電力電子學實驗內容

電力電子學實驗》講義實驗二：直流斬波電路（設計性）的性能研究一、實驗目的熟悉六種斬波電路（buckchopper、boostchopper、buck-boostchopper、cukchopper、sepicchopper、zetachopper）的工作原理，掌握這六種斬波電路的工作狀態(tài)及波形情況。二、實驗內容SG3525芯片的調試斬波電路的連接斬波電路的波形觀察及電壓測試三、實驗設備及儀器電力電子教學試驗臺主控制屏NMCL-22組件示波器（自備）萬用表（自備）四、實驗方法按照面板上各種斬波器的電路圖，取用相應的元件，搭成相應的斬波電路即可.1.SG3525性能測試先按下開關s1（1） 鋸齒波周期與幅值測量（分開關s2、S3、s4合上與斷開多種情況）。測量“T端。（2） 輸出最大與最小占空比測量。測量“2”端。2．buckchopper（1） 連接電路。將UPW（脈寬調制器）的輸出端2端接到斬波電路中IGBT管VT的G端,分別將斬波電路的1與3，4與12，12與5，6與14，15與13，13與2相連，照面板上的電路圖接成buckchopper斬波器。（2） 觀察負載電壓波形。經檢查電路無誤后，按下開關s1、s8,用示波器觀察VD1兩端12、13孔之間電壓，調

節(jié)upw的電位器rp,即改變觸發(fā)脈沖的占空比，觀察負載電壓的變化，并記錄電壓波形觀察負載電流波形。用示波器觀察并記錄負載電阻R4兩端波形改變脈沖信號周期。在S2、S3、S4合上與斷開多種情況下,重復步驟(2)、(3)改變電阻、電感參數(shù)?？蓪讉€電感串聯(lián)或并聯(lián)以達到改變電感值的目的，也可改變電阻，觀察并記錄改變電路參數(shù)后的負載電壓波形與電流波形，并分析電路工作狀態(tài)。3．boostchopper(1)照圖接成boostchopper電路。電感和電容任選，負載電阻r選r4或r6。(實驗步驟同buckchopper。)4．buck-boostchopper(1)照圖接成buck-boostchopper電路。電感和電容任選，負載電阻r選r4或r6。(實驗步驟同buckchopper)5．cukchopper(1)照圖接成cukchopper電路。電感和電容任選，負載電阻r選r4或r6。(實驗步驟同buckchopper。)6．sepicchopper(1)照圖接成sepicchopper電路。電感和電容任選，負載電阻r選r4或r6。(實驗步驟同buckchopper。)7．zetachopper(1)照圖接成zetachopper電路。電感和電容任選，負載電阻r選r4或r6。(實驗步驟同buckchopper。)五、具體實驗項目參數(shù)如下：L1VD IBuckChopperBoostChopper VDTvt?l1C7pRBuck-BoostChopperL1=制L1VD IBuckChopperBoostChopper VDTvt?l1C7pRBuck-BoostChopperL1=制］vt*!vdRCukChopperRSepicChopperRZetaChopper六、實驗報告：記錄實驗波形，分析各種控制電路在不同的占空比驅動下的輸出電壓情況。實驗一：單相橋式全控整流電路實驗一、實驗目的1．了解單相橋式全控整流電路的工作原理。2．研究單相橋式全控整流電路在電阻負載、電阻—電感性負載及反電勢負載時的工作。熟悉NMCL—05鋸齒波觸發(fā)電路的工作。二、實驗線路及原理參見圖4-7。三、實驗內容單相橋式全控整流電路供電給電阻負載。單相橋式全控整流電路供電給電阻—電感性負載。單相橋式全控整流電路供電給反電勢負載。四、實驗設備及儀器NMCL系列教學實驗臺主控制屏。NMCL—18組件（適合NMCL—II）或NMCL—31組件（適合NMCL—III）。NMCL—33組件或NMCL—53組件（適合NMCL—II、III、V）NMCL—05組件或NMCL—05A組件NMEL—03三相可調電阻器或自配滑線變阻器。NMCL-35三相變壓器。雙蹤示波器（自備）萬用表（自備）五、注意事項1?