三相橋式全控整流及有源逆變電路實(shí)驗(yàn)

1、實(shí)驗(yàn)三 三相橋式全控整流及有源逆變電路實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?熟悉MCL-31A, MCL-33組件。2熟悉三相橋式全控整流及有源逆變電路的接線及工作原理。3了解集成觸發(fā)器的調(diào)整方法及各點(diǎn)波形。二實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1三相橋式全控整流電路2三相橋式有源逆變電路3觀察整流或逆變狀態(tài)下，模擬電路故障現(xiàn)象時(shí)的波形。三實(shí)驗(yàn)線路及原理實(shí)驗(yàn)線路如圖49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。三相橋式整流及有源逆變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(shí)驗(yàn)所需掛件及附件該控制屏包含“三相電源輸出”，“勵(lì)磁電源”等幾個(gè)模塊。該掛件包

2、含“給定電源和15V低壓電源”等模塊。3 MCL33 晶閘管主電路和該掛件包含“晶閘管”、“二極管”“電感”、“觸發(fā)電路”等幾個(gè)模塊。6 雙蹤示波器和萬用表自備五實(shí)驗(yàn)方法（1）打開MCL-31A電源開關(guān)，給定電壓有電壓顯示。（2）用示波器觀察MCL-33的脈沖觀察孔，應(yīng)有間隔均勻，相互間隔60 的幅度相同的雙脈沖。o（3）檢查相序，用示波器觀察“1”，“2”脈沖觀察孔，“1” 脈沖超前“2” 脈沖60 ，則相序正確，否則，應(yīng)調(diào)整輸入電源。0（4）用示波器觀察每只晶閘管的控制極，陰極，應(yīng)有幅度為1V2V的脈沖。注：將面板上的Ublf（當(dāng)三相橋式全控變流電路使用I組橋晶閘管VT1VT6時(shí)）接地，將

3、I組橋式觸發(fā)脈沖的六個(gè)開關(guān)均撥到“接通”。（5）將給定器輸出Ug接至MCL-33面板的Uct端，調(diào)節(jié)偏移電壓Ub，在Uct=0時(shí)，使=150 。o按圖49接線，S撥向左邊短接線端，將Rd調(diào)至最大(450)。合上主電源，調(diào)節(jié)Uct，使在30 90 范圍內(nèi)，用示波器觀察記錄oo=30 、60 、90 時(shí)，整流電壓u =f（t），晶閘管兩端電壓u =f（t）OOOd的波形，并記錄相應(yīng)的Ud和交流輸入電壓U 數(shù)值。2斷開電源開關(guān)后，將S撥向右邊的不控整流橋，調(diào)節(jié)Uct，使仍為150 左右。O合上主電源，調(diào)節(jié)Uct，觀察=90 、120 、150 時(shí), 電路中u 、uOOOd的波形，并記錄相應(yīng)的Ud、U

4、 數(shù)值。2在整流狀態(tài)時(shí)，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，觀察并記錄此時(shí)的u 波形。d說明：如果采用的組件為MCL33，則觸發(fā)電路是KJ004集成電路，具體應(yīng)用可參考相關(guān)教材。六實(shí)驗(yàn)報(bào)告1畫出電路的移相特性Ud=f()曲線2作出整流電路的輸入輸出特性U /U =f（）d 23畫出三相橋式全控整流電路時(shí)，角為30 、60 、90 時(shí)的OOOu 、u 波形d4畫出三相橋式有源逆變電路時(shí)，角為150 、120 、90 時(shí)的OOOu 、u 波形d5簡(jiǎn)單分析模擬故障現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)四 采用自關(guān)斷器件的單相交流調(diào)壓電路研究一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握采用自關(guān)斷器件的單相交流調(diào)壓電路的工作原

5、理、特點(diǎn)、波形分析與使用場(chǎng)合。2熟悉PWM專用集成電路SG3525的組成、功能、工作原理與使用方法。二實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1PWM專用集成電路SG3525性能測(cè)試。2控制電路相序與驅(qū)動(dòng)波形測(cè)試。3帶與不帶濾波環(huán)節(jié)時(shí)的負(fù)載與MOS管兩端電壓波形測(cè)試。4濾波環(huán)節(jié)性能測(cè)試。5在不同占空比條件下，負(fù)載端電壓、負(fù)載端諧波與輸入電流的位移因數(shù)測(cè)試。三實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)組成及工作原理隨著自關(guān)斷器件的迅速發(fā)展，采用晶閘管移相控制的交流調(diào)壓設(shè)備，已逐漸被采用自關(guān)斷器件（GTR、MOSFET、IGBT等）的交流斬波調(diào)壓所代替，與移相控制相比，斬波調(diào)壓具有下列優(yōu)點(diǎn)：（1） 諧波幅值小，且最低次諧波頻率高，故可采用小容量濾波元件；（2）

