電力電子實驗報告書

ElectronicsExperimentReport電力電子技術(shù)實驗報告學(xué)號:姓名:班級:打印要求（這兩行在打印前請刪掉）:統(tǒng)一用A4紙打印,打印下列實驗報告!實驗一鋸齒波同步移相觸發(fā)電路實驗一．實驗?zāi)康?．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．掌握鋸齒波同步觸發(fā)電路的調(diào)試方法。二．實驗內(nèi)容1．鋸齒波同步觸發(fā)電路的調(diào)試。2．鋸齒波同步觸發(fā)電路各點波形觀察，分析。三．實驗線路及原理鋸齒波同步移相觸發(fā)電路主要由脈沖形成和放大，鋸齒波形成，同步移相等環(huán)節(jié)組成，其工作原理可參見“電力電子技術(shù)”有關(guān)教材。四．實驗設(shè)備及儀器1．MCL系列教學(xué)實驗臺主控制屏2．MCL—18組件（適合MCL—Ⅱ)或MCL—31組件（適合MCL—Ⅲ）3．MCL—05組件4．雙蹤示波器5．萬用表五．實驗方法及操作步驟1．將MCL-05面板上左上角的同步電壓輸入接MCL—18的U、V端（如您選購的產(chǎn)品為MCL—Ⅲ、Ⅴ，則同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”。2．三相調(diào)壓器逆時針調(diào)到底，合上主電路電源開關(guān)，調(diào)節(jié)主控制屏輸出電壓Uuv=220v，并打開MCL—05面板右下角的電源開關(guān)。用示波器觀察各觀察孔的電壓波形，示波器的地線接于“7”端。注：如您選購的產(chǎn)品為MCL—Ⅲ、Ⅴ，無三相調(diào)壓器，直接合上主電源。以下均同同時觀察“1”、“2”孔的波形，了解鋸齒波寬度和“1”點波形的關(guān)系。觀察“3”~“5”孔波形及輸出電壓UG1K1的波形，調(diào)整電位器RP1，使“3”的鋸齒波剛出現(xiàn)平頂，記下各波形的幅值與寬度，比較“3”孔電壓U3與U5的對應(yīng)關(guān)系。3．調(diào)節(jié)脈沖移相范圍將MCL—18的“G”輸出電壓調(diào)至0V，即將控制電壓Uct調(diào)至零，用示波器觀察U2電壓（即“2”孔）及U5的波形，調(diào)節(jié)偏移電壓Ub（即調(diào)RP），使=180O，其波形如圖4-4所示。調(diào)節(jié)MCL—18的給定電位器RP1，增加Uct，觀察脈沖的移動情況，要求Uct=0時，=180O，Uct=Umax時，=30O，以滿足移相范圍=30O~180O的要求。4．調(diào)節(jié)Uct，使=60O，觀察并記錄U1~U5及輸出脈沖電壓UG1K1，UG2K2的波形，并標(biāo)出其幅值與寬度。用導(dǎo)線連接“K1”和“K3”端，用雙蹤示波器觀察UG1K1和UG3K3的波形，調(diào)節(jié)電位器RP3，使UG1K1和UG3K3間隔1800。六．實驗報告1．整理，描繪實驗中記錄的1、2、3、4、5、6各點的波形，并標(biāo)出幅值與寬度。2．總結(jié)鋸齒波同步觸發(fā)電路移相范圍的調(diào)試方法，移相范圍的大小與哪些參數(shù)有關(guān)？3．討論分析其它實驗現(xiàn)象。360360°180°30°U1ωtωtU5圖2-2脈沖移相范圍七．思考題1．如果要求Uct=0時，=90O，應(yīng)如何調(diào)整？2、鋸齒波中的穩(wěn)壓管若果損壞斷開，電路又會出現(xiàn)什么情況?

