电力电子实验指导书.doc

电力电子技术实验指导书郑 征 陶 慧 王新环 编著朱艺锋 陶海军 刘海波 电气工程与自动化学院二一五年九月目 录绪 论1实验一 西门子TCA785集成触发电路实验5实验二单相桥式全控整流及有源逆变电路实验8实验三三相桥式全控整流及有源逆变电路实验11实验四 单相交流调压电路实验18实验五 直流斩波电路的性能研究（六种典型线路）21实验六 单相并联逆变电路26 绪 论实验的目的在于培养学生掌握基本的实验方法和操作技能，特别着重于对学生能力的培养，包括自学能力、动手能力、组织能力、数据分析处理能力、运用理论解决实际问题能力、初步科研实验能力、文字表达能力等。电力电子及自控系统实验的特点是综合性和实践性强，涉及面广，实验时不宜一人单独进行，须分组协同工作。它是电力电子技术和自动控制系统理论教学的重要环节，是理论教学的补充和继续，而理论教学又是实验教学的基础。实验中学生可灵活运用所学的理论知识，学会分析和解决实际系统中出现的问题，培养学生实践动手能力及综合分析问题的能力，加强理论和实践的统一。通过从理论到实践的锻炼，可使认识不断提高、深化，并进一步有所发现，有所创新。一、实验方式为了提高效率、讲究实效、取得预期的收获，电力电子技术实验建议按以下方式进行：（一）实验预习预习是实验前的重要准备工作，是保证实验顺利进行的必要步骤，也是培养学生独立工作能力、提高实验质量与效率的重要环节，要求做到：1实验前应复习有关课程的章节，熟悉有关理论知识。2认真阅读实验指导及有关实验装置介绍，了解实验的目的、内容、方法、要求和系统工作原理，明确实验过程中应注意的问题。3画出实验线路，明确接线方式，拟出实验步骤，列出实验时需记录的各项数据表格，对理论计算数据应预先进行计算。4实验预习分组进行，每组34人，每人都需预习，实验前可每人或每组写一份预习报告。每小组在实验前应讨论一次，选定组长，合理分工。预测实验结果及大致趋势，做到心中有数。（二）实验进行整个实验过程中必须严肃认真，集中精力及时作好实验。1预习检查，严格把关实验开始前由指导教师检查预习质量（包括对本次实验的理解，认识及预习报告），当确认已作好了实验前的准备工作方可开始实验，对没有进行预习的学生，应拒绝其实验。2分工配合、协调工作每次实验以小组为单位进行，组长负责实验的安排，如分配记录、接线、启动操作、调节负载、测量转速及其他物理量等工作，务必在实验过程中人人动手、个个主动、分工配合、协调操作，做到实验内容完整、数据正确。3按图接线、力求简明根据拟订的实验线路及选用的仪器设备，按图接线，力求简单明了。接线原则是先控制电路后主电路。主回路和控制回路应分清，根据电流大小，主回路用粗导线连接，控制回路用细导线连接，每个接线点接的线尽量不要超过两根。4确保安全，检查无误为了确保安全，线路接好后应互相校对或请指导教师检查，确认无误后方可合闸通电5按照计划、操作测试按实验步骤，由简到繁、逐步进行操作测试，实验中要严格遵守操作规程和注意事项，仔细观察实验中的现象，认真做好数据测试工作，并结合理论分析与预测趋势相比较，判断数据的合理性。6认真负责、完成实验实验完毕，应将记录数据交指导教师认可签字后方可拆线、整理现场，要求做到导线分类整理，仪表、工具归还原处。二、实验报告实验报告是实验工作的总结、提高和最后成果，也是对学生分析能力和工作能力的进一步锻炼，因此必须独立书写，每人一份，应对实验数据和实验中观察和发现的问题，进行整理讨论、分析研究、得出结论、写出心得体，以便积累一定的实际经验。编写实验报告应具有严肃认真的科学态度，报告要求条理清晰、简明扼要，字迹端正，图表整洁，分析认真，结论正确。实验报告内容主要包括以下几方面（1）名称、专业班级、组别、姓名、同组同学姓名、实验日期；（2）实验项目的目的和要求；（3）实验用机组以及主要仪器设备的型号、规格、编号；（4）实验线路图；（5）调试步骤及方法；（6）实验数据，在记录数据的表格上应注明实验条件，某些数据如系计算所得，应列出计算公式，并举例说明；（7）预习时发现的问题，在试验中如何解决；（8）实验所得的曲线波形（或附有关照片），例如电压和电流波形、转速变化曲线、输入输出关系曲线等，并应注意各图形之间的位置对应关系，曲线要用曲线尺或曲线板连成光滑曲线（不在曲线上的点仍按实际数据标出），对这些数据和图形加以分析总结，得出明确结论；（9）讨论实验中遇到的问题，写出心得体会以及合理化建议和改进措施。