2013電力電子變流技術(shù)實(shí)驗(yàn)(電子版).doc

電力電子變流技術(shù)實(shí)驗(yàn)自動(dòng)化科學(xué)與工程學(xué)院賴(lài)玉斌 華南理工大學(xué)教材供應(yīng)中心2013年10月前 言本書(shū)是根據(jù)自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)電力電子變流技術(shù)課程的教學(xué)計(jì)劃進(jìn)行編寫(xiě)的。這次又作了修改，使內(nèi)容更符合實(shí)際。內(nèi)容包括晶閘管三相可控整流、交流調(diào)壓及全控型電力電子器件的應(yīng)用等實(shí)驗(yàn)。晶閘管變流電路是電力電子變流技術(shù)的基礎(chǔ)，也是運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。因此，本實(shí)驗(yàn)以整流電路為重點(diǎn)，增加晶閘管應(yīng)用方面的內(nèi)容。此外，要求學(xué)生在完成書(shū)中所列實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)自己設(shè)計(jì)整流電路，提高對(duì)器件與電路結(jié)構(gòu)及工作原理的認(rèn)識(shí)與了解。鑒于本實(shí)驗(yàn)是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，要求學(xué)生從實(shí)驗(yàn)電路設(shè)計(jì)、線路連接到波形與參數(shù)測(cè)試的全過(guò)程都必須認(rèn)真參與。由于本實(shí)驗(yàn)所使用的設(shè)備為全新的MCL系列電機(jī)電力電子及電氣傳動(dòng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，波形測(cè)試也采用計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，使用中更應(yīng)謹(jǐn)慎對(duì)待。通過(guò)本實(shí)驗(yàn)使學(xué)生鞏固所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，掌握實(shí)驗(yàn)的基本方法和操作技能，培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際的良好學(xué)風(fēng)。本實(shí)驗(yàn)課計(jì)劃時(shí)數(shù)為八學(xué)時(shí)，重點(diǎn)是三相可控整流電路實(shí)驗(yàn)。本實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容涉及到電路、電子、電機(jī)與拖動(dòng)等基礎(chǔ)課的知識(shí)。目 錄實(shí)驗(yàn)須知1第一章整流電路實(shí)驗(yàn)21-1 三相半波可控整流電路實(shí)驗(yàn)21-2 三相橋式整流電路實(shí)驗(yàn)5第二章交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn)92-1 單相交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn)92-2 三相交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn)11第三章全控型電力電子器件電路實(shí)驗(yàn)133-1 采用MOSFET的單相調(diào)壓實(shí)驗(yàn)133-2 單相正弦波（SPWM）逆變電源實(shí)驗(yàn)16實(shí)驗(yàn)須知本實(shí)驗(yàn)課的目的在于培養(yǎng)學(xué)生掌握電力電子變流技術(shù)方面的實(shí)驗(yàn)方法與操作技能，指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康臄M定實(shí)驗(yàn)線路，確定實(shí)驗(yàn)步驟，測(cè)取所需數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析研究，得出必要的結(jié)論，從而寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)報(bào)告；同時(shí)可以培養(yǎng)觀察問(wèn)題、分析和解決問(wèn)題的能力。