電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)講義

1、電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)講義內(nèi)蒙古大學(xué)電子信息工程學(xué)院自動(dòng)化系目錄實(shí)驗(yàn)一安全規(guī)程與實(shí)驗(yàn)規(guī)程 1實(shí)驗(yàn)二單結(jié)晶體管觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn) 6實(shí)驗(yàn)三單相橋式半控整流電路實(shí)驗(yàn) 8實(shí)驗(yàn)四 SCR、GTO MOSFET GTR IGBT特性實(shí)驗(yàn) 13實(shí)驗(yàn)五直流斬波電路的性能研究（六種典型線(xiàn)路） 16實(shí)驗(yàn)六三相橋式全控整流及有源逆變電路實(shí)驗(yàn) 23實(shí)驗(yàn)七單相正弦波脈寬調(diào)制（SPWM逆變電路實(shí)驗(yàn) 28實(shí)驗(yàn)八整流電路有源功率因數(shù)校正 3318 / 43實(shí)驗(yàn)一安全規(guī)程與實(shí)驗(yàn)規(guī)程一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、掌握安全規(guī)程及實(shí)驗(yàn)規(guī)程、安全用電知識(shí)、操作規(guī)范，以確保實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的人身安全2、熟悉實(shí)驗(yàn)設(shè)備的主電路。二、實(shí)驗(yàn)所需掛件及附件：序號(hào)型號(hào)備注1D

2、JK01電源控制屏該控制屏包含“二相電源輸出”等幾個(gè)模塊三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1、安全規(guī)程及實(shí)驗(yàn)規(guī)程的教育。2、主電路圖各組成部分的觀(guān)察與連接。四、預(yù)習(xí)要求：閱讀電力電子技術(shù)教材中有關(guān)安全操作的內(nèi)容。五、思考題：該實(shí)驗(yàn)的操作要求與以前的弱電實(shí)驗(yàn)有什么不同?六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告：1、畫(huà)出實(shí)驗(yàn)主電路圖。2、寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)安全操作規(guī)程。附錄：一、實(shí)驗(yàn)安全規(guī)程為了順利完成電力電子技術(shù)及電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)，確保實(shí)驗(yàn)時(shí)人身安全及設(shè)備可靠運(yùn)行要嚴(yán)格遵守如下安全操作規(guī)程：1、在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，絕對(duì)不允許雙手同時(shí)接到隔離變壓器的兩個(gè)輸出端，將人體當(dāng)作負(fù)載使用。2、為了提高學(xué)生的安全用電常識(shí)，任何接線(xiàn)和拆線(xiàn)都必須在切斷電源后方可進(jìn)行。3、為了提

3、高試驗(yàn)過(guò)程中的效率，學(xué)生獨(dú)立完成接線(xiàn)或改接線(xiàn)路后，應(yīng)仔細(xì)再次核對(duì)線(xiàn)路，并使組內(nèi)其他同學(xué)引起注意后方可接通電源。4、如果在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)生告警，應(yīng)仔細(xì)檢查線(xiàn)路以及電位器的調(diào)節(jié)位置，確定無(wú)誤后，方可重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。5、在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)注意所接儀表的最大量程，選擇合適的負(fù)載完成試驗(yàn)，以免損壞儀表、電源或負(fù)載。6、電源控制屏以及各掛件所使用的保險(xiǎn)絲規(guī)格和型號(hào)是經(jīng)我們反復(fù)試驗(yàn)選定的，不得私自改變其型號(hào)和規(guī)格，否則可能會(huì)引起不可預(yù)料的后果。7、在加電流、轉(zhuǎn)速閉環(huán)前一定要確保反饋極性是否正確，應(yīng)構(gòu)成負(fù)反饋。8、除作階躍啟動(dòng)試驗(yàn)外，系統(tǒng)啟動(dòng)前負(fù)載電阻必須放在最大阻值，給定電位器必須退回至零位后，才允許合閘啟動(dòng)并慢慢

4、增加給定，以免元件和設(shè)備過(guò)載損壞。9、在直流電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，要先開(kāi)勵(lì)磁電源，后加電樞電壓。完成實(shí)驗(yàn)時(shí)，要先關(guān)電樞電壓，再關(guān)勵(lì)磁電源。二、DJK01電源控制屏電源控制屏主要為實(shí)驗(yàn)提供各種電源， 如三相交流電源、 直流勵(lì)磁電源。 同時(shí)為實(shí)驗(yàn)提供所需的儀表，如直流電壓、電流表，交流電壓、電流表。屏上還設(shè)有定時(shí)器兼報(bào)警記錄儀，供教師考核學(xué)生實(shí)驗(yàn)之用。在控制屏正面的大凹槽內(nèi)，設(shè)有兩根不銹鋼管，可掛置實(shí)驗(yàn)所需掛件，凹槽底部設(shè)有12 芯、 10 芯、 4 芯、3 芯等插座， 有源掛件的電源從這些插座提供。 在控制屏兩邊設(shè)有單相三極 220V 電源插座及三相四極 380V 電源插座，此外還設(shè)有供實(shí)驗(yàn)臺(tái)照明用的40

5、W日光燈。1、三相電網(wǎng)電壓指示三相電網(wǎng)電壓指示主要用于檢測(cè)輸入的電網(wǎng)電壓是否有缺相，操作交流電壓表下面的切換開(kāi)關(guān)，觀(guān)測(cè)三相電網(wǎng)各線(xiàn)間電壓是否平衡。2、定時(shí)器兼報(bào)警記錄儀平時(shí)作為時(shí)鐘使用，具有設(shè)定實(shí)驗(yàn)時(shí)間、定時(shí)報(bào)警、切斷電源等功能，它還可以自動(dòng)記錄由于接線(xiàn)操作錯(cuò)誤所導(dǎo)致的告警次數(shù)。（具體操作方法詳見(jiàn)DJDK-俾電力電子技術(shù)及電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)裝置使用說(shuō)明書(shū)）3、控制部分它的主要功能是控制電源控制屏的各項(xiàng)功能，它由電源總開(kāi)關(guān)、啟動(dòng)按鈕及停止按鈕組成。當(dāng)打開(kāi)電源總開(kāi)關(guān)時(shí)，紅燈亮；當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕后，紅燈滅，綠燈亮，此時(shí)控制屏的三 相主電路及勵(lì)磁電源都有輸出。4、三相主電路輸出三相主電路輸出可提供三相交流20

