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电力电子技术实验指导书实训一 单结晶体管触发电路一、实训目的(1) 熟悉单结晶体管触发电路的工作原理及电路中各元件的作用。(2) 掌握单结晶体管触发电路的调试步骤与方法。(3) 熟悉与掌握单结晶体管触发电路各主要点的波形测量与分析。(4) 熟悉单结晶体管触发电路故障的分析与处理。二、实训所需挂件及附件序号型 号备 注1PDX电源控制屏该控制屏包含“三相电源输出”等模块2PDC-13单相晶闸管触发电路该挂件包含“单结晶体管触发电路”等模块3PDC-11 晶闸管主电路4双踪示波器自备三、实训线路及原理利用单结晶体管(又称双基极二极管)的负阻特性和RC的充放电特性，可组成频率可调的自激振荡电路，如图2-1所示。图中V6为单结晶体管，其常用的型号有BT33和BT35两种，由等效电阻V5和C1组成组成RC充电回路，由C1-V6-脉冲变压器组成电容放电回路，调节RP1即可改变C1充电回路中的等效电阻。图11-1 单结晶体管触发电路原理图工作原理简述如下：由同步变压器副边输出60V的交流同步电压，经VD1半波整流，再由稳压管V1、V2进行削波，从而得到梯形波电压，其过零点与电源电压的过零点同步，梯形波通过R7及等效可变电阻V5向电容C1充电，当充电电压达到单结晶体管的峰值电压UP时，单结晶体管V6导通，电容通过脉冲变压器原边放电，脉冲变压器副边输出脉冲。同时由于放电时间常数很小，C1两端的电压很快下降到单结晶体管的谷点电压Uv，使V6关断，C1再次充电，周而复始，在电容C1两端呈现锯齿波形，在脉冲变压器副边输出尖脉冲。在一个梯形波周期内，V6可能导通、关断多次，但只有输出的第一个触发脉冲对晶闸管的触发时刻起作用。充电时间常数由电容C1和等效电阻等决定，调节RP1改变C1的充电的时间，控制第一个尖脉冲的出现时刻，实现脉冲的移相控制。单结晶体管触发电路的各点波形如图2-2所示。电位器RP1已装在面板上，同步信号已在内部接好，所有的测试信号都在面板上引出。图11-2 单结晶体管触发电路各点的电压波形(=90)四、实训方法(1) 单结晶体管触发电路的观测用两根导线将PDX电源控制屏的220V交流电压接到PDC-13的“外接220V”端，按下“启动”按钮，打开PDC-13电源开关，这时挂件中所有的触发电路都开始工作，用双踪示波器观察单结晶体管触发电路经半波整流后“1”点的波形，经稳压管削波得到“3”点的波形，调节移相电位器RP1，观察“4”点锯齿波的周期变化及“5”点的触发脉冲波形；最后用导线将“G”、“K”接到PDC-11上任一个晶闸管上，观测输出的“G、K”触发电压波形，其能否在30170范围内移相?(2) 单结晶体管触发电路各点波形的记录当30o、60o、90o、120o时，将单结晶体管触发电路的各观测点波形描绘下来，并与图2-2的各波形进行比较。五、实训报告(1) 画出=60时，单结晶体管触发电路各点输出的波形及其幅值。(2) 对故障现象作出书面分析。六、注意事项(1) 实训时必须注意人身安全，杜绝触电事故发生。接线与拆线必须在断电的情况下进行。(2) 实训时必须注意实训设备的安全，接线完成后必须进行检查，待接线正确之后方可进行实训。(3) 双踪示波器有两个探头，可同时观测两路信号，但这两探头的地线都与示波器的外壳相连，所以两个探头的地线不能同时接在同一电路的不同电位的两个点上，否则这两点会通过示波器外壳发生电气短路。为此，为了保证测量的顺利进行，可将其中一根探头的地线取下或外包绝缘，只使用其中一路的地线，这样从根本上解决了这个问题。当需要同时观察两个信号时，必须在被测电路上找到这两个信号的公共点，将探头的地线接于此处，探头各接至被测信号，只有这样才能在示波器上同时观察到两个信号，而不发生意外。实训二 锯齿波同步移相触发电路一、实训目的(1) 熟悉锯齿波同步移相触发电路的工作原理及电路中各元器件的作用。(2) 掌握锯齿波同步移相触发电路的调试方法。(3) 熟悉与掌握锯齿波同步移相触发电路各主要点的波形测量与分析。(4) 熟悉锯齿波同步移相触发电路故障的分析与处理。