电力电子技术实验指导书.doc

1正弦波同步触发电路 正弦波同步触发电路由同步移相和脉冲形成放大等环节组成，其原理图如图1-13所示。同步信号由同步变压器副边提供。晶体管V1左边部分为同步移相环节，在V1的基极上综合了同步信号UT，偏移电压Ub及控制电压Uct，RP2可调节Ub，调节Uct可改变触发电路的控制角。脉冲形成放大环节是一集基耦单稳态脉冲电路，V2的集电极耦合到V3的基极，V3的集电极通过C4,RP3耦合到V2的基极。当同步移相环节送出负脉冲时，使单稳电路翻转，从而输出脉宽可调的触发脉冲。调节元件均装在面板上，同步变压器副边已在内部接好.实验二 正弦波同步移相触发电路实验一实验目的1熟悉正弦波同步触发电路的工作原理及各元件的作用。2掌握正弦波同步触发电路的调试步骤和方法。二实验内容1正弦波同步触发电路的调试。2正弦波同步触发电路各点波形的观察。三实验线路及原理1将NMCL05面板上左上角的同步电压输入端接主控制屏的U、V输出端相连，将“触发电路选择”拨至“正弦波”位置。2. 将NMCL31面板的、地分别接到NMCL05面板的、8端。3. 将NMCL05面板的G、K端接至NMCL33面板的或任一晶闸管的G、K端。四实验设备及仪器1NMCL05、31、32、33组件2双踪示波器3万用表五实验方法1合上主电路电源开关，并打开NMCL05面板右下角的电源开关。2确定脉冲的初始相位。当Uct=0时，要求a接近于180O。调节RP使U3波形与图1b中的U1波形相同，这时正好有脉冲输出，a接近180O。用示波器观察各观察孔的电压波形，测量触发电路输出脉冲的幅度和宽度，示波器的地线接于“8”端。3保持RP不变，调节NMCL-31的给定电位器RP1，逐渐增大Uct，用示波器观察U1及输出脉冲UGK的波形，注意Uct增加时脉冲的移动情况，并估计移相范围。4调节Uct使、观察并记录面板上观察孔“1”“7”及输出脉冲电压波形。(a)U1接近180tU1Ug(b)0.7Vtt （a）a180O （b）a接近180O图1 初始相位的确定六实验报告1画出、时，观察孔“1”“7”及输出脉冲电压波形。2指出Uct增加时，a应如何变化？移相范围大约等于多少度？指出同步电压的那一段为脉冲移相范围。七注意事项注：由于在以上操作中，脉冲输出未接晶闸管的控制极和阴极，所以在用示波器观察触发电路各点波形时，特别是观察脉冲的移相范围时，可用导线把触发电路的地端（“2”）和脉冲输出“K”端相连。但一旦脉冲输出接至晶闸管，则不可把触发电路和脉冲输出相连，否则造成短路事故，烧毁触发电路。采用锯齿波触发电路或其它触发电路，同样需要注意，谨慎操作。实验三 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1将NMCL05面板上左上角的同步电压输入端接主控制屏的U、V输出端相连，将“触发电路选择”拨至“锯齿波”位置。2. 将NMCL31面板的、地分别接到NMCL05面板的、7端。四实验设备及仪器1NMCL05、31、32、33组件2双踪示波器3万用表五实验方法 1将NMCL05面板的、端接至NMCL33面板的 G、K端。将NMCL05面板的、端接至NMCL33面板的 G、K端。2合上主电路电源开关，并打开NMCL05面板右下角的电源开关。3. 使，调节NMCL05面板的使“3”的锯齿波刚出现平顶。用示波器观察各观察孔的电压波形，示波器的地线接于“7”端。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。观察“3”“5”孔波形及输出电压UG1K1的波形，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。3保持不变，调节、，使。用示波器观察各点波形。4保持、也不变，调节Uct，使、，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。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。六实验报告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怎样确认、？4讨论分析其它实验现象。七注意事项参见实验二的注意事项。实验四 单相桥式半控整流电路实验（设计性实验）一实验目的1研究单相桥式半控整流电路在电阻负载，电阻电感性负载时的工作。2熟悉NMCL05组件锯齿波触发电路的工作。3进一步掌握双踪示波器在电力电子线路实验中的使用特点与方法。二实验线路及原理由学生自己完成设计方案。三实验内容1单相桥式半控整流电路供电给电阻性负载。2单相桥式半控整流电路供电给电阻电感性负载（带续流二极管）。四实验设备及仪器1NMCL03A可调电阻器、05、31、32、33、331平波电抗器组件2双踪示波器3万用表五注意事项1实验前必须先了解晶闸管的电流额定值（本装置为5A），并根据额定值与整流电路形式计算出负载电阻的最小允许值。