由于本實(shí)驗(yàn)既有小電流、低電壓的控制線路，又有高電壓、大電流的整流回路，不僅要觀察波形，還要測(cè)量參數(shù)，改接連線，更換負(fù)荷，致使實(shí)驗(yàn)過(guò)程較為繁雜。因此，在整個(gè)實(shí)驗(yàn)中，必須嚴(yán)肅認(rèn)真，集中精力，親自動(dòng)手，細(xì)心觀察，認(rèn)真記錄，及時(shí)完成實(shí)驗(yàn)。為此，要求學(xué)生做到：一、實(shí)驗(yàn)前認(rèn)真閱讀本實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，了解實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?nèi)容、方法與步驟及儀器設(shè)備與要求，明確實(shí)驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題。同時(shí)應(yīng)復(fù)習(xí)電力電子變流技術(shù)講義中的有關(guān)章節(jié)。二、實(shí)驗(yàn)中1. 建立實(shí)驗(yàn)小組，每組24人，推選組長(zhǎng)，由組長(zhǎng)負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)的組織工作，諸如數(shù)據(jù)記錄、波形測(cè)取、調(diào)節(jié)負(fù)載等工作，務(wù)求在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中操作協(xié)調(diào)，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。2. 了解所用儀器儀表的性能及使用方法。3. 抄錄所用負(fù)載的有關(guān)參數(shù)，如電動(dòng)機(jī)的銘牌，電阻負(fù)載的阻值等。4. 按圖接線，連線準(zhǔn)確，線路力求簡(jiǎn)單明了，走線合理。5. 接線完畢，應(yīng)有專(zhuān)人重新檢查，確認(rèn)無(wú)誤后方可通電實(shí)驗(yàn)。6. 按實(shí)驗(yàn)方法及步驟分段進(jìn)行試驗(yàn)，并認(rèn)真、及時(shí)測(cè)取和記錄數(shù)據(jù)。7. 實(shí)驗(yàn)完畢，應(yīng)將所測(cè)數(shù)據(jù)交指導(dǎo)教師審閱，認(rèn)可后，才可拆線并整理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)，所用儀表及工具和導(dǎo)線應(yīng)物歸原處。三、實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容要簡(jiǎn)明扼要，字跡清楚，圖表整潔，結(jié)論明確。報(bào)告內(nèi)容包括：1. 實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)、專(zhuān)業(yè)班級(jí)、組別、姓名、日期。2. 列出使用儀器設(shè)備的名稱(chēng)、型號(hào)、規(guī)格。3. 扼要寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?. 繪出實(shí)驗(yàn)線路圖及實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。5. 數(shù)據(jù)計(jì)算及波形整理。6. 根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)行分析，得出結(jié)論。7. 報(bào)告應(yīng)寫(xiě)在統(tǒng)一規(guī)格的報(bào)告紙上，每次實(shí)驗(yàn)每人獨(dú)立寫(xiě)出一份報(bào)告按時(shí)送交指導(dǎo)教師批閱，不得互相抄襲。預(yù)習(xí)不符合要求者不準(zhǔn)參加實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中不按操作規(guī)程和實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)而導(dǎo)致儀器、設(shè)備損壞者應(yīng)停止其實(shí)驗(yàn)，并須按情節(jié)輕重予以處理。