒng)起動前負(fù)載電阻必須放在最大阻值，給定電位器必須退回至零位后，才允許合閘起動并慢慢增加給定，以免元件和設(shè)備過載損壞。5 / 27第二章 DJDK-1型 電力電子技術(shù)及電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)裝置簡介2-1 DJK01電源控制屏電源控制屏主要為實(shí)驗(yàn)提供各種電源，如三相交流電源、直流勵磁電源等；同時為實(shí)驗(yàn)提供所需的儀表，如直流電壓、電流表，交流電壓、電流表。屏上還設(shè)有定時器兼報

11、警記錄儀，供教師考核學(xué)生實(shí)驗(yàn)之用；在控制屏正面的大凹槽內(nèi)，設(shè)有兩根不銹鋼管，可掛置實(shí)驗(yàn)所需掛件，凹槽底部設(shè)有12芯、10芯、4芯、3芯等插座，從這些插座提供有源掛件的電源；在控制屏兩邊設(shè)有單相三極220V電源插座及三相四極380V電源插座，此外還設(shè)有供實(shí)驗(yàn)臺照明用的40W日光燈。圖2-1 主控制屏面板圖1、三相電網(wǎng)電壓指示三相電網(wǎng)電壓指示主要用于檢測輸入的電網(wǎng)電壓是否有缺相的情況，操作交流電壓表下面的切換開關(guān)，觀測三相電網(wǎng)各線間電壓是否平衡。2、定時器兼報警記錄儀平時作為時鐘使用，具有設(shè)定實(shí)驗(yàn)時間、定時報警和切斷電源等功能，它還可以自動記錄由于接線操作錯誤所導(dǎo)致的告警次數(shù)。3、電源控制部分6

12、/ 27它的主要功能是控制電源控制屏的各項功能，它由電源總開關(guān)、啟動按鈕及停止按鈕組成。當(dāng)打開電源總開關(guān)時，紅燈亮；當(dāng)按下啟動按鈕后，紅燈滅，綠燈亮，此時控制屏的三相主電路及勵磁電源都有電壓輸出。4、三相主電路輸出三相主電路輸出可提供三相交流200V/3A或240V/3A電源。輸出的電壓大小由“調(diào)速電源選擇開關(guān)”控制，當(dāng)開關(guān)置于“直流調(diào)速”側(cè)時，A、B、C輸出線電壓為200V，可完成電力電子實(shí)驗(yàn)以及直流調(diào)速實(shí)驗(yàn)；當(dāng)開關(guān)置于“交流調(diào)速”側(cè)時，A、B、C輸出線電壓為240V，可完成交流電機(jī)調(diào)壓調(diào)速及串級調(diào)速等實(shí)驗(yàn)。在A、B、C三相電源輸出附近裝有黃、綠、紅發(fā)光二極管，用以指示輸出電壓。同時在主電源

13、輸出回路中還裝有電流互感器，電流互感器可測定主電源輸出電流的大小，供電流反饋和過流保護(hù)使用，面板上的TA1、TA2、TA3三處觀測點(diǎn)用于觀測三路電流互感器輸出電壓信號。5、勵磁電源在按下啟動按鈕后將勵磁電源開關(guān)撥向“開”側(cè)，則勵磁電源輸出為220V的直流電壓，并有發(fā)光二極管指示輸出是否正常，勵磁電源由0.5A熔絲做短路保護(hù)，由于勵磁電源的容量有限，僅為直流電機(jī)提供勵磁電流，不能作為大容量的直流電源使用。6、面板儀表面板下部設(shè)置有±300V數(shù)字式直流電壓表和±5A數(shù)字式直流電流表，精度為0.5級，能為可逆調(diào)速系統(tǒng)提供電壓及電流指示；面板上部設(shè)置有500V真有效值交流電壓表和5

14、A真有效值交流電流表，精度為0.5級，供交流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)時使用。2-2 各掛件功能介紹以掛件的編號次序分別介紹其使用方法，并簡單說明其工作原理和單元電路原理圖。一、DJK02掛件（三相變流橋路）該掛件裝有12只晶閘管、直流電壓和電流表等，其面板如圖2-2所示。圖2-2 DJK02面板圖7 / 271、三相同步信號輸出端同步信號是從電源控制屏內(nèi)獲得，屏內(nèi)裝有D/Y接法的三相同步變壓器，和主電源輸出保持同相，其輸出相電壓幅度為15V左右，供三相晶閘管觸發(fā)電路(如DJK02-1等掛件)使用，從而產(chǎn)生移相觸發(fā)脈沖；只要將本掛件的12芯插頭與屏相連接，則輸出相位一一對應(yīng)的三相同步電壓信號；信號接口的詳細(xì)