本實驗中觸發(fā)可控硅的脈沖來自NMCL-05掛箱，故NMCL-33（或NMCL-53,以下同）的內部脈沖需斷X］插座相連的扁平帶需拆除，以免造成誤觸發(fā)。電阻RP的調節(jié)需注意。若電阻過小，會出現(xiàn)電流過大造成過流保護動作（熔斷絲燒斷，或儀表告警）；若電阻過大，則可能流過可控硅的電流小于其維持電流，造成可控硅時斷時續(xù)。3．電感的值可根據(jù)需要選擇，需防止過大的電感造成可控硅不能導通。NMCL-05面板的鋸齒波觸發(fā)脈沖需導線連到NMCL-33面板，應注意連線不可接錯，否則易造成損壞可控硅。同時，需要注意同步電壓的相位，若出現(xiàn)可控硅移相范圍太小(正常范圍約30°?180°),可嘗試改變同步電壓極性。逆變變壓器采用NMCL-35三相變壓器，原邊為220V,低壓繞組為110V。示波器的兩根地線由于同外殼相連，必須注意需接等電位，否則易造成短路事故。帶反電勢負載時，需要注意直流電動機必須先加勵磁。六、實驗方法將NMCL—05(或NMCL—05A，以下均同)面板左上角的同步電壓輸入接NMCL—18的U、V輸出端(如您選購的產品為NMCL—III、V，貝恫步電壓輸入直接與主控制屏的U、V輸出端相連)，“觸發(fā)電路選擇”撥向“鋸齒波”。斷開NMCL-35和NMCL-33的連接線，合上主電路電源，調節(jié)主控制屏輸出電壓U至220V,此時鋸齒波觸發(fā)電路應處于工作狀態(tài)。uvNMCL-18的給定電位器RP1逆時針調到底，使U=0。調節(jié)偏移電壓電位器RP2,ct使a=90°o斷開主電源，連接NMCL-35和NMCL-33o(注：如您選購的產品為NMCL—III、V，無三相調壓器，直接合上主電源。以下均同。)3．單相橋式全控整流電路供電給電阻負載。接上電阻負載(可采用兩只900Q電阻并聯(lián))，并調節(jié)電阻負載至最大，短接平波電抗器。合上主電路電源，調節(jié)U，求取在不同a角(30°、60°、90°)時整流電路的ct輸出電壓u廠f(t),晶閘管的端電壓uVT=f(t)的波形，并記錄相應a時的uct、Ud和交流輸入電壓U2值。若輸出電壓的波形不對稱，可分別調整鋸齒波觸發(fā)電路中RP1，RP3電位器。4．單相橋式全控整流電路供電給電阻—電感性負載。斷開平波電抗器短接線，求取在不同控制電壓Uct時的輸出電壓U=f(t)，負載電流i=f(t)以及晶閘管端電壓UVT=f(t)波形并記錄相應Uct時的Ud、U2值。注意，負載電流不能過小，否則造成可控硅時斷時續(xù)，可調節(jié)負載電阻RP,但負載電流不能超過0.8A，U從零起調。ct改變電感值(L=100mH),觀察a=90°，U=f(t).i=f(t)的波形，并加以分析。注意，增加ut使u前移時，若電流太大，可增加與L相串聯(lián)的電阻加以限流。ct5．單相橋式全控整流電路供電給反電勢負載。把開關S合向左側，接入直流電動機，短接平波電抗器，短接負載電阻Rd。調節(jié)Uct，在a=90。時，觀察Ud=f(t),id=f(t)以及U〃=f(t)。注意，交流電壓UUV須從0V起調，同時直流電動機必須先加勵磁。直流電動機回路中串入平波電抗器(L=700mH),重復(a)的觀察。七、實驗報告繪出單相橋式晶閘管全控整流電路供電給電阻負載情況下，當u=60°,90°時的ud、uVT波形，并加以分析。dVT繪出單相橋式晶閘管全控整流電路供電給電阻一電感性負載情況下，當u=90°時的Ud、id、UVT波形，并加以分析。ddVT作出實驗整流電路的輸入一輸出特性U=(Uc)，觸發(fā)電路特性Uc=(u)及U/U2=f(u)。實驗心得體會。主U控4制屏輸V出4MEL-02(MCL-35)22DV/110V1V22V1MCL-18L1U-O Q-L2VMCL-33(MCL-53)直流電流表—C2W-0直流電壓表RP。瓏好臟黑比-J(常丄呈)s—dwRP：或為MEL-03的900歐瓷盤電阻井聯(lián).