2为保护整流元件不受损坏，晶闸管整流电路的正确操作步骤（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，接通主电源。然后逐渐增大Uct，使整流电路投入工作。（3）断开整流电路时，应先把Uct降到零，使整流电路无输出，然后切断总电源。3注意示波器的使用。4NMCL33的内部脉冲需断开。六实验方法1将NMCL05面板左上角的同步电压输入接主控制屏的U、V输出端， “触发电路选择”拨向“锯齿波”。合上主电路电源开关，并打开NMCL05面板右下角的电源开关。观察NMCL05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。注意观察波形时，须断开变压器和NMCL-33组件的连接线。2单相桥式晶闸管半控整流电路供电给电阻性负载：连接变压器和NMCL-33组件。（a）调节电阻负载至最大。调节NMCL-31的给定电位器RP1，使Uct=0。合上主电路电源。调节NMCL-31的给定电位器RP1，使=90，测取此时整流电路的输出电压Ud=f（t），输出电流id=f（t）以及晶闸管端电压UVT=f（t）波形，并测定交流输入电压U2、整流输出电压Ud，验证。若输出电压的波形不对称，可分别调整锯齿波触发电路中、电位器。（b）采用类似方法，分别测取、时的Ud、id、Uvt波形。3单相桥式半控整流电路供电给电阻电感性负载（a）接上续流二极管以及平波电抗器。调节NMCL-31的给定电位器RP1，使Uct=0。合上主电源。（b）调节Uct，使=90，测取输出电压Ud=f（t），电感上的电流iL=f（t），整流电路输出电流id=f（t）以及续流二极管电流iVD=f（t）波形，并分析三者的关系。调节电阻Rd，观察id波形如何变化，注意防止过流。（c）调节Uct，使分别等于、时，测取Ud，iL，id，iVD波形。（d）断开续流二极管，观察Ud=f（t），id=f（t）。突然切断触发电路，观察失控现象并记录Ud波形。若不发生失控现象，可调节电阻Rd。七实验报告1绘出单相桥式半控整流电路供电给电阻负载，电阻电感性负载情况下，当、时的Ud、id、UVT、iVD等波形图并加以分析。2分析续流二极管作用及电感量大小对负载电流的影响。八思考1 在可控整流电路中，续流二极管VD起什么作用？在什么情况下需要接入？2 能否用双踪示波器同时观察触发电路与整流电路的波形？实验五 三相桥式全控整流及有源逆变电路实验（设计性和综合性实验）一实验目的1熟悉三相桥式全控整流及有源逆变电路的接线及工作原理。2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2三相桥式有源逆变电路3观察整流或逆变状态下，模拟电路故障现象时的波形。三实验线路及原理实验线路如图2所示。主电路由三相全控变流电路及作为逆变直流电源的三相不控整流桥组成。触发电路为数字集成电路，可输出经高频调制后的双窄脉冲链。三相桥式整流及有源逆变电路的工作原理可参见“电力电子技术”的有关教材。四实验设备及仪器1NMCL03A可调电阻器、05、31、32、33、35、331平波电抗器组件2双踪示波器3万用表五实验方法1按图接线，未上主电源之前，检查晶闸管的脉冲是否正常。（1）打开NMCL-31电源开关，给定电压有电压显示。（2）用示波器观察NMCL-33的双脉冲观察孔，应有间隔均匀，相互间隔60o的幅度相同的双脉冲。（3）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。（4）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”。（5）将给定器输出NMCL31面板的接至NMCL-33面板的Uct端，调节偏移电压Ub，在Uct=0时，使a=150o。 2三相桥式全控整流电路 按图接线，S拨向左边短接线端，将Rd调至最大(450W)。合上主电源。调节，使a在30o90o范围内，用示波器观察记录a=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和交流输入电压U2数值。3三相桥式有源逆变电路断开电源开关后，将S拨向右边的不控整流桥，调节Uct，使a仍为150O左右。调节Uct，观察a=90O、120O、150O时, 电路中ud、uVT的波形，并记录相应的Ud、U2数值。4电路模拟故障现象观察。在整流状态时，断开某一晶闸管元件的触发脉冲开关，则该元件无触发脉冲即该支路不能导通，观察并记录此时的ud波形。