第一章 整流電路實(shí)驗(yàn)在電力電子技術(shù)中，整流電路的作用是將交流電源變換成直流電源，在晶閘管用于整流電路后，使直流電源的幅值可調(diào)。因此，采用晶閘管的整流稱(chēng)為可控整流。整流電路按輸入交流電源的相數(shù)來(lái)分有單相和三相；按電路的結(jié)構(gòu)形式分，有半波、全波、橋式；按負(fù)載的性質(zhì)分，有電阻性、電感性和反電勢(shì)性；按控制方式分，有半控和全控。因此，電路的結(jié)構(gòu)不同，負(fù)載的性質(zhì)不同，控制方式不同，則電路的換流過(guò)程不同，對(duì)應(yīng)的數(shù)量關(guān)系和波形分解也不同。通過(guò)本章的實(shí)驗(yàn)應(yīng)搞清楚這些問(wèn)題。對(duì)于功率較大、要求直流電壓脈動(dòng)較小的負(fù)載，應(yīng)采用三相整流電路。三相可控整流電路有半波和橋式兩種結(jié)構(gòu)，橋式電路又有半控和全控之分。但三相半波電路是最基本的組成形式，橋式電路即是半波電路的串接形式。同樣，換流過(guò)程和數(shù)量關(guān)系卻有規(guī)律可循，通過(guò)本實(shí)驗(yàn)應(yīng)有更加明確的了解。1-1 三相半波可控整流電路實(shí)驗(yàn)一、 目的1. 熟悉三相半波可控整流電路的結(jié)構(gòu)組成；2. 掌握電路的工作原理；3. 了解三相交流電源相序的測(cè)量方法；4. 驗(yàn)證波形及數(shù)量關(guān)系。二、 實(shí)驗(yàn)線路實(shí)驗(yàn)電路如圖1-1所示。本實(shí)驗(yàn)設(shè)備為MCL-型多功能教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，采用組件式結(jié)構(gòu)，可根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行組合。由圖1-1可知，本實(shí)驗(yàn)電路共需四個(gè)掛箱。即MCL-18B的交流輸入電源及脈沖移相用的直流控制電源，MCL-02的整流用變壓器掛箱，MCL-03的負(fù)載電阻掛箱。三相交流電源由主控屏輸出端取得。三、 儀器設(shè)備1. MCL教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)主控制屏；2. MCL-18B掛箱；3. MCL-33掛箱；4. MEL-03掛箱；5. 虛擬示波器；6. 導(dǎo)線；7. 萬(wàn)用表。四、 內(nèi)容1. 連線構(gòu)成實(shí)驗(yàn)電路；2. 觀察三相電源相序；3. 電阻性負(fù)載實(shí)驗(yàn)；4. 電阻電感性負(fù)載實(shí)驗(yàn)。五、 注意事項(xiàng)1. 整流電路與三相電源連接時(shí)，須注意相序。2. 負(fù)載電阻值不宜過(guò)小，Id不得超過(guò)0.8A，但須大于0.1A，避免晶閘管時(shí)斷時(shí)續(xù)。3. 測(cè)量波形時(shí)，須避免測(cè)試通道的兩條地線接在非等電位端點(diǎn)上而造成短路事故。4. 為防止負(fù)載電流過(guò)大，在合主電源之前，應(yīng)先將控制電壓Uct降為零（即MCL-18B上部給定電源G的電位器RP1反時(shí)針調(diào)到底）。六、 方法與步驟1. 接線按圖1-1所示的三相半波可控整流電路結(jié)構(gòu)圖連線。1) 主控屏三相輸出電源端U、V、W與MCL-18B的L1、L2、L3相連；2) MCL-18B的U、V、W三端用三聯(lián)導(dǎo)線與MCL-33的晶閘管橋相連；3) 負(fù)載的“”端與主控屏的零點(diǎn)N端相連。4) MCL-18B的15V電源與MCL-33的15V端子相連，將兩邊的0線（即黑端子）聯(lián)接好；5) MCL-18B的上部Ug端與MCL-33的Uct端相連作為移相控制電壓。6) MCL-33中的Ub1f與零點(diǎn)（黑端子）相連，使正組觸發(fā)器功放級(jí)有電。7) 在MEL-03掛箱上取二個(gè)900電阻并聯(lián)作為電阻性負(fù)載，再與MCL-33中整流橋的直流側(cè)相連。