[理學]電力電子實驗指導書

1、.第一章 實驗的基本要求和安全操作說明電力電子技術(shù)是電氣工程及其自動化、自動化等專業(yè)的三大電子技術(shù)基礎課程之一，變頻器應用技術(shù)是自動化專業(yè)的專業(yè)課，它在實際工程中有廣泛的應用。實驗環(huán)節(jié)是這些課程的重要組成部分。通過實驗，可以加深對理論的理解，培養(yǎng)和提高學生獨立動手能力和分析、解決問題的能力。1.1 實驗的特點和要求 電力電子技術(shù)與變頻器應用技術(shù)實驗的內(nèi)容較多、較新，實驗系統(tǒng)也比較復雜，系統(tǒng)性較強。學生在實驗中應學會運用所學的理論知識去分析和解決實際系統(tǒng)中出現(xiàn)的各種問題，提高動手能力；同時通過實驗來驗證理論，促使理論和實踐相結(jié)合，使認識不斷提高、深化。具體地說，學生在完成指定的實驗后，應具備以下

2、能力：1、掌握電力電子變流裝置主電路、觸發(fā)或驅(qū)動電路的構(gòu)成及調(diào)試方法，能初步設計和應用這些電路。 2、熟悉并掌握基本實驗設備、測試儀器的性能及使用方法。 3、能夠運用理論知識對實驗現(xiàn)象、結(jié)果進行分析和處理，解決實驗中遇到的問題。4、能夠綜合實驗數(shù)據(jù)，解釋實驗現(xiàn)象，編寫實驗報告。5、能掌握變頻器的基本使用方法。1.2 實驗前的準備 實驗準備是保證實驗能否順利進行的必要步驟。每次實驗前都應先進行預習，從而提高實驗質(zhì)量和效率，否則就有可能在實驗時不知如何下手，浪費時間，完不成實驗要求，甚至有可能損壞實驗裝置。因此，實驗前應做到：1、習教材中與實驗有關(guān)的內(nèi)容，熟悉與本次實驗相關(guān)的理論知識。2、閱讀實驗

3、指導，了解本次實驗的目的和內(nèi)容；掌握本次實驗系統(tǒng)的工作原理和方法；明確實驗過程中應注意的問題。3、寫出預習報告，其中應包括實驗系統(tǒng)的詳細接線圖、實驗步驟、數(shù)據(jù)記錄表格等。進入實驗室后，將實驗預習報告放在實驗臺上供指導教師檢查，沒有預習報告，不準進行實驗。4、進行實驗分組，一般情況下，實驗分組為每組23人。1.3 實驗實施 在完成理論學習、實驗預習等環(huán)節(jié)后，就可進入實驗實施階段。實驗時要做到以下幾點：1、實驗開始前，指導教師要對學生的預習報告作檢查，要求學生了解本次實驗的目的、內(nèi)容和方法，只有滿足此要求后，方能允許實驗。 2、指導教師對實驗裝置作介紹，要求學生熟悉本次實驗使用的實驗設備、儀器，明

4、確這些設備的功能與使用方法。3、按實驗小組進行實驗，實驗小組成員應進行明確的分工，以保證實驗操作協(xié)調(diào)，記錄數(shù)據(jù)準確可靠，各人的任務應在實驗進行中實行輪換，以便能全面掌握實驗技術(shù)，提高動手能力。4、按預習報告上的實驗系統(tǒng)詳細線路圖進行接線，一般情況下，接線次序為先主電路，后控制電路；先串聯(lián)，后并聯(lián)。也可由2人同時進行主電路和控制電路的接線。5、完成實驗系統(tǒng)接線后，必須進行自查。串聯(lián)回路從電源的某一端出發(fā)，按回路逐項檢查各儀表、設備、負載的位置、極性等是否正確;并聯(lián)支路則檢查其兩端的連接點是否在指定的位置。距離較遠的兩連接端必須選用長導線直接跨接，不得用2根導線在實驗裝置上的某接線端進行過渡連接。

5、6、通電以前，應先請教師對接線進行檢查，在老師同意后方可通電。通電時，應告知有關(guān)人員注意，避免觸電。7、實驗時，應按實驗教材所提出的要求及步驟，逐項進行實驗和操作。系統(tǒng)啟動前，應使負載電阻值最大，給定電位器處于零位；測試記錄點的分布應均勻；改接線路時，必須斷開主電源方可進行。實驗中應觀察實驗現(xiàn)象是否正常，所得數(shù)據(jù)是否合理，實驗結(jié)果是否與理論相一致。8、完成本次實驗全部內(nèi)容后，應請指導教師檢查實驗數(shù)據(jù)、記錄的波形。經(jīng)指導教師認可后方可拆除接線，整理好連接線、儀器、工具，使之物歸原位。1.4 實驗總結(jié) 實驗的最后階段是實驗總結(jié)，即對實驗數(shù)據(jù)進行整理、繪制波形和圖表、分析實驗現(xiàn)象、撰寫實驗報告。每位

6、實驗參與者都要獨立完成一份實驗報告，實驗報告的編寫應持嚴肅認真、實事求是的科學態(tài)度。如實驗結(jié)果與理論有較大出入時，不得隨意修改實驗數(shù)據(jù)和結(jié)果，不得用湊數(shù)據(jù)的方法來向理論靠攏，而是用理論知識來分析實驗數(shù)據(jù)和結(jié)果，解釋實驗現(xiàn)象，找出引起較大誤差的原因。實驗報告的一般格式如下： 1、實驗名稱、專業(yè)、班級、實驗學生姓名、同組者姓名和實驗時間。 2、實驗目的、實驗線路、實驗內(nèi)容。 3、實驗設備、儀器、儀表的型號、規(guī)格、銘牌數(shù)據(jù)及實驗裝置編號。4、實驗數(shù)據(jù)的整理、列表、計算，并列出計算所用的計算公式。5、畫出與實驗數(shù)據(jù)相對應的特性曲線及記錄的波形。6、用理論知識對實驗結(jié)果進行分析總結(jié)，得出明確的結(jié)論。7、