實驗二單相橋式全控整流電路實驗一．實驗?zāi)康?．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(fù)載、電阻—電感性負(fù)載及反電勢負(fù)載時的工作。3．熟悉MCL—05鋸齒波觸發(fā)電路的工作。二．實驗內(nèi)容1．單相橋式全控整流電路供電給電阻負(fù)載。2．單相橋式全控整流電路供電給電阻—電感性負(fù)載。3．單相橋式全控整流電路供電給反電勢負(fù)載。三．實驗設(shè)備及儀器1．MCL系列教學(xué)實驗臺主控制屏。2．MCL—18組件（適合MCL—Ⅱ)或MCL—31組件（適合MCL—Ⅲ）。3．MCL—33組件或MCL—53組件（適合MCL—Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ）4．MCL—05組件或MCL—05A組件5．MEL—03三相可調(diào)電阻器或自配滑線變阻器。6．MEL—02三相芯式變壓器。7．雙蹤示波器8．萬用表四．實驗線路及原理參見圖2-3。五．注意事項1．本實驗中觸發(fā)可控硅的脈沖來自MCL-05掛箱，故MCL-33（或MCL-53，以下同）的內(nèi)部脈沖需斷X1插座相連的扁平帶需拆除，以免造成誤觸發(fā)。2．電阻RP的調(diào)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(dǎo)通。4．MCL-05面板的鋸齒波觸發(fā)脈沖需導(dǎo)線連到MCL-33面板，應(yīng)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。5．逆變變壓器采用MEL-02三相芯式變壓器，原邊為220V，中壓繞組為110V，低壓繞組不用。6．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。7．帶反電勢負(fù)載時，需要注意直流電動機必須先加勵磁。六．實驗方法1．將MCL—05（或MCL—05A，以下均同）面板左上角的同步電壓輸入接MCL—18的U、V輸出端（如您選購的產(chǎn)品為MCL—Ⅲ、Ⅴ，則同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”。2．?dāng)嚅_MEL-02和MCL-33的連接線，合上主電路電源，調(diào)節(jié)主控制屏輸出電壓Uuv至220V，此時鋸齒波觸發(fā)電路應(yīng)處于工作狀態(tài)。MCL-18的給定電位器RP1逆時針調(diào)到底，使Uct=0。調(diào)節(jié)偏移電壓電位器RP2，使=90°。斷開主電源，連接MEL-02和MCL-33。注：如您選購的產(chǎn)品為MCL—Ⅲ、Ⅴ，無三相調(diào)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(fù)載。接上電阻負(fù)載（可采用兩只900Ω電阻并聯(lián)），并調(diào)節(jié)電阻負(fù)載至最大，短接平波電抗器。合上主電路電源，調(diào)節(jié)Uct，求取在不同角（30°、60°、90°）時整流電路的輸出電壓Ud=f（t），晶閘管的端電壓UVT=f（t）的波形，并記錄相應(yīng)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(diào)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(fù)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Ud=f（t），負(fù)載電流id=f（t）以及晶閘管端電壓UVT=f（t）波形并記錄相應(yīng)Uct時的Ud、U2值。注意，負(fù)載電流不能過小，否則造成可控硅時斷時續(xù)，可調(diào)節(jié)負(fù)載電阻RP，但負(fù)載電流不能超過0.8A，Uct從零起調(diào)。改變電感值（L=100mH），觀察=90°，Ud=f（t）、id=f（t）的波形，并加以分析。注意，增加Uct使前移時，若電流太大，可增加與L相串聯(lián)的電阻加以限流。5．單相橋式全控整流電路供電給反電勢負(fù)載。把開關(guān)S合向左側(cè)，接入直流電動機，短接平波電抗器，短接負(fù)載電阻Rd。（a）調(diào)節(jié)Uct，在=90°時，觀察Ud=f（t），id=f（t）以及UVT=f（t）。注意，交流電壓UUV須從0V起調(diào)，同時直流電動機必須先加勵磁。（b）直流電動機回路中串入平波電抗器（L=700mH），重復(fù)（a）的觀察。七．實驗報告1．繪出單相橋式晶閘管全控整流電路供電給電阻負(fù)載情況下，當(dāng)=60°，90°時的Ud、UVT波形，并加以分析。2．繪出單相橋式晶閘管全控整流電路供電給電阻—電感性負(fù)載情況下，當(dāng)=90°時的Ud、id、UVT波形，并加以分析。3．作出實驗整流電路的輸入—輸出特性Ud=f（Uct），觸發(fā)電路特性Uct=f（）及Ud/U2=f（）。實驗心得體會。八．思考在可控整流電路中，續(xù)流二極管VD起什么作用？在什么情況下需要接入？能否用雙蹤示波器同時觀察觸發(fā)電路與整流電路的波形？