電力電子實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書完全版

電力電子實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書完整版電力電子實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書完整版電力電子實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書完整版電力電子實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書完整版電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書目錄實(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11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)康氖炝?xí)單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的工作原理及各元件的作用；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(shí)的工作做全面解析；認(rèn)識續(xù)流二極管的作用；二、實(shí)驗(yàn)線路及原理熟習(xí)單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的工作原理及線路圖,認(rèn)識各點(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。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)容單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的調(diào)試；單結(jié)晶體管觸發(fā)電路各點(diǎn)電壓波形的觀察；單相半波整流電路帶電阻性負(fù)載時(shí)Ud/U2=f（α）特征的測定；單相半波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；四、實(shí)驗(yàn)設(shè)備電力電子實(shí)驗(yàn)臺RTDL09實(shí)驗(yàn)箱RTDL08實(shí)驗(yàn)箱RTDL11實(shí)驗(yàn)箱RTDJ37實(shí)驗(yàn)箱示波器；萬用表；五、預(yù)習(xí)要求1.認(rèn)識單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的工作原理，熟習(xí)RTDL09實(shí)驗(yàn)箱；1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(shí)，電路各部分的電壓和電流波形；掌握單相半波可控整流電路接不一樣負(fù)載時(shí)Ud、Id的計(jì)算方法。六、思慮題單相橋式半波可控整流電路接阻感性負(fù)載時(shí)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、晶閘管VT兩端電壓波形UVT，調(diào)理電位器RP1，觀察α=30o、60o、90o、120o、150o、180o時(shí)的Ud、UVT波形，并測定直流輸出電壓Ud和電源電壓U2，記錄于下表1-1中。表1-1α30o60o90o120o150o180oU2Ud（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的電源由電源電壓供給（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RTDJ37實(shí)驗(yàn)箱，選擇最大的電阻值，調(diào)理移相可變電位器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與平波電抗器串通而成，RTDL08實(shí)驗(yàn)箱供給電感）。不接續(xù)流二極管VD，在不一樣阻抗角（改變Rd的電阻值）狀況下，觀察并記錄α=30o、60o、90o、120o時(shí)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*U2*（1+cosα）]/2表1-2αoo90o120ooo3060150180U2Ud（記錄值）Ud/U22Ud（計(jì)算值）八、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1.畫出α=90o時(shí)，電阻性負(fù)載和電阻電感性負(fù)載的Ud、UVT波形；解析實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的現(xiàn)象，寫出領(lǐng)悟。九、注意事項(xiàng)在本實(shí)驗(yàn)中，觸發(fā)脈沖是從外面接入RTDL08面板上晶閘管的門極和陰極，此時(shí)，應(yīng)將所用晶閘管對應(yīng)的觸發(fā)脈沖開關(guān)撥向“斷開”地址；實(shí)驗(yàn)報(bào)告及時(shí)上交；波形圖注意橫縱坐標(biāo)（時(shí)間，電壓）單位；實(shí)驗(yàn)達(dá)成整理好導(dǎo)線及掛箱；先關(guān)閉電源再記錄波形；實(shí)驗(yàn)臺小藍(lán)本實(shí)驗(yàn)狀況記錄；注意萬用表的使用貫穿整個(gè)實(shí)驗(yàn)！??！丈量電流和電壓丈量方法不一樣，防范短路。