6、功率因數(shù)高，經(jīng)濾波后，功率因數(shù)接近于1。（3） 對(duì)其他用電設(shè)備的干擾小。因此，斬波調(diào)壓是一種很有發(fā)展前途的調(diào)壓方法，可用于馬達(dá)調(diào)速、調(diào)溫、調(diào)光等設(shè)備。本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)以調(diào)光為例，進(jìn)行斬波調(diào)壓研究。斬波調(diào)壓的主回路由MOSFET及其反并聯(lián)的二極管組成雙向全控電子斬波開關(guān)。當(dāng)MOS管分別由脈寬調(diào)制信號(hào)控制其通斷時(shí)，則負(fù)載電阻R 上的電壓波形如圖59b所示（輸出端不帶濾波環(huán)節(jié)時(shí)），顯然，負(fù)L載上的電壓有效值隨脈寬信號(hào)的占空比而變，當(dāng)輸出端帶有濾波環(huán)節(jié)時(shí)的負(fù)載端電壓波形如圖59c所示。脈寬調(diào)制信號(hào)由專用集成芯片SG3525產(chǎn)生，有關(guān)SG3525的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、功能、工作原理與使用方法等可參閱雙閉環(huán)可逆直流脈寬調(diào)

7、速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?？刂葡到y(tǒng)中由變壓器T、比較器和或非門等組成同步控制電路以確保交流電源的2端為正時(shí)，MOS管VT 導(dǎo)通；而當(dāng)交流電源的1端為正時(shí)，1MOS管VT 導(dǎo)通。2四實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器1MCL-11實(shí)驗(yàn)掛箱 2萬用表 3雙蹤示波器五實(shí)驗(yàn)方法1認(rèn)真閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，掌握采用自關(guān)斷器件的單相交流調(diào)壓電路的工作原理、特點(diǎn)、波形分析與使用場(chǎng)合。2SG3525性能測(cè)試（1）鋸齒波周期與幅值測(cè)量（分開關(guān)S 合上與斷開兩種情況）。測(cè)2量“18”端。（2）輸出最大與最小占空比。測(cè)量“16”端。3控制電路相序與驅(qū)動(dòng)波形測(cè)試將電位器RP左旋到底，“1”、“2”之間施加220交流電壓，用雙蹤示波器觀察并記錄下列各點(diǎn)波形：

8、（1）“13”、“14”與地端間波形，應(yīng)仔細(xì)測(cè)量該波形是否對(duì)稱互補(bǔ)；（2）“12”、“15”與地端間波形；（3）“9”與“10”及“11”與“10”端間波形。4不帶濾波環(huán)節(jié)時(shí)的負(fù)載與MOS管兩端電壓波形測(cè)試（1）將主電路的“3”與“6”端相連，開關(guān)S 放在斷開位置，合上電源2后將電位器RP右旋到大致中間的位置。（2）測(cè)量并記錄負(fù)載與MOS管兩端電壓波形。5帶濾波環(huán)節(jié)時(shí)的負(fù)載與MOS管兩端電壓波形測(cè)試（1）將主電路的“3”與“4”及“5”與“6”端相連，電位器RP仍旋在上述位置。（2）測(cè)量并記錄負(fù)載與MOS管兩端電壓波形。6不同占空比D時(shí)的負(fù)載端電壓測(cè)試與燈泡亮度比較（1）主電路接線同上。（2）

9、將電位器RP從左至右旋轉(zhuǎn)45個(gè)位置，分別觀察并記錄SG3525輸出13端脈沖的占空比、負(fù)載端電壓U大小與波形以及燈泡亮度的變化。DU（伏）7不同載波頻率時(shí)的濾波效果比較在S 合上與斷開兩種情況下，觀察并記錄負(fù)載兩端波形。28不同占空比D時(shí)的負(fù)載端諧波大小的測(cè)試分別觀察并記錄RP左旋到底與右旋到底時(shí)的負(fù)載端波形，從而判斷出占空比D大小對(duì)負(fù)載端諧波大小的影響。9輸入電流的位移因數(shù)測(cè)試（1）將主電路的“3”與“6”端相連，斷開“3”與“4”、“5”與“6”的相連。（2）在不同占空比條件下，用雙蹤示波器同時(shí)觀察并記錄“2”與“1”端和“2”與“7”端間波形。六實(shí)驗(yàn)報(bào)告1在開關(guān)S 斷開與合上條件下，畫出

10、SG3525的5腳的鋸齒波并注明2周期、幅值以及最小與最大占空比值。2畫出控制電路各點(diǎn)的波形。3畫出不帶與帶濾波環(huán)節(jié)時(shí)的負(fù)載端與MOS管兩端電壓波形。4根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，畫出負(fù)載電壓U 與占空比D之間的關(guān)系曲線。L5畫出不同載波頻率時(shí)的負(fù)載兩端波形曲線，并說明在相同濾波環(huán)節(jié)條件下，不同載波頻率對(duì)濾波效果的影響。6說明占空比大小對(duì)負(fù)載端諧波大小的影響。7列出不同占空比條件下所測(cè)得的輸入電流位移因數(shù)近似值，并說明斬控式交流調(diào)壓對(duì)提高功率因數(shù)的物理原因，以及這種調(diào)壓方式特別適用于何種應(yīng)用場(chǎng)合。8試說明采用自關(guān)斷器件的交流斬波調(diào)壓系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)及使用場(chǎng)合。七思考題1為了減小起動(dòng)時(shí)的負(fù)載電流沖擊，以延長(zhǎng)燈泡壽

