电力晶体管(GTR)驱动电路研究.doc

实验一 电力晶体管(GTR)驱动电路研究 一实验目的1掌握GTR对基极驱动电路的要求2掌握一个实用驱动电路的工作原理与调试方法二实验内容1连接实验线路组成一个实用驱动电路2PWM波形发生器频率与占空比测试3光耦合器输入、输出延时时间与电流传输比测试4贝克箝位电路性能测试5过流保护电路性能测试三实验设备和仪器1MCL-07电力电子实验箱2双踪示波器3万用表4教学实验台主控制屏四实验方法1检查面板上所有开关是否均置于断开位置2PWM波形发生器频率与占空比测试（1）开关S1、S2打向“通”，将脉冲占空比调节电位器RP顺时针旋到底，用示波器观察1和2点间的PWM波形，即可测量脉冲宽度、幅度与脉冲周期，并计算出频率f与占空比D，填入表21。表21幅度（Vp-p）宽度（ms）周期（ms）频率f（kHz）占空比DS2：通RP：右旋S2：通RP：左旋S2：断RP：右旋S2：断RP：左旋（2）将电位器RP左旋到底，测出f与D，填入表21。（3）将开关S2打向“断”，测出这时的f与D，填入表21。（4）电位器RP顺时针旋到底，测出这时的f与D，填入表21（5）将S2打在“断”位置，然后调节RP，使占空比D=0.2左右。3光耦合器特性测试（1）输入电阻为R1=1.6KW时的开门，关门延时时间测试a将GTR单元的输入“1”与“6”分别与PWM波形发生器的输出“1”与“2”相连，再分别连接GTR单元的“3”与“5”，“9”与“7”及“6”与“11”，即按照以下表格的说明连线。GTR ：1PWM：1GTR：6PWM：2GTR：3GTR：5GTR：9GTR：7GTR：6GTR：11bGTR单元的开关S1合向“ ”，用双踪示波器观察输入“1”与“6”及输出“7”与“11”之间波形，记录开门时间ton（含延迟时间td和下降时间tf）以及关门时间toff（含储存时间ts和上升时间tr），填入表22。表22 R=1.6ktdtftontstrtoff（2）输入电阻为R2=150W时的开门，关门延时时间测试将GTR单元的“3”与“5”断开，并连接“4”与“5”， 调节电位器RP顺时针旋到底（使RP短接），其余同上，记录开门、关门时间，填入表23。表23 R=150tdtftontstrtoff（3）输入加速电容对开门、关门延时时间影响的测试断开GTR单元的“4”和“5”，将“2”、“3”与“5”相连，即可测出具有加速电容时的开门、关门时间，填入表24。表24 接有加速电容tdtftontstrtoff（4）输入、输出电流传输比(CTR)测定电流传输比定义为CTR=输出电流/输入电流GTR单元的开关S1合向“5V”，S2打向“通”，连接GTR的“6”和PWM波形发生器的“2”，分别在GTR单元的“4”和“5”以及“9”与“7”之间串入直流毫安表，电位器RP左旋到底，测量光耦输入电流Iin、输出电流Iout。改变RP(逐渐右旋)，分别测量5-6组光耦输入，输出电流，填入表25。表25 输入、输出电流传输比(CTR)测定Iin（mA）Iout（mA）CTR4驱动电路输入，输出延时时间测试GTR单元的开关S1合向“ ”， 将GTR单元的输入“1”与“6”分别与PWM波形发生器的输出“1”与“2”相连，再分别连接GTR单元的“3”与“5”，“9”与“7”及“6”与“11”、“8”，即按照以下表格的说明连线。GTR ：1PWM：1GTR：6PWM：2GTR：3GTR：5GTR：9GTR：7GTR：6GTR：11 GTR：8用双踪示波器观察GTR单元输入“1”与“6”及驱动电路输出“14”与“11”之间波形，记录驱动电路的输入，输出延时时间。td=5贝克箝位电路性能测试（1）不加贝克箝位电路时的GTR存贮时间测试。GTR单元的开关S1合向“ ”， 将GTR单元的输入“1”与“6”分别与PWM波形发生器的输出“1”与“2”相连，再分别连接GTR单元的”2“、“3”与“5”，“9”与“7”，“14”与“19”，“29”与“21”，以及GTR单元的“8”、“11”、“18”与主回路的“4”，GTR单元的“22”与主回路的“1”，即按照以下表格的说明连线。