電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教案

1、課 程 教 案課程名稱： 電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn) 任課教師： 張振飛 所屬院部： 電氣與信息工程學(xué)院 教學(xué)班級(jí)： 電氣專1201-1202、電氣本1105 教學(xué)時(shí)間： 20132014學(xué)年第二學(xué)期湖 南 工 學(xué) 院課程基本信息課程名稱電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程代碼  總計(jì)： 學(xué)時(shí)講課： 學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)： 12 學(xué)時(shí)上機(jī)： 學(xué)時(shí)課程設(shè)計(jì)： 周學(xué) 分類(lèi)別必修課（ ） 選修課（ ） 理論課（ ） 實(shí)驗(yàn)課（ ）任課教師張振飛職稱高級(jí)實(shí)驗(yàn)師授課對(duì)象專業(yè)班級(jí)： 電氣專1201-1202、電氣本1105 共3個(gè)班課程簡(jiǎn)介（不超過(guò)1000字）(1)課程性質(zhì)、地位：本課程為實(shí)驗(yàn)課，是自動(dòng)化、電子信息和電氣本等

2、電專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程實(shí)驗(yàn)(2)課程目標(biāo)、主要內(nèi)容 本課程的目標(biāo)是提高學(xué)生在本課程領(lǐng)域的實(shí)踐動(dòng)手能力，在此基礎(chǔ)上加深對(duì)理論課程的理解。 主要內(nèi)容有：實(shí)驗(yàn)一、SCR、GTO、MOSFET、GTR、IGBT特性實(shí)驗(yàn)（專、本）實(shí)驗(yàn)二、鋸齒波同步移相觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)（本）實(shí)驗(yàn)三、三相交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn)（本）實(shí)驗(yàn)四、直流斬波電路的性能研究（專、本）實(shí)驗(yàn)五、單相橋式半控整流電路實(shí)驗(yàn)（專、本）實(shí)驗(yàn)六、三相橋式全控整流及有源逆變電路實(shí)驗(yàn)（專、本）基本教材和主要參考資料自編 湖南工學(xué)院教案用紙 p1實(shí)驗(yàn)一、SCR、GTO、MOSFET、GTR、IGBT特性實(shí)驗(yàn)（專、本）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)掌握各種電力電子器件的工作特

3、性 。(2)掌握各器件對(duì)觸發(fā)信號(hào)的要求。二、實(shí)驗(yàn)所需掛件及附件序號(hào)型號(hào)備注1DJK01 電源控制屏該控制屏包含“三相電源輸出”，“勵(lì)磁電源”等幾個(gè)模塊。2DJK06 給定及實(shí)驗(yàn)器件該掛件包含“二極管”以及“開(kāi)關(guān)”。3DJK07 新器件特性實(shí)驗(yàn)4DJK09 單相調(diào)壓與可調(diào)負(fù)載5萬(wàn)用表三、實(shí)驗(yàn)線路及原理將電力電子器件(包括SCR、GTO、MOSFET、GTR、IGBT五種)和負(fù)載電阻R串聯(lián)后接至直流電源的兩端，由DJK06上的給定為新器件提供觸發(fā)電壓信號(hào)，給定電壓從零開(kāi)始調(diào)節(jié)，直至器件觸發(fā)導(dǎo)通，從而可測(cè)得在上述過(guò)程中器件的V/A特性；圖中的電阻R用DJK09 上的可調(diào)電阻負(fù)載，將兩個(gè)90的電阻接成

4、串聯(lián)形式，最大可通過(guò)電流為1.3A；直流電壓和電流表可從DJK01電源控制屏上獲得，五種電力電子器件均在DJK07掛箱上；直流電源從電源控制屏的輸出接DJK09上的單相調(diào)壓器，然后調(diào)壓器輸出接DJK09上整流及濾波電路，從而得到一個(gè)輸出可以由調(diào)壓器調(diào)節(jié)的直流電壓源。實(shí)驗(yàn)線路的具體接線如圖1-1所示：圖1-1 新器件特性實(shí)驗(yàn)原理圖 湖南工學(xué)院教案用紙 p2四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容(1)晶閘管（SCR）特性實(shí)驗(yàn)， (2)可關(guān)斷晶閘管（GTO）特性實(shí)驗(yàn)。(3)功率場(chǎng)效應(yīng)管（MOSFET）特性實(shí)驗(yàn)， (4)大功率晶體管（GTR）特性實(shí)驗(yàn)。(5)絕緣雙極性晶體管（IGBT）特性實(shí)驗(yàn)。五、實(shí)驗(yàn)方法(1)按圖1-1接線