二、实训所需挂件及附件序号型号备注1PDX电源控制屏该控制屏包含“三相电源输出”等模块2PDC-13单相晶闸管触发电路该挂件包含“锯齿波同步移相触发电路”等模块3PDC-11晶闸管主电路4双踪示波器自备三、实训线路及原理锯齿波同步移相触发电路I、II由同步检测、锯齿波形成、移相控制、脉冲形成、脉冲放大等环节组成，其原理图如图2-3所示。图11-3锯齿波同步移相触发电路I原理图由V3、VD1、VD2、C1等元件组成同步检测环节，其作用是利用同步电压UT来控制锯齿波产生的时刻及锯齿波的宽度。锯齿波的形成电路如图2-3中的恒流源（V1,R2,RP1,R3,V2）及电容C2和开关管V3所组成。由V1、R2组成的稳压电路对V2管设置了一个固定基极电压，则V2发射极电压也恒定。从而形成恒定电流对C2充电。当V3截止时，恒流源对C2充电形成锯齿波；当V3导通时，电容C2通过R4、V3放电。调节电位器RP1可以调节恒流源的电流大小，从而改变了锯齿波的斜率。控制电压Uct、偏移电压Ub和锯齿波电压在V5基极综合叠加，从而构成移相控制环节，RP2、RP3分别调节控制电压Uct和偏移电压Ub的大小。V6、V7构成脉冲形成放大环节，C5为强触发电容改善脉冲的前沿，由脉冲变压器输出触发脉冲，电路的各点电压波形如图2-4所示。本装置有两路锯齿波同步移相触发电路I和II，在电路上完全一样，只是锯齿波触发电路II输出的触发脉冲相位与I恰好互差180O，供单相整流及逆变实训用。电位器RP1、RP2、RP3均已安装在挂箱的面板上，同步变压器副边已在挂箱内部接好，所有的测试信号都在面板上引出。图11-4 锯齿波同步移相触发电路I各点电压波形(=900)四、实训方法(1) 用两根导线将PDX电源控制屏的220V交流电压接到PDC-13的“外接220V”端，按下“启动”按钮，打开PDC-13电源开关，这时挂件中所有的触发电路都开始工作，用双踪示波器观察锯齿波同步触发电路各观察孔的电压波形。 同时观察同步电压和“1”点的电压波形，分析“1”点波形形成的原因。 观察“1”、“2”点的电压波形，了解锯齿波宽度和“1”点电压波形的关系。 调节电位器RP1，观测“2”点锯齿波斜率的变化。 观察“1-6”各点电压波形和输出电压的波形，记下各波形的幅值与宽度，并比较“3”点电压U3和“6”点电压U6的对应关系。(2) 调节触发脉冲的移相范围将控制电压Uct调至零(将电位器RP2顺时针旋到底)，用示波器观察同步电压信号和“6”点U6的波形，调节偏移电压Ub(即调RP3电位器)，使=170，其波形如图2-5所示。图11-5锯齿波同步移相触发电路(3) 调节Uct（即电位器RP2）使=60，观察并记录各观测孔及输出 “G、K”脉冲电压的波形（“G”、“K”端接PDC-11上任一晶闸管），标出其幅值与宽度，并记录在下表中(可在示波器上直接读出，读数时应将示波器的“V/DIV”和“t/DIV”微调旋钮旋到校准位置)。U1U2U3U4U5U6幅值(V)宽度(ms)实训三 单相半波可控整流电路一、实训目的(1) 掌握单结晶体管触发电路的调试步骤和方法。(2) 掌握单相半波可控整流电路在电阻性负载及电阻电感性负载时的工作及其整流输出电压（Ud）波形。(3) 了解续流二极管的作用。二、实训所需挂件及附件序号型 号备 注1PDX电源控制屏该控制屏包含“三相电源输出”等模块2PDC-11晶闸管主电路该挂件包含“晶闸管”、“电感”等模块3PDC-13晶闸管触发电路该挂件包含“单结晶体管触发电路”模块4双踪示波器自备5万用表自备三、实训线路及原理将PDC-13挂件上的单结晶体管触发电路的输出端“G”和“K”接到PDC-11挂件面板上的正桥中的任意一个晶闸管的门极和阴极，接线如图2-6所示。图中的R负载用450电阻（将两个900接成并联形式）。二极管VD1、电感Ld在PDC-11面板上，电感有200mH、700mH两档可供选择，本实训中选用700mH。直流电压表及直流电流表从PDC-11挂件上得到。图11-6单相半波可控整流电路接线图（UAB为AC220V）四、实训方法(1) 单结晶体管触发电路的调试用两根导线将PDX电源控制屏的220V交流电压接到PDC-13的“外接220V”端，按下“启动”按钮，打开PDC-13电源开关，用双踪示波器观察单结晶体管触发电路中整流输出的梯形波电压、锯齿波电压及单结晶体管触发电路输出电压等波形。调节移相电位器RP1，观察锯齿波的周期变化及输出脉冲波形的移相范围能否在30170范围内移动?