GTR ：1PWM：1GTR：6PWM：2GTR：3GTR：2GTR：5GTR：9GTR：7GTR：8GTR：11 GTR：18主回路：4GTR：14GTR：19GTR：29GTR：21GTR：22主回路：1用双踪示波器观察基极驱动信号ub（“19”与“18”之间）及集电极电流ic（“22”与“18”之间）波形，记录存贮时间ts。ts=（2）加上贝克箝位电路后的GTR存贮时间测试在上述条件下，将20与14相连，观察与记录ts的变化。ts=6过流保护性能测试在实验5接线的基础上接入过流保护电路，即断开“8”与“11”的连接，将“36”与“21”、“37”与“8”相连，开关S3放在“断”位置。用示波器观察“19”与“18”及“21”与“18”之间波形，将S3合向“通”位置，(即减小比较器的比较电压，以此来模拟采样电阻R8两端电压的增大)，此时过流指示灯亮，并封锁驱动信号。将S3放到断开位置，按复位按钮，过流指示灯灭，即可继续进行试验。五实验报告1画出PWM波形，列出PWM波形发生器S2在“通”与“断”位置时的频率f与最大，最小占空比。2画出光耦合器在不同输入电阻及带有加速电容时的输入、输出延时时间曲线，探讨能缩短开门、关门延时时间的方法。3列出光耦输入、输出电流，并画出电流传输比曲线。4列出有与没有贝克箝位电路时的GTR存贮时间ts，并说明使用贝克箝位电路能缩短存贮时间ts的物理原因以及对贝克箝位二极管V1的参数选择要求。5试说明过流保护电路的工作原理。6实验的收获，体会与改进意见。六思考题1波形发生器中R1=160，RP=1k，R2=3k，C1=0.022uF，C2=0.22uF，试对所测的f、Dmax、Dmin与理论值作一比较，能否分析一下两者相差的原因？2实验中的光耦为TLP521，试对实测的开门、关门延时时间与该器件的典型延时时间作一比较，能否分析一下两者相差的原因。3试比较波形发生器输出与驱动电路输出处的脉冲占空比，并分析两者相差的原因，你能否提出一种缩小两者差异的电路方案。4根据实测的光耦电流传输比以及尽量短的开关门延时时间，请对C1、R1及R3等参数作出选择。实验二 功率场效应晶体管(MOSFET)特性与驱动电路研究一实验目的：1熟悉MOSFET主要参数的测量方法2掌握MOSEET对驱动电路的要求3掌握一个实用驱动电路的工作原理与调试方法二实验内容1MOSFET主要参数：开启阀值电压VGS(th),跨导gFS,导通电阻Rds 输出特性ID=f（Vsd）等的测试2驱动电路的输入,输出延时时间测试.3电阻与电阻、电感性质负载时，MOSFET开关特性测试4有与没有反偏压时的开关过程比较5栅-源漏电流测试三实验设备和仪器1MCL-07电力电子实验箱中的MOSFET与PWM波形发生器部分2双踪示波器3毫安表4电流表5电压表四实验方法1MOSFET主要参数测试（1）开启阀值电压VGS(th)测试开启阀值电压简称开启电压，是指器件流过一定量的漏极电流时（通常取漏极电流ID=1mA）的最小栅源电压。在主回路的“1”端与MOS 管的“25”端之间串入毫安表，测量漏极电流ID，将主回路的“3”与“4”端分别与MOS管的“24”与“23”相连，再在“24”与“23”端间接入电压表，测量MOS管的栅源电压Vgs，并将主回路电位器RP左旋到底，使Vgs=0。将电位器RP逐渐向右旋转，边旋转边监视毫安表的读数，当漏极电流ID=1mA时的栅源电压值即为开启阀值电压VGS（th）。读取67组ID、Vgs，其中ID=1mA必测，填入表26。表26ID（mA）1Vgs（V）（2）跨导gFS测试双极型晶体管（GTR）通常用hFE（）表示其增益，功率MOSFET器件以跨导gFS表示其增益。跨导的定义为漏极电流的小变化与相应的栅源电压小变化量之比，即gFS=ID/VGS。典型的跨导额定值是在1/2额定漏极电流和VDS=15V下测得，受条件限制，实验中只能测到1/5额定漏极电流值。根据表26的测量数值，计算gFS。（3）转移特性IDf（VGS）栅源电压Vgs与漏极电流ID的关系曲线称为转移特性。根据表26的测量数值，绘出转移特性。 (4)导通电阻RDS测试导通电阻定义为RDS=VDS/ID将电压表接至MOS 管的“25”与“23”两端，测量UDS，其余接线同上。