7、對實驗中出現(xiàn)的某些現(xiàn)象、遇到的問題進行分析、討論，寫出心得體會，并對實驗提出自己的建議和改進措施。8、實驗報告應寫在一定規(guī)格的報告紙上，保持整潔。9、每次實驗每人獨立完成一份報告，按時送交指導教師批閱。1.5 實驗安全操作規(guī)程為了順利完成電力電子技術(shù)及電機控制實驗，確保實驗時人身安全與設備可靠運行要嚴格遵守如下安全操作規(guī)程：1、在實驗過程時，絕對不允許實驗人員雙手同時接到隔離變壓器的兩個輸出端，將人體作為負載使用。2、為了提高學生的安全用電常識，任何接線和拆線都必須在切斷主電源后方可進行。3、為了提高實驗過程中的效率，學生獨立完成接線或改接線路后，應仔細再次核對線路，并使組內(nèi)其他同學引起注意后

8、方可接通電源。4、如果在實驗過程中發(fā)生過流告警，應仔細檢查線路以及電位器的調(diào)節(jié)參數(shù)，確定無誤后方能重新進行實驗。5、在實驗中應注意所接儀表的最大量程，選擇合適的負載完成實驗，以免損壞儀表、電源或負載。6、電源控制屏以及各掛件所用保險絲規(guī)格和型號不得私自改變其規(guī)格和型號，否則可能會引起不可預料的后果。7、系統(tǒng)起動前負載電阻必須放在最大阻值，給定電位器必須退回至零位后，才允許合閘起動并慢慢增加給定，以免元件和設備過載損壞。8、在直流電機啟動時，要先開勵磁電源，后加電樞電壓。在完成實驗時，要先關(guān)電樞電壓，再關(guān)勵磁電源。1.6 實驗裝置電源控制屏操作說明 實驗裝置采用掛件結(jié)構(gòu)，可根據(jù)不同實驗內(nèi)容進行自

9、由組合，結(jié)構(gòu)緊湊、使用方便、功能齊全、綜合性能好，能完成電力電子技術(shù)課程所開設的主要實驗，其外形如圖1.1所示。電源控制屏如圖1.2所示，它主要為實驗提供各種電源，如三相交流電源、直流勵磁電源等；同時為實驗提供所需的儀表，如直流電壓、電流表，交流電壓、電流表。屏上還設有定時器兼報警記錄儀，供教師考核學生實驗之用；在控制屏正面的大凹槽內(nèi)，設有兩根不銹鋼管，可掛置實驗所需掛件，凹槽底部設有12芯、10芯、4芯、3芯等插座，從這些插座提供有源掛件的電源；在控制屏兩邊設有單相三極220V電源插座及三相四極380V電源插座，此外還設有供實驗臺照明用的40W日光燈。圖1.1 控制實驗裝置外形圖圖1.2主控

10、制屏面板圖一、三相電網(wǎng)電壓指示三相電網(wǎng)電壓指示主要用于檢測輸入的電網(wǎng)電壓是否有缺相的情況，操作交流電壓表下面的切換開關(guān)，觀測三相電網(wǎng)各線間電壓是否平衡。二、定時器兼報警記錄儀平時作為時鐘使用，具有設定實驗時間、定時報警和切斷電源等功能，它還可以自動記錄由于接線操作錯誤所導致的告警次數(shù)。三、電源控制部分它的主要功能是控制電源控制屏的各項功能，它由電源總開關(guān)、啟動按鈕及停止按鈕組成。當打開電源總開關(guān)時，紅燈亮；當按下啟動按鈕后，紅燈滅，綠燈亮，此時控制屏的三相主電路及勵磁電源都有電壓輸出。四、三相主電路輸出三相主電路輸出可提供三相交流200V/3A或240V/3A電源。輸出的電壓大小由“調(diào)速電源選

11、擇開關(guān)”控制，當開關(guān)置于“直流調(diào)速”側(cè)時，A、B、C輸出線電壓為200V，可完成電力電子實驗以及直流調(diào)速實驗；當開關(guān)置于“交流調(diào)速”側(cè)時，A、B、C輸出線電壓為240V，可完成交流電機調(diào)壓調(diào)速及串級調(diào)速等實驗。在A、B、C三相附近裝有黃、綠、紅發(fā)光二極管，用以指示輸出電壓。同時在主電源輸出回路中還裝有電流互感器，電流互感器可測定主電源輸出電流的大小，供電流反饋和過流保護使用，面板上的TA1、TA2、TA3三處觀測點用于觀測三路電流互感器輸出電壓信號。五、勵磁電源在按下啟動按鈕后將勵磁電源開關(guān)撥向“開”側(cè)，則勵磁電源輸出為220V的直流電壓，并有發(fā)光二極管指示輸出是否正常，勵磁電源由0.5A熔絲

12、做短路保護，由于勵磁電源的容量有限，僅作為直流電機提供勵磁電流，故一般不能作為大電流的直流電源使用。六、面板儀表面板下部設置有±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；面板上部設置有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。*;第二章 電力電子技術(shù)實驗2.1 實驗一 單相橋式全控整流及有源逆變電路實驗一、實驗目的1、加深理解單相橋式全控整流電路的工作原理。2、研究單相橋式變流電路整流的過程。二、實驗所需掛件及附件表2.1單相橋式全控整流電路實驗所需掛件及附件序號型號備注1DJK01 電源控制屏該控制屏包含”三相電源輸出”，

13、”勵磁電源”等幾個模塊。2DJK02 晶閘管主電路該掛件包含”晶閘管”以及”電感”等幾個模塊。3DJK03-1 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。4D42三相可調(diào)電阻5雙蹤示波器6萬用表三、實驗線路及原理圖2.1 單相橋式整流實驗原理圖圖2.1為單相橋式整流帶電阻電感性負載，其輸出負載R用D42三相可調(diào)電阻器，將兩個900接成并聯(lián)形式（將A1A2連接，X1X2連接，再由此引出可得），電抗Ld用DJK02面板上的700mH，直流電壓、電流表均在DJK02面板上。觸發(fā)電路采用DJK03-1組件掛箱上的“鋸齒波同步移相觸發(fā)電路”和“”。連線時，應先連接主電路，經(jīng)檢查無誤后，再連接觸

