2022年電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告模板

1、實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告 課程名稱(chēng)： 電力電子技術(shù) 指導(dǎo)教師： 戴永濤 班 級(jí)： 供配電142 姓 名： 覃俊杰、張凱琦、謝林宏 學(xué) 號(hào)：、 成績(jī)?cè)u(píng)定： 指導(dǎo)教師簽字： 2016 年 6 月 1 日實(shí)驗(yàn)一、 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1) 熟悉單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的工作原理及電路中各元件的作用。(2) 掌握單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的調(diào)試步驟與方法。(3) 熟悉與掌握單結(jié)晶體管觸發(fā)電路及其主要點(diǎn)的波形測(cè)量與分析。二、實(shí)驗(yàn)所需掛掛箱及附件序號(hào)型 號(hào)備 注1MEC01 電源控制屏該控制屏包含“三相交流電源”等模塊2PAC14 晶閘管觸發(fā)電路組件該掛箱包含“單結(jié)晶體管觸發(fā)電路”等模塊3PAC09A 交直流電源、變

2、壓器及二極管組件該掛箱包含單相同步變壓器等幾個(gè)模塊4雙蹤示波器自備三、實(shí)驗(yàn)線(xiàn)路及原理利用單結(jié)晶體管(又稱(chēng)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4-1所示。圖中V6為單結(jié)晶體管，其常用的型號(hào)有BT33和BT35兩種，由等效電阻V5和C1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。工作原理簡(jiǎn)述如下：由同步變壓器副邊輸出60V的交流同步電壓，經(jīng)VD1全波整流，再由穩(wěn)壓管V1、V2進(jìn)行削波，從而得到梯形波電壓，其過(guò)零點(diǎn)與電源電壓的過(guò)零點(diǎn)同步，梯形波通過(guò)R5及等效可變電阻V5向電容C1充電，當(dāng)充電電壓達(dá)到

3、單結(jié)晶體管的峰值電壓UP時(shí)，單結(jié)晶體管V6導(dǎo)通，電容通過(guò)脈沖變壓器原邊放電，脈沖變壓器副邊輸出脈沖。同時(shí)由于放電時(shí)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(gè)梯形波周期內(nèi)，V6可能導(dǎo)通、關(guān)斷多次，但對(duì)晶閘管的觸發(fā)只有第一個(gè)輸出脈沖起作用。電容C1的充電時(shí)間常數(shù)由等效電阻等決定，調(diào)節(jié)RP1改變C1的充電的時(shí)間，控制第一個(gè)尖脈沖的出現(xiàn)時(shí)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4-2所示。電位器RP1已裝在面板上，同步信號(hào)已在內(nèi)部接好，所有的測(cè)試信號(hào)都在面板上引出。圖4

4、-1 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路原理圖四、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。五、實(shí)驗(yàn)方法(1) 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的觀測(cè)用兩根4號(hào)導(dǎo)線(xiàn)將MEC01電源控制屏“三相交流電源”的單相220V交流電接到PAC09A的單相同步變壓器“220V”輸入端，再用兩根3號(hào)導(dǎo)線(xiàn)將“60V”輸出端接PAC14“單結(jié)晶體管觸發(fā)電路”模塊“60V”輸入端，按下“啟動(dòng)”按鈕，這時(shí)觸發(fā)電路開(kāi)始工作，用雙蹤示波器觀察單結(jié)晶體管觸發(fā)電路經(jīng)全波整流后“1”點(diǎn)的波形，經(jīng)穩(wěn)壓管削波得到“2”點(diǎn)的波形，調(diào)節(jié)移相電位器RP1，觀察“4”點(diǎn)鋸齒波的周期變化及“5”點(diǎn)的觸發(fā)脈沖波形；最后觀測(cè)輸