15、引腳情況詳見附錄相關(guān)內(nèi)容。 2、正、反橋脈沖輸入端從三相晶閘管觸發(fā)電路(如DJK02-1等掛件)來的正、反橋觸發(fā)脈沖分別通過輸入接口，加到相應(yīng)的晶閘管電路上；信號接口的詳細(xì)情況詳見附錄相關(guān)內(nèi)容。3、正、反橋鈕子開關(guān)從正、反橋脈沖輸入端來的觸發(fā)脈沖信號通過“正、反橋鈕子開關(guān)”接至相應(yīng)晶閘管的門極和陰極；面板上共設(shè)有十二個鈕子開關(guān)，分為正、反橋兩組，分別控制對應(yīng)的晶閘管的觸發(fā)脈沖；開關(guān)打到“通”側(cè)，觸發(fā)脈沖接到晶閘管的門極和陰極；開關(guān)打到“斷”側(cè)，觸發(fā)脈沖被切斷；通過關(guān)閉某幾個鈕子開關(guān)可以模擬晶閘管主電路失去觸發(fā)脈沖的故障情況。4、正、反橋主電路正橋主電路和反橋主電路分別由六只5A/1000V晶閘

16、管組成；其中由VT1VT6組成三相正橋元件（一般不可逆、可逆系統(tǒng)的正橋使用正橋元件）；由VT1VT6組成三相反橋元件（可逆系統(tǒng)的反橋以及需單個或幾個晶閘管的實(shí)驗(yàn)可使用反橋元件）；所有這些晶閘管元件均配置有阻容吸收及快速熔斷絲保護(hù)，此外正橋主電路還設(shè)有壓敏電阻，其內(nèi)部已經(jīng)接成三角形接法，起過壓吸收。注意：如果在DZSZ-1型上使用時，調(diào)節(jié)整流橋輸入的相電壓值不可超過200V，否則會造成整流橋處的壓敏電阻損壞。5、電抗器實(shí)驗(yàn)主回路中所使用的平波電抗器裝在電源控制屏內(nèi)，其各引出端通過12芯的插座連接到DJK02面板的中間位置，有3檔電感量可供選擇，分別為lOOmH、2O0mH、700mH（各檔在1A

17、電流下能保持線性），可根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要選擇合適的電感值。電抗器回路中串有3A熔絲保護(hù)，熔絲座裝在控制屏內(nèi)的電抗器旁。6、直流電壓表及直流電流表面板上裝有±300V的帶鏡面直流電壓表、±2A的帶鏡面直流電流表，均為中零式，精度為1.0級，為可逆調(diào)速系統(tǒng)提供電壓及電流指示。二、DJK02-1掛件(三相晶閘管觸發(fā)電路)該掛件裝有三相晶閘管觸發(fā)電路和正反橋功放電路等，面板圖如圖1-4所示。1、移相控制電壓Uct輸入及偏移電壓Ub觀測及調(diào)節(jié)Uct及Ub用于控制觸發(fā)電路的移相角；在一般的情況下，我們首先將Uct接地，調(diào)節(jié)Ub，從而確定觸發(fā)脈沖的初始位置；當(dāng)初始觸發(fā)角固定后，在以后的調(diào)節(jié)中只

18、調(diào)節(jié)Uct的電壓，這樣能確保移相角始終不會大于初始位置，防止實(shí)驗(yàn)失??；如在逆變實(shí)驗(yàn)中初始移相角=150o定下后，無論調(diào)節(jié)Uct，都能保證>30O，防止在實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)逆變顛覆的情況。2、觸發(fā)脈沖指示在觸發(fā)脈沖指示處設(shè)有鈕子開關(guān)用以控制觸發(fā)電路，當(dāng)開關(guān)撥到左邊，綠色發(fā)光管亮，在觸發(fā)脈沖觀察孔處可觀測到后沿固定、前沿可調(diào)的寬脈沖鏈；當(dāng)開關(guān)撥到右邊，紅色發(fā)光管亮，觸發(fā)電路產(chǎn)生雙窄脈沖。8 / 27圖2-3 DJK02-1面板圖3三相同步信號輸入端通過專用的十芯扁平線將DJK02上的“三相同步信號輸出端”與DJK02-1“三相同步信號輸入端”連接，為其內(nèi)部的觸發(fā)電路提供同步信號；同步信號也可以從