14、發(fā)電路。觸發(fā)電路連接時，先連接門極，后連接陰極。由于該電路晶閘管的編號是按三相電路進行編號的，觸發(fā)電路是按單相電路進行編號，因此在二者連接時應特別小心，應按表2.2連接。表2.2 單相橋式全控整流觸發(fā)電路的連接觸發(fā)電路晶閘管編號G1 K11號的門極與陰極G4 K46號的門極與陰極G2 K23號的門極與陰極G3 K34號的門極與陰極四、實驗內(nèi)容1、單相橋式全控整流電路帶電阻負載。2、單相橋式全控整流電路帶電阻電感負載。五、預習要求1、閱讀教材中有關(guān)單相橋式全控整流電路的有關(guān)內(nèi)容。六、思考題1、單相橋式全控整流電路在電阻負載和電感負載時觸發(fā)脈沖的移相范圍是多少？2、輸出電壓為零時，電阻和電感負載的

15、觸發(fā)角分別是多少？3、全控整流電路帶電阻和電感負載時的波形有什么不同？七、實驗方法1、觸發(fā)電路的調(diào)試將DJK01電源控制屏的電源選擇開關(guān)打到“直流調(diào)速”側(cè)使輸出線電壓為200V，用兩根導線將200V交流電壓接到DJK03-1的“外接220V”端，為觸發(fā)電路引入同步信號。按下”啟動”按鈕，打開DJK03-1電源開關(guān)，用示波器觀察鋸齒波同步觸發(fā)電路各觀察孔的電壓波形。將控制電壓Uct調(diào)至零(將電位器RP2順時針旋到底)，觀察同步電壓信號和“6”點U6的波形，調(diào)節(jié)偏移電壓Ub(即調(diào)RP3電位器)，使=180°。將鋸齒波觸發(fā)電路的輸出脈沖端分別接至全控橋中相應晶閘管的門極和陰極，注意不要把相

16、序接反了，否則無法進行整流。將DJK02上的正橋和反橋觸發(fā)脈沖開關(guān)都打到“斷”的位置，并使Ulf和Ulr懸空，確保晶閘管不被誤觸發(fā)。2、單相橋式全控整流電阻負載按圖2-2接線，將電阻器放在最大阻值處，不接入電感。按下“啟動”按鈕，保持Ub偏移電壓不變(即RP3固定)，逐漸增加Uct（調(diào)節(jié)RP2），在=0°、30°、60°、90°、120°時，用示波器觀察、記錄整流電壓Ud和晶閘管兩端電壓Uvt的波形，并記錄電源電壓U2和負載電壓Ud的數(shù)值于表2.3中。表2.3 單相橋式全控整流電路電源電壓U2和負載電壓Ud記錄表（電阻負載）30°60

17、°90°120°U2Ud（記錄值）Ud（計算值）3、單相橋式全控整流電感負載實驗按圖2-2接線，將電阻器放在最大阻值處，接入電感。重復第2步的操作，用示波器觀察、記錄整流電壓Ud和晶閘管兩端電壓Uvt的波形，并記錄電源電壓U2和負載電壓Ud的數(shù)值于表2.4中。表2.4單相橋式全控整流電路電源電壓U2和負載電壓Ud記錄表（電感負載）30°60°90°120°U2Ud（記錄值）Ud（計算值）八、實驗報告1、分別畫出電阻、電感負載時=30°、60°、90°、120°、150°時Ud

18、和UVT的波形。2、分別畫出電阻、電感負載時電路的移相特性Ud=f()曲線。九、注意事項在本實驗中，觸發(fā)脈沖是從外部接入DJK02面板上晶閘管的門極和陰極，此時，應將所用晶閘管對應的正橋觸發(fā)脈沖或反橋觸發(fā)脈沖的開關(guān)撥向”斷”的位置，并將Ulf及Ulr懸空，避免誤觸發(fā)。2.2 實驗二 三相半波可控整流電路實驗一、實驗目的了解三相半波可控整流電路的工作原理，研究可控整流電路在電阻負載和電阻電感性負載時的工作情況。二、實驗所需掛件及附件表2.4 三相半波可控整流電路實驗序號型號備注1DJK01 電源控制屏該控制屏包含”三相電源輸出”，”勵磁電源”等幾個模塊。2DJK02 晶閘管主電路 3DJK02-

19、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” 等幾個模塊。4DJK06 給定及實驗器件該掛件包含”給定”以及”開關(guān)”等模塊。5D42三相可調(diào)電阻6雙蹤示波器自備7萬用表自備三、實驗線路及原理圖2.2 三相半波可控整流電路實驗原理圖三相半波可控整流電路用了三只晶閘管，與單相電路比較，其輸出電壓脈動小，輸出功率大。不足之處是晶閘管電流即變壓器的副邊電流在一個周期內(nèi)只有1/3時間有電流流過，變壓器利用率較低。圖2.2中晶閘管用DJK02正橋組的三個，電阻R用D42三相可調(diào)電阻，將兩個900接成并聯(lián)形式，Ld電感用DJK02面板上的700mH，其三相觸發(fā)信號由DJK02-1內(nèi)

20、部提供，只需外加一個給定電壓接到Uct端即可。直流電壓、電流表由DJK02獲得。四、實驗內(nèi)容1、研究三相半波可控整流電路帶電阻性負載。2、研究三相半波可控整流電路帶電阻電感性負載。五、預習要求閱讀電力電子技術(shù)教材中有關(guān)三相半波整流電路的內(nèi)容。六、思考題1、如何確定三相觸發(fā)脈沖的相序，主電路輸出的三相相序能任意改變嗎？2、根據(jù)所用晶閘管的定額，如何確定整流電路的最大輸出電流？七、實驗方法1、DJK02和DJK02-1上的”觸發(fā)電路”調(diào)試 (1)打開DJK01總電源開關(guān)，操作”電源控制屏”上的”三相電網(wǎng)電壓指示”開關(guān)，觀察輸入的三相電網(wǎng)電壓是否平衡。(2)將DJK01”電源控制屏”上”調(diào)速電源選擇