三、安全操作注意事项为了顺利地完成电力电子技术实验，确保实验时人身和设备安全，要严格遵守实验室的安全操作规程，并注意以下事项：1人体不可接触带电线路。2电源必须经过开关（或接触器）、熔断器之后接入设备，系统。接线或拆线都必须在切断电源（即拉开电源开关）的情况下进行。3学生完成接线后，必须经教师检查无误后方可合上电源，实验中如发生事故，应立即切断电源，并保持线路原状和故障现场，报告和协同教师查清问题、妥善处理故障后才能继续进行实验。4实验时应注意衣服、围巾、发辫及实验接线用的导线等不得卷入电机的旋转部分，不得用手或脚去促进电机启动或停转，以免发生危险。5操作开关时应迅速果断、快合、快断，以免产生电弧烧断触刀，合闸时应使触刀投入静插座，保持接触良好。6使用电流互感器时，二次侧不得开路，以免感应产生高压，损坏仪器和危机及人身安全，对具有很多匝数线圈的电路，要小心断路时产生高压而引起危险，高压电容器断电后须拆动接线时，应先进行放电，以免高压伤人。7在电压、电流、转速闭环前要确保反馈极性正确，以组成负反馈运行。8在实验过程中，若突然发现电网停止供电 ，须立即切断实验地点的全部电源开关。四、控制屏特点介绍及操作说明(1) 实验装置采用挂件结构，可根据不同实验内容进行自由组合； (2) 控制屏供电采用三相隔离变压器隔离，设有电压型漏电保护装置和电流型漏电保护装置，切实有效保护操作者的人身安全。(3) 挂件面板分为三种接线孔，强电、弱电及波形观测孔，三者不能互插。图0-1 DJDK-1 电力电子技术及电机控制实验装置外形图五、DJK01电源控制屏电源控制屏主要为实验提供各种电源，如三相交流电源、直流励磁电源等；同时为实验提供所需的仪表。在控制屏两边设有单相三极220V电源插座及三相四极380V电源插座，此外还设有供实验台照明用的40W日光灯。1、三相电网电压指示三相电网电压指示主要用于检测输入的电网电压是否有缺相的情况，操作交流电压表下面的切换开关，观测三相电网各线间电压是否平衡。2、定时器兼报警记录仪平时作为时钟使用，具有设定实验时间、定时报警和切断电源等功能，它还可以自动记录由于接线操作错误所导致的告警次数。（具体操作方法详见DJDK-1型电力电子技术及电机控制实验装置使用说明书）图0-2 主控制屏面板图3、电源控制部分它的主要功能是控制电源控制屏的各项功能，它由电源总开关、启动按钮及停止按钮组成。当打开电源总开关时，红灯亮；当按下启动按钮后，红灯灭，绿灯亮，此时控制屏的三相主电路及励磁电源都有电压输出。4、三相主电路输出三相主电路输出可提供三相交流200V/3A或240V/3A电源。输出的电压大小由“调速电源选择开关”控制，当开关置于“直流调速”侧时，A、B、C输出线电压为200V，可完成电力电子实验以及直流调速实验；当开关置于“交流调速”侧时，A、B、C输出线电压为240V，可完成交流电机调压调速及串级调速等实验。在A、B、C三相电源输出附近装有黄、绿、红发光二极管，用以指示输出电压。同时在主电源输出回路中还装有电流互感器，电流互感器可测定主电源输出电流的大小，供电流反馈和过流保护使用，面板上的TA1、TA2、TA3三处观测点用于观测三路电流互感器输出电压信号。5、励磁电源在按下启动按钮后将励磁电源开关拨向“开”侧，则励磁电源输出为220V的直流电压，并有发光二极管指示输出是否正常，励磁电源由0.5A熔丝做短路保护，由于励磁电源的容量有限，仅为直流电机提供励磁电流，不能作大容量的直流电源用。6、面板仪表面板下部设置有300V数字式直流电压表和5A数字式直流电流表，精度为0.5级，能为可逆调速系统提供电压及电流指示；面板上部设置有500V真有效值交流电压表和5A真有效值交流电流表，精度为0.5级，供交流调速系统实验时用。 