或自配Gk10接VT1G2sK2接VTEG3.K3接VT4G4、K4接VT3G1K1G2K2G3K3G4K4o鋸齒波觸發(fā)電路7nUetc—MCL-1o鋸齒波觸發(fā)電路7nUetc—MCL-18(MCL-31) GML-05或MCL-36侖z般蓋費理時苗疇鶴實驗三：單相交流調壓電路實驗一、實驗目的1．加深理解單相交流調壓電路的工作原理。2．加深理解交流調壓感性負載時對移相范圍要求。二、實驗內容1．單相交流調壓器帶電阻性負載。2．單相交流調壓器帶電阻—電感性負載。三、實驗線路及原理本實驗采用了鋸齒波移相觸發(fā)器。該觸發(fā)器適用于雙向晶閘管或兩只反并聯(lián)晶閘管電路的交流相位控制，具有控制方式簡單的優(yōu)點。晶閘管交流調壓器的主電路由兩只反向晶閘管組成，見圖4-15。四、實驗設備及儀器1．NMCL系列教學實驗臺主控制屏。NMCL—18組件（適合NMCL—II）或NMCL—31組件（適合NMCL—III）。NMCL—33（A）組件或NMCL—53組件（適合NMCL—II、III、V）。NMCL—05組件或NMCL—05A組件或NMCL—54組件。MEL-03組件（或自配滑線變阻器4500,1A）二蹤示波器（自備）萬用表（自備）五、注意事項在電阻電感負載時，當a<9時，若脈沖寬度不夠會使負載電流出圈套的直流分量。損壞元件。為此主電路可通過變壓器降壓供電,這樣即可看到電流波形不對稱現(xiàn)象,又不會損壞設備。六、實驗方法1．單相交流調壓器帶電阻性負載將NMCL-33（或NMCL—53）上的兩只晶閘管VT1,VT4反并聯(lián)而成交流電調壓器，將觸發(fā)器的輸出脈沖端G]、K],G3、K3分別接至主電路相應VT1和VT4的門極和陰極。把開關S打向左邊，接上電阻性負載（可采用兩只900Q電阻并聯(lián)），并調節(jié)電阻負載至最大。

NMCL-18的給定電位器RP1逆時針調到底，使Ut=0。調節(jié)鋸齒波同步移相觸發(fā)電ct路偏移電壓電位器RP2,使a=150°o三相調壓器逆時針調到底，合上主電源，調節(jié)主控制屏輸出電壓，使Uuv=220V。用示波器觀察負載電壓u=f（t）,晶閘管兩端電壓uVT=f（t）的波形，調節(jié)Uct，觀察不同a角時各波形的變化，并記錄a=60。，90。，120。時的波形。注：如您選購的產品為NMCL—III、V，無三相調壓器，直接合上主電源。以下均同2．單相交流調壓器接電阻—電感性負載KCL-1B主ULIKCL-1B主ULIU控O制屏輸VL2.V出°flIL3'NL：同步電壓■0-0MCL-1S同步電壓■0-0鋸齒遽越發(fā)電路To GGkKlgVTI &3、K3^VI4L：平誼電抗器.可迪擇曲0胡＜負載電阻，或劃EL-0溯Q喊細電阻并骯或自証1郵0.65^聯(lián)看技變阻器圖4-15單相交流調壓電路（1）在做電阻—電感實驗時需調節(jié)負載阻抗角的大小，因此須知道電抗器的內阻和電感量。可采用直流伏安法來測量內阻，如圖6-1所示，電抗器的內阻為RL=UL/I電抗器的電感量可用交流伏安法測量，如圖6-2所示，由于電流大時對電抗器的電感量影響較大，采用自耦調壓器調壓多測幾次取其平均值，從而可得交流阻抗。

ZL=UL/I電抗器的電感量為Ll=^ZL-RL/（2吋）這樣即可求得負載阻抗角tg-tg-1%

Rd+RL在實驗過程中，欲改變阻抗角，只需改變電阻器的數(shù)值即可。（2）斷開電源，接入電感（L=700mH）。調節(jié)Uct，使a=45°0三相調壓器逆時針調到底，合上主電源，調節(jié)主控制屏輸出電壓，使Uuv=220V。用二蹤示波器同時觀察負載電壓u和負載電流i的波形。調節(jié)電阻R的數(shù)值（由大至?。?，觀察在不同a角時波形的變化情況。記錄a〉Q，a=Q，a<Q三種情況下負載兩端電壓u和流過負載的電流i的波形。也可使阻抗角0為一定值，調節(jié)a觀察波形。注：調節(jié)電阻R時，需觀察負載電流，不可大于0.8A。（說明：如采購的是NMCL—V型，貝I」觸發(fā)電路為KJ004集成電路，具體應用可參考相關教材。電阻性負載可采用兩只3°°Q電阻相串聯(lián)。）七、實驗報告1．整理實驗中記錄下的各類波形分析電阻電感負載時，a角與甲角相應關系的變化對調壓器工作的影響。