19、其他地方提供，但要注意同步信號的幅度和相序問題；信號接口的詳細(xì)情況詳見附錄相關(guān)內(nèi)容。4、鋸齒波斜率調(diào)節(jié)與觀測孔由外接的三相同步信號經(jīng)KC04集成觸發(fā)電路，產(chǎn)生三路鋸齒波信號，調(diào)節(jié)相應(yīng)的斜率調(diào)節(jié)電位器，可改變相應(yīng)的鋸齒波斜率，三路鋸齒波斜率在調(diào)節(jié)后應(yīng)保證基本相同，使六路脈沖間隔基本保持一致，才能使主電路輸出的整流波形整齊劃一。5、控制電路其觸發(fā)線路原理如圖1-5所示。在由原KC04、KC41和KC42三相集成觸發(fā)電路的基礎(chǔ)上，又增加了4066、4069芯片，可產(chǎn)生三相六路互差60°的雙窄脈沖或三相六路后沿固定、前沿可調(diào)的寬脈沖鏈，供觸發(fā)晶閘管使用。在面板上設(shè)有三相同步信號觀測孔、兩路觸

20、發(fā)脈沖觀測孔。VT1VT6為單脈沖觀測孔(在觸發(fā)脈沖指示為“窄脈沖”)或?qū)捗}沖觀測孔(在觸發(fā)脈沖指示為“窄脈沖”)；VT1VT6為雙脈沖觀測孔(在觸發(fā)脈沖指示為“窄脈沖”)或?qū)捗}沖觀測孔(在觸發(fā)脈沖指示為“窄脈沖”)。三相同步電壓信號從三路KC04的“8”腳輸入，在其“4”腳相應(yīng)形成線性增加的鋸齒波，移相控制電壓Uct和偏移電壓Ub經(jīng)疊加后，從“9”腳輸入。當(dāng)觸發(fā)脈沖選擇的鈕子開關(guān)撥到窄脈沖側(cè)時，通過控制4066（電子開關(guān)），使得每個KC04從“1、15”腳輸出相位相差180°的單窄脈沖(可在上面的VT1VT6脈沖觀測孔觀測到)，窄脈沖經(jīng)KC41（六路雙脈沖形成器）后，得到六路雙窄脈

21、沖(可在下面的VT1VT6脈沖觀測孔觀測到)。將鈕子開關(guān)撥到寬脈沖側(cè)時，通過控制4066，使得KC04的“1、15”腳輸出寬脈沖，同時將KC41的控制端“7”腳接高電平，使KC41停止工作，寬脈沖則通過4066的“3、9”兩腳直接輸出。4069為反相器，它將部分控制信號反相，用以控制4066；KC42為調(diào)制信號發(fā)生器，對窄脈沖和寬脈沖進(jìn)行高頻調(diào)制。具體有關(guān)KC04、KC41、KC42的內(nèi)部電路原理圖。9 / 2710 / 27圖2-4 觸發(fā)電路原理圖6、正、反橋功放電路正、反橋功放電路的原理以正橋的一路為例，如圖2-5所示；由晶閘管觸發(fā)電路輸出的脈沖信號經(jīng)功放電路中的V2、V3三極管放大后由脈

22、沖變壓器T1輸出。Ulf即為DJKO2面板上的Ulf ,該點(diǎn)接地才可使V3工作，脈沖變壓器輸出脈沖；正橋共有六路功放電路，其余的五路電路完全與這一路一致；反橋功放和正橋功放線路完全一致，只是控制端不一樣，將Ulf改為Ulr。7、正橋控制端Ulf及反橋控制端Ulr這兩個端子用于控制正反橋功放電路的工作與否，當(dāng)端子與地短接，表示功放電路工作，觸發(fā)電路產(chǎn)生的脈沖經(jīng)功放電路最終輸出；當(dāng)端子懸空表示功放不工作；Ulf端子控制正橋功放，Ulr端子控制反橋功放。8、正、反橋脈沖輸出端經(jīng)功放電路放大的觸發(fā)脈沖，通過專用的20芯扁平線將DJK02“正反橋脈沖輸入端” 與DJK02-1上的“正反橋脈沖輸出端”連接