改变VGS 从小到大读取ID与对应的漏源电压 VDS，测量5-6组数值，填入表27。表27ID（mA）1VDS（V）(5)IDf（VSD）测试IDf（VSD）系指VGS0时的VDS特性，它是指通过额定电流时，并联寄生二极管的正向压降。a在主回路的“3”端与MOS管的“23” 端之间串入安培表，主回路的“4”端与MOS管的“25”端相连，在MOS管的“23”与“25”之间接入电压表，将RP右旋转到底，读取一组ID与VSD的值。b将主回路的“3”端与MOS管的“23”端断开，在主回路“1”端与MOS管的“23”端之间串入安培表，其余接线与测试方法同上，读取另一组ID与VSD的值。c将“1”端与“23”端断开，在在主回路“2”端与“23”端之间串入安培表，其余接线与测试方法同上，读取第三组ID与VSD的值。2快速光耦6N137输入、输出延时时间的测试将MOSFET单元的输入“1”与“4”分别与PWM波形发生器的输出“1”与“2”相连，再将MOSFET单元的“2”与“3”、“9”与“4”相连，用双踪示波器观察输入波形（“1”与“4”）及输出波形（“5”与“9”之间），记录开门时间ton、关门时间toff。ton= ，toff=3驱动电路的输入、输出延时时间测试在上述接线基础上，再将“5”与“8”、“6”与“7”、“10”、“11”与“12”、“13”、“14”与“16”相连，用示波器观察输入“1”与“4”及驱动电路输出“18”与“9”之间波形，记录延时时间toff。4电阻负载时MOSFET开关特性测试（1）无并联缓冲时的开关特性测试在上述接线基础上，将MOSFET单元的“9”与“4”连线断开，再将“20”与“24”、22”与“23”、“21”与“9”以及主回路的“1”与“4”分别和MOSFET单元的“25”与“21”相连。用示波器观察“22”与“21”以及“24”与“21”之间波形（也可观察“22”与“21”及“25”与“21”之间的波形），记录开通时间ton与存储时间ts。ton= ，ts=（2）有并联缓冲时的开关特性测试在上述接线基础上，再将“25”与“27”、“21”与“26”相连，测试方法同上。5电阻、电感负载时的开关特性测试（1）有并联缓冲时的开关特性测试将主回路“1”与MOSFET单元的“25”断开，将主回路的“2”与MOSFET单元的“25”相连，测试方法同上。（2）无并联缓冲时的开关特性测试将并联缓冲电路断开，测试方法同上。6有与没有栅极反压时的开关过程比较（1）无反压时的开关过程上述所测的即为无反压时的开关过程。（2）有反压时的开关过程将反压环节接入试验电路，即断开MOSFET单元的“9”与“21”的相连，连接“9”与“15”，“17”与“21”，其余接线不变，测试方法同上，并与无反压时的开关过程相比较。7不同栅极电阻时的开关特性测试电阻、电感负载，有并联缓冲电路（1）栅极电阻采用R6=200时的开关特性。（2）栅极电阻采用R7=470时的开关特性。（3）栅极电阻采用R8=1.2k时的开关特性。8栅源极电容充放电电流测试电阻负载，栅极电阻采用R6，用示波器观察R6两端波形并记录该波形的正负幅值。9消除高频振荡试验当采用电阻、电感负载，无并联缓冲，栅极电阻为R6时，可能会产生较严重的高频振荡，通常可用增大栅极电阻的方法消除，当出现高频振荡时，可将栅极电阻用较大阻值的R8。五实验报告1根据所测数据，列出MOSFET主要参数的表格与曲线。2列出快速光耦6N137与驱动电路的延时时间与波形。3绘出电阻负载，电阻、电感负载，有与没有并联缓冲时的开关波形，并在图上标出ton、toff。4绘出有与没有栅极反压时的开关波形，并分析其对关断过程的影响。5绘出不同栅极电阻时的开关波形，分析栅极电阻大小对开关过程影响的物理原因。6绘出栅源极电容充放电电流波形，试估算出充放电电流的峰值。7消除高频振荡的措施与效果。8实验的收获、体会与改进意见。实验三 绝缘栅双极型晶体管(IGBT)特性与驱动电路研究一实验目的1熟悉IGBT主要参数与开关特性的测试方法。2掌握混合集成驱动电路EXB840的工作原理与调试方法。二实验内容1IGBT主要参数测试。2EXB840性能测试。3IGBT开关特性测试。4过流保护性能测试。