21、開關(guān)”撥至”直流調(diào)速”側(cè)。(3)用10芯的扁平電纜，將DJK02的”三相同步信號輸出”端和DJK02-1”三相同步信號輸入”端相連，打開DJK02-1電源開關(guān)，撥動”觸發(fā)脈沖指示”鈕子開關(guān)，使”窄”的發(fā)光管亮。(4)觀察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（在各觀測孔左側(cè)），使三相鋸齒波斜率盡可能一致。(5)將DJK06上的”給定”輸出Ug直接與DJK02-1上的移相控制電壓Uct相接，將給定開關(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，用雙蹤示波器觀察A相同步電壓信號和”雙脈沖觀察孔” VT1的輸出波形，使=170°。(6)

22、適當增加給定Ug的正電壓輸出，觀測DJK02-1上”脈沖觀察孔”的波形，此時應觀測到單窄脈沖和雙窄脈沖。(7)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”的六個開關(guān)撥至”通”，觀察正橋VT1VT6晶閘管門極和陰極之間的觸發(fā)脈沖是否正常。2、三相半波可控整流電路帶電阻性負載按圖3-10接線，將電阻器放在最大阻值處，按下”啟動”按鈕，DJK06上的”給定”從零開始，慢慢增加移相電壓，使能從30°到170°范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，用示波器觀察并紀錄=30°、6

23、0°、90°、120°、150°時整流輸出電壓Ud和晶閘管兩端電壓UVT的波形，并紀錄相應的電源電壓U2及Ud的數(shù)值于表2.5中。表2.5 三相半波可控整流電路帶電阻性負載U2及Ud記錄表30°60°90°120°150°U2Ud（記錄值）Ud/U2Ud（計算值）計算公式：Ud1.17U2cos (030O) Ud=0.675U21+cos(a+) (30o150o)3、三相半波整流帶電阻電感性負載將DJK02上700mH的電抗器與負載電阻R串聯(lián)后接入主電路，觀察不同移相角時Ud、Id的輸出波形，并記錄相

24、應的電源電壓U2及Ud、Id值于表2.6中，畫出90o時的Ud及Id波形圖。表2.6 三相半波可控整流電路帶電阻電感性負載U2及Ud記錄表30°60°90°120°U2Ud（記錄值）Id（記錄值）Ud/U2Ud（計算值）八、實驗報告繪出當90o時，整流電路供電給電阻性負載、電阻電感性負載時的Ud及Id的波形，并進行分析討論。九、注意事項整流電路與三相電源連接時，一定要注意相序，必須一一對應。2.3 實驗三 鋸齒波同步移相觸發(fā)電路實驗一、實驗目的 1、加深理解鋸齒波同步移相觸發(fā)電路的工作原理及各元件的作用。 2、掌握鋸齒波同步移相觸發(fā)電路的調(diào)試方法。二、實

25、驗所需掛件及附件表2.7鋸齒波同步移相觸發(fā)電路實驗所需掛件及附件序號型號備注1DJK01 電源控制屏該控制屏包含”三相電源輸出”等幾個模塊。2DJK03-1 晶閘管觸發(fā)電路該掛件包含”鋸齒波同步移相觸發(fā)電路”等模塊。3雙蹤示波器自備三、實驗線路及原理鋸齒波同步移相觸發(fā)電路由同步檢測、鋸齒波形成、移相控制、脈沖形成、脈沖放大等環(huán)節(jié)組成，工作原理可參見教材中的相關(guān)內(nèi)容。四、實驗內(nèi)容1、鋸齒波同步移相觸發(fā)電路的調(diào)試。2、鋸齒波同步移相觸發(fā)電路各點波形的觀察和分析。五、預習要求1、閱讀教材中有關(guān)鋸齒波同步移相觸發(fā)電路的內(nèi)容，弄清鋸齒波同步移相觸發(fā)電路的工作原理。2、掌握鋸齒波同步移相觸發(fā)電路脈沖初始相

26、位的調(diào)整方法。六、思考題1、鋸齒波同步移相觸發(fā)電路有哪些特點？2、鋸齒波同步移相觸發(fā)電路的移相范圍與哪些參數(shù)有關(guān)？3、為什么鋸齒波同步移相觸發(fā)電路的脈沖移相范圍比正弦波同步移相觸發(fā)電路的移相范圍要大？七、實驗方法1、 將DJK01電源控制屏的電源選擇開關(guān)打到”直流調(diào)速”側(cè)，使輸出線電壓為200V（不能打到”交流調(diào)速”側(cè)工作，因為DJK03-1的正常工作電源電壓為220V±10%，而”交流調(diào)速”側(cè)輸出的線電壓為240V。如果輸入電壓超出其標準工作范圍，掛件的使用壽命將減少，甚至會導致掛件的損壞。在”DZSZ-1型電機及自動控制實驗裝置”上使用時，通過操作控制屏左側(cè)的自藕調(diào)壓器，將輸出的

27、線電壓調(diào)到220V左右，然后才能將電源接入掛件），用兩根導線將200V交流電壓接到DJK03-1的”外接220V”端，按下”啟動”按鈕，打開DJK03-1電源開關(guān)，這時掛件中所有的觸發(fā)電路都開始工作，用雙蹤示波器觀察鋸齒波同步觸發(fā)電路各觀察孔的電壓波形。同時觀察同步電壓和”1”點的電壓波形，了解”1”點波形形成的原因。觀察”1”、”2”點的電壓波形，了解鋸齒波寬度和”1”點電壓波形的關(guān)系。調(diào)節(jié)電位器RP1，觀測”2”點鋸齒波斜率的變化。觀察”3”6”點電壓波形和輸出電壓的波形，記下各波形的幅值與寬度，并比較”3”點電壓U3和”6”點電壓U6的對應關(guān)系。2、調(diào)節(jié)觸發(fā)脈沖的移相范圍圖2.3 =17