5、，首先將晶閘管（SCR）接入主電路，在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，將DJK06上的給定電位器RP1沿逆時(shí)針旋到底，S1撥到“正給定”側(cè)，S2撥到“給定”側(cè)，單相調(diào)壓器逆時(shí)針調(diào)到底，DJK09上的可調(diào)電阻調(diào)到阻值為最大的位置；打開(kāi)DJK06的電源開(kāi)關(guān)，按下控制屏上的“啟動(dòng)”按鈕，然后緩慢調(diào)節(jié)調(diào)壓器，同時(shí)監(jiān)視電壓表的讀數(shù)，當(dāng)直流電壓升到40V時(shí)，停止調(diào)節(jié)單相調(diào)壓器(在以后的其他實(shí)驗(yàn)中，均不用調(diào)節(jié))；調(diào)節(jié)給定電位器RP1，逐步增加給定電壓，監(jiān)視電壓表、電流表的讀數(shù)，當(dāng)電壓表指示接近零（表示管子完全導(dǎo)通），停止調(diào)節(jié)，記錄給定電壓Ug調(diào)節(jié)過(guò)程中回路電流Id以及器件的管壓降Uv。UgIdUv(2)按下控制屏的“停止”按鈕

6、，將晶閘管換成可關(guān)斷晶閘管（GTO），重復(fù)上述步驟，并記錄數(shù)據(jù)。UgIdUv(3)按下控制屏的“停止”按鈕，換成功率場(chǎng)效應(yīng)管（MOSFET），重復(fù)上述步驟，并記錄數(shù)據(jù)。UgIdUv 湖南工學(xué)院教案用紙 p3(4)按下控制屏的“停止”按鈕，換成大功率晶體管（GTR），重復(fù)上述步驟，并記錄數(shù)據(jù)。UgIdUv(5)按下控制屏的“停止”按鈕，換成絕緣雙極性晶體管（IGBT），重復(fù)上述步驟，并記錄數(shù)據(jù)。UgIdUv六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告根據(jù)得到的數(shù)據(jù)，繪出各器件的輸出特性。七、注意事項(xiàng)(1) 為保證功率器件在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中避免功率擊穿，應(yīng)保證管子的功率損耗(即功率器件的管壓降與器件流過(guò)的電流乘積)小于8W。(2) 為

7、使GTR特性實(shí)驗(yàn)更典型，其電流控制在0.4A以下。(3) 在本實(shí)驗(yàn)中，完成的是關(guān)于器件的伏安特性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，老師可以根據(jù)自己的實(shí)際需要調(diào)整實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，如可增加測(cè)量器件的導(dǎo)通時(shí)間等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。 湖南工學(xué)院教案用紙 p4實(shí)驗(yàn)二、鋸齒波同步移相觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)（本）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?(1)加深理解鋸齒波同步移相觸發(fā)電路的工作原理及各元件的作用。 (2)掌握鋸齒波同步移相觸發(fā)電路的調(diào)試方法。二、實(shí)驗(yàn)所需掛件及附件序號(hào)型號(hào)備注1DJK01 電源控制屏該控制屏包含“三相電源輸出”等幾個(gè)模塊。2DJK03-1 晶閘管觸發(fā)電路該掛件包含“鋸齒波同步移相觸發(fā)電路”等模塊。3雙蹤示波器三、實(shí)驗(yàn)線路及原理鋸齒波同步移相觸發(fā)