5、出的“G、K”觸發(fā)電壓波形，其能否在30170范圍內(nèi)移相?(2) 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路各點(diǎn)波形的記錄當(dāng)30o、60o、90o、120o時(shí)，將單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的各觀測(cè)點(diǎn)波形描繪下來(lái)，并與圖4-2的各波形進(jìn)行比較。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告(1) 畫(huà)出=60時(shí)，單結(jié)晶體管觸發(fā)電路各點(diǎn)輸出的波形及其幅值。Tp1、2點(diǎn)波形 Tp2、3點(diǎn)波形 Tp3、4點(diǎn)波形 Tp4、5點(diǎn)波形 （2）畫(huà)出=30o、60o、90o、120o時(shí)，單結(jié)晶體管觸發(fā)電路各點(diǎn)輸出的波形及其幅值。 =30o時(shí)波形 =60o時(shí)波形七、注意事項(xiàng)雙蹤示波器有兩個(gè)探頭，可同時(shí)觀測(cè)兩路信號(hào)，但這兩探頭的地線(xiàn)都與示波器的外殼相連，所以?xún)蓚€(gè)探頭的地線(xiàn)不能同時(shí)接

6、在同一電路的不同電位的兩個(gè)點(diǎn)上，否則這兩點(diǎn)會(huì)通過(guò)示波器外殼發(fā)生電氣短路。為此，為了保證測(cè)量的順利進(jìn)行，可將其中一根探頭的地線(xiàn)取下或外包絕緣，只使用其中一路的地線(xiàn)，這樣從根本上解決了這個(gè)問(wèn)題。當(dāng)需要同時(shí)觀察兩個(gè)信號(hào)時(shí)，必須在被測(cè)電路上找到這兩個(gè)信號(hào)的公共點(diǎn)，將探頭的地線(xiàn)接于此處，探頭各接至被測(cè)信號(hào)，只有這樣才能在示波器上同時(shí)觀察到兩個(gè)信號(hào)，而不發(fā)生意外。實(shí)驗(yàn)二、單相半波可控整流電路一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1) 掌握單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的調(diào)試步驟和方法。(2) 掌握單相半波可控整流電路在電阻性負(fù)載及電阻電感性負(fù)載時(shí)的工作以及其整流輸出電壓（Ud）波形。(3) 了解續(xù)流二極管的作用。二、實(shí)驗(yàn)所需掛件及附件序號(hào)型

7、 號(hào)備 注1MEC01 電源控制屏該控制屏包含“三相電源輸出”等模塊2PAC10 晶閘管及電抗器組件該掛箱包含“晶閘管”、“電抗器”等模塊3PAC09A 交直流電源、變壓器及二極管組件該掛箱包含“15V”直流電源等幾個(gè)模塊4PAC14 晶閘管觸發(fā)電路組件該掛箱包含“單結(jié)晶體管觸發(fā)電路”等模塊5MEC21 直流數(shù)字電壓、電流表6MEC42 可調(diào)電阻器7雙蹤示波器自備三、實(shí)驗(yàn)線(xiàn)路及原理將PAC14掛件上的單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的輸出端“G1”和“K1”接到PAC10掛件面板上的任意一個(gè)晶閘管的門(mén)極和陰極，接線(xiàn)如圖4-9所示。圖中的R負(fù)載用MEC42掛箱的450電阻（將兩個(gè)900接成并聯(lián)形式）。電感Ld

8、在PAC10面板上，有100mH、200mH兩檔可供選擇，本實(shí)訓(xùn)中選用200mH，二極管VD1在PAC09A面板上。直流電壓表及直流電流表從MEC21掛箱上得到。圖4-9 單相半波可控整流電路接線(xiàn)圖四、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)電壓波形的觀察并記錄。(3) 單相半波可控整流電路帶電阻性負(fù)載時(shí)Ud/U2= f()特性的測(cè)定。(4) 單相半波可控整流電路帶電阻電感性負(fù)載時(shí)續(xù)流二極管作用的觀察。五、實(shí)驗(yàn)方法(1) 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的調(diào)試用兩根4號(hào)導(dǎo)線(xiàn)將MEC01電源控制屏“三相交流電源”的單相220V交流電接到PAC09A的單相同步變壓器“220V”輸

9、入端，再用兩根3號(hào)導(dǎo)線(xiàn)將“60V”輸出端接PAC14“單結(jié)晶體管觸發(fā)電路”模塊“60V”輸入端，按下“啟動(dòng)”按鈕，用雙蹤示波器觀察單結(jié)晶體管觸發(fā)電路中整流輸出的梯形波電壓等波形。調(diào)節(jié)移相電位器RP1，觀察鋸齒波的周期變化及輸出脈沖波形的移相范圍能否在30170范圍內(nèi)移動(dòng)?(2) 單相半波可控整流電路接電阻性負(fù)載觸發(fā)電路調(diào)試正常后，按圖4-9電路圖接線(xiàn)。將電阻器調(diào)在最大阻值位置，按下“啟動(dòng)”按鈕，用示波器觀察負(fù)載電壓Ud、晶閘管VT兩端電壓UVT的波形，調(diào)節(jié)電位器RP1，觀察 =30、60、90、120、150時(shí)Ud、UVT的波形，并測(cè)量直流輸出電壓Ud和電源電壓U2，記錄于下表中。306090