28、0°時同步電壓信號波形將控制電壓Uct調(diào)至零(將電位器RP2順時針旋到底)，用示波器觀察同步電壓信號和”6”點U6的波形，調(diào)節(jié)偏移電壓Ub(即調(diào)RP3電位器)，使=170°，其波形如圖2.3所示。3、調(diào)節(jié)Uct（即電位器RP2）使=60°，觀察并記錄U1U6及輸出”G、K”脈沖電壓的波形，標出其幅值與寬度，并記錄在下表中(可在示波器上直接讀出，讀數(shù)時應將示波器的”V/DIV”和”t/DIV”微調(diào)旋鈕旋到校準位置)。表2.8 鋸齒波同步移相觸發(fā)電路實驗各點波形記錄表U1U2U3U4U5U6幅值(V)寬度(ms)八、實驗報告1、整理、描繪實驗中記錄的各點波形，并標出其

29、幅值和寬度。2、總結(jié)鋸齒波同步移相觸發(fā)電路移相范圍的調(diào)試方法，如果要求在Uct=0的條件下，使=90°，如何調(diào)整？3、討論、分析實驗中出現(xiàn)的各種現(xiàn)象。4、分析關(guān)鍵電阻、電容的特性和作用。九、注意事項參照實驗一和實驗二的注意事項。2.4 實驗四 三相橋式全控整流及有源逆變電路實驗一、實驗目的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系列集成觸發(fā)器的調(diào)整方法和各點的波形。二、實驗所需掛件及附件表2.9三相橋式全控整流及有源逆變電路實驗所需掛件及附件序號型 號備注1DJK01 電源控制屏該控制屏包含”三相電源輸出”，”勵磁電源”等幾個模塊。2DJK02 晶閘管主電路

30、 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” 等幾個模塊。4DJK06 給定及實驗器件該掛件包含”二極管”以及”開關(guān)” 等幾個模塊。5DJK10 變壓器實驗該掛件包含”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8萬用表自備三、實驗線路及原理圖2.4 三相橋式全控整流電路實驗原理圖實驗線路如圖2.4及圖2.5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DJK02-1中的集成觸發(fā)電路，由KC04、KC4l、KC42等集成芯片組成，可輸出經(jīng)高頻調(diào)制后的雙窄脈沖鏈。三相橋式整流及逆變電路的工作原

31、理可參見電力電子技術(shù)教材的有關(guān)內(nèi)容。 圖中的R用D42三相可調(diào)電阻，將兩個900接成并聯(lián)形式；電感Ld在DJK02面板上，選用700mH，直流電壓、電流表由DJK02獲得。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Am、Bm、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。圖2.5 三相橋式有源逆變電路實驗原理圖四、實驗內(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、在整流或有源逆變狀態(tài)下，當觸發(fā)電路出現(xiàn)故障（人為模擬）時觀測主電路的各電壓波形。

32、五、預習要求1、閱讀教材中有關(guān)三相橋式全控整流電路的有關(guān)內(nèi)容。2、閱讀教材中有關(guān)有源逆變電路的有關(guān)內(nèi)容，掌握實現(xiàn)有源逆變的基本條件。六、思考題1、如何解決主電路和觸發(fā)電路的同步問題？在本實驗中，主電路三相電源的相序可任意設定嗎？2、在本實驗的整流及逆變時，對角有什么要求？為什么？七、實驗方法1、DJK02和DJK02-1上的”觸發(fā)電路”調(diào)試 (1)打開DJK01總電源開關(guān)，操作”電源控制屏”上的”三相電網(wǎng)電壓指示”開關(guān)，觀察輸入的三相電網(wǎng)電壓是否平衡。(2)將DJK01”電源控制屏”上”調(diào)速電源選擇開關(guān)”撥至”直流調(diào)速”側(cè)。(3)用10芯的扁平電纜，將DJK02的”三相同步信號輸出”端和DJK

33、02-1”三相同步信號輸入”端相連，打開DJK02-1電源開關(guān)，撥動”觸發(fā)脈沖指示”鈕子開關(guān)，使”窄”的發(fā)光管亮。(4)觀察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（在各觀測孔左側(cè)），使三相鋸齒波斜率盡可能一致。(5)將DJK06上的”給定”輸出Ug直接與DJK02-1上的移相控制電壓Uct相接，將給定開關(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，用雙蹤示波器觀察A相同步電壓信號和”雙脈沖觀察孔”VT1的輸出波形，使=150°。(6)適當增加給定Ug的正電壓輸出，觀測DJK02-1上”脈沖觀察孔”的波形，此時應觀測到單窄脈沖和雙窄

34、脈沖。(7)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”的六個開關(guān)撥至”通”，觀察正橋VT1VT6晶閘管門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2.4接線，將DJK06上的”給定”輸出調(diào)到零(逆時針旋到底)，使電阻器放在最大阻值處，按下”啟動”按鈕，調(diào)節(jié)給定電位器，增加移相電壓，使角在30°150°范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，同時，根據(jù)需要不斷調(diào)整負載電阻R，使得負載電流Id保持在0.6A左右(注意Id不得超過0.65A)。用示波器觀察并記錄=

35、30°、60°、90°時的整流電壓Ud和晶閘管兩端電壓Uvt的波形，并記錄相應的Ud數(shù)值于表2.10中。表2.10 三相橋式全控整流電路實驗Ud和U2記錄表306090U2Ud(記錄值)Ud/U2Ud(計算值)計算公式：Ud=2.34U2cos (060O) Ud=2.34U21+cos(a+) (60o120o)3、三相橋式有源逆變電路表2.11三相橋式有源逆變電路實驗Ud和U2記錄表306090U2Ud(記錄值)Ud/U2Ud(計算值)計算公式：Ud=2.34U2cos(180°-)按圖2.5接線，將DJK06上的”給定”輸出調(diào)到零(逆時針旋到底)，