8、電路的原理圖如圖1-11所示。鋸齒波同步移相觸發(fā)電路由同步檢測(cè)、鋸齒波形成、移相控制、脈沖形成、脈沖放大等環(huán)節(jié)組成，其工作原理可參見(jiàn)1-3節(jié)和電力電子技術(shù)教材中的相關(guān)內(nèi)容。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容(1)鋸齒波同步移相觸發(fā)電路的調(diào)試。(2)鋸齒波同步移相觸發(fā)電路各點(diǎn)波形的觀察和分析。五、實(shí)驗(yàn)方法(1) 將DJK01電源控制屏的電源選擇開(kāi)關(guān)打到“直流調(diào)速”側(cè),使輸出線電壓為200V（不能打到“交流調(diào)速”側(cè)工作，因?yàn)镈JK03-1的正常工作電源電壓為220V±10%，而“交流調(diào)速”側(cè)輸出的線電壓為240V。如果輸入電壓超出其標(biāo)準(zhǔn)工作范圍，掛件的使用壽命將減少，甚至?xí)?dǎo)致掛件的損壞。在“DZSZ-1型電

9、機(jī)及自動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)裝置”上使用時(shí)，通過(guò)操作控制屏左側(cè)的自藕調(diào)壓器，將輸出的線電壓調(diào)到220V左右，然后才能將電源接入掛件），用兩根導(dǎo)線將200V交流電壓接到DJK03-1的“外接220V”端，按下“啟動(dòng)”按鈕，打開(kāi)DJK03-1電源開(kāi)關(guān)，這時(shí)掛件中所有的觸發(fā)電路都開(kāi)始工作，用雙蹤示波器觀察鋸齒波同步觸發(fā)電路各觀 湖南工學(xué)院教案用紙 p5察孔的電壓波形。同時(shí)觀察同步電壓和“1”點(diǎn)的電壓波形，了解“1”點(diǎn)波形形成的原因。觀察“1”、“2”點(diǎn)的電壓波形，了解鋸齒波寬度和“1”點(diǎn)電壓波形的關(guān)系。調(diào)節(jié)電位器RP1，觀測(cè)“2”點(diǎn)鋸齒波斜率的變化。觀察“3”“6”點(diǎn)電壓波形和輸出電壓的波形，記下各波形的幅值與

10、寬度，并比較“3”點(diǎn)電壓U3和“6”點(diǎn)電壓U6的對(duì)應(yīng)關(guān)系。(2)調(diào)節(jié)觸發(fā)脈沖的移相范圍將控制電壓Uct調(diào)至零(將電位器RP2順時(shí)針旋到底)，用示波器觀察同步電壓信號(hào)和“6”點(diǎn)U6的波形，調(diào)節(jié)偏移電壓Ub(即調(diào)RP3電位器)，使=170°，其波形如圖2-1所示。圖2-1鋸齒波同步移相觸發(fā)電路 (3)調(diào)節(jié)Uct（即電位器RP2）使=60°，觀察并記錄U1U6及輸出 “G、K”脈沖電壓的波形，標(biāo)出其幅值與寬度，并記錄在下表中(可在示波器上直接讀出，讀數(shù)時(shí)應(yīng)將示波器的“V/DIV”和“t/DIV”微調(diào)旋鈕旋到校準(zhǔn)位置)。U1U2U3U4U5U6幅值(V)寬度(ms)六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告(1

11、)整理、描繪實(shí)驗(yàn)中記錄的各點(diǎn)波形，并標(biāo)出其幅值和寬度。(2)總結(jié)鋸齒波同步移相觸發(fā)電路移相范圍的調(diào)試方法，如果要求在Uct=0的條件下，使=90°，如何調(diào)整?(3)討論、分析實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的各種現(xiàn)象。 湖南工學(xué)院教案用紙 p6實(shí)驗(yàn)三、三相交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn)（本）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1) 了解三相交流調(diào)壓觸發(fā)電路的工作原理。 (2) 加深理解三相交流調(diào)壓電路的工作原理。 (3) 了解三相交流調(diào)壓電路帶不同負(fù)載時(shí)的工作特性。二、實(shí)驗(yàn)所需掛件及附件序號(hào)型 號(hào)備注1DJK01 電源控制屏該控制屏包含“三相電源輸出”，“勵(lì)磁電源”等幾個(gè)模塊。2DJK02 晶閘管主電路 3DJK02-1三相晶閘管觸發(fā)電路該