三实验设备和仪器1MCL-07电力电子实验箱中的IGBT与PWM波形发生器部分。2双踪示波器。3毫安表4电压表5电流表6教学实验台主控制屏四实验方法1IGBT主要参数测试（1）开启阀值电压VGS（th）测试在主回路的“1”端与IGBT的“18”端之间串入毫安表，将主回路的“3”与“4”端分别与IGBT管的“14”与“17”端相连，再在“14”与“17”端间接入电压表，并将主回路电位器RP左旋到底。将电位器RP逐渐向右旋转，边旋转边监视毫安表，当漏极电流ID=1mA时的栅源电压值即为开启阀值电压VGS（th）。读取67组ID、Vgs，其中ID=1mA必测，填入表28。表28ID（mA）1Vgs（V） （2）跨导gFS测试在主回路的“2”端与IGBT的“18”端串入安培表，将RP左旋到底，其余接线同上。将RP逐渐向右旋转，读取ID与对应的VGS值，测量5-6组数据，填入表29。表29ID（mA）1Vgs（V）（3）导通电阻RDS测试将电压表接入“18”与“17”两端，其余同上，从小到大改变VGS，读取ID与对应的漏源电压VDS，测量5-6组数据，填入表210。表210ID（mA）1Vgs（V）2EXB840性能测试（1）输入输出延时时间测试IGBT部分的“1”与“13”分别与PWM波形发生部分的“1”与“2”相连，再将IGBT部分的“10”与“13”、与门输入“2”与“1”相连，用示波器观察输入“1”与“13”及EXB840输出“12”与“13”之间波形，记录开通与关断延时时间。ton= ，toff=（2）保护输出部分光耦延时时间测试将IGBT部分“10”与“13”的连线断开，并将“6”与“7”相连。用示波器观察“8”与“13”及“4”与“13” 之间波形，记录延时时间。（3）过流慢速关断时间测试接线同上，用示波器观察“1”与“13”及“12”与“13”之间波形，记录慢速关断时间。（4）关断时的负栅压测试断开“10”与“13”的相连，其余接线同上，用示波器观察“12”与“17”之间波形，记录关断时的负栅压值。（5）过流阀值电压测试断开“10”与“13”，“2”与“1”的相连，分别连接“2”与“3”，“4”与“5”，“6”与“7”，将主回路的“3”与“4”分别和“10”与“17”相连，即按照以下表格的说明连线。 IGBT：17 主回路：4IGBT：10主回路：3IGBT：4IGBT：5IGBT：6IGBT：7IGBT：2 IGBT：3IGBT：12IGBT：14RP左旋到底，用示波器观察“12”与“17”之间波形，将RP逐渐向右旋转，边旋转边监视波形，一旦该波形消失时即停止旋转，测出主回路“3”与“4”之间电压值，该值即为过流保护阀值电压值。（6）4端外接电容器C1功能测试供教师研究用EXB840使用手册中说明该电容器的作用是防止过流保护电路误动作（绝大部分场合不需要电容器）。aC1不接，测量“8”与“13”之间波形。b“9”与“13”相连时，测量“8”与“13” 之间波形，并与上述波形相比较。3开关特性测试（1）电阻负载时开关特性测试将“1”与“13”分别与波形发生器“1”与“2”相连，“4”与“5”，“6”与“7”，2“与”3“，“12”与“14”，“10”与“18”， “17”与“16”相连，主回路的“1”与“4”分别和IGBT部分的“18”与“15”相连。即按照以下表格的说明连线。IGBT：1PWM：1IGBT：13PWM：2IGBT：4IGBT：5IGBT：6IGBT：7IGBT：2 IGBT：3IGBT：12IGBT：14IGBT：17IGBT：16IGBT：10IGBT：18 IGBT：15 主回路：4IGBT：18主回路：1 用示波器分别观察“8”与“15”及“14”与“15”的波形，记录开通延迟时间。（2）电阻，电感负载时开关特性测试将主回路“1”与“18”的连线断开，再将主回路“2”与“18”相连，用示波器分别观察“8”与“15”及“16”与“15”的波形，记录开通延迟时间。（3）不同栅极电阻时开关特性测试将“12”与“14”的连线断开，再将“11”与“14”相连，栅极电阻从R53k改为R4=27，其余接线与测试方法同上。4并联缓冲电路作用测试（1）电阻负载，有与没有缓冲电路时观察“14”与“17”及“18”与“17”之间波形。