8) 直流電壓表和直流電流表采用主控屏左側(cè)的直流表，分別與整流橋相串、并聯(lián)。9) 將主控屏下部三相電源輸出端U、V、W中任兩端與左側(cè)上部的交流電壓表V1相連，以監(jiān)視整流電路輸入交流電壓值。2. 查線1) 按圖1-1線路圖核查接線。2) 尤其要注意直流電壓表、直流電流表、交流電壓表的連線正確有否，表的量程應(yīng)選最大。3) 將MCL-33中的觸發(fā)器按鍵2、4、6按下，則此時(shí)電路為VT1、VT3、VT5工作。核查無(wú)誤后可通電實(shí)驗(yàn)。3. 三相電源相序觀察1) 通電(1) 將電柜左側(cè)的三相四線開(kāi)關(guān)合上，紅色指示燈亮。(2) 啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，用鼠標(biāo)雙擊“RIGOL”文件，顯示器出現(xiàn)示波器界面。2) 將MCL-18B掛箱上部的移相控制電位器RP1的電壓Ug為零伏（即開(kāi)關(guān)S2撥在OV位）后，按“閉合”按鈕，主電路有電。3) 慢慢增大主控屏面板左側(cè)的“交流電源輸出調(diào)節(jié)”手柄，并觀察上部的交流電壓表V1的顯示值，直到顯示為220V線電壓為止。4) 用虛擬示波器隔離卡通道輸入線1、2分別測(cè)三相電源中兩相波形，輸入線的地與電源的N點(diǎn)相接。5) 適當(dāng)調(diào)節(jié)虛擬示波器的水平及垂直方向的按鍵，屏幕上即顯示出兩相交流電壓波形。仔細(xì)觀察兩波形的相位差，以確定哪一相超前。6) 調(diào)換一相再觀察相序及相位，以確定該實(shí)驗(yàn)設(shè)備三相電源的相序。7) 將所測(cè)波形記錄。4. 電阻負(fù)載1) 改變移相控制電壓Ug，觀察在不同控制角時(shí)，輸出電壓ud、晶閘管陽(yáng)極電壓uT及門(mén)極電壓ug的波形。2) 在某一值下，測(cè)取Ud、U2及Id數(shù)據(jù)。3) 調(diào)節(jié)Ug，使=90，觀察對(duì)應(yīng)的uT、ud波形。5. 電阻電感性負(fù)載1) 將電感L與負(fù)載電阻相串接。2) 合上主電源，改變移相控制電壓Ug，觀察不同控制角時(shí)ud、uT波形。3) 在負(fù)載兩端并接續(xù)流二極管，觀察ud、uT波形的變化。七、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告1. 列出實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、儀器、內(nèi)容及接線圖。2. 繪出電阻性負(fù)載、大電感負(fù)載時(shí)的ud、uT波形。3. 將所測(cè)的Ud、U2代入公式求出對(duì)應(yīng)的值。4. 該整流電路當(dāng)為多大時(shí)，續(xù)流管工作？一周期續(xù)流管工作幾次？最大導(dǎo)電角為多少度？5. 該電路三個(gè)晶閘管門(mén)極的觸發(fā)脈沖相差多少度？若關(guān)掉其中的一個(gè)VT觸發(fā)脈沖，則負(fù)載電壓一周還有幾個(gè)波頭？6. 該電路晶閘管控制角的移相范圍是多少？晶閘管最大導(dǎo)電角為多少？7. 設(shè)計(jì)一個(gè)采用共陽(yáng)接法的三相半波可控整流電路，并在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行試驗(yàn)，觀察ud、uT波形。簡(jiǎn)述共陰接法和共陽(yáng)接法兩種電路的異同點(diǎn)。8. 實(shí)驗(yàn)體會(huì)。1-2 三相橋式整流電路實(shí)驗(yàn)一、 目的1. 熟悉三相橋式整流電路的結(jié)構(gòu)原理；2. 掌握全控與半控電路換流過(guò)程及工作特點(diǎn)；3. 觀察電壓及電流波形；4. 驗(yàn)證數(shù)量關(guān)系；5. 研究半控電路“失控”情況。二、 實(shí)驗(yàn)線路如圖1-2所示。本實(shí)驗(yàn)電路由四個(gè)部分組成。主控屏、MCL-18B掛箱、MCL-33掛箱及MEL-03掛箱。三、 儀器設(shè)備1. MCL教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)主控制屏；2. MCL-18B掛箱；3. MCL-33掛箱；4. MEL-03掛箱；5. 導(dǎo)線；6. 虛擬示波器。四、 內(nèi)容1. 