(2) 单相半波可控整流电路接电阻性负载触发电路调试正常后，按图2-6电路图接线。将电阻器调在最大阻值位置，按下“启动”按钮，用示波器观察负载电压Ud、晶闸管VT两端电压UVT的波形，调节电位器RP1，观察 =30、60、90、120、150时Ud、UVT的波形变化，并测量整流输出电压Ud和电源电压U2的值，记录于下表中。306090120150U2Ud（记录值）Ud/U2Ud（计算值）Ud=0.45U2(1+cos)/2(3) 单相半波可控整流电路接电阻电感性负载将负载电阻R改成电阻电感性负载（由电阻器与平波电抗器Ld串联而成）。暂不接续流二极管VD，观察并记录 =30、60、90、120时的直流输出电压Ud及晶闸管两端电压UVT的波形，并记录数值于下表。306090120150U2Ud(记录值）Ud/U2Ud（计算值）接入续流二极管VD，重复上述实训，观察续流二极管的作用,及其两端电压UVD波形的变化。306090120150U2Ud（记录值）Ud/U2Ud（计算值）计算公式: Ud = 0.45U2(l十cos)/2五、实训报告(1) 画出=90时，电阻性负载和电阻电感性负载时的Ud、UVT波形。(2) 书面分析故障现象，写出体会。 六、注意事项(1) 为避免晶闸管意外损坏，实训时要注意以下几点： 在主电路未接通时，首先要调试触发电路，只有触发电路工作正常后，才可以接通主电路。 在接通主电路前，必须先将控制电压Uct调到零，且将负载电阻调到最大阻值处；接通主电路后，才可逐渐加大控制电压Uct，避免过流。 要选择合适的负载电阻和电感，避免过流。在无法确定的情况下，应尽可能选用大的电阻值。 (2) 由于晶闸管持续工作时，需要有一定的维持电流，故要使晶闸管主电路可靠工作，其通过的电流不能太小，否则可能会造成晶闸管时断时续，工作不可靠。在本装置中，要保证晶闸管正常工作，负载电流必须大于50mA以上。(3) 在实训中要注意同步电压与触发相位的关系，例如在单结晶体管触发电路中，触发脉冲产生的位置是在同步电压的上半周，而在锯齿波触发电路中，触发脉冲产生的位置是在同步电压的下半周，所以在主电路接线时应充分考虑到这个问题，否则实训就无法顺利完成。(4) 使用电抗器时要注意其通过的电流不要超过1A，保证线性。实训四 单相桥式半控整流电路一、实训目的(1) 掌握锯齿波同步移相触发电路的调试方法。(2) 熟悉单相桥式半控整流电路带电阻性、电阻电感性负载时的工作情况。(3) 了解续流二极管在单相桥式半控整流电路中的作用。二、实训所需挂件及附件序号型 号备 注1PDX电源控制屏该控制屏包含“三相电源输出”模块2PDC-11晶闸管主电路该挂件包含“晶闸管”以及“电感”模块3PDC-13单相晶闸管触发电路该挂件包含“锯齿波同步触发电路”模块4双踪示波器自备5万用表自备三、实训线路及原理实训接线如图2-7所示，两组锯齿波同步移相触发电路均在PDC-13挂件上，它们由同一个同步变压器保持与输入的电压同步，触发信号加到共阴极的两个晶闸管，图中的R用450可调电阻（将两个 900接成并联形式），二极管VD1、VD2、VD3及电感Ld均在PDC-11面板上，Ld有200mH、700mH两档可供选择，本实训用700mH，直流电压表、电流表从PDC-11挂件获得。图2-7 单相桥式半控整流电路接线图（UAB为AC220V）四、实训方法(1) 用两根导线将PDX电源控制屏的220V交流电压接到PDC-13的“外接220V”端，按下“启动”按钮，打开PDC-13电源开关，这时挂件中所有的触发电路都开始工作，用双踪示波器观察锯齿波同步触发电路各观察孔的电压波形。(2) 锯齿波同步移相触发电路调试：将控制电压Uct调至零(将电位器RP2顺时针旋到底)，观察同步电压信号和“6”点U6的波形，调节偏移电压Ub(即调RP3电位器)，使=170。将锯齿波触发电路的输出脉冲端分别接至全控桥中相应晶闸管的门极和阴极，注意不要把相序接反了，否则无法进行整流实训。 (3) 单相桥式半控整流电路带电阻性负载：按图2-7接线，主电路接可调电阻R，将电阻器调到最大阻值位置，按下“启动”按钮，用示波器观察负载电压Ud、晶闸管两端电压UVT和整流二极管两端电压UVD1的波形，调节锯齿波同步移相触发电路上的移相控制电位器RP2，观察并记录在不同角时Ud、UVT、UVD1的波形，测量相应电源电压U2和负载电压Ud的数值，记录于下表中。 