6、0V/3A或240V/3A電源。輸出的電壓大小由“調(diào)速電源 選擇開(kāi)關(guān)”控制，當(dāng)開(kāi)關(guān)置于“直流調(diào)速”側(cè)時(shí)， A B、C俞出線(xiàn)電壓為200V,可完成電力電 子實(shí)驗(yàn)以及直流調(diào)速實(shí)驗(yàn)；當(dāng)開(kāi)關(guān)置于“交流調(diào)速”側(cè)時(shí)，A、B、C俞出線(xiàn)電壓為240V,可完成交流電機(jī)調(diào)壓調(diào)速及審級(jí)調(diào)速等實(shí)驗(yàn)。在 A、B、C三相處裝有黃、綠、紅發(fā)光二極管，用以 指示輸出電壓。同時(shí)在主電源輸出回路中還裝有電流互感器，電流互感器可測(cè)定輸出電流的 大小，供電流反饋和過(guò)流保護(hù)使用，面板上的TA1、TA2、TA3E處觀(guān)測(cè)點(diǎn)用于觀(guān)測(cè)三路輸出電壓信號(hào)。5、勵(lì)磁電源在按下啟動(dòng)按鈕后將勵(lì)磁電源開(kāi)關(guān)撥向“開(kāi)”，則勵(lì)磁電源輸出為220V勺直流電壓，并

7、有發(fā)光二極管指示輸出是否正常，勵(lì)磁電源由0.5A熔絲做短路保護(hù)。勵(lì)磁電源僅為直流電機(jī)提供勵(lì)磁電流，由于勵(lì)磁電源的容量有限，一般不要作為大電流的直流電源使用。6、面板儀表面板下部設(shè)置有土 300V數(shù)字式直流電壓表和± 5A數(shù)字式直流電流表，精度為0.5級(jí)，能 為可逆調(diào)速系統(tǒng)提供電壓及電流指示。面板上部設(shè)置有500V真有效值交流電壓表和5A真有效值交流電流表，精度為 0.5 級(jí)，供交流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)時(shí)使用。7、電源控制屏啟動(dòng)程序與操作說(shuō)明1） 、接通控制屏的三相四線(xiàn)電源。2） 、電源控制屏啟動(dòng)時(shí)，先將總電源鑰匙開(kāi)關(guān)置于“開(kāi)”的位置。此時(shí)，電源左右兩側(cè)電源插座有電（220V） ，凹槽內(nèi)的掛件

8、電源插座有電 ; 此時(shí)“停止”按鈕指示燈（紅色）亮，“啟動(dòng)”按鈕指示燈 （ 綠色 ） 滅，計(jì)時(shí)兼報(bào)警紀(jì)錄儀開(kāi)始計(jì)時(shí)并顯示時(shí)間。通過(guò)左上角的波段開(kāi)關(guān)和電壓表來(lái)觀(guān)察三相輸入電源是否正常，為防止電源開(kāi)關(guān)頻繁動(dòng)作對(duì)電壓表的沖擊，平 時(shí)請(qǐng)將波段開(kāi)關(guān)置于空檔。3） 、按動(dòng)“啟動(dòng)”按鈕，紅燈滅，綠燈亮；此時(shí)三相隔離變壓器輸出電壓，選擇“直流調(diào)速”時(shí)為220V;選擇“交流調(diào)速”時(shí)為 250V;直流勵(lì)磁電源電壓為220M在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中 嚴(yán)禁將主電路輸出端及電流互感器輸出短路，以免發(fā)生意外。4） 、實(shí)驗(yàn)完畢，應(yīng)先關(guān)閉所有掛件的電壓電源開(kāi)關(guān)或切斷勵(lì)磁電源，然后按動(dòng)“停止”按鈕開(kāi)關(guān)、切斷主電路電源，最后將鑰匙開(kāi)關(guān)置于“

9、關(guān)”的位置，切斷總電源。三、實(shí)驗(yàn)規(guī)程l 實(shí)驗(yàn)課前要認(rèn)真預(yù)習(xí)，做好必要的準(zhǔn)備工作，如做好預(yù)習(xí)報(bào)告，閱讀注意事項(xiàng)，未預(yù)習(xí)者不得參加實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)課不得無(wú)故遲到。2實(shí)驗(yàn)時(shí)，實(shí)驗(yàn)者應(yīng)認(rèn)真仔細(xì)，注重培養(yǎng)獨(dú)立分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，要有協(xié)作精神，同組合作者要團(tuán)結(jié)互助、共同探討、互相學(xué)習(xí)。3接完線(xiàn)路，應(yīng)先自行檢查，再請(qǐng)教師復(fù)查后才能接通電源，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。改接線(xiàn)路時(shí)，必須先切斷電源。4 實(shí)驗(yàn)完畢，所記錄數(shù)據(jù)經(jīng)教師審閱簽字后，方可拆線(xiàn)，實(shí)驗(yàn)報(bào)告無(wú)教師簽字無(wú)效。5 未經(jīng)許可，不得亂用與本次實(shí)驗(yàn)無(wú)關(guān)的設(shè)備器材，不得將實(shí)驗(yàn)室物品攜出室外。6 要愛(ài)護(hù)儀器設(shè)備，凡損壞儀器設(shè)備者，應(yīng)填寫(xiě)損壞單。對(duì)于不聽(tīng)從教師指導(dǎo)和違反操作規(guī)程

10、而損壞儀器設(shè)備者，除寫(xiě)出書(shū)面檢討外，還應(yīng)進(jìn)行賠償。7 維護(hù)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的整潔與肅靜，嚴(yán)禁隨地吐痰，大聲喧嘩。實(shí)驗(yàn)完畢后，斷掉電源，將用過(guò)的導(dǎo)線(xiàn)，儀器設(shè)備整理好放歸原位，并做好值日工作。四、安全用電知識(shí)1不得帶電接線(xiàn)或拆、改線(xiàn)路，安裝、更換保險(xiǎn)絲。2合閘與拉閘操作要果斷可靠，操作者不應(yīng)面對(duì)刀閘，以防電弧噴出燒傷。3線(xiàn)路接好通電時(shí)，必須通知本組同學(xué)，同組者要相互密切配合，以防發(fā)生意外。4儀表設(shè)備應(yīng)放置合理，避免導(dǎo)線(xiàn)跨越電源刀閘、儀表、旋轉(zhuǎn)或運(yùn)動(dòng)的機(jī)械部分。各種設(shè)備要可靠放置，防止跌落摔壞設(shè)備。5實(shí)驗(yàn)中，如發(fā)現(xiàn)有超量程、過(guò)熱、異味、異聲、冒煙、火花等，應(yīng)立即切斷電源再處理故障。6實(shí)驗(yàn)時(shí)，要精神集中，嚴(yán)肅

11、認(rèn)真。7不得穿濕衣濕鞋或濕手赤足做實(shí)驗(yàn)，以防引起觸電事故。8使用儀器設(shè)備時(shí)，必須先閱讀有關(guān)附錄內(nèi)容的說(shuō)明，了解設(shè)備的規(guī)格，使用方法等。嚴(yán)格按額定值使用，調(diào)節(jié)電源或電路參數(shù)時(shí)，應(yīng)密切監(jiān)視電表指針，以免損壞設(shè)備。9實(shí)驗(yàn)室總電源由指導(dǎo)教師操作，無(wú)指導(dǎo)教師在場(chǎng)，學(xué)生不得自行通電實(shí)驗(yàn)。10自覺(jué)維護(hù)人身及實(shí)驗(yàn)設(shè)備安全。? o PLCa ?£? 土PLC? ? ? £? Y? ? a ?XT卜? Y?SB T ? ? 0 ?SQD 3 ? 1 ? ? Y?X 以? Y?SB A ? ? 0 ?2JSQ_D3?1? Y?我e? ? ? Y?3?PLC? ?Y? |eI | Y? ? Y?J

