电力电子实验指导书.doc

电力电子技术目 录第1章 现代电力电子技术实验1实验一 电力晶体管(GTR)驱动电路研究1实验二 电力晶体管(GTR)特性研究6第2章 电力电子技术(半控型器件)10实验一 锯齿波同步移相触发电路实验10实验二 单相桥式半控整流电路实验13实验三 单相桥式全控整流电路实验17实验四 单相桥式有源逆变电路实验20实验五 三相半波可控整流电路的研究23实验六 晶闸管三相半波有源逆变电路的研究26实验七 三相桥式半控整流电路实验30实验八 三相桥式全控整流及有源逆变电路实验34实验九 单相交流调压电路实验37第1章 现代电力电子技术实验实验一 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线路见图51四实验设备和仪器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五实验方法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51。表51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51。（3）将开关S2打向“断”，测出这时的f与D，填入表51。（4）电位器RP顺时针旋到底，测出这时的f与D，填入表51（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52。表52 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53。表53 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54。表54 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55。表55 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。六实验报告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。七思考题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 电力晶体管(GTR)特性研究一实验目的1熟悉(GTR)的开关特性与二极管的反向恢复特性及其测试方法2掌握GTR缓冲电路的工作原理与参数设计要求二实验内容1不同负载时的GTR开关特性测试。2不同基极电流时的开关特性测试。3有与没有基极反压时的开关过程比较。4并联冲电路性能测试。5串联冲电路性能测试。6二极管的反向恢复特性测试。三实验线路见图51四实验设备和仪器1MCL-07电力电子实验箱中的GTR与PWM波形发生器部分2双踪示波器3万用表4教学实验台主控制屏五实验方法1不同负载时GTR开关特性测试（1）电阻负载时的开关特性测试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”，“15”、“16”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：5 GTR：9GTR：7GTR：8GTR：11 GTR：18 主回路：4GTR：15GTR：16GTR：19GTR：29GTR：21GTR：22主回路：1用示波器观察，基极驱动信号ib（“19”与“18”之间）及集电极电流ic（“21”与“18”之间）波形，记录开通时间ton，存贮时间ts、下降时间tf。ton= us，ts= us，tf= us（2）电阻、电感性负载时的开关特性测试 除了将主回器部分由电阻负载改为电阻、电感性负载以外（即将“1”与“22”断开而将“2”与“22”相连)，其余接线与测试方法同上。ton= us，ts= us，tf= us2不同基极电流时的开关特性测试（1）基极电流较小时的开关过程 断开GTR单元“16”与“19”的连接，将基极回路的“15”与“19”相连，主回路的“1”与GTR单元的“22”相连，其余接线同上，测量并记录基极驱动信号ib（“19”与“18”之间）及集电极电流ic（“21”与“18”之间）波形，记录开通时间ton，存贮时间ts、下降时间tf。ton= us，ts= us，tf= us （2）基极电流较大时的开关过程将GTR单元的“15”与“19”的连线断开，再将“14”与“19”相连，其余接线与测试方法同上。ton= us，ts= us，tf= us3有与没有基极反压时的开关过程比较（1）没有基极反压时的开关过程测试-与上述2（2）测试方法相同。（2）有基极反压时的开关过程测试a将GTR单元的“18”与“11”断开，并将“18”与“17”以及“12”与“11”相连，其余接线与测试方法同上。ton= us，ts= us，tf= usb将GTR单元的“18”与“17”，“12”与“11”，“14”与“19”断开，将“15”、“16”与“19”、“18”与“11”相连，这时的基极反压系由电容C3两端电压产生，其余接线与测试方法同上。ton= us，ts= us，tf= us4并联缓冲电路性能测试，基极电阻用R6，加贝克箝位电路(1)、电阻负载（将主回路1与22相连）时，不同并联缓冲电路参数时的性能测试a大电阻、小电容时的缓冲特性将GTR单元的“26”、“27”与“31”相连，“32”与“18”相连，其余接线同上，测量并描绘“21”与“18”及“22”与“18”之间波形(包括GTR导通与关断时的波形，下同)。