3．分析實驗中出現(xiàn)的問題。實驗四：單相交直交變頻電路一、實驗目的熟悉單相交直交變頻電路的組成，重點熟悉其中的單相橋式PWM逆變電路中元器件的作用，工作原理，對單相交直交變頻電路驅動電機時的工作情況及其波形作全面分析，并研究正弦波的頻率和幅值及三角波載波頻率與電機機械特性的關系二、實驗內容1測量SPWM波形產生過程中的各點波形2．觀察變頻電路驅動電機時的輸出波形3．觀察電機工作情況三、實驗設備和儀器1．電力電子及電氣傳動主控制屏NMCL-22組件MEL-03組件雙蹤示波器（自備）萬用表（自備）四、實驗方法1．SPWM波形的觀察按下左下方的開關S5（1）觀察"SPWM波形發(fā)生"電路輸出的正弦信號Ur波形（2端與地端），改變正弦波頻率調節(jié)電位器，測試其頻率可調范圍。U+VE3W2電流取樣2」VD1圖5-19VD3呎2fAm'「U+VE3W2電流取樣2」VD1圖5-19VD3呎2fAm'「2VD2 O 色VD23■—VT1G2VT2IXVD4Q1*—!1—0U00^^D)=001護3VT3:FVT4（2） 觀察三角形載波Uc的波形（1端與地端），測出其頻率,并觀察Uc和Ur的對應關系。（3） 觀察經過三角波和正弦波比較后得到的SPWM（3端與地端）。2．邏輯延時時間的測試將"SPWM波形發(fā)生"電路的3端與"DLD"的1端相連，用雙蹤示波器同時觀察'DLD"的1和2端波形,并記錄延時時間Td.。3．同一橋臂上下管子驅動信號死區(qū)時間測試分別將“隔離驅動”的G和主回路的G'相連,用雙蹤示波器分別同時測量G1、E1和G2、E2，G3、E3和G4、E2的死區(qū)時間。4．不同負載時波形的觀察按圖5-19接線。先斷開主電源和開關S1。將三相調壓器的U、V、W接主電路的相應處，，將主電路的1、3端相連，（1） 當負載為電阻時（6、7端接一電阻），觀察負載電壓的波形，記錄其波形、幅值頻率。在正弦波Ur的頻率可調范圍內，改變Ur的頻率多組，記錄相應的負載電壓、波形、幅值和頻率。（2） 當負載為電阻電感時（6、8端相聯(lián)，9端和7端接一電阻），觀察負載電壓和負載電流的波形。*選做實驗：三相橋式全控整流及有源逆變電路實驗一、實驗目的熟悉NMCL-18,NMCL-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。了解集成觸發(fā)器的調整方法及各點波形。二、實驗內容1.三相橋式全控整流電路三相橋式有源逆變電路觀察整流或逆變狀態(tài)下，模擬電路故障現(xiàn)象時的波形。三、實驗線路及原理實驗線路如圖4-12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，可輸出經高頻調制后的雙窄脈沖鏈。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”的有關教材。四、實驗設備及儀器NMCL系列教學實驗臺主控制屏。NMCL—18組件（適合NMCL—II）或NMCL—31組件（適合NMCL—III）。NMCL—33（A）組件或NMCL—53組件（適合NMCL—II、III、V）MEL-03可調電阻器（或滑線變阻器1.8K,0.65A）NMCL-35芯式變壓器二蹤示波器（自備）萬用表（自備）五、實驗方法1．按圖接線，未上主電源之前，檢查晶閘管的脈沖是否正常。（1） 打開NMCL-18電源開關，給定電壓有電壓顯示。（2） 用示波器觀察NMCL-33（或NMCL-53，以下同）的雙脈沖觀察孔，應有間隔均勻，相互間隔60o的幅度相同的雙脈沖。（3） 檢查相序，用示波器觀察“1”，“2”單脈沖觀察孔，“1”脈沖超前“2”脈沖600，則相序正確，否則，應調整輸入電源。（4） 用示波器觀察每只晶閘管的控制極，陰極，應有幅度為1V—2V的脈沖。注：將面板上的Ublf(當三相橋式全控變流電路使用I組橋晶閘管VT1?VT6時)接地，將I組橋式觸發(fā)脈沖的六個開關均撥到“接通”(5)將給定器輸出Ug接至NMCL-33面板的Uct端，調節(jié)偏移電壓Ub,在