10、120150U2220220220220Ud（記錄值）90.871.445.722.1Ud/U20.410.320.210.10Ud（計(jì)算值）92.474.349.524.8Ud=0.45U2(1+cos)/2(3) 單相半波可控整流電路接電阻電感性負(fù)載將負(fù)載電阻R改成電阻電感性負(fù)載（由電阻器與平波電抗器Ld串聯(lián)而成）。暫不接續(xù)流二極管VD1，在不同阻抗角阻抗角 =tg-1(L/R)，保持電感量不變，改變R的電阻值,注意電流不要超過(guò)1A情況下，觀察并記錄 =30、60、90、120時(shí)的直流輸出電壓值Ud及UVT的波形。306090120150U2220220220220Ud(記錄值）86.87

11、3.05625.3Ud/U20.390.330.250.11Ud（計(jì)算值）92.474.349.524.8接入續(xù)流二極管VD1，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，觀察續(xù)流二極管的作用,以及UVD1波形的變化。306090120150U2220220220220Ud（記錄值）89.175.274.920.8Ud/U20.410.340.340.09Ud（計(jì)算值）92.474.349.524.8計(jì)算公式: Ud = 0.45U2(l十cos)/2六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告(1) 畫(huà)出=90時(shí)，電阻性負(fù)載和電阻電感性負(fù)載的Ud、UVT波形。(2) 畫(huà)出電阻性負(fù)載時(shí)Ud/U2=f()的實(shí)驗(yàn)曲線(xiàn)，并與計(jì)算值Ud的對(duì)應(yīng)曲線(xiàn)相比較。(3)

12、分析實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象，寫(xiě)出體會(huì)。 30度60度90度120度電感90電感60電感30電感120二極管30二極管60二極管 90二極管120七、注意事項(xiàng)(1) 雙蹤示波器有兩個(gè)探頭，可同時(shí)觀測(cè)兩路信號(hào)，但這兩探頭的地線(xiàn)都與示波器的外殼相連，所以?xún)蓚€(gè)探頭的地線(xiàn)不能同時(shí)接在同一電路的不同電位的兩個(gè)點(diǎn)上，否則這兩點(diǎn)會(huì)通過(guò)示波器外殼發(fā)生電氣短路。為此，為了保證測(cè)量的順利進(jìn)行，可將其中一根探頭的地線(xiàn)取下或外包絕緣，只使用其中一路的地線(xiàn)，這樣從根本上解決了這個(gè)問(wèn)題。當(dāng)需要同時(shí)觀察兩個(gè)信號(hào)時(shí)，必須在被測(cè)電路上找到這兩個(gè)信號(hào)的公共點(diǎn)，將探頭的地線(xiàn)接于此處，探頭各接至被測(cè)信號(hào)，只有這樣才能在示波器上同時(shí)觀察到兩個(gè)信號(hào)，

13、而不發(fā)生意外。(2) 在本實(shí)驗(yàn)中觸發(fā)電路選用的是單結(jié)晶體管觸發(fā)電路，同樣也可以用鋸齒波同步移相觸發(fā)電路來(lái)完成實(shí)驗(yàn)。 (3) 在實(shí)驗(yàn)中，觸發(fā)脈沖是從外部接入PAC10面板上晶閘管的門(mén)極和陰極，此時(shí),請(qǐng)不要用扁平線(xiàn)將PAC10、PAC13的正反橋觸發(fā)脈沖“輸入”“輸出”相連，并將Ulf及Ulr懸空，避免誤觸發(fā)。(4) 為避免晶閘管意外損壞，實(shí)驗(yàn)時(shí)要注意以下幾點(diǎn)： 在主電路未接通時(shí)，首先要調(diào)試觸發(fā)電路，只有觸發(fā)電路工作正常后，才可以接通主電路。 在接通主電路前，必須先將控制電壓Uct調(diào)到零，且將負(fù)載電阻調(diào)到最大阻值處；接通主電路后，才可逐漸加大控制電壓Uct，避免過(guò)流。 要選擇合適的負(fù)載電阻和電感，