半控電路實(shí)驗(yàn)1) 連線；2) 電阻電感性負(fù)載實(shí)驗(yàn)；3) 電路的“失控”過(guò)程試驗(yàn)；2. 全控電路實(shí)驗(yàn)1) 連線；2) 電阻性負(fù)載實(shí)驗(yàn)；3) 直流電動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)。五、 注意事項(xiàng)：1. 負(fù)載電流Id不得超過(guò)0.8A；2. 接線過(guò)程中，三相交流電源的相序不得接錯(cuò)；3. 直流電動(dòng)機(jī)負(fù)載實(shí)驗(yàn)前，須加上電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電源（位于主控屏中間部位）；4. 每次起動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)之前，應(yīng)先將控制電壓Ug調(diào)為0，使整流電壓d為，待合上主電源后，再逐漸加大控制電壓g。六、 方法1. 半控電路實(shí)驗(yàn)。1) 按圖-接線。 在-電路的基礎(chǔ)上，將三個(gè)整流管分別用導(dǎo)線連接到晶閘管橋上，注意+、-極性。負(fù)載電阻與電感相串接并接于整流橋。 負(fù)載電阻與電感相串接并連于整流橋。2) 電阻電感性負(fù)載實(shí)驗(yàn)。 三相調(diào)壓器逆時(shí)針調(diào)到底，使交流電壓1調(diào)為V。 使控制電壓Ug調(diào)為V。 合主電源開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)三相調(diào)壓器使輸入交流電壓1為10伏（線電壓）。 慢慢增大控制電壓Ug，用示波器觀察ud、uT及uD的波形。 改變Ug，再觀察各波形的變化。 調(diào)節(jié)Ug，使=60左右，測(cè)取此時(shí)的UL、Ud。3) 觀察“失控”現(xiàn)象。 用示波器觀察負(fù)載電壓ud。 切除VT1、VT3、VT5的門(mén)極觸發(fā)脈沖。 此時(shí)負(fù)載端出現(xiàn)一個(gè)極性為正的恒定電壓，改變控制電壓Ug，無(wú)法使電壓Ud或ud變化，注意直流電壓表和電流表的讀數(shù)。2. 全控電路實(shí)驗(yàn)1) 按圖1-2接線，注意虛線所連的三個(gè)晶閘管的陽(yáng)極連在一起，并與負(fù)載的一端相連。 將負(fù)載改接為電阻性負(fù)載。 將晶閘管VT2、VT4、VT6的門(mén)極觸發(fā)脈沖開(kāi)關(guān)接通。2) 電阻性負(fù)載實(shí)驗(yàn) 將控制電壓Ug的電位器RP1反時(shí)針旋轉(zhuǎn)到底，即Ug=0V。 輸入交流電壓UL保持為100V（線電壓）。 按“閉合”按鈕，主電路有電。 慢慢增大移相控制電壓Ug，用示波器分別觀察ud、uT及觸發(fā)脈沖uG的波形。 在某-Ug值，即某-值下，讀取輸入交流電壓UL和負(fù)載直流電壓Ud值，并作記錄。 觀察電路的移相范圍。3) 直流電動(dòng)機(jī)負(fù)載實(shí)驗(yàn) 將負(fù)載電阻除去，接上直流電動(dòng)機(jī)，并給電機(jī)加上勵(lì)磁電源。 將移相控制電壓Ug調(diào)為零。 按“閉合”按鈕，主電路有電。 慢慢增大移相控制電壓Ug，電動(dòng)機(jī)逐漸起動(dòng)旋轉(zhuǎn)。 在任一控制角下，用示波器觀察ud、uT的波形。 增大Ug，使=0，此時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速應(yīng)為最高。 切除任一晶閘管的門(mén)極觸發(fā)脈沖，觀察ud波形的變化。七、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告1. 繪制實(shí)驗(yàn)電路圖；2. 繪出半控電路阻感性負(fù)載的ud、uT及uD波形。3. 由半控橋=60時(shí)所測(cè)的Ud值，利用公式計(jì)算出對(duì)應(yīng)的輸入交流電壓UL為多少伏？4. 繪出全控電路電阻負(fù)載和直流電動(dòng)機(jī)負(fù)載時(shí)的ud、uT波形。5. 半控電路負(fù)載上的直流平均電壓ud為零，則控制角應(yīng)為多大？6. 半控電路電感性負(fù)載并接續(xù)流管的目的是什么？