36、將電阻器放在最大阻值處，按下”啟動”按鈕，調(diào)節(jié)給定電位器，增加移相電壓，使角在30°90°范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，同時，根據(jù)需要不斷調(diào)整負載電阻R，使得電流Id保持在0.6A左右(注意Id不得超過0.65A)。用示波器觀察并記錄=30°、60°、90°時電壓Ud和晶閘管兩端電壓UVT的波形，并記錄相應的Ud數(shù)值于表2.11中。4、故障現(xiàn)象的模擬當=60°時，將觸發(fā)脈沖鈕子開關(guān)撥向”斷開”位置，模擬晶閘管失去觸發(fā)脈沖時的故障，觀察并記錄這時的Ud、UVT波形的變化情況。八、實驗報告1、畫出電路的移相特性Ud =f()。2、畫出觸發(fā)電路的傳輸特性 =

37、f(Uct)。3、畫出=30°、60°、90°、120°、150°時的整流電壓Ud和晶閘管兩端電壓UVT的波形。4、簡單分析模擬的故障現(xiàn)象。九、注意事項1、為了防止過流，啟動時將負載電阻R調(diào)至最大阻值位置。2、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。3、有時會發(fā)現(xiàn)脈沖的相位只能移動120°左右就消失了，這是因為A、C兩相的相位接反了，這對整流狀態(tài)無影響，但在逆變時，由于調(diào)節(jié)范圍只能到120°，使實驗效果不明顯，用戶可自行將四芯插頭內(nèi)的A、C相兩相的導線對調(diào)，就能保證有足夠的移相范圍。2.5

38、實驗五 SCR、GTO、MOSFET、GTR、IGBT特性實驗一、實驗目的1、掌握各種電力電子器件的工作特性。2、掌握各器件對觸發(fā)信號的要求。二、實驗所需掛件及附件表2.12 SCR、GTO、MOSFET、GTR、IGBT特性實驗所需掛件及附件序號型號備注1DJK01 電源控制屏包含”三相電源輸出”，”勵磁電源”等幾個模塊。2DJK06 給定及實驗器件該掛件包含”二極管”以及”開關(guān)”。3DJK07 新器件特性實驗4DJK09 單相調(diào)壓與可調(diào)負載5萬用表自備三、實驗線路及原理實驗線路的具體接線如圖2.6所示：圖2.6 新器件特性實驗原理圖將電力電子器件(包括SCR、GTO、MOSFET、GTR、

39、IGBT五種)和負載電阻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)電壓信號，給定電壓從零開始調(diào)節(jié)，直至器件觸發(fā)導通，從而可測得在上述過程中器件的V/A特性；圖中的電阻R用DJK09上的可調(diào)電阻負載，將兩個90的電阻接成串聯(lián)形式，最大可通過電流為1.3A；直流電壓和電流表可從DJK01電源控制屏上獲得，五種電力電子器件均在DJK07掛箱上；直流電源從電源控制屏的輸出接DJK09上的單相調(diào)壓器，然后調(diào)壓器輸出接DJK09上整流及濾波電路，從而得到一個輸出可以由調(diào)壓器調(diào)節(jié)的直流電壓源。四、實驗內(nèi)容1、晶閘管（SCR）特性實驗。2、可關(guān)斷晶閘管（GTO）特性實驗。3、功率場效應管

40、（MOSFET）特性實驗。4、大功率晶體管（GTR）特性實驗。5、絕緣雙極性晶體管（IGBT）特性實驗。五、預習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、思考題各種器件對觸發(fā)脈沖要求的異同點？七、實驗方法1、按圖2.6接線，首先將晶閘管（SCR）接入主電路，在實驗開始時，將DJK06上的給定電位器RP1沿逆時針旋到底，S1撥到”正給定”側(cè)，S2撥到”給定”側(cè)，單相調(diào)壓器逆時針調(diào)到底，DJK09上的可調(diào)電阻調(diào)到阻值為最大的位置；打開DJK06的電源開關(guān)，按下控制屏上的”啟動”按鈕，然后緩慢調(diào)節(jié)調(diào)壓器，同時監(jiān)視電壓表的讀數(shù)，當直流電壓升到40V時，停止調(diào)節(jié)單相調(diào)壓器(在以后的其他實驗中

41、，均不用調(diào)節(jié))；調(diào)節(jié)給定電位器RP1，逐步增加給定電壓，監(jiān)視電壓表、電流表的讀數(shù)，當電壓表指示接近零（表示管子完全導通），停止調(diào)節(jié)，記錄給定電壓Ug調(diào)節(jié)過程中回路電流Id以及器件的管壓降Uv于表2.13中。表2.13 SCR給定電壓、回路電流、管壓降數(shù)據(jù)記錄表UgIdUv2、按下控制屏的”停止”按鈕，將晶閘管換成可關(guān)斷晶閘管（GTO），重復上述步驟，并記錄數(shù)據(jù)于表2.14。表2.14 GTO給定電壓、回路電流、管壓降數(shù)據(jù)記錄表UgIdUv3、按下控制屏的”停止”按鈕，換成功率場效應管（MOSFET），重復上述步驟，并記錄數(shù)據(jù)于表2.15。表2.15 MOSFET給定電壓、回路電流、管壓降數(shù)據(jù)記

42、錄表UgIdUv4、按下控制屏的”停止”按鈕，換成大功率晶體管（GTR），重復上述步驟，并記錄數(shù)據(jù)于表2.16。表2.16 GTR給定電壓、回路電流、管壓降數(shù)據(jù)記錄表UgIdUv5、按下控制屏的”停止”按鈕，換成絕緣雙極性晶體管（IGBT），重復上述步驟，并記錄數(shù)據(jù)于表2.17。表2.17 IGBT給定電壓、回路電流、管壓降數(shù)據(jù)記錄表UgIdUv八、實驗報告根據(jù)得到的數(shù)據(jù)，繪出各器件的輸出特性。九、注意事項1、為保證功率器件在實驗過程中避免功率擊穿，應保證管子的功率損耗(即功率器件的管壓降與器件流過的電流乘積)小于8W。2、為使GTR特性實驗更典型，其電流控制在0.4A以下。2.6 實驗六 升