12、掛件包含“觸發(fā)電路”,“正橋功放”，“反橋功放” 等幾個(gè)模塊。4DJK06 給定及實(shí)驗(yàn)器件該掛件包含“給定”以及“開(kāi)關(guān)” 等模塊。5D42三相可調(diào)電阻6雙蹤示波器7萬(wàn)用表三、實(shí)驗(yàn)線路及原理交流調(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)裝置中使用雙窄脈沖。實(shí)驗(yàn)線路如圖3-1所示。圖中晶閘管均在DJK02上，用其正橋，將D42三相可調(diào)電阻接成三相負(fù)載，其所用的交流表均在DJK01控制屏的面板上。四、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)壓電路帶電阻性負(fù)載。 湖南工學(xué)院教案用紙 p7圖3-1 三相交流調(diào)壓實(shí)驗(yàn)線路圖五、實(shí)驗(yàn)方法(1)DJK02和DJK02-1上的“觸發(fā)電路”調(diào)試

13、 打開(kāi)DJK01總電源開(kāi)關(guān)，操作“電源控制屏”上的“三相電網(wǎng)電壓指示”開(kāi)關(guān)，觀察輸入的三相電網(wǎng)電壓是否平衡。將DJK01“電源控制屏”上“調(diào)速電源選擇開(kāi)關(guān)”撥至“直流調(diào)速”側(cè)。用10芯的扁平電纜，將DJK02的“三相同步信號(hào)輸出”端和DJK02-1“三相同步信號(hào)輸入”端相連,打開(kāi)DJK02-1電源開(kāi)關(guān)，撥動(dòng) “觸發(fā)脈沖指示”鈕子開(kāi)關(guān)，使“窄”的發(fā)光管亮。觀察A、B、C三相的鋸齒波，并調(diào)節(jié)A、B、C三相鋸齒波斜率調(diào)節(jié)電位器（在各觀測(cè)孔左側(cè)），使三相鋸齒波斜率盡可能一致。將DJK06上的“給定”輸出Ug直接與DJK02-1上的移相控制電壓Uct相接，將給定開(kāi)關(guān)S2撥到接地位置（即Uct=0），調(diào)節(jié)

14、DJK02-1上的偏移電壓電位器，用雙蹤示波器觀察A相同步電壓信號(hào)和“雙脈沖觀察孔” VT1的輸出波形，使=180°。適當(dāng)增加給定Ug的正電壓輸出，觀測(cè)DJK02-1上“脈沖觀察孔”的波形，此時(shí)應(yīng)觀測(cè)到單窄脈沖和雙窄脈沖。將DJK02-1面板上的Ulf端接地，用20芯的扁平電纜，將DJK02-1的“正橋觸發(fā)脈沖輸出”端和DJK02“正橋觸發(fā)脈沖輸入”端相連，并將DJK02“正橋觸發(fā)脈沖”的六個(gè)開(kāi)關(guān)撥至“通”，觀察正橋VT1VT6晶閘管門(mén)極和陰極之間的觸發(fā) 湖南工學(xué)院教案用紙 p8脈沖是否正常。(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3-23連成三相交流調(diào)壓主電

15、路，其觸發(fā)脈沖己通過(guò)內(nèi)部連線接好，只要將正橋脈沖的6個(gè)開(kāi)關(guān)撥至“接通”，“Ulf”端接地即可。接上三相平衡電阻負(fù)載，接通電源，用示波器觀察并記錄=30°、60°、90°、120°、150°時(shí)的輸出電壓波形，并記錄相應(yīng)的輸出電壓有效值，填入下表: 30° 60° 90° 120° 150° U六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告(1)整理并畫(huà)出實(shí)驗(yàn)中記錄的波形，作不同負(fù)載時(shí)的U=f()的曲線。(2)討論、分析實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的各種問(wèn)題。 湖南工學(xué)院教案用紙 p9實(shí)驗(yàn)四、直流斬波電路的性能研究（專、本）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)熟悉直流