b大电阻、大电容时的缓冲特性断开GTR单元的“26”、“27”与“31”的相连，将“26”、“27”与“30”相连，测量并描绘“21”与“18”及“22”与“18”之间波形。c小电阻大电容时的缓冲特性断开GTR单元的“26”、“27”与“30”的相连，将“26”、“28”与“30”相连，测试方法同上。d小电阻大电容时的缓冲特性断开GTR单元的“26”、“28”与“30”的相连，将“26”、“28”与“31”相连，测试方法同上。 (2)、电阻、电感负载（主回路2与22相连）时，不同并联缓冲电路参数时的性能测试a无并联缓冲时测量“21”与“18”及“22”与“18”之间波形。B、加上并联缓冲，即将“26”、“28”与“30”相连，测量“21”与“18”及“22”与“18” 之间波形。5串联缓冲电路性能（1）较大串联电感时的缓冲特性将主回路的“1”与GTR单元的“23”相连，“25”与“22”相连，其余接线同上，测量“21”与“18”及“22”与“18”之间波形。（2）较小串联电感时的缓冲特性将GTR单元的“25”与“22”断开，将“24”与“22”相连，其余接线与测试方法同上。6二极管的反向恢复特性测试（1）快恢复二极管的恢复特性测试将主回路的“1”与GTR单元的“22”相连，“26”与“34”，“33” 、“27”与“30”相连，其余接线同上 。观察电阻R11两端的波形。测试条件：调节PWM波形发生器的RP，脉冲的占空比足够大，使GTR的关断时间比集-射极电压UCe(即UC4)上升到稳态值的时间短，这样，在GTR关断过程中通过二极管对C4的充电电流还未结束时，GTR又一次导通，这时即可在采样电阻R11(为1)两端观察到反向恢复过程。（2）普通二极管的恢复特性测试断开GTR单元的“26”、“34”的相连，将“35”与“22” ，“33”、“27” 与“30”相连,其余接线与测试方法同上。六、实验报告1绘出电阻负载与电阻、电感负载时的GTR开关波形，并在图上标出ton、tS与tf，并分析不同负载时开关波形的差异。2绘出不同基极电流时的开关波形并在图上标出ton、tS与tf，并分析理想基极电流的形状，探讨获得理想基极电流形的方法。3绘出有与没有基极反压时的开关波形，分析及其对关断过程的影响。试分析实验中所采用的两种基极反压方案的优缺点，你能否设计另一种获得反压的方案。3绘出不同负载，不同并联缓冲电路参数时的开关波形，对不同波形的形状从理论上加以说明。4试分析串并联缓冲电路对GTR开关损耗的影响。5绘出二极管的反向恢复特性曲线，并估算出反向恢复峰值电流值(电源电压为15V，R11=1)，试说明二极管V2、V3应选用具有何种恢复特性的二极管。6实验的收获，体会与改进意见。七思考题1试说明如何正确选用并联缓冲电阻与电容，当GTR的最小导通时间已知为ton(min)时，你能否列出选择R、C应满足的条件？2GTR的开关特性是指开通与关断过程中集电极电流与基极电流之间的相互变化关系，但因基极电流与集电极电流之间无共地点，因此无法用双踪示波器同时测试。实验中用基极电压来代替基极电流，试分析这种测试方法的优缺点，你能否设计出更好的测试方法?第2章 电力电子技术(半控型器件)实验一 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，其工作原理可参见“电力电子技术”有关教材。四实验设备及仪器1MCL系列教学实验台主控制屏2MCL18组件（适合MCL)或MCL31组件（适合MCL）3MCL05组件4双踪示波器5万用表五实验方法 1将MCL-05面板上左上角的同步电压输入接MCL18的U、V端（如您选购的产品为MCL、，则同步电压输入直接与主控制屏的U、V输出端相连），“触发电路选择”拨向“锯齿波”。2三相调压器逆时针调到底，合上主电路电源开关，调节主控制屏输出电压Uuv=220v，并打开MCL05面板右下角的电源开关。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。注：如您选购的产品为MCL、，无三相调压器，直接合上主电源。以下均同同时观察“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，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。3调节脉冲移相范围将MCL18的“G”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，其波形如图4-4所示。调节MCL18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。4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。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。36018030U2ttU6图4-4 脉冲移相范围 七注意事项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MCL33（MCL53组件)的内部触发脉冲。实验二 单相桥式半控整流电路实验一实验目的1研究单相桥式半控整流电路在电阻负载，电阻电感性负载及反电势负载时的工作。2熟悉MCL05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。二实验线路及原理见图4-6。