43、、降壓與復合斬波電路實驗一、實驗目的1、了解直流斬波電路在電機負荷時的應用原理。2、了解復合斬波器供電的直流電動機傳動系統(tǒng)中，斷流、逆流等工作狀態(tài)時的電壓、電流波形和形成條件。二、實驗所需掛件及附件表2.18升、降壓與復合斬波電路所需掛件及附件序號型 號備 注 1DJK01電源控制屏該控制屏包含”三相電源輸出”、”勵磁電源”等幾個模塊2DJK09單相調(diào)壓與可調(diào)負載3DJK27升、降壓與復合斬波電路4DD03-2電機導軌測速發(fā)電機及轉(zhuǎn)速表或DD03-3電機導軌、光碼盤測速系統(tǒng)及數(shù)顯轉(zhuǎn)速表5DJ13-1 直流發(fā)電機6DJ15 直流并勵電動機7雙蹤示波器自備8萬用表自備三、實驗線路及原理圖2.7 降

44、壓斬波電路原理圖及波形直流斬波電路的種類很多，其中典型用途之一是拖動直流電機，當負載是直流電機時，電路中會出現(xiàn)反電動勢，而無需另配置大電感和大電容，電路會變得十分簡單。1、降壓斬波電路圖2.7中負載電壓的平均值為 ，因此稱為降壓斬波電路。若負載中L值較少，或ton較小，或E較小，則在可控器件V關(guān)斷后，到了t2時刻，負載電流已衰減至零會出現(xiàn)負載電流斷續(xù)的情況。圖中(c)表明了電流斷續(xù)時的波形情況。2、升壓斬波電路圖2.8為升壓斬波電路的一般電路，由于電感L和電容C的存在，從電原理可分析輸出電壓 ，因此稱為升壓斬波電路。圖2.8 升壓斬波一般電路原理圖當升壓斬波電路用于直流電動機傳動時，通常是在直

45、流電動機再生制動時把電能回饋給直流電源，此時的電路及工作波形如圖2.9所示，圖中的L為直流電機的等效電感，由于實際電路中電感L值不可能為無窮大，因此該電路和降壓斬波電路一樣，也有電動機電樞電流連續(xù)和斷續(xù)兩種工作狀態(tài)。還需說明的是，此時電動機的反電動勢相當于圖2.8電路中的電源，而此時的直流電源相當于圖中電路中的負載，由于直流電源的電壓基本是恒定的，因此不必并聯(lián)電容器。圖2.9用于直流電動機回饋能量的升壓斬波電路及其波形從圖中可看出，當tx<toff時，電路為電流斷續(xù)工作，tx<toff是電流斷續(xù)的條件，注意在升壓電路中，電流是逆向流動的。3、復合電流可逆斬波電路當斬波電路用于拖動直

46、流電動機時，常要使電動機既可電動運行，又能再生制動，將能量回饋電源，降壓斬波電路在拖動直流電動機時，電動機工作于第一象限，升壓斬波電路中，電動機工作于第二象限，復合電流可逆斬波電路將降壓斬波電路與升壓斬波電路組合在一起，在拖動直流電動機時，電動機的電樞電流可正可負，但電壓只能是一種極性，故其可工作于第一象限和第二象限，圖2.10給出復合電流可逆斬波電路的原理圖及其波形。圖2.10復合電流可逆斬波電路及其波形圖中L、R為電動機電樞的等效電感和電阻。在該電路中，V1和VD1構(gòu)成降壓斬波電路。由電源向直流電動機供電，電動機為電動運行，工作于第一象限，V2和VD2構(gòu)成升壓斬波電路，把直流電動機的動能轉(zhuǎn)

47、變?yōu)殡娔芊答伒诫娫?，使電動機再生制動運行，工作于第二象限。需要注意的是若V1和V2同時導通，將導致電源短路，因此，V1和V2的柵極觸發(fā)脈沖在時間上必須錯開。從圖中可看出，當電路工作于復合電流可逆斬波電路時，V1、VD1、V2、VD2四個器件將依次導通。4、實驗電原理圖實驗電原理圖如圖2.11所示。圖2.11 DJK27電流可逆斬波實驗原理圖四、實驗內(nèi)容1、控制與驅(qū)動電路的測試。2、三種直流斬波器的測試。五、實驗方法1、控制與驅(qū)動電路的測試(1)啟DJK27控制電路電源開關(guān)(2)用萬用表測量Ur用雙蹤示波器兩路探頭分別觀察SG3525的第11腳，第14腳波形。(3)調(diào)節(jié)PWM電位器，記錄PWM頻

48、率、幅值，最大、最小占空比以及相應的Ur值。記錄兩路PWM的相位差，以及兩路之間最小的”死區(qū)”時間。2、降壓斬波電路的測試(1)聯(lián)結(jié)A-A'、D-D'，斷開B-B'、C-C'，開啟DJK01電源控制屏，按原理圖，聯(lián)結(jié)電動機、發(fā)電機和直流電壓，用電動機拖動發(fā)電機。(2)用雙蹤示波器兩路探頭分別觀察Uo和io。電樞電壓控制在230V，記錄最大、最小PWM占空比時的電機轉(zhuǎn)速，觀察加大負荷時的Uo和io 變化情況，記錄臨界斷流時的PWM占空比。(3)在最大占空比的情況下，逐步降低電樞電壓，記錄臨界斷流時的電樞電壓值。3、升壓斬波電路的測試(1)聯(lián)結(jié)B-B'、C-