16、斬波電路的工作原理， (2)熟悉各種直流斬波電路的組成及其工作特點(diǎn)， (3)了解PWM控制與驅(qū)動(dòng)電路的原理及其常用的集成芯片。二、實(shí)驗(yàn)所需掛件及附件序號(hào)型 號(hào)備 注1DJK01 電源控制屏該控制屏包含“三相電源輸出”，“勵(lì)磁電源”等幾個(gè)模塊。2DJK09 單相調(diào)壓與可調(diào)負(fù)載3DJK20 直流斬波電路4D42三相可調(diào)電阻5慢掃描示波器自備6萬(wàn)用表自備三、實(shí)驗(yàn)線路及原理 1、主電路 、降壓斬波電路(Buck Chopper)降壓斬波電路(Buck Chopper)的原理圖及工作波形如圖4-1所示。圖中V為全控型器件，選用IGBT。D為續(xù)流二極管。由圖3-27b中V的柵極電壓波形UGE可知，當(dāng)V處于

17、通態(tài)時(shí)，電源Ui向負(fù)載供電，UD=Ui。當(dāng)V處于斷態(tài)時(shí)，負(fù)載電流經(jīng)二極管D續(xù)流，電壓UD近似為零，至一個(gè)周期T結(jié)束，再驅(qū)動(dòng)V導(dǎo)通，重復(fù)上一周期的過(guò)程。負(fù)載電壓的平均值為：式中ton為V處于通態(tài)的時(shí)間，toff為V處于斷態(tài)的時(shí)間，T為開(kāi)關(guān)周期，為導(dǎo)通占空比，簡(jiǎn)稱占空比或?qū)ū?=ton/T)。由此可知，輸出到負(fù)載的電壓平均值UO最大為Ui，若減小占空比，則UO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。 湖南工學(xué)院教案用紙 p10(a)電路圖 (b)波形圖圖4-1 降壓斬波電路的原理圖及波形、升壓斬波電路(Boost Chopper)升壓斬波電路(Boost Chopper)的

18、原理圖及工作波形如圖4-2所示。電路也使用一個(gè)全控型器件V。由圖3-28b中V的柵極電壓波形UGE可知，當(dāng)V處于通態(tài)時(shí)，電源Ui向電感L1充電，充電電流基本恒定為I1,同時(shí)電容C1上的電壓向負(fù)載供電，因C1值很大，基本保持輸出電壓UO為恒值。設(shè)V處于通態(tài)的時(shí)間為ton，此階段電感L1上積蓄的能量為UiI1ton。當(dāng)V處于斷態(tài)時(shí)Ui和L1共同向電容C1充電，并向負(fù)載提供能量。設(shè)V處于斷態(tài)的時(shí)間為toff，則在此期間電感L1釋放的能量為(UO-Ui) I1ton。當(dāng)電路工作于穩(wěn)態(tài)時(shí)，一個(gè)周期T內(nèi)電感L1積蓄的能量與釋放的能量相等，即：UiI1ton=(UO-Ui) I1toff上式中的T/toff

19、1,輸出電壓高于電源電壓，故稱該電路為升壓斬波電路。(a) 電路圖 湖南工學(xué)院教案用紙 p11UGEUDtttUO(b)波形圖圖4-2 升壓斬波電路的原理圖及波形、升降壓斬波電路(Boost-Buck Chopper)升降壓斬波電路(Boost-Buck Chopper)的原理圖及工作波形如圖4-3所示。電路的基本工作原理是：當(dāng)可控開(kāi)關(guān)V處于通態(tài)時(shí)，電源Ui經(jīng)V向電感L1供電使其貯存能量，同時(shí)C1維持輸出電壓UO基本恒定并向負(fù)載供電。此后，V關(guān)斷，電感L1中貯存的能量向負(fù)載釋放?？梢?jiàn),負(fù)載電壓為上負(fù)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