當(dāng)控制角應(yīng)為多少度之后，續(xù)流管才開(kāi)始工作？7. 對(duì)“失控”現(xiàn)象進(jìn)行分析；8. 全控橋電阻性負(fù)載時(shí)，直流平均電壓ud=0，此時(shí)，控制角應(yīng)為多少度？9. 全控橋直流電動(dòng)機(jī)負(fù)載，當(dāng)切險(xiǎn)一個(gè)晶閘管的觸發(fā)脈沖時(shí)，繪出對(duì)應(yīng)負(fù)載電壓ud波形，并作說(shuō)明。10. 設(shè)計(jì)一個(gè)共陽(yáng)接法的半控整流電路，并說(shuō)明晶閘管的導(dǎo)通要求。11. 體會(huì)。第二章 交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn)交流調(diào)壓廣泛用于工業(yè)加熱、燈光控制、感應(yīng)電動(dòng)機(jī)調(diào)速，以及電焊、電解、電鍍等設(shè)備。此時(shí)，常用二只普通晶閘管反并聯(lián)構(gòu)成一對(duì)調(diào)壓回路，負(fù)載上得到的為一交流電源波形，而晶閘管的工作原理與整流時(shí)相同。當(dāng)負(fù)載為大電感性時(shí)，由于電感的續(xù)流作用，會(huì)使反并聯(lián)的二個(gè)晶閘管導(dǎo)通不一致。這需要在實(shí)驗(yàn)中注意觀察。2-1 單相交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn)一、 目的1. 了解單相交流調(diào)壓電路的結(jié)構(gòu)原理。2. 掌握負(fù)載性質(zhì)不同對(duì)換流過(guò)程的影響。3. 觀察電壓波形。二、 實(shí)驗(yàn)線路如圖-所示。本實(shí)驗(yàn)電路需五個(gè)掛箱及主控屏的交流電源。三、 儀器設(shè)備1. MCL系列教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)主控屏；2. MCL-18B掛箱；3. MCL-33掛箱；4. MEL-0掛箱；5. MEL-03掛箱；6. MEL-0掛箱7. 虛擬示波器；8. 導(dǎo)線。四、 內(nèi)容1. 接線；2. 電阻性負(fù)載實(shí)驗(yàn)；3. 電阻電感性負(fù)載實(shí)驗(yàn)。五、 注意事項(xiàng)1. 電阻電感性負(fù)載試驗(yàn)時(shí)，為增大電流可適當(dāng)減小負(fù)載電阻值，但電阻不得為零。2. 檢測(cè)電壓和電流須用交流表。3. 變壓器副邊繞組極性不得接反。六、 方法1. 按圖-接線。將-中的兩只晶閘管VT1、VT4反并聯(lián)連接構(gòu)成交流調(diào)壓器；封鎖VT2、VT3、VT5、VT6的門(mén)極觸發(fā)脈沖；將開(kāi)關(guān)2撥向左側(cè)，電阻調(diào)至最大。1) 移相控制電源電位器1逆時(shí)針調(diào)到底，使gV；2) 主控屏三相調(diào)壓器逆時(shí)針調(diào)到底，合主電源開(kāi)關(guān)，慢慢增大調(diào)壓器輸出電壓，使U21=100V；3) 增大移相控制電壓Ug，用示波器觀察負(fù)載兩端的電壓ud，及晶閘管電壓uT。4) 調(diào)節(jié)Ug，觀察=60、90時(shí)的ud波形。2. 電阻電感性負(fù)載1) 將開(kāi)關(guān)2撥向左側(cè)，成為電阻電感性負(fù)載。2) 用雙蹤示波器觀察ud和負(fù)載電流id的波形；并測(cè)出對(duì)應(yīng)的ud、Id值。3) 改變和R，觀察ud、id的變化情況。圖2-1 單相交流調(diào)壓電路七、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告1. 繪制實(shí)驗(yàn)電路圖；2. 整理實(shí)驗(yàn)中記錄的各種波形，包括ud、uT波形；3. 分析電阻電感負(fù)載時(shí)的ud、id波形；4. 根據(jù)實(shí)測(cè)的Ud、Id值，求對(duì)應(yīng)的負(fù)載阻值Rd；5. 該電路的移相范圍多大？6. 體會(huì)。2-2 三相交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn)一、 目的1. 了解三相交流調(diào)壓電路的結(jié)構(gòu)原理；2. 