30 60 90 120 150U2Ud(记录值)Ud/U2Ud(计算值)计算公式: Ud = 0.9U2(1+cos)/2(4) 单相桥式半控整流电路带电阻电感性负载 断开主电路后，将负载换成为平波电抗器Ld(70OmH)与电阻R串联。 不接续流二极管VD3，接通主电路，用示波器观察不同控制角时Ud、UVT、UVD1、Id的波形，并测定相应的U2、Ud数值，记录于下表中： 30 60 90U2Ud(记录值)Ud/U2Ud(计算值) 在=60时，移去触发脉冲(将锯齿波同步触发电路上的“G3”或“K3”拔掉)，观察并记录移去脉冲前、后Ud、UVT1、UVT3、UVD1、UVD2、Id的波形。 接上续流二极管VD3，接通主电路，观察不同控制角时Ud、UVD3、Id 的波形，并测定相应的U2、Ud数值，记录于下表中： 30 60 90U2Ud(记录值)Ud/U2Ud(计算值) 在接有续流二极管VD3及=60时，移去触发脉冲(将锯齿波同步触发电路上的“G3”或“K3”拔掉)，观察并记录移去脉冲前、后Ud、UVT1、UVT3、UVD2、UVD1和Id的波形。五、实训报告说明续流二极管对消除失控现象的作用。实训五 单相桥式全控整流电路一、实训目的(1)加深理解单相桥式全控整流电路的工作原理。(2)熟悉单相桥式全控整流电路故障的分析与处理。二、实训所需挂件及附件序号型号备注1PDX电源控制屏该控制屏包含“三相电源输出”、等模块2PDC-11晶闸管主电路该挂件包含“晶闸管”以及“电感”等模块3PDC-13单相晶闸管触发电路该挂件包含“锯齿波同步触发电路”等模块4双踪示波器自备5万用表自备三、实训线路及原理图2-8为单相桥式整流带电阻电感性负载，其输出负载R用450可调电阻器（将两个900接成并联形式），电抗Ld用PDC-11面板上的700mH，直流电压、电流表均在PDC-11面板上。触发电路采用PDC-13挂件上的“锯齿波同步移相触发电路、”。图11-8 单相桥式整流电路原理图（UAB为AC220V）四、实训方法(1) 触发电路的调试用两根导线将PDX电源控制屏的220V交流电压接到PDC-13的“外接220V”端，按下“启动”按钮，打开PDC-13电源开关，这时挂件中所有的触发电路都开始工作，用双踪示波器观察锯齿波同步触发电路各观察孔的电压波形。将控制电压Uct调至零(将电位器RP2顺时针旋到底)，观察同步电压信号和“6”点U6的波形，调节偏移电压Ub(即调RP3电位器)，使=180。将锯齿波触发电路的输出脉冲端分别接至全控桥中相应晶闸管的门极和阴极，注意不要把相序接反了，否则无法进行整流实训。(2) 单相桥式全控整流按图2-8接线，将电阻器放在最大阻值处，按下“启动”按钮，保持Ub偏移电压不变(即RP3固定)，逐渐增加Uct（调节RP2），在=0、30、60、90、120时，用示波器观察、记录整流电压Ud 和晶闸管两端电压Uvt的波形，并记录电源电压U2和负载电压Ud的数值于下表中。 30 60 90 120U2 Ud（记录值）Ud（计算值）计算公式:UdO.9U2(1+cos)/2五、实训报告画出=30、60、90、120、150时Ud和UVT的波形。实训六 单相交流调压电路一、实训目的(1) 理解单相交流调压电路的工作原理。(2) 理解单相交流调压电路带电感性负载对脉冲及移相范围的要求。(3) 了解KC05晶闸管移相触发器的原理和应用。(4) 熟悉单相交流调压电路故障的分析与处理。二、实训所需挂件及附件序号型 号备注1PDX电源控制屏该控制屏包含“三相电源输出”模块2PDC-11晶闸管主电路该挂件包含“晶闸管”以及“电感”等模块3PDC-13单相晶闸管触发电路该挂件包含“单相交流调压触发电路”模块4双踪示波器自备5万用表自备三、实训线路及原理本实训采用KCO5晶闸管集成移相触发器。该触发器适用于双向晶闸管或两个反向并联晶闸管电路的交流相位控制，具有锯齿波线性好、移相范围宽、控制方式简单、易于集中控制、有失交保护、输出电流大等优点。单相晶闸管交流调压器的主电路由两个反向并联的晶闸管组成，如图2-15所示。图中电阻R用450（将两个900接成并联接法），晶闸管用PDC-11上的反桥元件，交流电压、电流表由P