3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)康募由罾斫馊鄻蚴饺卣麟娐返墓ぷ髟?；認(rèn)識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)線路以以下圖所示。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等集成芯片構(gòu)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理以及集成觸發(fā)電路的原理可參照電力電子技術(shù)教材的有關(guān)內(nèi)容。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)容三相橋式全控整流電路帶大電感負(fù)載；觀察整流狀態(tài)下，模擬電路故障現(xiàn)象時(shí)的各電壓波形。四、實(shí)驗(yàn)設(shè)備電力電子實(shí)驗(yàn)臺RTDL08實(shí)驗(yàn)箱RTDL11實(shí)驗(yàn)箱RTDJ37實(shí)驗(yàn)箱示波器；萬用表。五、預(yù)習(xí)要求4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(shí)的工作原理；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、思慮題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，主電路三相電源的相序能任意確立嗎？七、實(shí)驗(yàn)方法RTDL08的調(diào)試1）觀察電源控制屏上三相交流電源的電壓表指示值，三相能否均衡。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(gè)觸發(fā)脈沖；（3）將RTDL08面板上的UIf（當(dāng)三相橋式全控變流電路使用正橋VT1-VT6時(shí)）接地，將正組橋觸發(fā)脈沖的6個(gè)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)脈沖能否正常。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(shí)，將負(fù)載電阻Rd調(diào)整到最大值，。用示波器觀察并記錄α=30o，60o，90o時(shí)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2-1中。表2-1α0o30o60o90o120oUVTUd（記錄值）Ud（計(jì)算值）2（α≤60o）計(jì)算公式：Ud=2.34*U*cosαUd=2.34*U2*[1+cos（π/3+α）]（α>60o）（2）阻感性負(fù)載將負(fù)載變成阻感性負(fù)載（電感由RTDL08實(shí)驗(yàn)箱供給），用示波器觀察并記錄ooo時(shí)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、α=30，60，90UVT數(shù)值于下表2-2中。表2-2αoo60oo03090UVTUd（記錄值）Ud（計(jì)算值）計(jì)算公式：Ud=2.34*U2*cosα5（3）模擬故障現(xiàn)象當(dāng)α=60o時(shí)，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”地址，或?qū)ⅰ癠If”端的接地線斷開，模擬晶閘管失掉觸發(fā)的故障，觀察并記錄這時(shí)的Ud、UVT的變化狀況。八、實(shí)驗(yàn)報(bào)告畫出電路的移相特征Ud=f（α）；畫出α=30o，60o，90o，120o時(shí)的整流電壓Ud和晶閘管兩端電壓UVT的波形；九、注意事項(xiàng)結(jié)束實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先將電壓表與電路分別，將電流表用線短接掉，以防范儀表的損壞；電源控制屏的電壓指針不精確，需要使用萬用表；實(shí)驗(yàn)報(bào)告及時(shí)上交；波形圖注意橫縱坐標(biāo)（時(shí)間，電壓）單位；實(shí)驗(yàn)達(dá)成整理好導(dǎo)線及掛箱；先關(guān)閉電源再記錄波形；實(shí)驗(yàn)臺小藍(lán)本實(shí)驗(yàn)狀況記錄。6實(shí)驗(yàn)三單相交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康募由罾斫鈫蜗嘟涣髡{(diào)壓電路的工作原理；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；認(rèn)識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)采納了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(gè)反并聯(lián)晶閘管電路的交流相位控制，擁有鋸齒波線性好、移相范圍寬、控制方式簡單、易于集中控制、有失交保護(hù)、輸出電流大等長處。單相晶閘管交流調(diào)壓器的主電路由兩個(gè)反向并聯(lián)的晶閘管構(gòu)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KC05集成移相觸發(fā)電路的調(diào)試；單相交流調(diào)壓電路帶純阻性負(fù)載；單相交流調(diào)壓電路帶阻感性負(fù)載。