14、避免過(guò)流。在無(wú)法確定的情況下，應(yīng)盡可能選用大的電阻值。 (5) 由于晶閘管持續(xù)工作時(shí)，需要有一定的維持電流，故要使晶閘管主電路可靠工作，其通過(guò)的電流不能太小，否則可能會(huì)造成晶閘管時(shí)斷時(shí)續(xù)，工作不可靠。在本實(shí)驗(yàn)裝置中，要保證晶閘管正常工作，負(fù)載電流必須大于50mA以上。(6) 在實(shí)驗(yàn)中要注意同步電壓與觸發(fā)相位的關(guān)系，例如在單結(jié)晶體管觸發(fā)電路中，觸發(fā)脈沖產(chǎn)生的位置是在同步電壓的上半周，而在鋸齒波觸發(fā)電路中，觸發(fā)脈沖產(chǎn)生的位置是在同步電壓的下半周，所以在主電路接線(xiàn)時(shí)應(yīng)充分考慮到這個(gè)問(wèn)題，否則實(shí)訓(xùn)就無(wú)法順利完成。(7) 使用電抗器時(shí)要注意其通過(guò)的電流不要超過(guò)1A，保證線(xiàn)性。實(shí)驗(yàn)三、三相可控整流電路觸發(fā)

15、電路一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1) 理解三相可控整流的觸發(fā)電路的工作原理。(2) 熟悉三相半波可控整流電路在電阻性負(fù)載時(shí)的工作情況。二、實(shí)驗(yàn)所需掛箱及附件序號(hào)型 號(hào)備 注1MEC01 電源控制屏該控制屏包含“三相電源輸出”模塊2PAC10 晶閘管及電抗器組件該掛箱包含“晶閘管”、“電抗器”模塊3PAC13 三相TCA785觸發(fā)電路組件該掛箱包含“鋸齒波同步觸發(fā)電路”模塊4PAC09A 交直流電源、變壓器及二極管組件該掛箱包含“15V”直流電源及功率二極管等幾個(gè)模塊MEC21 直流數(shù)字電壓、電流表6MEC42 可調(diào)電阻器7雙蹤示波器自備三、實(shí)驗(yàn)線(xiàn)路及原理 圖4-12 三相可控整流觸發(fā)原理圖四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容(1)

16、 三相可控整流的觸發(fā)電路的工作原理。五、實(shí)驗(yàn)方法PAC10和PAC13上的“觸發(fā)電路”調(diào)試 打開(kāi)MEC01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。 用2號(hào)導(dǎo)線(xiàn)將PAC09A的一組“+24V、+15V、-15V、GND1”直流電源輸出接到PAC13的對(duì)應(yīng)輸入端。將PAC09A面板上的三相同步變壓器接成Y/Y型，輸入端用4號(hào)導(dǎo)線(xiàn)接MEC01電源控制屏上的“三相交流電源”（ 輸出不可調(diào)節(jié)），輸出端用3號(hào)導(dǎo)線(xiàn)和PAC13的三相同步信號(hào)輸入端“A”、“B”、“C”相連，打開(kāi)PAC09A電源開(kāi)關(guān)。按下MEC01的“啟動(dòng)”按鈕，觀察a、b、c三相同步正弦波

17、信號(hào)，并調(diào)節(jié)三相同步正弦波信號(hào)幅值調(diào)節(jié)電位器（在各觀測(cè)孔下方），使三相同步信號(hào)幅值盡可能一致；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、高度盡可能一致。 將PAC09A上的“給定”輸出Ug與PAC13的移相控制電壓Uct相接，將給定開(kāi)關(guān)S2撥到停止位置（即Uct=0），調(diào)節(jié)PAC13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。 將S1撥到正給定、S2撥到運(yùn)行，適當(dāng)增加給定Ug的正電壓輸出，觀測(cè)PAC13上“VT1VT6”的波形。 將PAC13面板上的Ulf端接地，用20芯的