23、，為其晶閘管提供相應(yīng)的觸發(fā)脈沖。圖2-5 功放電路原理圖11 / 27三、DJK03-1掛件（晶閘管觸發(fā)電路）晶閘管裝置的正常工作與其觸發(fā)電路的正確、可靠的運(yùn)行密切相關(guān)，門極觸發(fā)電路必須按主電路的要求來設(shè)計，為了能可靠觸發(fā)晶閘管應(yīng)滿足以下幾點(diǎn)要求:(1)觸發(fā)脈沖應(yīng)有足夠的功率，觸發(fā)脈沖的電壓和電流應(yīng)大于晶閘管要求的數(shù)值，并保留足夠的裕量。(2)為了實(shí)現(xiàn)變流電路輸出的電壓連續(xù)可調(diào)，觸發(fā)脈沖的相位應(yīng)能在一定的范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。(3)觸發(fā)脈沖與晶閘管主電路電源必須同步，兩者頻率應(yīng)該相同，而且要有固定的相位關(guān)系，使每一周期都能在同樣的相位上觸發(fā)。(4)觸發(fā)脈沖的波形要符合一定的要求。多數(shù)晶閘管電路要求觸

24、發(fā)脈沖的前沿要陡，以實(shí)現(xiàn)精確的導(dǎo)通控制。對于電感性負(fù)載，由于電感的存在，其回路中的電流不能突變，所以要求其觸發(fā)脈沖要有一定的寬度，以確保主回路的電流在沒有上升到晶閘管擎住電流之前，其門極與陰極始終有觸發(fā)脈沖存在，保證電路可靠工作。DJK03-1掛件是晶閘管觸發(fā)電路專用實(shí)驗(yàn)掛箱，面板如圖2-6所示。其中有單結(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I和II，單相交流調(diào)壓觸發(fā)電路以及西門子TCA785集成觸發(fā)電路。圖2-6 DJK03-1面板圖1、單結(jié)晶體管觸發(fā)電路利用單結(jié)晶體管(又稱雙基極二極管)的負(fù)阻特性和RC的充放電特性，可組成頻率可調(diào)的自激振蕩電路，如圖2-7所示。圖

25、中V6為單結(jié)晶體管，其常用的型號有BT33和BT35兩種，由等效電阻V5和C1組成組成RC充電回路，由C1-V6-脈沖變壓器組成電容放電回路，調(diào)節(jié)RP1即可改變C1充電回路中的等效電阻。12 / 27圖2-7 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路原理圖圖2-8 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路各點(diǎn)的電壓波形(=900)13 / 27工作原理簡述如下：由同步變壓器副邊輸出60V的交流同步電壓，經(jīng)VD1半波整流，再由穩(wěn)壓管V1、V2進(jìn)行削波，從而得到梯形波電壓，其過零點(diǎn)與電源電壓的過零點(diǎn)同步，梯形波通過R7及等效可變電阻V5向電容C1充電，當(dāng)充電電壓達(dá)到單結(jié)晶體管的峰值電壓UP時，單結(jié)晶體管V6導(dǎo)通，電容通過脈沖變壓器原邊放電，

26、脈沖變壓器副邊輸出脈沖。同時由于放電時間常數(shù)很小，C1兩端的電壓很快下降到單結(jié)晶體管的谷點(diǎn)電壓Uv，使V6關(guān)斷，C1再次充電，周而復(fù)始，在電容C1兩端呈現(xiàn)鋸齒波形，在脈沖變壓器副邊輸出尖脈沖。在一個梯形波周期內(nèi)，V6可能導(dǎo)通、關(guān)斷多次，但只有輸出的第一個觸發(fā)脈沖對晶閘管的觸發(fā)時刻起作用。充電時間常數(shù)由電容C1和等效電阻等決定，調(diào)節(jié)RP1改變C1的充電的時間，控制第一個尖脈沖的出現(xiàn)時刻，實(shí)現(xiàn)脈沖的移相控制。單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的各點(diǎn)波形如圖2-8所示。電位器RP1已裝在面板上，同步信號已在內(nèi)部接好，所有的測試信號都在面板上引出。2、正弦波同步移相觸發(fā)電路正弦波同步移相觸發(fā)電路由同步移相、脈沖放大等