四、實(shí)驗(yàn)設(shè)備電力電子實(shí)驗(yàn)臺RTDL08實(shí)驗(yàn)箱RTDL09實(shí)驗(yàn)箱RTDJ37實(shí)驗(yàn)箱示波器萬用表五、預(yù)習(xí)要求閱讀電力電子技術(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；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，認(rèn)識KC05晶閘管觸發(fā)芯片的工作7原理及在單相交流調(diào)壓電路中的應(yīng)用。六、思慮題交流調(diào)壓器在帶電感性負(fù)載時(shí)可能會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？為何？如何解決？交流調(diào)壓器有哪些控制方式？應(yīng)用處合有哪些？七、實(shí)驗(yàn)方法KC05集成晶閘管移相觸發(fā)器調(diào)試連接單相交流調(diào)壓電路后，打開RTDL09電源開關(guān)，馬上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)理電位器RP1，觀察鋸齒波斜率能否變化；調(diào)理RP2，觀察輸出脈沖的移相范圍如何變化，移相能否達(dá)到180o。單相交流調(diào)壓器帶純阻性負(fù)載將RTDL08面板上的兩個(gè)晶閘管反并聯(lián)而構(gòu)成交流調(diào)壓器，將RTDL09上單相交流調(diào)壓觸發(fā)器的輸出脈沖端“G1”、“K1”、“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)理電位器RP2，觀察不一樣α角時(shí)各點(diǎn)波形的變化；并記錄α=60o,90o,120o時(shí)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(shí)觀察負(fù)載電壓u；調(diào)理Rd的數(shù)值，使阻抗角Ψ為必定值；觀察在不一樣α角時(shí)波形的變化狀況，記錄α>Ψ、α=Ψ、α<Ψ三種狀況下負(fù)載兩端電壓u的波形。八、實(shí)驗(yàn)報(bào)告整理、畫出實(shí)驗(yàn)中記錄下的各種波形；解析電阻電感負(fù)載時(shí)，α角與Ψ角相應(yīng)關(guān)系的變化時(shí)調(diào)壓器工作的影響；解析實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的各種問題。九、注意事項(xiàng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告及時(shí)上交；波形圖注意橫縱坐標(biāo)（時(shí)間，電壓）單位；實(shí)驗(yàn)達(dá)成整理好導(dǎo)線及掛箱；先關(guān)閉電源再記錄波形；實(shí)驗(yàn)臺小藍(lán)本實(shí)驗(yàn)狀況記錄。8實(shí)驗(yàn)四三相交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康募由罾斫馊嘟涣髡{(diào)壓電路的工作原理；認(rèn)識三相交流調(diào)壓電路帶不一樣負(fù)載時(shí)的工作原理；認(rèn)識三相交流調(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)采納的三相交流調(diào)壓器為三相三線制，因?yàn)闆]有中線，每相電流一定從另一相流出以構(gòu)成回路。交流調(diào)壓器應(yīng)采納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。實(shí)驗(yàn)線路如圖4-1所示。4-1三相交流調(diào)壓主電路原理圖三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容三相交流調(diào)壓器觸發(fā)電路的調(diào)試三相交流調(diào)壓電路帶純阻性負(fù)載四、實(shí)驗(yàn)設(shè)備電力電子實(shí)驗(yàn)臺RTDL08實(shí)驗(yàn)箱RTZN08(交流電流表)RTDJ示波器萬用表五、預(yù)習(xí)要求閱讀教材中有關(guān)交流調(diào)壓器的內(nèi)容，掌握交流調(diào)壓器的工作原理；認(rèn)識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。9六、實(shí)驗(yàn)方法主控制屏調(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：“其余”。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（同三相橋式全控整流電路的實(shí)驗(yàn)）。三相交流調(diào)壓器帶電阻性負(fù)載使用正橋晶閘管VT1~VT6，按圖3-10連成三相交流調(diào)壓器主電路，其觸發(fā)脈沖已經(jīng)過內(nèi)部連線接好，只要將正橋觸發(fā)脈沖的6個(gè)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α=0°、30°、60°、90°、120°、150°時(shí)的輸出電壓波形，并記錄相應(yīng)的輸出電壓有效值添入下表4-1中。表4-1α0°30°60°90°120°150°U七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告整理并畫出實(shí)驗(yàn)中記錄下的波形；談?wù)?、解析?shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的各種問題。