掌握晶閘管的導(dǎo)通規(guī)律及觸發(fā)要求；3. 負(fù)載波形觀察。二、 實(shí)驗(yàn)線路如圖2-2所示。負(fù)載電阻采用三個(gè)可調(diào)變阻器連接成星形接法，即為三相三線制電路。若無(wú)中線，則每相電流須與另一相構(gòu)成通路，因此，每一瞬間需有二個(gè)晶閘管導(dǎo)通，每相的負(fù)載電壓為二分之一的線電壓，為保證電路正常工作，應(yīng)采用寬脈沖或雙窄脈沖觸發(fā)。三、 儀器設(shè)備1. MCL系列教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)主控屏；2. MCL-18B掛箱；3. MEL-0掛箱；4. MEL-03掛箱；5. MCL-33掛箱；6. 虛擬示波器；7. 導(dǎo)線。四、 內(nèi)容1. 接線；2. 三相三線制接法實(shí)驗(yàn)；3. 三相四線制接法實(shí)驗(yàn)。五、 注意事項(xiàng)1. 每個(gè)負(fù)載電阻須用二個(gè)900電阻并聯(lián)，最大電流不得超過(guò)0.8。2. 改變阻值時(shí)，須三個(gè)電阻一同改變，并在其中的一組串接交流電流表及并接電壓表。3. 三相四線接法實(shí)驗(yàn)時(shí)，從三相負(fù)載的點(diǎn)與變壓器副邊中點(diǎn)連一條線，不得將線連到原邊中點(diǎn)。六、 方法1. 按圖-連線。2. 檢查連線，無(wú)誤后可通電實(shí)驗(yàn)。3. 合主電源，調(diào)節(jié)調(diào)壓器使主控屏輸出電壓為V線電壓。4. 用示波器分別觀察負(fù)載電壓ud及uT波形。5. 用雙線觀察任意兩相負(fù)載電壓的相位，以確定負(fù)載電壓的相序。6. 三相負(fù)載中點(diǎn)加上零線，觀察負(fù)載電壓ud波形的變化。7. 在某-值下，測(cè)出對(duì)應(yīng)的Ud、Id。圖2-2 三相交流調(diào)壓電路七、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告1. 繪出實(shí)驗(yàn)線路圖；2. 整理所測(cè)波形；3. 為何要采用寬脈沖或雙窄脈沖觸發(fā)？4. 增加中線后，晶閘管的導(dǎo)電過(guò)程有否改變，移相范圍是否變化？5. 負(fù)載上的電壓為線電壓還是相電壓（無(wú)中線時(shí)）？6. 設(shè)計(jì)一個(gè)三角形接法的交流調(diào)壓線路。7. 體會(huì)。第三章 全控型電力電子器件電路實(shí)驗(yàn)晶閘管是一種導(dǎo)通可控，關(guān)斷不可控的器件，要使晶閘管關(guān)斷，只能在其陽(yáng)極施加反向電壓。因此采用晶閘管的整流電路交流側(cè)的電壓與電流相位差會(huì)隨控制角的增大而增加，致使電路的功率因數(shù)很低。因此，GTR、MOSFET等全控型器件已用于變流電路，并取得了較好的效果。本章的實(shí)驗(yàn)電路采用功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管，即MOSFET器件作為功率電子器件實(shí)現(xiàn)變流，有關(guān)全控型器件的性能請(qǐng)參閱講義。3-1 采用MOSFET的單相調(diào)壓實(shí)驗(yàn)一、 目的1. 了解MOSFET器件的工作原理；2. 熟悉PWM專(zhuān)用集成電路SG3525的組成，功能、工作原理及使用方法。3. 掌握全控型器件的單相交流調(diào)壓電路的工作原理、特點(diǎn)、波形分析。圖3-1 采用自關(guān)斷器件的單相交流調(diào)壓電路二、 實(shí)驗(yàn)線路及原理實(shí)驗(yàn)電路如圖3-1所示。該電路由脈寬調(diào)制波產(chǎn)生電路，同步信號(hào)產(chǎn)生電路，驅(qū)動(dòng)電路及主電路四個(gè)部分組成。負(fù)載為燈泡。其中VT1、VT2為MOSFET器件，連接成交流開(kāi)關(guān)形式，L與C為濾波環(huán)節(jié)。隨著自關(guān)斷器件的迅速發(fā)展，晶閘管移相控制的交流調(diào)壓電路，已逐漸被自關(guān)斷、即全控型器件的交流斬波調(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，最低次諧波頻率高，故可采用小容量濾波元件。(2) 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)備的干擾少。