實驗四采用自關(guān)斷器件的單相交流調(diào)壓電路研究一．實驗?zāi)康?．掌握采用自關(guān)斷器件的單相交流調(diào)壓電路的工作原理、特點、波形分析與使用場合。2．熟悉PWM專用集成電路SG3525的組成、功能、工作原理與使用方法。二．實驗內(nèi)容1．PWM專用集成電路SG3525性能測試。2．控制電路相序與驅(qū)動波形測試。3．帶與不帶濾波環(huán)節(jié)時的負(fù)載與MOS管兩端電壓波形測試。4．濾波環(huán)節(jié)性能測試。5．在不同占空比條件下，負(fù)載端電壓、負(fù)載端諧波與輸入電流的位移因數(shù)測試。三．實驗系統(tǒng)組成及工作原理隨著自關(guān)斷器件的迅速發(fā)展，采用晶閘管移相控制的交流調(diào)壓設(shè)備，已逐漸被采用自關(guān)斷器件（GTR、MOSFET、IGBT等）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：諧波幅值小，且最低次諧波頻率高，故可采用小容量濾波元件；功率因數(shù)高，經(jīng)濾波后，功率因數(shù)接近于1。對其他用電設(shè)備的干擾小。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。本實驗系統(tǒng)以調(diào)光為例，進行斬波調(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關(guān)。當(dāng)MOS管分別由脈寬調(diào)制信號控制其通斷時，則負(fù)載電阻RL上的電壓波形如圖5—9b所示（輸出端不帶濾波環(huán)節(jié)時），顯然，負(fù)載上的電壓有效值隨脈寬信號的占空比而變，當(dāng)輸出端帶有濾波環(huán)節(jié)時的負(fù)載端電壓波形如圖5—9c脈寬調(diào)制信號由專用集成芯片SG3525產(chǎn)生，有關(guān)SG3525的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、功能、工作原理與使用方法等可參閱雙閉環(huán)可逆直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)實驗?？刂葡到y(tǒng)中由變壓器T、比較器和或非門等組成同步控制電路以確保交流電源的2端為正時，MOS管VT1導(dǎo)通；而當(dāng)交流電源的1端為正時，MOS管VT2導(dǎo)通。四．實驗設(shè)備和儀器1．MCL-11實驗掛箱2．萬用表3．雙蹤示波器五．實驗方法1．認(rèn)真閱讀實驗指導(dǎo)書，掌握采用自關(guān)斷器件的單相交流調(diào)壓電路的工作原理、特點、波形分析與使用場合。2．SG3525性能測試（1）鋸齒波周期與幅值測量（分開關(guān)S2合上與斷開兩種情況）。測量“18”端。（2）輸出最大與最小占空比。測量“16”端。3．控制電路相序與驅(qū)動波形測試將電位器RP左旋到底，“1”、“2”之間施加220交流電壓，用雙蹤示波器觀察并記錄下列各點波形：（1）“13”、“14”與地端間波形，應(yīng)仔細(xì)測量該波形是否對稱互補；（2）“12”、“15”與地端間波形；（3）“9”與“10”及“11”與“10”端間波形。4．不帶濾波環(huán)節(jié)時的負(fù)載與MOS管兩端電壓波形測試（1）將主電路的“3”與“6”端相連，開關(guān)S2放在斷開位置，合上電源后將電位器RP右旋到大致中間的位置。（2）測量并記錄負(fù)載與MOS管兩端電壓波形。5．帶濾波環(huán)節(jié)時的負(fù)載與MOS管兩端電壓波形測試（1）將主電路的“3”與“4”及“5”與“6”端相連，電位器RP仍旋在上述位置。（2）測量并記錄負(fù)載與MOS管兩端電壓波形。6．不同占空比D時的負(fù)載端電壓測試與燈泡亮度比較（1）主電路接線同上。（2）將電位器RP從左至右旋轉(zhuǎn)4~5個位置，分別觀察并記錄SG3525輸出13端脈沖的占空比、負(fù)載端電壓U大小與波形以及燈泡亮度的變化。DU（伏）7．不同載波頻率時的濾波效果比較在S2合上與斷開兩種情況下，觀察并記錄負(fù)載兩端波形。8．不同占空比D時的負(fù)載端諧波大小的測試分別觀察并記錄RP左旋到底與右旋到底時的負(fù)載端波形，從而判斷出占空比D大小對負(fù)載端諧波大小的影響。9．輸入電流的位移因數(shù)測試（1）將主電路的“3”與“6”端相連，斷開“3”與“4”、“5”與“6”的相連。（2）在不同占空比條件下，用雙蹤示波器同時觀察并記錄“2”與“1”端和“2”與“7”端間波形。六．實驗報告1．在開關(guān)S2斷開與合上條件下，畫出SG3525的5腳的鋸齒波并注明周期、幅值以及最小與最大占空比值。2．畫出控制電路各點的波形。3．畫出不帶與帶濾波環(huán)節(jié)時的負(fù)載端與MOS管兩端電壓波形。4．根據(jù)實測數(shù)據(jù)，畫出負(fù)載電壓UL與占空比D之間的關(guān)系曲線。5．畫出不同載波頻率時的負(fù)載兩端波形曲線，并說明在相同濾波環(huán)節(jié)條件下，不同載波頻率對濾波效果的影響。6．說明占空比大小對負(fù)載端諧波大小的影響。]7．列出不同占空比條件下所測得的輸入電流位移因