27、環(huán)節(jié)組成，其原理如圖2-9所示。同步信號由同步變壓器副邊提供，三極管V1左邊部分為同步移相環(huán)節(jié)，在V1的基極綜合了同步信號電壓UT、偏移電壓Ub及控制電壓Uct（RP1電位器調(diào)節(jié)Uct，RP2調(diào)節(jié)Ub）。調(diào)節(jié)RP1及RP2均可改變V1三極管的翻轉(zhuǎn)時刻，從而控制觸發(fā)角的位置。脈沖形成整形環(huán)節(jié)是一分立元件的集基耦合單穩(wěn)態(tài)脈沖電路，V2的集電極耦合到V3的基極，V3的集電極通過C4、RP3耦合到V2的基極。當(dāng)V1未導(dǎo)通時，R6供給V2足夠的基極電流使之飽和導(dǎo)通，V3截止。電源電壓通過R9、T1、VD6、V2對C4充電至15V左右，極性為左負(fù)右正。圖2-9 正弦波同步移相觸發(fā)電路原理圖當(dāng)V1導(dǎo)通的時候

28、，V1的集電極從高電位翻轉(zhuǎn)為低電位，V2截止，V3導(dǎo)通，脈沖變壓器輸出脈沖。由于設(shè)置了C4、RP3阻容正反饋電路，使V3加速導(dǎo)通，提高輸出脈沖的前沿陡度。同時V3導(dǎo)通經(jīng)正反饋耦合，V2的基極保持低電壓，V2維持截止?fàn)顟B(tài)，電容通過RP3、V3放電到零，再反向充電，當(dāng)V2的基極升到0.7V后，V2從截止變?yōu)閷?dǎo)通，V3從導(dǎo)通變?yōu)榻刂?。V2的基極電位上升0.7V的時間由其充放電時間常數(shù)所決定，改變RP3的阻值就改變了其時間常數(shù)，也就改變了輸出脈沖的寬度。正弦波同步移相觸發(fā)電路的各點(diǎn)電壓波形如圖2-10所示。14 / 27電位器RP1、RP2、RP3均已安裝在面板上，同步變壓器副邊已在內(nèi)部接好，所有的測

29、試信號都在面板上引出。 圖2-10正弦波同步移相觸發(fā)電路的各點(diǎn)電壓波形(=00)3、鋸齒波同步移相觸發(fā)電路I、II鋸齒波同步移相觸發(fā)電路I、II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，其原理圖如圖2-11所示。 圖2-11鋸齒波同步移相觸發(fā)電路I原理圖15 / 27由V3、VD1、VD2、C1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)生的時刻及鋸齒波的寬度。由V1、V2等元件組成的恒流源電路，當(dāng)V3截止時，恒流源對C2充電形成鋸齒波；當(dāng)V3導(dǎo)通時，電容C2通過R4、V3放電。調(diào)節(jié)電位器RP1可以調(diào)節(jié)恒流源的電流大小，從而改變了鋸齒波的斜率?？刂齐妷篣

30、ct、偏移電壓Ub和鋸齒波電壓在V5基極綜合疊加，從而構(gòu)成移相控制環(huán)節(jié)，RP2、RP3分別調(diào)節(jié)控制電壓Uct和偏移電壓Ub的大小。V6、V7構(gòu)成脈沖形成放大環(huán)節(jié)，C5為強(qiáng)觸發(fā)電容改善脈沖的前沿，由脈沖變壓器輸出觸發(fā)脈沖，電路的各點(diǎn)電壓波形如圖2-12所示。本裝置有兩路鋸齒波同步移相觸發(fā)電路，I和II，在電路上完全一樣，只是鋸齒波觸發(fā)電路II輸出的觸發(fā)脈沖相位與I恰好互差180O，供單相整流及逆變實(shí)驗(yàn)用。電位器RP1、RP2、RP3均已安裝在掛箱的面板上，同步變壓器副邊已在掛箱內(nèi)部接好，所有的測試信號都在面板上引出。圖2-12 鋸齒波同步移相觸發(fā)電路I各點(diǎn)電壓波形(=900)4、單相交流調(diào)壓觸發(fā)