（2）电阻，电感负载，有与没有缓冲电路时，观察波形同上。5过流保护性能测试，栅计电阻用R4在上述接线基础上，将“4”与“5”，“6”与“7”相连，观察“14”与“17”之间波形，然后将“10”与“18”之间连线断开，并观察驱动波形是否消失，过流指示灯是否发亮，待故障消除后，揿复位按钮即可继续进行试验。五实验报告1根据所测数据，绘出IGBT的主要参数的表格与曲线 。2绘出输入、输出及对光耦延时以及慢速关断等波形，并标出延时与慢速关断时间。3绘出所测的负栅压值与过流阀值电压值。4绘出电阻负载，电阻电感负载以及不同栅极电阻时的开关波形，并在图上标出tON 与tOFF。5绘出电阻负载与电阻、电感负载有与没有并联缓冲电路时的开关波形，并说明并联缓冲电路的作用。6过流保护性能测试结果，并对该过流保护电路作出评价。7实验的收获、体会与改进意见。实验四 锯齿波同步移相触发电路实验一实验目的1加深理解锯齿波同步移相触发电路的工作原理及各元件的作用。2掌握锯齿波同步触发电路的调试方法。二实验内容 1锯齿波同步触发电路的调试。2锯齿波同步触发电路各点波形观察，分析。三实验线路及原理锯齿波同步移相触发电路主要由脉冲形成和放大，锯齿波形成，同步移相等环节组成，其原理如图2-4所示。由VD1,VD2,C1,R1等元件组成同步检测环节，其作用是利用同步电压来控制锯齿波产生的时刻和宽度。由VST1,V1,R3等元件组成的恒流源电路及V2,V3,C2等组成锯齿波形成环节。控制电压Uct,偏移电压Ub及锯齿波电压在V4基极综合叠加，从而构成移相控制环节。V5,V6构成脉冲形成放大环节，脉冲变压器输出触发脉冲。元件RP装在面板上 ，同步变压器副边已在内部接好。实验线路如图2-5所示。 图2-4四实验设备及仪器 1MCL-III 型教学实验台主控制屏 2双踪示波器 3万用表五注意事项 1双踪示波器有两个探头，可以同时测量两个信号，但这两个探头的地线都与示波器的外壳相连接，所以两个探头的地线不能同时接在某一电路的不同两点上，否则将使这两点通过示波器发生电气短路。为此，在实验中可将其中一根探头的地线取下或外包以绝缘，只使用其中一根地线。当需要同时观察两个信号时，必须在电路上找到这两个被测信号的公共点，将探头的地线接上，两个探头各接至信号处，即能在示波器上同时观察到两个信号，而不致发生意外。2为保护整流元件不受损坏，需注意实验步骤：（1） 在主电路不接通电源时，调试触发电路，使之正常工作。（2） 在控制电压Uct=0时，接通主电路电源，然后逐渐加大Uct，使整流电路投入工作。（3） 正确选择负载电阻或电感，须注意防止过流。在不能确定的情况下，尽可能选择较大的电阻或电感，然后根据电流值来调整。（4） 晶闸管具有一定的维持电流IH，只有流过晶闸管的电流大于IH，晶闸管才可靠导通。实验中，若负载电流太小，可能出现晶闸管时通时断，所以实验中，应保持负载电流不小于100mA。（5） 本实验中，因用MCL05组件中单结晶触发电路控制晶闸管，注意须断开MCL33A的内部触发脉冲。 六实验方法与步骤1将MCL-36面板上的同步电压输入与主控制屏上的U、V输出端相连，低压直流电源输入与主控制屏上的低压直流电源相连。2 将MCL-31面板上的给定Ug与MCL-36上的Uct相连。3 同时观察“1”、“2”孔的波形，了解锯齿波宽度和“1”点波形的关系。 4观察“3”“5”孔波形及输出电压UG1K1的波形，调整电位器RP1，使“3”的锯齿波刚出现平顶，记下各波形的幅值与宽度，比较“3”孔电压U3与U5的对应关系。5调节脉冲移相范围a) 将MCL31的Ug输出电压调至0V，即将控制电压Uct调至零，用示波器观察U2电压（即“2”孔）及U5的波形，调节偏移电压Ub（即调RP），使a=180O，观察其波形。b) 调节MCL31的给定电位器RP1，增加Uct，观察脉冲的移动情况，要求Uct=0时，a=180O，Uct=Umax时，a=30O，以满足移相范围a=30O180O的要求。具体实现方法：可通过双踪示波器的两个通道来对比观察，其中一个通道观察正弦波的波形，另一个通道观察脉冲，以正弦波的一个周期360度作为参考量来确定脉冲的相位。 