11、命，可采用軟起動(dòng)的方法使燈泡兩端電壓逐漸上升，你能否設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單使用的方案？2若同步變壓器T原副邊極性接反了，系統(tǒng)能否正常工作？為什么？3對(duì)于某些輸出電壓需要穩(wěn)定的應(yīng)用場(chǎng)合，你能否在實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加少量元器件，以滿足該要求？八注意事項(xiàng)在合上交流電源開關(guān)之前，應(yīng)檢查15V電源開關(guān)S 是否處于斷開狀1態(tài)。實(shí)驗(yàn)五 直流斬波電路的性能研究一實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖煜そ祲簲夭娐罚˙uck Chopper）和升壓斬波電路(Boost Chopper)的工作原理，掌握這兩種基本斬波電路的工作狀態(tài)及波形情況。二實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1SG3525芯片的調(diào)試。2降壓斬波電路的波形觀察及電壓測(cè)試。3升壓斬波電路的波形觀察及電壓測(cè)試。三

12、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器1電力電子教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)主控制屏。2MCL-16組件。3MEL-03電阻箱 (900/0.41A) 或其它可調(diào)電阻盤。4萬用表。5雙蹤示波器62A直流安培表（MCL-2A直流毫安表為數(shù)字式儀表，MCL-2A直流安培表為指針式儀表，其他型號(hào)可能為MEL-06）。四實(shí)驗(yàn)方法1SG3525的調(diào)試。原理框圖見圖511。將扭子開關(guān)S1打向“直流斬波”側(cè)，S2電源開關(guān)打向“ON”，將“3”端和“4”端用導(dǎo)線短接，用示波器觀察“1”端輸出電壓波形應(yīng)為鋸齒波，并記錄其波形的頻率和幅值。扭子開關(guān)S2扳向“OFF”，用導(dǎo)線分別連接“5”、“6”、“9”，用示波器觀察“5”端波形，并記錄其波形、頻率、幅度

13、，調(diào)節(jié)“脈沖寬度調(diào)節(jié)”電位器，記錄其最大占空比和最小占空比。Dmax=Dmin=2實(shí)驗(yàn)接線圖見圖512。（1）切斷MCL-16主電源，分別將“主電源2”的“1”端和“直流斬波電路”的“1”端相連，“主電源2”的“2”端和“直流斬波電路”的“2”端相連，將“PWM波形發(fā)生”的“7”、“8”端分別和直流斬波電路VT 的G S 端相11 1連，“直流斬波電路”的“4”、“5”端串聯(lián)MEL-03電阻箱(將兩組900/0.41A的電阻并聯(lián)起來，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)調(diào)至阻值最大約450)，和直流安培表（將量程切換到2A擋）。（2）檢查接線正確后，接通控制電路和主電路的電源(注意：先接通控制電路電源后接通主電路電源

14、)，改變脈沖占空比，每改變一次，分別觀察PWM信號(hào)的波形，MOSFET的柵源電壓波形，輸出電壓、u0波形，輸出電流i 的波形，記錄PWM信號(hào)占空比D，ui、u 的平均值Ui00和U 。0（3）改變負(fù)載R的值（注意：負(fù)載電流不能超過1A），重復(fù)上述內(nèi)容2。（4）切斷主電路電源，斷開“主電路2”和“降壓斬波電路”的連接，斷開“PWM波形發(fā)生”與VT1的連接，分別將“直流斬波電路”的“6”和“主電路2”的“1”相連，“直流斬波電路”的“7”和“主電路2”的“2”端相連，將VT2的G S 分別接至“PWM波形發(fā)生”的“7”和“8”端，直流斬波電路2 2的“10”、“11” 端，分別串聯(lián)MEL-03電阻箱（兩組分別并聯(lián)，然后串聯(lián)在一起順時(shí)針旋轉(zhuǎn)調(diào)至阻值最大約900）和直流安培表（將量程切換到2A擋）。檢查接線正確后，接通主電路和控制電路的電源。改變脈沖占空比D，每改變一次，分別：觀察PWM信號(hào)的波形，MOSFET的柵源電壓波形，輸出電壓、u 波形，輸出電流i 的波形，記錄PWM信號(hào)占空比D，00ui、u 的平均值Ui和U 。00（5）改變負(fù)載R的值（注意：負(fù)載電流不能超過1A），重復(fù)上述內(nèi)容4。（6）實(shí)驗(yàn)完成后，斷開主電路電源，拆除所有導(dǎo)線。五注意事項(xiàng)：（1）“主電路電源2”的實(shí)驗(yàn)輸出電壓為15V，輸出電流為1A，當(dāng)改變負(fù)載電路時(shí)，注意R值不可過