12、-kY/ ? ? Y ?一 KM? Y? |eKM? y? o ? ? y?J、*. _ KM? Y? ? ?Y?-KT±? ? ? ? |e-KT3?/?o Y?KT3?在？ a Y?實(shí)驗(yàn)二單結(jié)晶體管觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)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)試步驟和方法。二、實(shí)驗(yàn)所需掛件及附件序號(hào)型 號(hào)備 注1DJK01電源控制屏該控制屏包含“三相電源輸出”等幾個(gè)模塊。2DJK03晶閘管觸發(fā)電路該掛件包含“單結(jié)晶體管觸發(fā)電路”等模塊。3雙蹤示波器自備三、實(shí)驗(yàn)線(xiàn)路及原理單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的工作原理已作過(guò)介紹。TP2四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

13、(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(guān)察。五、預(yù)習(xí)要求閱讀電力電子技術(shù)教材中有關(guān)單結(jié)晶體管的內(nèi)容，弄清單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的工作原理。六、思考題(1)單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的振蕩頻率與電路中C1的數(shù)值有什么關(guān)系？(2)單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的移相范圍能否達(dá)到180° ?七、實(shí)驗(yàn)方法(1)單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的觀(guān)測(cè)將DJK01電源控制屏的電源選擇開(kāi)關(guān)打到“直流調(diào)速”側(cè)，使輸出線(xiàn)電壓為200V (不能打到“交流調(diào)速”側(cè)工作，因?yàn)镈JK03勺正常工作電源電壓為 220V 10%而“交流調(diào)速”側(cè)輸出的線(xiàn)電壓為240V。如果輸入電壓超出其標(biāo)準(zhǔn)工作范圍，掛件的使用壽命將減少

14、，甚至?xí)?dǎo)致掛件的損壞。在“DZSZ-1型電機(jī)及自動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)裝置”上使用時(shí)，通過(guò)操作控制屏左側(cè)的自藕調(diào)壓器，將輸出的線(xiàn)電壓調(diào)到220%右，然后才能將電源接入掛件)，用兩根導(dǎo)線(xiàn)將200網(wǎng)流電壓接到DJK03勺“外接220V”端，按下“啟動(dòng)”按鈕，打開(kāi)DJK03 電源開(kāi)關(guān)，這時(shí)掛件中所有的觸發(fā)電路都開(kāi)始工作，用雙蹤示波器觀(guān)察單結(jié)晶體管觸發(fā)電路，經(jīng)半波整流 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(guān)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(guān)測(cè)輸出的“ G K”觸發(fā)電壓波形，其能否在30。170。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)

15、a =30°、60°、90°、120o時(shí)，將單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的各觀(guān)測(cè)點(diǎn)波形描繪下來(lái)，并與圖1-9的各波形進(jìn)行比較。八、實(shí)驗(yàn)報(bào)告畫(huà)出a =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。九、注意事項(xiàng)雙蹤示波器有兩個(gè)探頭，可同時(shí)觀(guān)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(guān)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)

16、， 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(guān)察到兩個(gè)信號(hào)，而不發(fā)生 意外。實(shí)驗(yàn)三單相橋式半控整流電路實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)加深對(duì)單相橋式半控整流電路帶電阻性、電阻電感性負(fù)載時(shí)各工作情況的理解。(2) 了解續(xù)流二極管在單相橋式半控整流電路中的作用，學(xué)會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題加以分析和解決。實(shí)驗(yàn)所需掛件及附件序號(hào)型號(hào)備注1DJK01電源控制屏該控制屏包含“三相電源輸出”，“勵(lì) 磁電源”等幾個(gè)模塊。2DJK02晶閘管主電路該掛件包含“晶閘管”以及“電感” 等幾個(gè)模塊。3DJK03晶閘管觸發(fā)電路該掛件包含“鋸齒波同步觸發(fā)電路”模塊。4DJK06給定及實(shí)驗(yàn)器件該掛件包含“二極管

17、”以及“開(kāi)關(guān)”等 幾個(gè)模塊。5D42 三相可調(diào)電阻6雙蹤示波器自備7萬(wàn)用表自備三、實(shí)驗(yàn)線(xiàn)路及原理本實(shí)驗(yàn)線(xiàn)路如圖3-4所示，兩組鋸齒波同步移相觸發(fā)電路均在 DJK0陰件上，它們由同一 個(gè)同步變壓器保持與輸入的電壓同步，觸發(fā)信號(hào)加到共陰極的兩個(gè)晶閘管，圖中的R用D42E相可調(diào)電阻，將兩個(gè)900。接成并聯(lián)形式，二極管VD1 VD2 VD被開(kāi)關(guān)S1均在DJK0料件上， 電感Ld在DJK0加板上，有100mH 200mH 700mli檔可供選擇，本實(shí)驗(yàn)用700mH直流電壓表、 電流表從DJK0出件獲得。DJK03裾齒波 觸發(fā)電路1撲:件裾齒波 觸發(fā)電路11三相電源輸出VTD王 一>LI電阻性負(fù)載電

18、阻電感性負(fù)載3-4 單相橋式半控整流電路實(shí)驗(yàn)線(xiàn)路圖四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容(1)鋸齒波同步觸發(fā)電路的調(diào)試。(2)單相橋式半控整流電路帶電阻性負(fù)載。(3)單相橋式半控整流電路帶電阻電感性負(fù)載。(4)單相橋式半控整流電路帶反電勢(shì)負(fù)載(選做)。五、預(yù)習(xí)要求(1)閱讀電力電子技術(shù)教材中有關(guān)單相橋式半控整流電路的有關(guān)內(nèi)容。(2) 了解續(xù)流二極管在單相橋式半控整流電路中的作用。六、思考題(1)單相橋式半控整流電路在什么情況下會(huì)發(fā)生失控現(xiàn)象？(2)在加續(xù)流二極管前后，單相橋式半控整流電路中晶閘管兩端的電壓波形如何？七、實(shí)驗(yàn)方法(1)將DJK01電源控制屏的電源選擇開(kāi)關(guān)打到“直流調(diào)速”側(cè)使輸出線(xiàn)電壓為200V,用兩根導(dǎo)線(xiàn)