20、低。當(dāng)0<<1/2時(shí)為降壓，當(dāng)1/2<<1時(shí)為升壓。(a) 電路圖(b) 波形圖圖4-3 升降壓斬波電路的原理圖及波形 湖南工學(xué)院教案用紙 p12、Cuk斬波電路Cuk斬波電路的原理圖如圖4-4所示。電路的基本工作原理是：當(dāng)可控開(kāi)關(guān)V處于通態(tài)時(shí)，UiL1V回路和負(fù)載RL2C2V回路分別流過(guò)電流。當(dāng)V處于斷態(tài)時(shí)，UiL1C2D回路和負(fù)載RL2D回路分別流過(guò)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<<1/2時(shí)為降壓，當(dāng)1/2<<1時(shí)為升壓。圖4-4 Cuk斬波電路原理圖、S

21、epic斬波電路Sepic斬波電路的原理圖如圖3-31所示。電路的基本工作原理是：可控開(kāi)關(guān)V處于通態(tài)時(shí)，UiL1V回路和C2VL2回路同時(shí)導(dǎo)電，L1和L2貯能。當(dāng)V處于斷態(tài)時(shí)，UiL1C2DR回路及L2DR回路同時(shí)導(dǎo)電，此階段Ui和L1既向R供電，同時(shí)也向C2充電，C2貯存的能量在V處于通態(tài)時(shí)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<<1/2時(shí)為降壓，當(dāng)1/2<<1時(shí)為升壓。圖4-4 Sepic斬波電路原理圖 湖南工學(xué)院教案用紙 p13、Zeta斬波電路Zeta斬波電路的原理圖如圖4-5所示。電路的基本工作原理是：當(dāng)可控

22、開(kāi)關(guān)V處于通態(tài)時(shí)，電源Ui經(jīng)開(kāi)關(guān)V向電感L1貯能。當(dāng)V處于斷態(tài)后，L1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(guò)零，L1上的能量全部轉(zhuǎn)移至C2上之后，D關(guān)斷，C2經(jīng)L2向負(fù)載R供電。輸出電壓為：圖4-5 Zeta斬波電路原理圖若改變導(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<<1/2時(shí)為降壓，當(dāng)1/2<<1時(shí)為升壓。2、控制與驅(qū)動(dòng)電路控制電路以SG3525為核心構(gòu)成，SG3525為美國(guó)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)及各引腳功能如圖4-6所示，它采用恒頻脈寬調(diào)制控制方案，內(nèi)部包含有精密基

23、準(zhǔn)源、鋸齒波振蕩器、誤差放大器、比較器、分頻器和保護(hù)電路等。調(diào)節(jié)Ur的大小，在A、B兩端可輸出兩個(gè)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(hào)）。它適用于各開(kāi)關(guān)電源、斬波器的控制。詳細(xì)的工作原理與性能指標(biāo)可參閱相關(guān)的資料。圖4-6 SG3525芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與所需的外部組件 湖南工學(xué)院教案用紙 p14四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（1）控制與驅(qū)動(dòng)電路的測(cè)試（2）六種直流斬波器的測(cè)試五、實(shí)驗(yàn)方法 1、控制與驅(qū)動(dòng)電路的測(cè)試(1)啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置電源，開(kāi)啟DJK20控制電路電源開(kāi)關(guān)。(2)調(diào)節(jié)PWM脈寬調(diào)節(jié)電位器改變Ur，用雙蹤示波器分別觀測(cè)SG3525的第11腳與第14腳的波形，觀測(cè)輸出PWM信號(hào)的變

24、化情況，并填入下表。Ur(V)1.41.61.82.02.22.42.511(A)占空比(%)14(B)占空比(%)PWM占空比(%)(3)用示波器分別觀測(cè)A、B和PWM信號(hào)的波形，記錄其波形、頻率和幅值，并填入下表。觀測(cè)點(diǎn)A(11腳)B(14腳)PWM波形類(lèi)型幅值A(chǔ) (V)頻率f (Hz)(4)用雙蹤示波器的兩個(gè)探頭同時(shí)觀測(cè)11腳和14腳的輸出波形，調(diào)節(jié)PWM脈寬調(diào)節(jié)電位器，觀測(cè)兩路輸出的PWM信號(hào)，測(cè)出兩路信號(hào)的相位差，并測(cè)出兩路PWM信號(hào)之間最小的“死區(qū)”時(shí)間。2、直流斬波器的測(cè)試(使用一個(gè)探頭觀測(cè)波形)斬波電路的輸入直流電壓Ui由三相調(diào)壓器輸出的單相交流電經(jīng)DJK20掛箱上的單相橋式整