49、C'，斷開A-A'、D-D'，開啟DJK01電源控制屏、按原理圖聯(lián)結(jié)電動機、發(fā)電機和直流電壓，用電動機拖動發(fā)電機，電樞電壓控制在70V 。(2)重復降壓斬波電路測試的2)、3)。4、復合斬波電路的測試(1)聯(lián)結(jié)A-A'、B-B'、C-C'、D-D'用電動機拖動發(fā)電機。(2)重復降壓斬波電路測試的2)、3)。六、實驗報告將以上測試的要求整理成實驗報告，討論分析實驗中出現(xiàn)的各種波形。七、注意事項用示波器雙蹤觀察時，注意共地，探頭應衰減10倍，以避免高壓輸入示波器。2.7 實驗七 單相交流調(diào)壓電路實驗一、實驗目的熟悉用雙向可控硅組成的交流調(diào)壓電

50、路的結(jié)構(gòu)與工作原理。二、實驗所需掛件及附件表2.19單相交流調(diào)壓電路實驗所需掛件及附件序號型 號備 注1DJK01 電源控制屏2DJK22 單相交流調(diào)壓/調(diào)功電路3慢掃描雙蹤示波器自備4萬用表自備三、實驗線路及原理將一種形式的交流電變成另一種形式的交流電，可以通過改變電壓、電流、頻率和相位等參數(shù)。只改變相位而不改變交流電頻率的控制，在交流電力控制中稱為交流調(diào)壓。單相交流調(diào)壓的典型電路如圖2.12所示。圖3-18 單相交流調(diào)壓電路圖2.12 單相交流調(diào)壓電路本實驗采用雙向可控硅BCR（Z0409MF）取代由兩個單向可控硅SCR反并聯(lián)的結(jié)構(gòu)形式，并利用RC充放電電路和雙向觸發(fā)二極管DB3的特點，在

51、每半個周波內(nèi)，通過對雙向可控硅的通斷進行移相觸發(fā)控制，可以方便地調(diào)節(jié)輸出電壓的有效值。由圖2.12可見，正負半周控制角的起始時刻均為電源電壓的過零時刻，且正負半周的控制角相等，可見負載兩端的電壓波形只是電源電壓波形的一部份。在電阻性負載下，負載電流和負載電壓的波形相同，角的移相范圍為0， =0時，相當于可控硅一直導通， 輸入電壓為最大值，U0=Ui燈最亮；隨著的增大，U0逐漸降低，燈的亮度也由亮變暗，直至=時，U0=0，燈熄滅。此外=0時，功率因數(shù)cos=1，隨著的增大，輸入電流滯后于電壓且發(fā)生畸變，cos也逐漸降低，且對電網(wǎng)電壓電流造成諧波污染。交流調(diào)壓電路已廣泛用于調(diào)光控制，異步電動機的軟

52、起動和調(diào)速控制。和整流電路一樣，交流調(diào)壓電路的工作情況也和負載的性質(zhì)有很大的關(guān)系，在阻感負載時，若負載上電壓電流的相位差為，則移相范圍為，詳細分析從略。圖2.13 單相交流調(diào)壓電路波形圖四、實驗內(nèi)容交流調(diào)壓電路的測試。五、思考題雙向晶閘管與兩個單向晶閘管反并聯(lián)的不同點？控制方式有什么不同？六、實驗方法將DJK01電源控制屏的電源選擇開關(guān)打到”直流調(diào)速”側(cè)，使輸出線電壓為200V，用兩根導線將200V交流電壓接到DJK22的”Ui”電源輸入端，按下”啟動”按鈕。接入220V，25W的燈泡負載，打開交流調(diào)壓電路的電源開關(guān)。調(diào)節(jié)面板上的”移相觸發(fā)控制”電位器RW，觀察白熾燈亮暗的變化。調(diào)節(jié)”移相觸發(fā)

53、控制”電位器，用雙蹤示波器同時觀察電容器兩端及BCR觸發(fā)極信號波形的變化規(guī)律，并記錄。取不同的值，用示波器分別觀測BCR觸發(fā)信號及白熾燈兩端的波形，并記錄。七、實驗報告按實驗方法的要求，分別畫出各電路的測試波形，并分析。八、注意事項1、雙蹤示波器有兩個探頭，可同時測量兩路信號，但這兩探頭的地線都與示波器的外殼相連，所以兩個探頭的地線不能同時接在同一電路的不同電位的兩個點上，否則這兩點會通過示波器外殼發(fā)生電氣短路。為此，為了保證測量的順利進行，可將其中一根探頭的地線取下或外包絕緣，只使用其中一路的地線，這樣從根本上解決了這個問題。當需要同時觀察兩個信號時，必須在被測電路上找到這兩個信號的公共點，

54、將探頭的地線接于此處，探頭各接至被測信號，只有這樣才能在示波器上同時觀察到兩個信號，而不發(fā)生意外。2、調(diào)功電路的觸發(fā)控制電路，其低壓直流電源是通過交流電源電容降壓，而不是通過降壓變壓器隔離，因此在實驗時不要用手直接觸模線路的低壓部分，以免觸電。2.8 實驗八 晶閘管-電動機系統(tǒng)實驗一、實驗目的1、了解晶閘管-電動機直流調(diào)速系統(tǒng)的原理、組成及各主要單元部件的原理。2、掌握晶閘管直流調(diào)速開環(huán)系統(tǒng)的一般調(diào)試過程。二、實驗所需掛件及附件序號型 號備 注1DJK01 電源控制屏該控制屏包含“三相電源輸出”，“勵磁電源”等幾個模塊。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” 等幾個模塊。4DJK04 電機調(diào)速控制實驗箱I該掛件包含“給定”，“電流調(diào)節(jié)器”，“速度變換”，“電流反饋與過流保護”等幾個模塊。6DD03-2電機導軌測速發(fā)電機及轉(zhuǎn)速表或者“DD03-3電機導軌光碼盤測速系統(tǒng)及數(shù)顯轉(zhuǎn)速表”7DJ13-1 直流發(fā)電機8DJ15 直流并勵電動機9D42三相可調(diào)電阻10慢掃描示波器自備11萬用表自備三、實驗線路及原理圖2.14 晶閘管-電動機系統(tǒng)原理圖直流電動機的轉(zhuǎn)速n和其他參量的關(guān)系可表示為