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）。3单相桥式半控整流电路供电给反电势负载（带续流二极管）。4单相桥式半控整流电路供电给电阻电感性负载（断开续流二极管）。四实验设备及仪器1MCL系列教学实验台主控制屏。2MCL18组件（适合MCL)或MCL31组件（适合MCL）。3MCL33组件或MCL53组件（适合MCL、）4MCL05组件或MCL05A组件5MEL03三相可调电阻器或自配滑线变阻器。6MEL02三相芯式变压器。7二踪示波器8万用电表五注意事项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。4MCL33（或MCL53组件）的内部脉冲需断开。5接反电势负载时，需要注意直流电动机必须先加励磁六实验方法1将MCL05（或MCL05A，以下均同）面板左上角的同步电压输入接MCL18的U、V输出端（如您选购的产品为MCL、，则同步电压输入直接与主控制屏的U、V输出端相连）， “触发电路选择”拨向“锯齿波”。三相调压器逆时针调到底，合上主电路电源开关，调节主控制屏输出电压Uuv=220v，并打开MCL05面板右下角的电源开关。观察MCL05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，=150。注意观察波形时，须断开MEL-02和MCL-33（或MCL53组件）的连接线。注：如您选购的产品为MCL、，无三相调压器，直接合上主电源。以下均同2单相桥式晶闸管半控整流电路供电给电阻性负载：连接MEL-02和MCL-33（或MCL53组件）。（a）把开关S2合向左侧连上负载电阻Rd（可选择900电阻并联，最大电流为0.8A），并调节电阻负载至最大。MCL-18（或MCL型主控制屏，以下均同）的给定电位器RP1逆时针调到底，使Uct=0。三相调压器逆时针调到底，合上主电路电源，调节主控制屏输出Uuv=220V。调节MCL-18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RP1，RP3电位器。（b）采用类似方法，分别测取=60，=30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）把开关S1合向左侧接上续流二极管，把开关S2合向右侧接上平波电抗器，短接直流电动机电枢绕组A1A2。MCL-18的给定电位器RP1逆时针调到底，使Uct=0。三相调压器逆时针调到底，合上主电源，调节主控制屏输出使Uuv=220V。（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60、90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。4单相桥式半控整流电路接反电势负载(1).断开主电路，改接直流电动机作为反电势负载（断开直流电动机电枢绕组A1A2的短接线。）短接平波电抗器，短接负载电阻Rd。MCL-18的给定电位器RP1逆时针调到底，使Uct=0。，合上主电源，调节主控制屏输出使Uuv=220V。调节Uct ，用示波器观察并记录不同a角时输出电压Ud、电流id及电动机电枢两端电压uM的波形，记录相应的U2和Ud的波形。（可测取=60，90两点）。(2).断开平波电抗器的短接线，接上平波电抗器（L=700mH），重复以上实验并加以记录。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，电阻电感性负载以及反电势负载情况下，当=90时的Ud、id、UVT、iVD等波形图并加以分析。2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（）及Ud/U2=f（）曲线。 3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？实验三 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MCL05锯齿波触发电路的工作。二实验线路及原理参见图4-7。三实验内容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。四实验设备及仪器1MCL系列教学实验台主控制屏。2MCL18组件（适合MCL)或MCL31组件（适合MCL）。3MCL33组件或MCL53组件（适合MCL、）4MCL05组件或MCL05A组件5MEL03三相可调电阻器或自配滑线变阻器。6MEL02三相芯式变压器。7双踪示波器8万用表五注意事项1本实验中触发可控硅的脉冲来自MCL-05挂箱，故MCL-33（或MCL-53，以下同）的内部脉冲需断X1插座相连的扁平带需拆除，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-05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逆变变压器采用MEL-02三相芯式变压器，原边为220V，中压绕组为110V，低压绕组不用。6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。7带反电势负载时，需要注意直流电动机必须先加励磁。六实验方法1将MCL05（或MCL05A，以下均同）面板左上角的同步电压输入接MCL18的U、V输出端（如您选购的产品为MCL、，则同步电压输入直接与主控制屏的U、V输出端相连）， “触发电路选择”拨向“锯齿波”。