31、電路 單相交流調(diào)壓觸發(fā)電路采用KCO5集成晶閘管移相觸發(fā)器（KCO5的電路內(nèi)部原理圖見附錄）。該集成觸發(fā)器適用于觸發(fā)雙向晶閘管或兩個反向并聯(lián)晶閘管組成的交流調(diào)壓電路，具有失交保護(hù)、輸出電流大等優(yōu)點(diǎn)，是交流調(diào)壓的理想觸發(fā)電路。單相交流調(diào)壓觸發(fā)電路原理圖2-13所示。16 / 27圖2-13 單相交流調(diào)壓觸發(fā)電路原理圖同步電壓由KC05的15、16腳輸入，在TP2點(diǎn)可以觀測到鋸齒波，RP1電位器調(diào)節(jié)鋸齒波的斜率，RP2電位器調(diào)節(jié)移相角度，觸發(fā)脈沖從第9腳，經(jīng)脈沖變壓器輸出。電位器RP1、RP2均已安裝在掛箱的面板上，同步變壓器副邊已在掛箱內(nèi)部接好，所有的測試信號都在面板上引出。17 / 27實(shí)驗(yàn)一

32、 整流電路仿真實(shí)驗(yàn)1、 單相半波可控整流電路（輸出端有續(xù)流二極管）要求電源電壓，頻率50Hz，控制角，負(fù)載為阻感負(fù)載， 。試通過仿真分析H ，mH ，H對電路輸出的影響附：該電路仿真所用模塊：電源模塊：位于SimPowerSystems/Electrical Sources中；器件模塊 ：位于SimPowerSystems/Power Electronics中，器件參數(shù)設(shè)置如圖1所示： 圖118 / 27脈沖發(fā)生器：位于Simulink/Sources中；阻感負(fù)載：位于SimPowerSystems/Elements中，其中電容參數(shù)設(shè)置為：inf；電壓/電流測量模塊：位于SimPowerSys

33、tems/Measurements中；示波器：位于Simulink/Sinks中。2、 單相全控橋電路仿真要求電源電壓，頻率50Hz，控制角，負(fù)載為阻感負(fù)載，選擇不同的電感觀察電流連續(xù)和電流斷續(xù)兩種情況下輸出電壓、輸出電流及交流側(cè)電流（電源電流）波形。附：橋式電路可用模塊，位于SimPowerSystems/Power Electronics中。單相電路將橋臂參數(shù)如圖2：19 / 27圖23、 單相半控橋電路仿真電源電壓，頻率50Hz，阻感負(fù)載，H，要求觀察，時輸出電壓、晶閘管端電壓和整流二極管端電壓波形。4、三相橋式全控整流電路仿真變壓器二次側(cè)相電壓有效值V，頻率50Hz。1）電阻負(fù)載，要求

34、觀察，時輸出電壓、晶閘管端電壓波形；2）阻感負(fù)載，H，要求觀察，時輸出電壓、晶閘管端電壓波形；3）阻感負(fù)載，H，要求觀察時，整流變壓器二次側(cè)電流波形圖，并對其進(jìn)行諧波分析。附：6脈沖發(fā)生器模塊：位于SimPowerSystems/Extra Library/Control Blocks中； 諧波分析模塊：powergui位于SimPowerSystems下，進(jìn)行諧波分析時，雙擊該模塊選擇FFT Analysis。被分析的變量需保存到workspace中，即將觀察該變量的示波器參數(shù)設(shè)置如下：20 / 27變量名自定。實(shí)驗(yàn)二 單相橋式半控整流電路實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)加深對單相橋式半控整流電路帶電

35、阻性、電阻電感性負(fù)載時各工作情況的理解。(2)了解續(xù)流二極管在單相橋式半控整流電路中的作用，學(xué)會對實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題加以分析和解決。二、實(shí)驗(yàn)所需掛件及附件序號型 號備 注1DJK01 電源控制屏該控制屏包含“三相電源輸出”，“勵磁電源”等幾個模塊。2DJK02 晶閘管主電路該掛件包含“晶閘管”以及“電感”等幾個模塊。3DJK03-1 晶閘管觸發(fā)電路該掛件包含“鋸齒波同步觸發(fā)電路”模塊。4DJK06 給定及實(shí)驗(yàn)器件該掛件包含“二極管”等幾個模塊。5D42三相可調(diào)電阻6雙蹤示波器自備7萬用表自備三、實(shí)驗(yàn)線路及原理本實(shí)驗(yàn)線路如圖3-1所示，兩組鋸齒波同步移相觸發(fā)電路均在DJK03-1掛件上，它們由同一