19、將200V交流電壓接到DJK0對(duì)“外接220V”端，按下“啟動(dòng)”按鈕，打開(kāi) DJK03電源開(kāi)關(guān)，用雙蹤示波器觀(guān)察“鋸 齒波同步觸發(fā)電路”各觀(guān)察孔的波形。（2）鋸齒波同步移相觸發(fā)電路調(diào)試：其調(diào)試方法與實(shí)驗(yàn)三相同。 令UCt=0時(shí)（RP比位器順時(shí)針轉(zhuǎn)到底），,_ oa = 170。（3）單相橋式半控整流電路帶電阻性負(fù)載：按原理圖3-4接線(xiàn)，主電路接可調(diào)電阻 R,將電阻器調(diào)到最大阻值位置，按下“啟動(dòng)”按鈕，用示波器 觀(guān)察負(fù)載電壓Ud、晶閘管兩端電壓UVt和整流二極管兩端電壓 UVdi的波形，調(diào)節(jié)鋸齒波同步移相觸發(fā)電路上 的移相控制電位器 RP2觀(guān)察并記錄在不同 a角時(shí)Ud、UVt、UVdi的波形，測(cè)

20、量相應(yīng)電源電壓 12和負(fù)載電壓Ud 的數(shù)值，記錄于下表中。a30 °60 °90 °120 °150 °U2Ud（記錄值）Ud/U2Ud（計(jì)算值）計(jì)算公式：U d = 0.9U 2（1+cos a ）/2（4）單相橋式半控整流電路帶電阻電感性負(fù)載斷開(kāi)主電路后，將負(fù)載換成將平波電抗器Ld（70OmH用電阻 對(duì)聯(lián)。不接續(xù)流二極管 VD3,接通主電路，用示波器觀(guān)察不同控制角a時(shí)Ud、UVt、Uvda I d的波形，并測(cè)定相應(yīng)的U2、Ud數(shù)值，記錄于下表中：a30 °60 °90 °U2Ud（記錄值）Ud/U2Ud（計(jì)算值

21、）在a =60。時(shí)，移去觸發(fā)脈沖(將鋸齒波同步觸發(fā)電路上的“G3T或“ K3”拔掉)，觀(guān)察并記錄移去脈沖前、后 Ud、U/T1、UVTS UVDI UVD2, I d的波形。接上續(xù)流二極管 VD3,接通主電路，觀(guān)察不同控制角a時(shí)Ud、UVD3 Id的波形，并測(cè)定相應(yīng)的比、Ud數(shù)值，記錄于下表中：a30 °60 °90 °U2Ud(記錄值)Ud/U2Ud(計(jì)算值)在接有續(xù)流二極管 VD3及a =60。時(shí)，移去觸發(fā)脈沖(將鋸齒波同步觸發(fā)電路上的“G3'或"K3拔掉)，觀(guān)察并記錄移去脈沖前、后Ud、U/T1、UVt3、UVd2 UVd1和I d的波形。

22、(5)單相橋式半控整流電路帶反電勢(shì)負(fù)載(選做)要完成此實(shí)驗(yàn)還應(yīng)加一只直流電動(dòng)機(jī)。斷開(kāi)主電路，將負(fù)載改為直流電動(dòng)機(jī)，不接平波電抗器Ld,調(diào)節(jié)鋸齒波同步觸發(fā)電路上的RP2使Ud由零逐漸上升，用示波器觀(guān)察并記錄不同a時(shí)輸出電壓Ud和電動(dòng)機(jī)電樞兩端電壓 U的波形。接上平波電抗器，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。八、實(shí)驗(yàn)報(bào)告(1)畫(huà)出電阻性負(fù)載，電阻電感性負(fù)載時(shí)Ud/U2=f( a)的曲線(xiàn)。(2)畫(huà)出電阻性負(fù)載，電阻電感性負(fù)載，a角分別為30°、60°、90°時(shí)的Ud、UVt的波形。(3) 說(shuō)明續(xù)流二極管對(duì)消除失控現(xiàn)象的作用。九、注意事項(xiàng)(1)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

23、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，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。由于晶閘管具有一定的維持電流，故要使晶閘管可靠工作，其通過(guò)的電流不能太小，否則會(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50mAA上。(2) 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

24、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)驗(yàn)就無(wú)法順利完成。(3)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。(4)在本實(shí)驗(yàn)中，觸發(fā)脈沖是從外部接入DJKO新板上晶閘管的門(mén)極和陰極，此時(shí) ，應(yīng)將所用晶閘管對(duì)應(yīng)的正橋觸發(fā)脈沖或反橋觸發(fā)脈沖的開(kāi)關(guān)撥向“斷”的位置，并將Ulf 及 Ulr 懸空，避免誤觸發(fā)。(5) 帶直流電動(dòng)機(jī)做實(shí)驗(yàn)時(shí)，要避免電樞電壓超過(guò)其額定值，轉(zhuǎn)速也不要超過(guò)1.2 倍的額定值，以免發(fā)生意外，影響電機(jī)功能。(6) 帶直流電動(dòng)機(jī)做實(shí)驗(yàn)時(shí)，必須要先加勵(lì)磁電源，然后加電樞電壓，停機(jī)時(shí)要先將電樞電壓降到零后，再關(guān)閉勵(lì)磁電源。實(shí)驗(yàn)四

25、SCR、GTO MOSFETGTR IGBT特性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?i)掌握各種電力電子器件的工作特性。(2)掌握各器件對(duì)觸發(fā)信號(hào)的要求。二、實(shí)驗(yàn)所需掛件及附件序號(hào)型 號(hào)備注1DJK01電源控制屏該控制屏包含“三相電源輸出”，“勵(lì) 磁電源”等幾個(gè)模塊。2DJK06給定及實(shí)驗(yàn)器件該掛件包含“二極管”以及“開(kāi)關(guān)”。3DJK07新器件特性實(shí)驗(yàn)4萬(wàn)用表自備實(shí)驗(yàn)線(xiàn)路及原理實(shí)驗(yàn)線(xiàn)路如圖:GTO MOSFET圖3-24新器件特性實(shí)驗(yàn)原理圖將電力電子器件和負(fù)載電阻R串聯(lián)后接至直流電源的兩端，由DJK06上的給定為新器件提供觸發(fā)信號(hào)，使器件觸發(fā)導(dǎo)通。圖中的電阻R用DJK06上的燈泡負(fù)載，直流電壓和電流表可從 DJ

26、K01電源控制屏上獲得, 電力電子器件在 DJK07掛箱上，直流電源從電源控制屏的勵(lì)磁電源取得。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容(1)晶閘管(SCR特性實(shí)驗(yàn)。(2)可關(guān)斷晶閘管(GTO特性實(shí)驗(yàn)。(3)功率場(chǎng)效應(yīng)管(MOSFET特性實(shí)驗(yàn)。(4)大功率晶體管(GTR特性實(shí)驗(yàn)。(5)絕緣雙極性晶體管(IGBT)特性實(shí)驗(yàn)。五、預(yù)習(xí)要求閱讀電力電子技術(shù)教材中有關(guān)電力電子器件的章節(jié)。六、思考題各種器件對(duì)觸發(fā)脈沖要求的異同點(diǎn)？七、實(shí)驗(yàn)方法(1)按圖3-24接線(xiàn)，將晶閘管(SCR接入電路，在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，將給定電位器沿逆時(shí)針旋到底，關(guān)閉勵(lì)磁電壓。按下“啟動(dòng)”按鈕，打開(kāi)DJK06的開(kāi)關(guān)，然后打開(kāi)勵(lì)磁開(kāi)關(guān)，緩慢調(diào)節(jié)給定輸出，同時(shí)監(jiān)視電