6调节Uct，使a=60O，观察并记录U1U5及输出脉冲电压UG1K1，UG2K2的波形，并标出其幅值与宽度。7用导线连接“K1”和“K3”端，用双踪示波器观察UG1K1和UG3K3的波形，调节电位器RP3，使UG1K1和UG3K3间隔1800。MCL32TV+15V0V-15V+15V0V-15V同步电压MCL36锯齿波MCL31Ug电源控制屏低压控制电路及仪表Uct图2-5 锯齿波同步移相触发电路W七实验报告1整理，描绘实验中记录的各点波形，并标出幅值与宽度。2总结锯齿波同步触发电路移相范围的调试方法，移相范围的大小与哪些参数有关？3如果要求Uct=0时，a=90O，应如何调整？4讨论分析其它实验现象实验五 单相桥式全控整流电路实验一实验目的1了解单相桥式全控整流电路的工作原理。2研究单相桥式全控整流电路在电阻负载、电阻电感性负载及反电势负载时的工作。3熟悉MCL36锯齿波触发电路的工作。二实验内容1单相桥式全控整流电路供电给电阻负载。2单相桥式全控整流电路供电给电阻电感性负载。3单相桥式全控整流电路供电给反电势负载。三实验设备及仪器1MCLIII型教学实验台主控制屏2MCL33组件3MEL03三相可调电阻器4双踪示波器5万用表四注意事项1. 本实验中触发可控硅的脉冲来锯齿波触发电路中的脉冲，故MCL-33的内部脉冲需断开，以免造成误触发。2. 电阻RP的调节需注意。若电阻过小，会出现电流过大造成过流保护动作（熔断丝烧断，或仪表告警）；若电阻过大，则可能流过可控硅的电流小于其维持电流，造成可控硅时断时续。3. 电感的值可根据需要选择，需防止过大的电感造成可控硅不能导通。4. MCL-36面板的锯齿波触发脉冲需导线连到MCL-33面板，应注意连线不可接错，否则易造成损坏可控硅。同时，需要注意同步电压的相位，若出现可控硅移相范围太小（正常范围约30180），可尝试改变同步电压极性。5. 示波器的两根地线由于同外壳相连，必须注意需接等电位，否则易造成短路事故。6. 带反电势负载时，需要注意直流电动机必须先加励磁。五实验方法及步骤1按图2-6接线，检查无误后，闭合主电路电源，使锯齿波触发电路处于工作状态。观察锯齿波触发电路中各点波形是否正确，确定其输出脉冲可调的移相范围。并调节偏移电阻RP2，使Uct=0时，=90。注意观察波形时，须断开锯齿波触发电路中G1K1、G2K2、G3K3、G4K4与MCL-33的连接线。2单相桥式全控整流电路供电给电阻负载。接上电阻负载（可采用两只900电阻并联），并调节电阻负载至最大，短接平波电抗器。合上主电路电源，调节Uct，求取在不同a角（30、60、90）时整流电路的输出电压Ud=f（t），晶闸管的端电压UVT=f（t）的波形，并记录相应a时的Uct、Ud和交流输入电压U2值。若输出电压的波形不对称，可分别调整锯齿波触发电路中RP1，RP3电位器。3单相桥式全控整流电路供电给电阻电感性负载。断开平波电抗器短接线，求取在不同a角（30、60、90）时的输出电压Ud=f（t），负载电流id=f（t）以及晶闸管端电压UVT=f（t）波形并记录相应Uct时的Ud、U2值。注意，负载电流不能过小，否则造成可控硅时断时续，可调节负载电阻RP，但负载电流不能超过0.8A，Uct从零起调。4单相桥式全控整流电路供电给反电势负载。在电路中接入直流电动机，短接平波电抗器，短接负载电阻Rd。（a）调节Uct，在a=90时，观察Ud=f（t），id=f（t）以及UVT=f（t）。注意，交流电压UUV须从0V起调，同时直流电动机必须先加励磁。（b）直流电动机回路中串入平波电抗器（L=700mH），重复（a）的观察。六实验报告1绘出单相桥式晶闸管全控整流电路供电给电阻负载情况下，当a=60，90时的Ud、UVT波形，并加以分析。2绘出单相桥式晶闸管全控整流电路供电给电阻电感性负载情况下，当a=90时的Ud、id、UVT波形，并加以分析。3作出实验整流电路的输入输出特性Ud=f（Uct），触发电路特性Uct=f（a）及Ud/U2=f（a）。4实验心得体会。实验六 单相桥式有源逆变电路实验一实验目的1加深理解单相桥式有源逆变的工作原理，掌握有源逆变条件。2了解产生逆变颠覆现象的原因。二实验内容1单相桥式有源逆变电路的波形观察。