八、注意事項(xiàng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告及時(shí)上交；波形圖注意橫縱坐標(biāo)（時(shí)間，電壓）單位；實(shí)驗(yàn)達(dá)成整理好導(dǎo)線及掛箱；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）；實(shí)驗(yàn)臺小藍(lán)本實(shí)驗(yàn)狀況記錄。10實(shí)驗(yàn)裝置及控制組件介紹1．RTDL03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)。該裝置還包含一個(gè)逆變變壓器和一個(gè)三相全波不控整流橋。2．RTDL08三相變流橋路a．該實(shí)驗(yàn)箱裝有12只晶閘管，此中SCR1~SCR6為正組橋，SCR1~SCR6為反組橋，所有晶閘管均配有阻容汲取、熔絲保護(hù)。觸發(fā)電路采納三片KC04、一片KC41和一片KC42，能輸出雙窄脈沖或?qū)捗}沖序列。觸發(fā)脈沖經(jīng)過鈕子開關(guān)系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(shí)，無觸發(fā)脈沖輸出。觸發(fā)電路可經(jīng)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(shí)，可觀察到互差60゜的雙窄脈沖。當(dāng)輸出為寬脈沖時(shí)，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)理偏移電壓，移相控制端UCT接直流電壓用于調(diào)理導(dǎo)通角大小。單向交流調(diào)功電路觸發(fā)電路，原理以以下圖。MOC3041過零觸發(fā)單相交流調(diào)功控制電路電路左半部分是一個(gè)矩形波發(fā)生器:當(dāng)調(diào)理RP時(shí)，可獲取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)理矩形波的占空比，即可調(diào)理雙向可控硅的導(dǎo)通的時(shí)間，將兩個(gè)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．RTDL09晶闡管觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)箱該掛件包含了單結(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11原理圖如圖2-14所示。單結(jié)晶體管T3、整流穩(wěn)壓環(huán)節(jié)及由T1、T2等組R1R3R4R5DW1.T2R2.VD1T3..VD3.R6.DW2DW3C1C2VD2..VD4T1........圖2-14單結(jié)晶體管觸發(fā)電路成的等效可變電阻構(gòu)成。由同步變壓器副邊輸出60V的交流同步電壓Ur，經(jīng)VD1半波整流，再由穩(wěn)壓管DW1、DW2進(jìn)行削波，從而獲取梯形波電壓，其過零點(diǎn)與晶閘管陽極電壓的過零點(diǎn)一致，梯形波經(jīng)過R4、T2向電容C2充電，因?yàn)閱谓Y(jié)晶體管擁有負(fù)阻特征，當(dāng)充電電壓達(dá)到單結(jié)晶體管的峰值電壓U時(shí)，單結(jié)晶體管PT3導(dǎo)通，從而經(jīng)過脈沖變壓器輸出脈沖。同時(shí)C2經(jīng)T3放電，因?yàn)闀r(shí)間常數(shù)很小，UC2很快降落到單結(jié)晶體管的谷點(diǎn)電壓Uv，T3重新關(guān)斷，C2再次充電。每個(gè)梯形波周期內(nèi)，T3可能導(dǎo)通、關(guān)斷多次，但只有第一個(gè)輸出脈沖起作用。電容C2的充電時(shí)間常數(shù)由等效電阻等決定，由RP1來調(diào)理。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).....R7R5R6...R4VD1.C3.VD4..C2..C4..VD5R2T1.T2.R3R1..VD2VD3.T3C1R8

VD6.VD7........圖2-15正弦波同步觸發(fā)電路節(jié)構(gòu)成，同步信號由同步變壓器供給。晶體管T1左側(cè)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UT、偏移電壓Ub及控制電壓Uct，RP1可調(diào)理Uct，RP2調(diào)理Ub。調(diào)理Uct可改變觸發(fā)電路的控制角α。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的集電極經(jīng)過C4、RP3耦合到T2的基極。當(dāng)同步移相環(huán)節(jié)送出負(fù)脈沖時(shí)，使單穩(wěn)電路翻轉(zhuǎn)，從而輸出脈寬可調(diào)的觸發(fā)脈沖。12（3）鋸齒波同步移相觸發(fā)電路原理圖如圖2-16所示。鋸齒波同步移相觸發(fā)電路由同步檢測、鋸齒波形成、移相控...........VD6..VD7R1DW1R3R9R10R11VD5VD8.VD1.......C3VD9.T1R6VD3..T3.R2R4.R7T4T5R12C5C4.VD2.T2C2VD4R5R8C1..T6.......圖2-16鋸齒波同步移相觸發(fā)電路制、脈沖形脈沖放大等環(huán)節(jié)構(gòu)成。由T1、VD1、VD2、C1等元件構(gòu)成同步檢測環(huán)節(jié)，其作用是利用同步電壓