六实验报告1作出整流电路的输入输出特性Ud/U2=f（）2画出三相桥式全控整流电路时，a角为30O、60O、90O时的ud、uVT波形3画出三相桥式有源逆变电路时，角为150O、120O、90O 时的ud、uVT波形4简单分析模拟故障现象实验六 直流斩波电路（设计性）的性能研究一实验目的熟悉两种斩波电路（buck chopper 、boost chopper）的工作原理，掌握这两种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斩波电路的连接3斩波电路的波形观察及电压测试三实验设备及仪器1NMCL-22、32组件2示波器3万用表四实验方法按照面板上各种斩波器的电路图，取用相应的元件搭成相应的斩波电路即可。直流斩波电路中的R1、R2、R3为电流取样电阻，R4、R5是小负载电阻，R6是大负载电阻，L1、L2、L3是小电感，L4是大电感。1SG3525性能测试（UPW部分）先按下开关S1（1）锯齿波周期与幅值测量（分开关S2、S3、S4合上与断开多种情况）。用示波器观测“1”、“4”端，填写下表。S1S1，S2S1，S2，S3S1，S4周期T（2）示波器接于“2”，“4”端，调节电位器RP观测输出最大与最小占空比。2buck chopper(1)连接电路将UPW（脉宽调制器）的输出端“2”端接到斩波电路中IGBT管VT的G端，“4”接E端，分别将斩波电路的“1”与“3”，“4”与“12”，“12”与“16”，“15”与“20”，21与“13”，“13”与“2”相连，照面板上的电路图接成buck chopper斩波器。（2）观察负载电压、电流波形经检查电路无误后，按下开关S1、S8，用示波器观察负载电阻R6两端的电压、电流波形，调节UPW的电位器RP,即改变IGBT的导通占空比，观察负载电压U0的变化，取几组不同占空比对应的电压值填于下表，并记录电压波形（电压用万用表测量）。U0（3）改变脉冲信号周期在S2、S3、S4合上与断开的多种情况下，重复步骤（2）、（3），并比较有何不同。（4）改变电阻、电感参数可将几个电感串联或并联，以达到改变电感值的目的，也可改变负载电阻，观察并记录改变参数后的负载电压与电流波形。如将上述L4换成小电感L1,即“15”、“16”分别换为“5”“6”,或将R6换成R4,即将“20”与“21”分别换为“14”与“15”。分别看电感电阻变化对负载电压与电流的影响。3Boost Chopper(1)连接电路VT的G、E端接法同上，分别将斩波电路的“1”与“15”，“16”与“3”，“3”与“13”，“12”与“21”，“22”与“20”，“20”与“4”，“4”与“2”相连。(2)观察负载电压电流波形检查电路无误后按下开关S1、S8，用示波器观察R6两端波形，调节RP改变导通占空比，观察负载电压电流波形，并取几组不同占空比时的电压U0填于下表。U0(3)改变脉冲信号周期在S2、S3、S4合上与断开的多种情况下，重复上步骤（2）五实验报告1在Buck Chopper实验中，据不同占空比算出理论输出电压值并与实际值做比较。2在Boost Chopper实验中，据不同占空比算出理论输出电压值并与实际值做比较。实验七 采用自关断器件的单相交流调压电路研究一实验目的1掌握采用自关断器件的单相交流调压电路的工作原理、特点、波形分析与使用场合。2熟悉PWM专用集成电路SG3525的组成、功能、工作原理与使用方法。二实验内容1PWM专用集成电路SG3525性能测试2控制电路相序与驱动波形测试3带与不带电感时负载与mos管两端电压波形测试4在不同占空比条件下，负载端电压、负载端谐波与输入电流的位移因数测试。三实验系统组成及工作原理随着自关断器件的迅速发展，采用晶闸管移相控制的交流调压设备，已逐渐被采用自关断器件（GTR、MOSFET、IGBT等）的交流斩波调压所代替，与移相控制相比，斩波调压具有下列优点：（1） 谐波幅值小，且最低次谐波频率高，故可采用小容量滤波元件；（2） 功率因数高，经滤波后，功率因数接近于1。（3） 对其他用电设备的干扰小。因此，斩波调压是一种很有发展前途的调压方法，可用于马达调速、调温、调光等设备。本实验系统以调光为例，进行斩波调压研究。斩波调压的主回路由MOSFET及其反并联的二极管组成双向全控电子斩波开关。当MOS管分别由脉宽调制信号控制其通断时，则负载电阻RL上的电压波形如图59b所示（输出端不带滤波环节时），显然，负载上的电压有效值随脉宽信号的占空比而变，当输出端带有滤波环节时的负载端电压波形如图59c所示。脉宽调制信号由专用集成芯片SG3525产生，有关SG3525的内部结构、功能、工作原理与使用方法等可参阅双闭环可逆直流脉宽调速系统实验。控制系统中由变压器T、比较器和或非门等组成同步控制电路以确保交流电源的2端为正时，MOS管VT1导通；而当交流电源的1端为正时，MOS管VT2导通。四实验设备和仪器1NMCL-22实验挂箱 2万用表 3双踪示波器五实验方法1SG3525性能测试先按下开关s1。（1）锯齿波周期与幅值测量(分开关s2、s3、s4合上与断开多种情况）。测量“1”端。（2）输出最大与最小占空比测