27、壓表、電流表的讀數(shù)，使之指示接近零(表示管子完全導(dǎo)通)，記錄給定電壓 Ug、回路電流Id以及器件的管壓降UVoUgI dUv(2)將晶閘管換成可關(guān)斷晶閘管(GTO,重復(fù)上述步驟，并記錄數(shù)據(jù)。UgIdUv(3)換成功率場(chǎng)效應(yīng)管(MOSFET,重復(fù)上述步驟，并記錄數(shù)據(jù)。UgIdUv(4)換成大功率晶體管(GTR,重復(fù)上述步驟，并記錄數(shù)據(jù)。UgI duv(5)換成絕緣雙極性晶體管(IGBT),重復(fù)上述步驟，并記錄數(shù)據(jù)。UgI duv八、實(shí)驗(yàn)報(bào)告根據(jù)得到的數(shù)據(jù)，繪出各器件的輸出特性。九、注意事項(xiàng)(1)在實(shí)驗(yàn)中，觸發(fā)脈沖是從外部接入 DJKO新板上晶閘管的門(mén)極和陰極，此時(shí) ，應(yīng)將所用晶閘管對(duì) 應(yīng)的正橋觸

28、發(fā)脈沖或反橋觸發(fā)脈沖的開(kāi)關(guān)撥向“斷”的位置，避免誤觸發(fā)。(2)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，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。由于晶閘管具有一定的維持電流，故要使晶閘管可靠工作，其通過(guò)的電流不能太小，否則會(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50mAA上。(3)在實(shí)驗(yàn)中要注意同步

29、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)驗(yàn)就無(wú)法順利完成。(4)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)五 直流斬波電路的性能研究(六種典型線(xiàn)路)、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)熟悉直流斬波電路的工作原理。(2)熟悉各種直流斬波電路的組成及其工作特點(diǎn)。(3)了解PWM控制與驅(qū)動(dòng)電路的原理及其常用的集成芯片。二、實(shí)驗(yàn)所需掛件及附件在舁 廳P型號(hào)備 注1DJK01電源控制屏該控制屏包含“三相電源輸出”， “勵(lì)磁電源”等幾個(gè)模塊。2DJK0

30、9單相調(diào)壓與可調(diào)負(fù)裁3DJK20直流斬波電路4D42三相可調(diào)電阻5慢掃描示波器自備6萬(wàn)用表自備三、實(shí)驗(yàn)線(xiàn)路及原理1、主電路、降壓斬波電路(Buck Chopper)降壓斬波電路(Buck Chopper)的原理圖及工作波形如圖4-14所示。圖中V為全控型器件， 選用IGBT。D為續(xù)流二極管。由圖4-14b中V的柵極電壓波形Uge可知，當(dāng)V處于通態(tài)時(shí)， 電源Ui向負(fù)載供電，Uo=Uio當(dāng)V處于斷態(tài)時(shí)，負(fù)載電流經(jīng)二極管 D續(xù)流，電壓Ud近似為 零，至一個(gè)周期T結(jié)束，再驅(qū)動(dòng)V導(dǎo)通，重復(fù)上一周期的過(guò)程。負(fù)載電壓的平均值為：Uo = ton Ui =tonUi =aUi ton toff T式中ton為

31、V處于通態(tài)的時(shí)間，toff為V處于斷態(tài)的時(shí)間，T為開(kāi)關(guān)周期，a為導(dǎo)通占空 比，簡(jiǎn)稱(chēng)占空比或?qū)ū?a=ton/T)。由此可知，輸出到負(fù)載的電壓平均值 Uo最大為Ui,若 減小占空比a ,則Uo隨之減小，由于輸出電壓低于輸入電壓，故稱(chēng)該電路為降壓斬波電路。(a)電路圖(b)波形圖圖4-14降壓斬波電路的原理圖及波形、升壓斬波電路(Boost Chopper)升壓斬波電路(Boost Chopper)的原理圖及工作波形如圖4-15所示。電路也使用一個(gè)全控 型器件V。由圖4-15b中V的柵極電壓波形Uge可知，當(dāng)V處于通態(tài)時(shí)，電源Ui向電感Li 充電，充電電流基本恒定為Ii,同時(shí)電容Ci上的電壓向負(fù)

32、載供電，因 Ci值很大，基本保持輸 出電壓Uo為恒值。設(shè)V處于通態(tài)的時(shí)間為ton,此階段電感Li上積蓄的能量為Uiliton。當(dāng)V 處于斷態(tài)時(shí)Ui和Li共同向電容Ci充電，并向負(fù)載提供能量。設(shè)V處于斷態(tài)的時(shí)間為toff,則 在此期間電感Li釋放的能量為(Uo-Ui) litono當(dāng)電路工作于穩(wěn)態(tài)時(shí)，一個(gè)周期 T內(nèi)電感Li積 蓄的能量與釋放的能量相等，即：UiIiton=(UoUi) I itoffu。二toofuitofftoffi8 / 43上式中的T/toffi,輸出電壓高于電源電壓，故稱(chēng)該電路為升壓斬波電路(a)電路圖UGEUDUO(b)波形圖圖4-15升壓斬波電路的原理圖及波形、升降壓

33、斬波電路(Boost-Buck Chopper)升降壓斬波電路(Boost-Buck Chopper)的原理圖及工作波形如圖4-16所示。電路的基本工 作原理是：當(dāng)可控開(kāi)關(guān) V處于通態(tài)時(shí)，電源Ui經(jīng)V向電感Li供電使其貯存能量，同時(shí) Ci 維持輸出電壓Uo基本恒定并向負(fù)載供電。此后，V關(guān)斷，電感Li中貯存的能量向負(fù)載釋放。 可見(jiàn)，負(fù)載電壓為上負(fù)下正，與電源電壓極性相反。輸出電壓為：ttaUo =®Ui =Ui = -UitoffT -ton1-a若改變導(dǎo)通比a,則輸出電壓可以比電源電壓高，也可以比電源電壓低。當(dāng) 0<a<1/2時(shí)為降壓，當(dāng)1/2<a<1時(shí)為升壓