36、個同步變壓器保持與輸入的電壓同步，觸發(fā)信號加到共陰極的兩個晶閘管，圖中的R用D42三相可調(diào)電阻，將兩個 900接成并聯(lián)形式，二極管VD1、VD2、VD3及開關(guān)S1均在DJK06掛件上，電感Ld在DJK02面板上，有100mH、200mH、700mH三檔可供選擇，本實(shí)驗(yàn)用700mH，直流電壓表、電流表從DJK02掛件獲得。21 / 27圖3-1 單相橋式半控整流電路實(shí)驗(yàn)線路圖四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容(1)單相橋式半控整流電路帶電阻性負(fù)載。(2)單相橋式半控整流電路帶電阻電感性負(fù)載。五、預(yù)習(xí)要求(1)閱讀電力電子技術(shù)教材中有關(guān)單相橋式半控整流電路的有關(guān)內(nèi)容。(2)了解續(xù)流二極管在單相橋式半控整流電路中的作用。

37、六、思考題(1)單相橋式半控整流電路在什么情況下會發(fā)生失控現(xiàn)象?(2)在加續(xù)流二極管前后，單相橋式半控整流電路中晶閘管兩端的電壓波形如何?七、實(shí)驗(yàn)方法 (1)單相橋式半控整流電路帶電阻性負(fù)載：按原理圖3-7接線，主電路接可調(diào)電阻R，將電阻器調(diào)到最大阻值位置，按下“啟動”按鈕，用示波器觀察負(fù)載電壓Ud、晶閘管兩端電壓UVT和整流二極管兩端電壓UVD1的波形，調(diào)節(jié)鋸齒波同步移相觸發(fā)電路上的移相控制電位器RP2，觀察并記錄在不同角時Ud、UVT的波形，測量相應(yīng)電源電壓U2和負(fù)載電壓Ud的數(shù)值，記錄于下表中。 30° 60° 90° U2Ud(記錄值)Ud/U2Ud(計算

38、值)計算公式: Ud = 0.9U2(1+cos)/2描繪=600、900時Ud、Uvt的波形。 =600 =90022 / 27(2)單相橋式半控整流電路帶電阻電感性負(fù)載 斷開主電路后，將負(fù)載換成將平波電抗器Ld(70OmH)與電阻R串聯(lián)。不接續(xù)流二極管VD3，接通主電路，用示波器觀察不同控制角時Ud的波形，并測定相應(yīng)的U2、Ud數(shù)值，記錄于下表中： 30° 60° 90°U2Ud(記錄值)Ud/U2Ud(計算值)不接續(xù)流二極管VD3時，描繪=600、900時Ud、Uvt的波形 =600 =90023 / 27接上續(xù)流二極管VD3，接通主電路，觀察不同控制角時U

39、d 的波形，八、實(shí)驗(yàn)報告(1)畫出電阻性負(fù)載，電阻電感性負(fù)載時Ud/U2=f()的曲線。(2)畫出電阻性負(fù)載，電阻電感性負(fù)載，角分別為30°、60°、90°時的Ud的波形。 (3)說明續(xù)流二極管對消除失控現(xiàn)象的作用。九、注意事項(1)參照實(shí)驗(yàn)四的注意事項。(2)在本實(shí)驗(yàn)中，觸發(fā)脈沖是從外部接入DJKO2面板上晶閘管的門極和陰極，此時,應(yīng)將所用晶閘管對應(yīng)的正橋觸發(fā)脈沖或反橋觸發(fā)脈沖的開關(guān)撥向“斷”的位置，并將Ulf及Ulr懸空，避免誤觸發(fā)。(3)帶直流電動機(jī)做實(shí)驗(yàn)時，要避免電樞電壓超過其額定值，轉(zhuǎn)速也不要超過1.2倍的額定值，以免發(fā)生意外，影響電機(jī)功能。(4)帶直流電動機(jī)做實(shí)驗(yàn)時，必須要先加勵磁電源，然后加電樞電壓，停機(jī)時要先將電樞電壓降到零后，再關(guān)閉勵磁電源。24 / 27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?1)加深理解三相橋式全控整流的工作原理。(2)了解KC系列集成