25、流及電容濾波后得到。接通交流電源，觀測(cè)Ui波形，記錄其平均值(注：本裝置限定直流輸出最大值為50V，輸入交流電壓的大小由調(diào)壓器調(diào)節(jié)輸出)。 湖南工學(xué)院教案用紙 p15按下列實(shí)驗(yàn)步驟依次對(duì)六種典型的直流斬波電路進(jìn)行測(cè)試。(1)切斷電源，根據(jù)DJK20上的主電路圖，利用面板上的元器件連接好相應(yīng)的斬波實(shí)驗(yàn)線路，并接上電阻負(fù)載，負(fù)載電流最大值限制在200mA以內(nèi)。將控制與驅(qū)動(dòng)電路的輸出“V-G”、“V-E”分別接至V的G和E端。(2)檢查接線正確，尤其是電解電容的極性是否接反后，接通主電路和控制電路的電源。(3)用示波器觀測(cè)PWM信號(hào)的波形、UGE的電壓波形、UCE的電壓波形及輸出電壓Uo和二極管兩端

26、電壓UD的波形，注意各波形間的相位關(guān)系。(4)調(diào)節(jié)PWM脈寬調(diào)節(jié)電位器改變Ur，觀測(cè)在不同占空比()時(shí)，記錄Ui、UO和的數(shù)值于下表中，從而畫(huà)出UO=f()的關(guān)系曲線。Ur(V)1.41.61.82.02.22.42.5占空比(%)Ui(V)Uo(V)六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告(1)分析圖3-33中產(chǎn)生PWM信號(hào)的工作原理。(2)整理各組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制各直流斬波電路的Ui/UO-曲線，并作比較與分析。(3)討論、分析實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的各種現(xiàn)象。 湖南工學(xué)院教案用紙 p16實(shí)驗(yàn)五、單相橋式半控整流電路實(shí)驗(yàn)（專、本）一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）加深對(duì)單相橋式半控整流電路帶電阻性、電阻電感性負(fù)載時(shí)各工作情況的理解。（2）了解續(xù)流

27、二極管在單相橋式半控整流電路中的作用，學(xué)會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題加以分析和解決。二、實(shí)驗(yàn)所需掛件及附件序號(hào)型 號(hào)備 注1DJK01 電源控制屏該控制屏包含“三相電源輸出”，“勵(lì)磁電源”等幾個(gè)模塊。2DJK02 晶閘管主電路該掛件包含“晶閘管”以及“電感”等幾個(gè)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”以及“開(kāi)關(guān)” 等幾個(gè)模塊。5D42三相可調(diào)電阻6雙蹤示波器7萬(wàn)用表三、實(shí)驗(yàn)線路及原理本實(shí)驗(yàn)線路如圖5-1所示，兩組鋸齒波同步移相觸發(fā)電路均在DJK03-1掛件上，它們由同一個(gè)同步變壓器保持與輸入的電壓同步，觸發(fā)信號(hào)加到共

28、陰極的兩個(gè)晶閘管，圖中的R用D42三相可調(diào)電阻，將兩個(gè) 900接成并聯(lián)形式，二極管VD1、VD2、VD3及開(kāi)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。 湖南工學(xué)院教案用紙 p17圖5-1 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)鋸齒波同步觸發(fā)電路的調(diào)試。 (2)單相橋式半控整流電路帶電阻性負(fù)載。(3)單相橋式半控整流電路帶電阻電感性負(fù)載。五、實(shí)驗(yàn)方法(1)將DJK01電源控制屏的電源選擇開(kāi)關(guān)打到“直流調(diào)速”側(cè)使輸出線電壓為200V，用兩根導(dǎo)線將200V交流電壓接到