34、。(a)電路圖UGEUdUo(b)波形圖圖4-16升降壓斬波電路的原理圖及波形、Cuk斬波電路Cuk斬波電路的原理圖如圖4-17所示。電路的基本工作原理是：當(dāng)可控開(kāi)關(guān) V處于通態(tài) 時(shí)，UiLiV回路 和負(fù)載 RL2C2V回路分別流過(guò)電 流。當(dāng) V處于斷態(tài) 時(shí)， Ui LiC2D回路和負(fù)載RL2D回路分別流過(guò)電流，輸出電壓的極性與電源電壓極性相 反。輸出電壓為：Uo，Ui = JUi UitoffT _ ton1 - a若改變導(dǎo)通比a,則輸出電壓可以比電源電壓高，也可以比電源電壓低。當(dāng) 0<a <1/2時(shí) 為降壓，當(dāng)1/2va<1時(shí)為升壓。+圖4-17Cuk斬波電路原理圖Uo+

35、42 / 43、Sepic斬波電路Sepic斬波電路的原理圖如圖4-18所示。電路的基本工作原理是：可控開(kāi)關(guān) V處于通態(tài) 時(shí)，Ui L1V回路和 C2 V L2回路同時(shí)導(dǎo)電，L1和L2貯能。當(dāng) V處于斷態(tài)時(shí)， Ui L1一C2一D R回路及L2D R回路同時(shí)導(dǎo)電，此階段 Ui和L1既向R供電，同時(shí)也向 C2充電，C2貯存的能量在V處于通態(tài)時(shí)向L2轉(zhuǎn)移。輸出電壓為：U Ui =-tUi =-a-Uitoff T -ton 1-a若改變導(dǎo)通比a,則輸出電壓可以比電源電壓高，也可以比電源電壓低。當(dāng) 0Va<1/2時(shí)為降壓，當(dāng)1/2va<1時(shí)為升壓圖4-18 Sepic斬波電路原理圖、Ze

36、ta斬波電路Zeta斬波電路的原理圖如圖4-19所示。電路的基本工作原理是：當(dāng)可控開(kāi)關(guān)V處于通態(tài)時(shí)，電源Ui經(jīng)開(kāi)關(guān)V向電感Li貯能。當(dāng)V處于斷態(tài)后，Li經(jīng)D與C2構(gòu)成振蕩回路，其貯 存的能量轉(zhuǎn)至C2,至振蕩回路電流過(guò)零，Li上的能量全部轉(zhuǎn)移至C2上之后，D關(guān)斷，C2經(jīng) L2向負(fù)載R供電。輸出電壓為：U o = Ui1 -aC廠(chǎng)L23 +UiD C1 卓 R Uo T T L圖4-19 Zeta斬波電路原理圖若改變導(dǎo)通比a,則輸出電壓可以比電源電壓高，也可以比電源電壓低。當(dāng) 0<a <1/2時(shí) 為降壓，當(dāng)1/2<a<1時(shí)為升壓。2、控制與驅(qū)動(dòng)電路控制電路以SG3525為核

37、心構(gòu)成，SG3525為美國(guó)Silicon General公司生產(chǎn)的專(zhuān)用 PWM 控制集成電路，具內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)及各引腳功能如圖 4-20所示，它采用恒頻脈寬調(diào)制控制方案， 內(nèi)部包含有精密基準(zhǔn)源、鋸齒波振蕩器、誤差放大器、比較器、分頻器和保護(hù)電路等。調(diào)節(jié) Ur的大小，在A、B兩端可輸出兩個(gè)幅度相等、頻率相等、相位相差、占空比可調(diào)的矩形波 （即PWM信號(hào)）。它適用于各開(kāi)關(guān)電源、斬波器的控制。詳細(xì)的工作原理與性能指標(biāo)可參閱 相關(guān)的資料。圖4-20 SG3525芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與所需的外部組件四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容(1)控制與驅(qū)動(dòng)電路的測(cè)試(2)六種直流斬波器的測(cè)試五、思考題(1)直流斬波電路的工作原理是什么？有哪

38、些結(jié)構(gòu)形式和主要元器件？(2)為什么在主電路工作時(shí)不能用示波器的雙蹤探頭同時(shí)對(duì)兩處波形進(jìn)行觀(guān)測(cè)？六、實(shí)驗(yàn)方法1、控制與驅(qū)動(dòng)電路的測(cè)試(1)啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置電源，開(kāi)啟DJK20控制電路電源開(kāi)關(guān)。(2)調(diào)節(jié)PWM脈寬調(diào)節(jié)電位器改變 Ur,用雙蹤示波器分別觀(guān)測(cè) SG3525的第11腳與第 14腳的波形，觀(guān)測(cè)輸出PWM信號(hào)的變化情況，并填入下表。Ur(V)1.41.61.82.02.22.42.511(A)占空比(%)14(B)占空比(%)PWM占空比()(3)用示波器分別觀(guān)測(cè)A、B和PWM信號(hào)的波形，記錄其波形、頻率和幅值，并填入下觀(guān)測(cè)點(diǎn)A(11 腳)B(14 腳)PWM波形類(lèi)型幅值A(chǔ) (V)頻率f (

39、Hz)(4)用雙蹤示波器的兩個(gè)探頭同時(shí)觀(guān)測(cè) 11腳和14腳的輸出波形，調(diào)節(jié)PWM脈寬調(diào)節(jié)電 位器，觀(guān)測(cè)兩路輸出的PWM信號(hào)，測(cè)出兩路信號(hào)的相位差，并測(cè)出兩路 PWM信號(hào)之間最 小的“死區(qū)”時(shí)間。2、直流斬波器的測(cè)試(使用一個(gè)探頭觀(guān)測(cè)波形)斬波電路的輸入直流電壓Ui由三相調(diào)壓器輸出的單相交流電經(jīng) DJK20掛箱上的單相橋式 整流及電容濾波后得到。接通交流電源，觀(guān)測(cè) Ui波形，記錄其平均值(注：本裝置限定直流 輸出最大值為50V,輸入交流電壓的大小由調(diào)壓器調(diào)節(jié)輸出)。按下列實(shí)驗(yàn)步驟依次對(duì)六種典型的直流斬波電路進(jìn)行測(cè)試。切斷電源，根據(jù)DJK20上的主電路圖，利用面板上的元器件連接好相應(yīng)的斬波實(shí)驗(yàn) 線(xiàn)

40、路，并接上電阻負(fù)載，負(fù)載電流最大值限制在200mA以?xún)?nèi)。將控制與驅(qū)動(dòng)電路的輸出“V-G”、 “V-E”分別接至V的G和E端。(2)檢查接線(xiàn)正確后，接通主電路和控制電路的電源。(3)用示波器觀(guān)測(cè)PWM信號(hào)的波形、Uge的電壓波形、Uce的電壓波形及輸出電壓 Uo 和二極管兩端電壓Ud的波形，注意各波形間的相位關(guān)系。(4)調(diào)節(jié)PWM脈寬調(diào)節(jié)電位器改變Ur,觀(guān)測(cè)在不同占空比(a)時(shí)，記錄Ui、Uo和a的 數(shù)值于下表中，從而畫(huà)出Uo=f( a)的關(guān)系曲線(xiàn)。Ur(V)1.41.61.82.02.22.42.5占空比a (%)Ui(V)Uo(V)七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告(1)分析圖4-20中產(chǎn)生PWM信號(hào)的工作原理。