2断开MEL-02和MCL-33的连接线，合上主电路电源，调节主控制屏输出电压Uuv至220V，此时锯齿波触发电路应处于工作状态。MCL-18的给定电位器RP1逆时针调到底，使Uct=0。调节偏移电压电位器RP2，使a=90。断开主电源，连接MEL-02和MCL-33。注：如您选购的产品为MCL、，无三相调压器，直接合上主电源。以下均同3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。4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，求取在不同控制电压Uct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。改变电感值（L=100mH），观察a=90，Ud=f（t）、id=f（t）的波形，并加以分析。注意，增加Uct使a前移时，若电流太大，可增加与L相串联的电阻加以限流。5单相桥式全控整流电路供电给反电势负载。把开关S合向左侧，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。七实验报告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。实验四 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。二实验线路及原理MCL33的整流二极管VD1VD6组成三相不控整流桥作为逆变桥的直流电源，逆变变压器采用MEL02芯式变压器，回路中接入电感L及限流电阻Rd。具体线路参见图4-8。三实验内容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。四实验设备及仪表1MCL系列教学实验台主控制屏。2MCL18组件（适合MCL)或MCL31组件（适合MCL）。3MCL33组件或MCL53组件（适合MCL、）4MCL05组件或MCL05A组件5MEL03三相可调电阻器或自配滑线变阻器。6MEL02三相芯式变压器。7双踪示波器。8万用电表。五注意事项1本实验中触发可控硅的脉冲来自MCL-05挂箱，故MCL-33（或MCL-53，以下同）的内部触发脉冲需断开，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-05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逆变变压器采用MEL-02三相芯式变压器，原边为220V，中压绕组为110V，低压绕组不用。6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。7带反电势负载时，需要注意直流电动机必须先加励磁。六实验方法1将MCL05（或MCL05A，以下均同）面板左上角的同步电压输入接MCL18的U、V输出端（如您选购的产品为MCL、，则同步电压输入直接与主控制屏的U、V输出端相连）， “触发电路选择”拨向“锯齿波”。将MCL33的I组桥触发脉冲切断。2有源逆变实验（a）将限流电阻RP调整至最大（约450），先断开MEL-02和MCL-33的连接线，合上主电源，调节Uuv=220V，用示波器观察锯齿波的“1”孔和“6”孔，调节偏移电位器RP2，使Uct=0时，=10，然后调节Uct，使在30附近。（b）连接MEL-02和MCL-33，三相调压器逆时针调到底，合上主电源，调节主控制屏输出使Uuv=220V。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。注：如您选购的产品为MCL、，无三相调压器，直接合上主电源。以下均同（c）采用同样方法，绘出在分别等于60、90时，Ud、UVT波形。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。当关断MCL05面板的电源开关，使脉冲消失，此时，也将产生逆变颠覆。七实验报告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？实验五 三相半波可控整流电路的研究一实验目的了解三相半波可控整流电路的工作原理，研究可控整流电路在电阻负载和电阻电感性负载时的工作。二实验线路及原理三相半波可控整流电路用三只晶闸管，与单相电路比较，输出电压脉动小，输出功率大，三相负载平衡。不足之处是晶闸管电流即变压器的二次电流在一个周期内只有1/3时间有电流流过，变压器利用率低。实验线路见图4-9。三实验内容1研究三相半波可控整流电路供电给电阻性负载时的工作。2研究三相半波可控整流电路供电给电阻电感性负载时的工作。四实验设备及仪表1MCL系列教学实验台主控制屏。2MCL18组件（适合MCL)或MCL31组件（适合MCL）。3MCL33组件或MCL53组件（适合MCL、）4MEL03组件（900，0.41A）或自配滑线变阻器.5双踪示波器。6万用电表。五注意事项1整流电路与三相电源连接时，一定要注意相序。2整流电路的负载电阻不宜过小，应使Id不超过0.8A，同时负载电阻不宜过大，保证Id超过0.1A，避免晶闸管时断时续。3正确使用示波器，避免示波器的两根地线接在非等电位的端点上，造成短路事故。六实验方法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MCL18电源开关，给定电压有电压显示。