29、DJK03-1的“外接220V”端，按下“啟動(dòng)”按鈕，打開(kāi)DJK03-1電源開(kāi)關(guān)，用雙蹤示波器觀察“鋸齒波同步觸發(fā)電路”各觀察孔的波形。(2)鋸齒波同步移相觸發(fā)電路調(diào)試： 其調(diào)試方法與實(shí)驗(yàn)三相同。令Uct=0時(shí)（RP2電位器順時(shí)針轉(zhuǎn)到底），170o。(3)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(dòng)”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(shí)Ud、UVT、UVD1的波形，測(cè)量相應(yīng)電源電壓U2和負(fù)載電壓Ud的數(shù)值，

30、記錄于下表中。 湖南工學(xué)院教案用紙 p18 30° 60° 90° 120° 150°U2Ud(記錄值)Ud/U2Ud(計(jì)算值)計(jì)算公式: Ud = 0.9U2(1+cos)/2(4)單相橋式半控整流電路帶電阻電感性負(fù)載 斷開(kāi)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(shí)Ud、UVT、UVD1、Id的波形，并測(cè)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(jì)算值)在=60°時(shí)，移去

31、觸發(fā)脈沖(將鋸齒波同步觸發(fā)電路上的“G3”或“K3”拔掉)，觀察并記錄移去脈沖前、后Ud、UVT1、UVT3、UVD1、UVD2、Id的波形。 接上續(xù)流二極管VD3，接通主電路，觀察不同控制角時(shí)Ud、UVD3、Id 的波形，并測(cè)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(jì)算值) 湖南工學(xué)院教案用紙 p19在接有續(xù)流二極管VD3及=60°時(shí)，移去觸發(fā)脈沖(將鋸齒波同步觸發(fā)電路上的“G3”或“K3”拔掉)，觀察并記錄移去脈沖前、后Ud、UVT1、UVT3、UVD2、UVD1和Id的波形。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告(1)

32、畫(huà)出電阻性負(fù)載，電阻電感性負(fù)載時(shí)Ud/U2=f()的曲線。(2)畫(huà)出電阻性負(fù)載，電阻電感性負(fù)載，角分別為30°、60°、90°時(shí)的Ud、UVT的波形。 湖南工學(xué)院教案用紙 p20實(shí)驗(yàn)六、三相橋式全控整流及有源逆變電路實(shí)驗(yàn)（專、本）一、實(shí)驗(yàn)?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(diǎn)的波形。二、實(shí)驗(yàn)所需掛件及附件序號(hào)型 號(hào)備注1DJK01 電源控制屏該控制屏包含“三相電源輸出”，“勵(lì)磁電源”等幾個(gè)模塊。2DJK02 晶閘管主電路 3DJK02-1三相晶閘管觸發(fā)電路該掛件包含“觸發(fā)電路”,“正橋功放”，“反橋

33、功放” 等幾個(gè)模塊。4DJK06 給定及實(shí)驗(yàn)器件該掛件包含“二極管”以及“開(kāi)關(guān)” 等幾個(gè)模塊。5DJK10 變壓器實(shí)驗(yàn)該掛件包含“逆變變壓器”以及“三相不控整流”。6D42三相可調(diào)電阻7雙蹤示波器自備8萬(wàn)用表自備三、實(shí)驗(yàn)線路及原理實(shí)驗(yàn)線路如圖6-1及圖6-2所示。主電路由三相全控整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DJKO2-1中的集成觸發(fā)電路，由KCO4、KC4l、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1-3節(jié)中的有關(guān)內(nèi)容，三相橋式整流及逆變電路的工作原理可參見(jiàn)電力電子技術(shù)教材的有關(guān)內(nèi)容。 圖中的R用D42三相可調(diào)電阻，將兩個(gè)900接成并聯(lián)形式；電感Ld在DJK02面板上，選用700mH，直流電壓、電流表由DJK02獲得。 湖南工學(xué)院教案用紙 p21在三相橋式有源逆變電路中，電阻、電感與整流的一致，而三相不控整流及心式變壓器均在DJK10掛件上，其中心式變壓器用作升壓變壓器，逆變輸出的電壓接心式變壓器的中壓端Am、Bm、Cm,返回電網(wǎng)的電壓從高壓端A、B、C輸出，變壓器接成Y/Y接法。圖3-10 三相橋式全控整流電路實(shí)驗(yàn)原理圖圖3-11 三相橋式有源逆變電