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)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(kāi)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RL上的電壓波形如圖3-2b所示（輸出端不帶濾波環(huán)節(jié)時(shí)），顯然，負(fù)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3-2c所示。脈寬調(diào)制信號(hào)由專(zhuān)用集成芯片SG3525產(chǎn)生，該芯片又美國(guó)硅通用公司生產(chǎn)，為第二代產(chǎn)品?？刂葡到y(tǒng)中由變壓器T、比較器和與或非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VT1導(dǎo)通；而當(dāng)交流電源的1端為正時(shí)，MOS管的VT2導(dǎo)通。電位器RP用來(lái)調(diào)節(jié)18端鋸齒波的周期。 圖3-2三、 儀器設(shè)備1. MCL教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)主控屏；2. MCL-11掛箱；3. 示波器；4. 萬(wàn)用表；5. 導(dǎo)線。四、 內(nèi)容1. PWM專(zhuān)用集成電路SG3525波形觀察。2. 控制電路與驅(qū)動(dòng)波形觀察。3. 主電路波形觀察。4. 濾波環(huán)節(jié)作用測(cè)試。五、 注意事項(xiàng)1. 1、2兩端輸入交流電壓不得超過(guò)220V。2. 3或6端不得與8端相短接，以免發(fā)生短路事故。六、 方法1. 接線1) MCL-11掛箱的交流電壓1、2端與MCL-18B的U、V、W中任兩端相連。2) 將MCL-18B的L1、L2、L3端的任兩端點(diǎn)與主控屏左側(cè)上部的交流電壓表相連，用以監(jiān)視交流電壓值。3) 將主電路3、6兩端點(diǎn)用導(dǎo)線相連。2. SG3525芯片波形觀察1) 測(cè)量18端，觀察鋸齒波周期與幅值（分開(kāi)關(guān)S2合上與通斷兩種情況）。2) 測(cè)量16端，觀察芯片輸出端最大與最小占空比。3. 控制電路相序與驅(qū)動(dòng)波形測(cè)量1) 將電位器RP逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)到底。2) 主電路通電，并使AC為220V。3) 用示波器分別觀察下列各點(diǎn)波形。(1) 13、14兩點(diǎn)與地端波形。(2) 12、15兩點(diǎn)與地端波形。(3) 9與10、11與10端間波形。4. 不帶濾波環(huán)節(jié)時(shí)主電路各點(diǎn)波形1) 主電路3與6端相連，開(kāi)關(guān)S2放在斷開(kāi)位置，電位器RP順時(shí)針調(diào)到中間位置。2) 用示波器觀察燈泡兩端電壓波形。3) MOS管VT1、VT2的兩端波形。4) 用萬(wàn)用表電壓檔檢測(cè)燈泡兩端的電壓值。5. 帶濾波環(huán)節(jié)時(shí)主電路各點(diǎn)波形1) 將主電路3與4、5與6端相連，即電路帶上L、C濾波環(huán)節(jié)。2) 用示波器分別觀察負(fù)載電壓波形，VT1、VT2的兩端波形。3) 測(cè)燈泡兩端交流電壓值。6. 在S2合上與斷開(kāi)兩種情況下，觀察負(fù)載兩端波形變化情況。七、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告1. 列出實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、儀器、內(nèi)容及接線圖。2. 畫(huà)出控制電路各點(diǎn)波形。3. 畫(huà)出主電路各點(diǎn)波形，并作說(shuō)明。4. 說(shuō)明濾波環(huán)節(jié)的作用。5. 簡(jiǎn)述電路的工作原理。6. 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？7. 簡(jiǎn)述脈寬調(diào)制調(diào)壓與相控調(diào)壓的優(yōu)缺點(diǎn)