41、(2)整理各組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制各直流斬波電路的Ui/Uo-a曲線(xiàn)，并作比較與分析。(3)討論、分析實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的各種現(xiàn)象。八、注意事項(xiàng)(1)在主電路通電后，不能用示波器的兩個(gè)探頭同時(shí)觀(guān)測(cè)主電路元器件之間的波形，否則 會(huì)造成短路。(2)用示波器兩探頭同時(shí)觀(guān)測(cè)兩處波形時(shí)，要注意共地問(wèn)題，否則會(huì)造成短路，在觀(guān)測(cè)高 壓時(shí)應(yīng)衰減10倍，在做直流斬波器測(cè)試實(shí)驗(yàn)時(shí)，最好使用一個(gè)探頭。實(shí)驗(yàn)六三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?1)加深理解三相橋式全控整流及有源逆變電路的工作原理。(2) 了解KC(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)所需掛件及附件序號(hào)型號(hào)備注1DJK01電源控制屏該控制屏包含“三

42、相電源輸出”，“勵(lì) 磁電源”等幾個(gè)模塊。2DJK02晶閘管主電路3DJK02-1三相晶閘管觸發(fā)電路該掛件包含“觸發(fā)電路”，“正橋功 放”，“反橋功放”等幾個(gè)模塊。4DJK06給定及實(shí)驗(yàn)器件該掛件包含“二極管”以及“開(kāi)關(guān)”等幾個(gè)模塊。5DJK10變壓器實(shí)驗(yàn)該掛件包含“逆變變壓器”以及“三 相不控整流”。6D42三相可調(diào)電阻7雙蹤示波器自備8萬(wàn)用表自備三、實(shí)驗(yàn)線(xiàn)路及原理實(shí)驗(yàn)線(xiàn)路如圖3-10及圖3-11所示。主電路由三相全控整流電路及作為逆變直流電源的三相不控整流電路組成，觸發(fā)電路為 DJKO2-1中的集成觸發(fā)電路，由 KCO4 KC4l、KC4券集成芯片組成，可輸出經(jīng)高頻調(diào)制后的雙窄脈沖鏈。集成觸

43、發(fā)電路的原理可參考1-3節(jié)中的有關(guān)內(nèi)容，三相橋式整流及逆變電路的工作原理可參見(jiàn)電力電子技術(shù)教材的有關(guān)內(nèi)容。圖中的就D42三相可調(diào)電阻，將兩個(gè)900接成并聯(lián)形式；電感Ld在DJK020板上，選用700mH直流電 壓、電流表由DJK02得。在三相橋式有源逆變電路中，電阻、電感與整流的一致，而三相不控整流及心式變壓器均在DJK10掛件上，其中心式變壓器用作升壓變壓器，逆變輸出的電壓接心式變壓器的中壓端Amn Bmn Cm返回電網(wǎng)的電壓從高壓端A B、C輸出，變壓器接成 Y/Y接法。;相電源輸出送 送 噠©Ui送甕女始定圖3-10三相橋式全控整流電路實(shí)驗(yàn)原理圖四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容(1)三相橋式全控整

44、流電路。(2)三相橋式有源逆變電路。(3)在整流或有源逆變狀態(tài)下，當(dāng)觸發(fā)電路出現(xiàn)故障(人為模擬)時(shí)觀(guān)測(cè)主電路的各電壓波形。五、預(yù)習(xí)要求(1)閱讀電力電子技術(shù)教材中有關(guān)三相橋式全控整流電路的有關(guān)內(nèi)容。(2)閱讀電力電子技術(shù)教材中有關(guān)有源逆變電路的有關(guān)內(nèi)容，掌握實(shí)現(xiàn)有源逆變的基本條件。(3)學(xué)習(xí)本教材1-3節(jié)中有關(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。eLd三相電源輸出 一 一 一 三相不控整流橋放!:功發(fā)路觸也Ml A三相心式變壓器三相電源輸出圖3-11三相橋式有源逆變電路實(shí)驗(yàn)原理圖六、思考題(1)如何解決主電路和觸發(fā)電路的同步問(wèn)題？在本實(shí)驗(yàn)中，主電路三相電源的相序可任意設(shè)定嗎？(2)在

45、本實(shí)驗(yàn)的整流及逆變時(shí)，對(duì) a角有什么要求？為什么？七、實(shí)驗(yàn)方法(1)DJK02和DJK02-1上的“觸發(fā)電路”調(diào)試打開(kāi)DJK01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(guān)察輸入的三相電 網(wǎng)電壓是否平衡。將DJK01 "電源控制屏”上“調(diào)速電源選擇開(kāi)關(guān)”撥至“直流調(diào)速”側(cè)。用10芯的扁平電纜，將 DJK0對(duì)“三相同步信號(hào)輸出”端和 DJK02-1 "三相同步信號(hào)輸入”端相連 打開(kāi)DJK02-1電源開(kāi)關(guān)，撥動(dòng)“觸發(fā)脈沖指示”鈕子開(kāi)關(guān)，使“窄”的發(fā)光管亮。觀(guān)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(guān)測(cè)孔左側(cè))，使三 相鋸齒波斜

46、率盡可能一致。將DJK06k的“給定”輸出Ug直接與DJK02-1上的移相控制電壓 Ut相接，將給定開(kāi)關(guān)S2撥到接地位置 (即UCt=0),調(diào)節(jié)DJK02-1上的偏移電壓電位器，用雙蹤示波器觀(guān)察雄目同步電壓信號(hào)和“雙脈沖觀(guān)察孔”VT1的輸出波形，使a =150°。的波形，此時(shí)應(yīng)觀(guān)測(cè)到單窄脈沖和雙適當(dāng)增加給定Ug的正電壓輸出，觀(guān)測(cè)DJK02-1上“脈沖觀(guān)察孔” 窄脈沖。將DJK02-1面板上的Ulf端接地，用20芯的扁平電纜，將 DJK02-1的“正橋觸發(fā)脈沖輸出”端和 DJK02 “正橋觸發(fā)脈沖輸入”端相連，并將 DJK02 “正橋觸發(fā)脈沖”的六個(gè)開(kāi)關(guān)撥至“通”，觀(guān)察正橋VT1VT6

47、晶閘管門(mén)極和陰極之間的觸發(fā)脈沖是否正常。（2）三相橋式全控整流電路按圖3-10接線(xiàn)，將口心6±的"給定”輸出調(diào)到零（逆時(shí)針旋到底），使電阻器放在最大阻值處，按下“啟動(dòng)”按鈕，調(diào)節(jié)給定電位器，增加移相電壓，使 口角在30。150。范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，同時(shí)，根據(jù)需要不斷調(diào)整負(fù)載電阻R,使得負(fù)載電流Id保持在0.6A左右（注意Id不得超過(guò)0.65A）。用示波器觀(guān)察并記錄“=30°、60°、90°時(shí)的整流電壓Ud和晶閘管兩端電壓UVt的波形，并記錄相應(yīng)的 Ud數(shù)值于下表中。a30?60?90?U2Ud（記錄值）Ud/U2Ud （計(jì)算值）計(jì)算公式：Ud=2.34