18、扁平電纜，將PAC13的“正橋觸發(fā)脈沖輸出”端和PAC10“觸發(fā)脈沖輸入”端相連，觀察VT1VT6晶閘管門(mén)極和陰極之間的觸發(fā)脈沖是否正常，此步驟結(jié)束后按下MEC01的“停止”按鈕。 六、實(shí)訓(xùn)報(bào)告記錄該臺(tái)儀器所能實(shí)現(xiàn)的脈沖移相范圍。按下MEC01電源控制屏上的“啟動(dòng)”按鈕， PAC09A上的“給定”從零開(kāi)始，慢慢增加移相電壓，使在移相范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，觀察并紀(jì)錄=30、60、90、120、150時(shí)移相電壓Ug的數(shù)值于下表中，并畫(huà)出相應(yīng)于正弦波或鋸齒波的觸發(fā)角波形。306090120150Ug a、b兩相同步正弦波信號(hào)波形圖 a、c兩相同步正弦波信號(hào)波形圖 A、B兩相鋸齒波波形圖 A、C兩相鋸齒波波形圖

19、 =30時(shí)的波形圖 =60時(shí)的波形圖 =90時(shí)的波形圖 =120時(shí)的波形 七、注意事項(xiàng)：三相同步變壓器采用三相四線(xiàn)制連接；用示波器觀察波形時(shí)選擇恰當(dāng)?shù)膮⒖级恕?shí)驗(yàn)四、 三相半波可控整流電路一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1) 理解三相半波可控整流電路的工作原理。(2) 熟悉三相半波可控整流電路在電阻性負(fù)載的工作情況。二、實(shí)驗(yàn)所需掛箱及附件序號(hào)型 號(hào)備 注1MEC01 電源控制屏該控制屏包含“三相電源輸出”模塊2PAC10 晶閘管及電抗器組件該掛箱包含“晶閘管”、“電抗器”模塊3PAC13 三相TCA785觸發(fā)電路組件該掛箱包含“鋸齒波同步觸發(fā)電路”模塊4PAC09A 交直流電源、變壓器及二極管組件該掛箱包含“1

20、5V”直流電源及功率二極管等幾個(gè)模塊MEC21 直流數(shù)字電壓、電流表6MEC42 可調(diào)電阻器7雙蹤示波器自備三、實(shí)驗(yàn)線(xiàn)路及原理三相半波可控整流電路用了三只晶閘管，與單相電路比較，其輸出電壓脈動(dòng)小，輸出功率大。不足之處是晶閘管電流即變壓器的副邊電流在一個(gè)周期內(nèi)只有1/3時(shí)間有電流流過(guò)，變壓器利用率較低。圖4-12中晶閘管用PAC10中的三個(gè)，電阻R用450可調(diào)電阻（將兩個(gè)900接成并聯(lián)形式），電感Ld用PAC10面板上的200mH，其三相觸發(fā)信號(hào)由PAC13內(nèi)部提供，只需在其外加一個(gè)給定電壓接到Uct端即可，給定電壓在PAC09A掛箱上。直流電壓、電流表由MEC21獲得。圖4-12 三相半波可控

21、整流電路實(shí)訓(xùn)原理圖四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容(1) 三相半波可控整流電路帶電阻性負(fù)載。五、實(shí)驗(yàn)方法(1) PAC10和PAC13上的“觸發(fā)電路”調(diào)試 打開(kāi)MEC01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。 用2號(hào)導(dǎo)線(xiàn)將PAC09A的一組“+24V、+15V、-15V、GND1”直流電源輸出接到PAC13的對(duì)應(yīng)輸入端。將PAC09A面板上的三相同步變壓器接成Y/Y型，輸入端用4號(hào)導(dǎo)線(xiàn)接MEC01電源控制屏上的“三相交流電源”（ 輸出不可調(diào)節(jié)），輸出端用3號(hào)導(dǎo)線(xiàn)和PAC13的三相同步信號(hào)輸入端“A”、“B”、“C”相連，打開(kāi)PAC09A電源開(kāi)關(guān)。按下MEC01的“啟動(dòng)”按鈕，觀察a、b、c三相同步正弦波信號(hào)，并調(diào)節(jié)三相同步正弦波信號(hào)幅值調(diào)節(jié)電位器（在各觀測(cè)孔下方），使三相同步信號(hào)幅值盡可能一致；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、高度盡可能