（2）用示波器观察MCL-33（或MCL-53，以下同）的双脉冲观察孔，应有间隔均匀，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。2研究三相半波可控整流电路供电给电阻性负载时的工作合上主电源，接上电阻性负载，调节主控制屏输出电压Uuv、Uvw、Uwv，从0V调至110V：（a）改变控制电压Uct，观察在不同触发移相角时，可控整流电路的输出电压Ud=f（t）与输出电流波形id=f（t），并记录相应的Ud、Id、Uct值。（b）记录=90时的Ud=f（t）及id =f（t）的波形图。（c）求取三相半波可控整流电路的输入输出特性Ud/U2=f（）。（d）求取三相半波可控整流电路的负载特性Ud=f（Id）注：如您选购的产品为MCL、，无三相调压器，直接合上主电源。以下均同3研究三相半波可控整流电路供电给电阻电感性负载时的工作接入MCL33的电抗器L=700mH，可把原负载电阻Rd调小，监视电流，不宜超过0.8A（若超过0.8A，可用导线把负载电阻短路），操作方法同上。（a）观察不同移相角时的输出Ud=f（t）、id=f（t），并记录相应的Ud、Id值，记录=90时的Ud=f（t）、id=f（t），Uvt=f（t）波形图。（b）求取整流电路的输入输出特性Ud/U2=f（）。七实验报告1绘出本整流电路供电给电阻性负载，电阻电感性负载时的Ud= f（t），id= f（t）及Uvt= f（t）（在=90情况下）波形，并进行分析讨论。2根据实验数据，绘出整流电路的负载特性Ud=f（Id），输入输出特性Ud/U2=f（）。八思考1如何确定三相触发脉冲的相序？它们间分别应有多大的相位差？2根据所用晶闸管的定额，如何确定整流电路允许的输出电流？实验六 晶闸管三相半波有源逆变电路的研究一实验目的1研究三相半波有源逆变电路的工作，验证可控整流电路在有源逆变时的工作条件，并比较与整流工作时的区别。2测量整流与逆变工作状态时的电动机机械特性。二预习要求1在相应不同工作状态时的可控整流电路的工作波形。2可控整流电路在=60和=90时的输出电压。三实验线路见图4-10。四实验内容1三相半波整流电路在整流状态工作下供电给直流电动机的研究。2三相半波整流电路在与直流电动机相连接时的有源逆变工作的研究。五注意事项1本实验是研究可控整流电路在整流工作状态与逆变工作状态时的静特性，所给出的实验线路不能连续地从整流状态进入逆变工作状态，必须分别予以实现，而对逆变工作一定要谨慎操作。2为防止逆变颠覆，逆变角必须安置在9030范围内。即Uct=0时，=30，调整Uct时，用直流电压表监视逆变电压，待逆变电压接近零时，必须慢慢操作。3在供电给直流电动机时（整流状态），必须先向直流电动机提供激磁。4示波器的使用须注意，二根地线必须接在等电位点，防止造成短路。六实验设备及仪器1MCL系列教学实验台主控制屏。2MCL18组件（适合MCL)或MCL31组件（适合MCL）。3MCL33组件或MCL53组件（适合MCL、）4电机导轨及测速发电机。5直流电动机M01。6直流发电机M03。7三相可调电阻器MEL03或自配滑线变阻器。8双踪示波器。9万用电表。七实验内容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MCL18电源开关，给定电压有电压显示。（2）用示波器观察MCL33（或MCL-53，以下同）的双脉冲观察孔，应有间隔均匀，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。2在电阻负载情况下，检查本实验所用可控整流的工作是否正常：（a）RP4接入整流回路。（b）用示波器观察整流电路输出电压Ud波形，调节主控制屏电压调节旋钮，从0V调至Uuv=110V。调节给定电位器RP1，Ud波形在一个周期内（20ms）应是较为平整的三个波头。注意观察直流电流表，防止过流（不应超过0.8A）。注：如您选购的产品为MCL、，无三相调压器，直接合上主电源。以下均同3研究晶闸管三相半波整流电路在整流状态下供电给直流电动机负载时的工作。调节电机励磁电压电位器RP2，使M1电机励磁电压接近220V左右。RP3电阻串入M2电机电枢回路，RP3电阻调至最大。即M1作为直流电动机，M2作为直流发电机，调节RP3即可调节M1的电枢电流。（a）求取=60与=30时的电动机机械特性合上直流电机励磁电源，三相调压器逆时针调到底，合上主电源，调节主控制屏输出电压Uuv、Uvw、Uwu，从0V调至110V，再调节Uct，使=60，改变电阻RP3，测量对应的直流电流I和转速n。I（A）n（r/min）用同样方法，测取=30时的电动机机械特性。I（A）n（r/min）（b）分别观察=60与=30时整流输出电压波形Ud=f（t）及晶闸管两端波形UVT=f（t）。4研究晶闸管三相半波整流电路在与直流电动机相连接时的有源逆变工作（a）把开关S2打向右边，由三相不控整流桥提供M2直流电机电枢电压，S1打向左边，调节偏移电压电位器，使Uct=0时，=30；（b）开启直流励磁电源，三相调压器逆时针调到底，合上主电源，调节主控制屏电压输出Uuv、Uvw、Uwu，从0V调至110V，这时候M2电机带动M1电机转动，调节励磁电阻RP2，使M1输出与整流电路在=60时的输出电压平衡，注意M1输出电压的极性，应为负值；（c）调节Uct，使=60，把开关S1拨向右边，观察并记录逆变电路输出电压Ud=f（t），逆变电路输出电流id=f（t）及晶闸管的端电压UVT=f（t）。（d）改变M1