2有源逆变到整流过渡过程的观察。3逆变颠覆现象的观察。三实验设备及仪表1MCL-III型教学实验台主控制屏。2MCL33组件3MEL03三相可调电阻器4双踪示波器。5万用电表。四注意事项1本实验中触发可控硅的脉冲来锯齿波触发电路中的脉冲，故MCL-33的内部脉冲需断开，以免造成误触发。2电阻RP的调节需注意。若电阻过小，会出现电流过大造成过流保护动作（熔断丝烧断，或仪表告警）；若电阻过大，则可能流过可控硅的电流小于其维持电流，造成可控硅时断时续。3电感的值可根据需要选择，需防止过大的电感造成可控硅不能导通。4MCL-36面板的锯齿波触发脉冲需导线连到MCL-33面板，应注意连线不可接错，否则易造成损坏可控硅。同时，需要注意同步电压的相位，若出现可控硅移相范围太小（正常范围约30180），可尝试改变同步电压极性。5示波器的两根地线由于同外壳相连，必须注意需接等电位，否则易造成短路事故。6带反电势负载时，需要注意直流电动机必须先加励磁。五实验内容及步骤1按图2-7接线，检查电路无误后，闭合主电路电源，使锯齿波触发电路处于工作状态。观察锯齿波触发电路中各点波形是否正确，确定其输出脉冲可调的移相范围。并调节偏移电阻RP2，使Uct=0时，=10。注意观察波形时，须断开锯齿波触发电路中G1K1、G2K2、G3K3、G4K4与MCL-33的连接线。2有源逆变实验调节Uct使分别等于60、90时，用示波器观察逆变电路输出电压Ud=f（t），晶闸管的端电压UVT=f（t）波形，并记录Ud和交流输入电压U2的数值。3逆变到整流过程的观察当大于90时，晶闸管有源逆变过渡到整流状态，此时输出电压极性改变，可用示波器观察此变化过程。注意，当晶闸管工作在整流时，有可能产生比较大的电流，需要注意监视。 4逆变颠覆的观察当=30时，继续减小Uct，此时可观察到逆变输出突然变为一个正弦波，表明逆变颠覆。六实验报告1画出=30、60、90时，Ud、UVT的波形。2分析逆变颠覆的原因，逆变颠覆后会产生什么后果？实验七 三相桥式全控整流电路实验一实验目的1熟悉MCL-33组件。2熟悉三相桥式全控整流电路的工作原理。3了解集成触发器的调整方法及各点波形。二实验内容1三相桥式全控整流电路供电给电阻性负载。2三相桥式全控整流电路供电给阻感性负载。三实验设备及仪器1MCL-III型教学实验台主控制屏。3MCL33组件4MEL-03可调电阻器5二踪示波器6万用表四实验方法1按图2-8接线，未上主电源之前，检查晶闸管的脉冲是否正常。（1）用示波器观察MCL-33的双脉冲观察孔，应有间隔均匀，相互间隔60o相同的双脉冲。（2）检查相序，用示波器观察“1”，“2”单脉冲观察孔，“1” 脉冲超前“2” 脉冲600，则相序正确，否则，应调整输入电源。（3）用示波器观察每只晶闸管的控制极，阴极，应有幅度为1V2V的脉冲。注：将面板上的Ublf（当三相桥式全控变流电路使用I组桥晶闸管VT1VT6时）接地，将I组桥式触发脉冲的六个开关均拨到“接通”。（4）将给定器输出Ug接至MCL-33面板的Uct端，调节偏移电压Ub，在Uct=0时，使a=150o。具体实现方法：可通过双踪示波器的两个通道来对比观察，其中一个通道观察正弦波的波形，另一个通道观察脉冲，以正弦波的一个周期360度作为参考量来确定脉冲的相位。 2三相桥式全控整流电路供电给电阻性负载。（1）接上负载电阻（可采用四只900欧姆两两并联后再串连）并调节电阻负载至最大，短接电抗器。检查电路无误后，闭合主电源。（2）调节给定电压Ug，用示波器观察记录a=0O 、30O、60O、90O时，整流电压ud=f（t），晶闸管两端电压uVT=f（t）的波形，并记录相应的Ud和给定电压Ug的数值。3三相桥式全控整流电路供电给阻感性负载。（1）断开电抗器(可选择700mH)，使电路为阻感性负载。（2）调节给定电压Ug，用示波器观察记录a=0O、30O、60O 、90O时，整流电压ud=f（t），晶闸管两端电压uVT=f（t）的波形，并记录相应的Ud和给定电压Ug的数值。 五实验报告1画出电路的移相特性Ud=f(a)曲线2作出触发电路的传输特性a=f(Uct)3绘出三相桥式全控整流电路供电给电阻负载，电阻电感性负载时，a角为0O、30O、60O 、90O 时的ud、uVT波形。