48、U2COS a (060O)Ud=2.34U21+cos(a+ ) (600120o)3(3)三相橋式有源逆變電路按圖3-11接線(xiàn)，將口心6±的"給定”輸出調(diào)到零（逆時(shí)針旋到底），將電阻器放在最大阻值處，按下“啟動(dòng)”按鈕，調(diào)節(jié)給定電位器，增加移相電壓，使 3角在30。90。范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，同時(shí)，根據(jù)需要不斷調(diào)整負(fù)載電阻R,使得電流Id保持在0.6A左右（注意I壞得超過(guò)0.65A）。用示波器觀(guān)察并記錄 3 =30°、60。、90°時(shí)的電壓Ud和晶閘管兩端電壓UV的勺波形，并記錄相應(yīng)的 Ud數(shù)值于下表中。330?60?90?U2Ud(記錄值)Ud/U2Ud (計(jì)

49、算值)計(jì)算公式：Ud=2.34U2cos(180 O- 3 )(4)故障現(xiàn)象的模擬當(dāng)3 =60。時(shí)，將觸發(fā)脈沖鈕子開(kāi)關(guān)撥向“斷開(kāi)”位置，模擬晶閘管失去觸發(fā)脈沖時(shí)的故障，觀(guān)察并 記錄這時(shí)的Ud、UVt波形的變化情況。八、實(shí)驗(yàn)報(bào)告(1)畫(huà)出電路的移相特性 Ud =f( a)。(2)畫(huà)出觸發(fā)電路的傳輸特性a =f(U ct)。(3)畫(huà)出a=30°、60°、90°、120°、150°時(shí)的整流電壓Ud和晶閘管兩端電壓 U/T的波形。(4)簡(jiǎn)單分析模擬的故障現(xiàn)象。九、注意事項(xiàng)(1)可參考實(shí)驗(yàn)四的注意事項(xiàng) (1)、(2)(2)為了防止過(guò)流，啟動(dòng)時(shí)將負(fù)載電阻硼

50、至最大阻值位置。(3)三相不控整流橋的輸入端可加接三相自耦調(diào)壓器，以降低逆變用直流電源的電壓值。(4)有時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)脈沖的相位只能移動(dòng)120。左右就消失了，這是因?yàn)?A、C兩相的相位接反了，這對(duì)整流狀態(tài)無(wú)影響，但在逆變時(shí)，由于調(diào)節(jié)范圍只能到120。，使實(shí)驗(yàn)效果不明顯， 用戶(hù)可自行將四芯插頭內(nèi)的 A、 Cf兩相的導(dǎo)線(xiàn)對(duì)調(diào)，就能保證有足夠的移相范圍。實(shí)驗(yàn)七單相正弦波脈寬調(diào)制(SPWM逆變電路實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?i)熟悉單相交直交變頻電路原理及電路組成。(2)熟悉ICL8038的功能。 掌握SPW眼產(chǎn)生的基理。(4)分析交直交變頻電路在不同負(fù)載時(shí)的工作情況和波形，并研究工作頻率對(duì)電路工作波形的影響。、實(shí)驗(yàn)

51、所需掛件及附件序號(hào)型 號(hào)備 注1DJK01電源控制屏該控制屏包含“三相電源輸出”等幾個(gè)模塊。2DJK06給定及實(shí)驗(yàn)器件該掛件包含“二極管”以及“開(kāi)關(guān)”等模塊。3DJK09單相調(diào)壓與可調(diào)負(fù)載4DJK14單相交直交變頻原理5雙蹤示波器自備6萬(wàn)用表自備三、實(shí)驗(yàn)線(xiàn)路及原理采用SPWME弦波脈寬調(diào)制，通過(guò)改變調(diào)制頻率，實(shí)現(xiàn)交直交變頻的目的。實(shí)驗(yàn)電路由三部分組成: 即主電路，驅(qū)動(dòng)電路和控制電路。(1)主電路部分：IL O A DAC/DC （整流）DC/AC （逆變）圖4-1主電路結(jié)構(gòu)原理圖如圖4-1所示，交直流變換部分（AC/D。為不可控整流電路（由實(shí)驗(yàn)掛箱DJK09提供）；逆變部分（DC/AQ由四只I

52、GBT管組成單相橋式逆變電路，采用雙極性調(diào)制方式。輸出經(jīng) LC低通濾波器，濾除高次諧波，得到頻率可調(diào)的正弦波（基波）交流輸出。本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的負(fù)載為電阻性或電阻電感性負(fù)載，在滿(mǎn)足一定條件下，可接電阻啟動(dòng)式單相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)。實(shí)驗(yàn)時(shí)可由面板上的“負(fù)載選擇”開(kāi)關(guān)進(jìn)行選擇。（2）驅(qū)動(dòng)電路：如圖4-2 （以其中一路為例）所示，采用IGBT管專(zhuān)用驅(qū)動(dòng)芯片 M57962L,其輸入端接控制電路產(chǎn)生的SPWM1號(hào)，其輸出可用以直接驅(qū)動(dòng)IGBT管。其特點(diǎn)如下：采用快速型的光藕實(shí)現(xiàn)電氣隔離。具有過(guò)流保護(hù)功能，通過(guò)檢測(cè)IGBT管的飽和壓降來(lái)判斷IGBT是否過(guò)流,.過(guò)流時(shí)IGBT管CE結(jié)之間的飽和壓降降到一定值，使8腳

53、輸出高電平，在光藕 TLP521的輸出端OC1呈現(xiàn)低電平，經(jīng)過(guò)流保護(hù)電路（見(jiàn)圖4-3）,使4013的輸出Q端呈現(xiàn)低電平，送控制電路，起到了封鎖保護(hù)作用。TLP521SPWM1圖4-2驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)原理圖+5V4013STOPVCCC CLK DGND R Q圖4-3保護(hù)電路結(jié)構(gòu)原理圖(3)控制電路：8038三角波發(fā)生器8038正弦波發(fā)生器Lm311比較器信號(hào)變換坷控制SPWM1SPWM2COMPWM+PWM-圖44控制電路結(jié)構(gòu)框圖4528圖4 5控制電路結(jié)構(gòu)原理圖控制電路如圖4所示，它是由兩片集成函數(shù)信號(hào)發(fā)生器ICL8038為核心組成，其中一片 8038產(chǎn)生正弦調(diào)制波UI,另一片用以產(chǎn)生三角載波 UC,將此兩路信號(hào)經(jīng)比較電路