实验八 单相交流调压电路实验一 实验目的1加深理解单相交流调压电路的工作原理。2加深理解交流调压感性负载时对移相范围要求。二实验内容1单相交流调压器带电阻性负载。2单相交流调压器带电阻电感性负载。三实验设备及仪器1MCL-III型教学实验台主控制屏。2MCL33组件。3MEL-03组件4二踪示波器5万用表四注意事项在电阻电感负载时，当a，a=，a三种情况下负载两端电压u和流过负载的电流i的波形。也可使a为一定值，调节电阻R的数值（改变）来观察波形。六实验报告1整理实验中记录下的各类波形2分析电阻电感负载时，a角与j角相应关系的变化对调压器工作的影响。3分析实验中出现的问题。实验九 直流斩波电路的性能研究一实验目的熟悉降压斩波电路（Buck Chopper）和升压斩波电路(Boost Chopper)的工作原理，掌握这两种基本斩波电路的工作状态及波形情况。二实验内容1SG3525芯片的调试。2降压斩波电路的波形观察及电压测试。3升压斩波电路的波形观察及电压测试。三实验设备及仪器1电力电子教学实验台主控制屏。2MCL-16组件。3MEL-03电阻箱 4万用表。5双踪示波器62A直流安培表四实验方法1SG3525的调试。原理框图见图2-10。将扭子开关S1打向“直流斩波”侧，S2电源开关打向“ON”，将“3”端和“4”端用导线短接，用示波器观察“1”端输出电压波形应为锯齿波，并记录其波形的频率和幅值。扭子开关S2扳向“OFF”，用导线分别连接“5”、“6”、“9”，用示波器观察“5”端波形，并记录其波形、频率、幅度，调节“脉冲宽度调节”电位器，记录其最大占空比和最小占空比。Dmax=Dmin=2实验接线图见图2-11。（1）切断MCL-16主电源，分别将“主电源2”的“1”端和“直流斩波电路”的“1”端相连，“主电源2”的“2”端和“直流斩波电路”的“2”端相连，将“PWM波形发生”的“7”、“8”端分别和直流斩波电路VT1的G1S1 端相连，“直流斩波电路”的“4”、“5”端串联MEL-03电阻箱 (将两组900/0.41A的电阻并联起来，顺时针旋转调至阻值最大约450)，和直流安培表（将量程切换到2A挡）。（2）检查接线正确后，接通控制电路和主电路的电源(注意：先接通控制电路电源后接通主电路电源 )，改变脉冲占空比每改变一次，分别观察PWM信号的波形，MOSFET的栅源电压波形，输出电压、u0波形，输出电流i0的波形，记录PWM信号占空比D，ui、u0的平均值Ui和U0。（3）改变负载R的值（注意：负载电流不能超过1A），重复上述内容2。（4）切断主电路电源，断开“主电路2”和“降压斩波电路”的连接，断开“PWM波形发生”与VT1的连接，分别将“直流斩波电路”的“6”和“主电路2”的“1”相连，“直流斩波电路”的“7”和“主电路2”的“2”端相连，将VT2的G2S2分别接至“PWM波形发生”的“7”和“8”端，直流斩波电路的“10”、“11” 端，分别串联MEL-03电阻箱（两组分别并联，然后串联在一起顺时针旋转调至阻值最大约900）和直流安培表（将量程切换到2A挡）。检查接线正确后，接通主电路和控制电路的电源。改变脉冲占空比D，每改变一次，分别：观察PWM信号的波形，MOSFET的栅源电压波形，输出电压、u0波形，输出电流i0的波形，记录PWM信号占空比D，ui、u0的平均值Ui和U0。（5）改变负载R的值（注意：负载电流不能超过1A），重复上述内容4。（6）实验完成后，断开主电路电源，拆除所有导线。五注意事项：（1）“主电路电源2”的实验输出电压为15V，输出电流为1A，当改变负载电路时，注意R值不可过小，否则电流太大，有可能烧毁电源内部的熔断丝。（2）实验过程当中先加控制信号，后加“主电路电源2”。（3）做升压实验时，注意“PWM波形发生器”的“S1”一定要打在“直流斩波”，如果打在“半桥电源”极易烧毁“主电路电源2” 内部的熔断丝。六实验报告1分析PWM波形发生的原理2记录在某一占空比D下，降压斩波电路中，MOSFET的栅源电压波形，输出电压u0波形，输出电流i0的波形，并绘制降压斩波电路的Ui/Uo-D曲线，与理论分析结果进行比较