实验一 西门子TCA785集成触发电路一、实验性质综合性试验。它涉及到电路、电子技术、电力电子技术三门课程内容，要分析晶体管的放大工作、单结晶体管工作原理，单结晶体管触发电路的调试步骤和方法，使学生对电力电子电路的测试和分析有一个初步的认识。二、实验目的1熟悉锯齿波集成同步移相触发电路的工作原理及各元件的作用。2掌握TCA785集成触发电路的调试步骤和方法。3掌握由集成元件组成的电力电子电路的测试和分析方法。 三、实验设备1天煌DJDK-2型电力电子技术及电机控制实验装置2万用表3双踪示波器四、实验电路及原理教科书上讲述的晶闸管集成触发电路，如KC04、KC05等，在目前工业现场很少使用了。工业现场正在使用的新型晶闸管集成触发电路，主要有西门子TCA785，与KC04等相比它对零点的识别更加可靠，输出脉冲的齐整度更好，移相范围更宽；同时它输出脉冲的宽度可人为自由调节。 TCA785集成电路的内部框图如图1-1所示。TCA785集成块内部主要由“同步寄存器”、“基准电源”、“锯齿波形成电路”、“移相电压”和“锯齿波比较电路”和“逻辑控制功率放大”等功能块组成。同步信号从TCA785集成电路的第5脚输入，“过零检测”部分对同步电压信号进行检测，当检测到同步信号过零时，信号送“同步寄存器”。图1-1 西门子Tca785集成电路内部框图“同步寄存器”输出控制锯齿波发生电路，锯齿波的斜率大小由第9脚外接电阻和10脚外接电容决定；输出脉冲宽度由12脚外接电容的大小决定；14、15脚输出对应负半周和正半周的触发脉冲，移相控制电压从11脚输入。具体电路如下图所示：图1-2 Tca785集成移相触发电路原理图电位器RP1主要调节锯齿波的斜率，电位器RP2则调节输入的移相控制电压，脉冲从14、15脚输出，输出的脉冲恰好互差180O，可供单相整流及逆变实验用，各点波形请参考图1-3。图1-3 单相集成锯齿波触发电路的各点电压波形(=900)电位器RP1、RP2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。五、实验内容与实验步骤 (1)将DJK01电源控制屏的电源选择开关打到“直流调速”侧,使输出线电压为200V（不能打到“交流调速”侧工作，因为DJK03-1的正常工作电源电压为220V10%，而“交流调速”侧输出的线电压为240V。如果输入电压超出其标准工作范围，挂件的使用寿命将减少，甚至会导致挂件的损坏。在“DZSZ-1型电机及自动控制实验装置”上使用时，通过操作控制屏左侧的自藕调压器，将输出的线电压调到220V左右，然后才能将电源接入挂件），用两根导线将200V交流电压接到DJK03-1的“外接220V”端，按下“启动”按钮，打开DJK03-1电源开关，这时挂件中所有的触发电路都开始工作；用双踪示波器一路探头观测15V的同步电压信号，另一路探头观察Tca785触发电路，同步信号“1”点的波形，“2”点锯齿波，调节斜率电位器RP1，观察“2”点锯齿波的斜率变化，“3”、“4”互差1800的触发脉冲；最后观测输出的四路触发电压波形，其能否在30170范围内移相?同时观察同步电压和“1”点的电压波形，了解“1”点波形形成的原因。观察“2”点的锯齿波波形，调节电位器RP1，观测“2”点锯齿波斜率的变化。观察“3”、“4”两点输出脉冲的波形，记下各波形的幅值与宽度。(2)调节触发脉冲的移相范围调节RP2电位器，用示波器观察同步电压信号和“3”点U3的波形，观察和记录触发脉冲的移相范围。(3)调节电位器RP2使=60，观察并记录U1U4及输出 “G、K”脉冲电压的波形，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)。U1U2U3U4幅值(V)宽度(ms)六、思考题(1)Tca785触发电路有哪些特点?(2)Tca785触发电路的移相范围和脉冲宽度与哪些参数有关?七、实验报告(1)整理、描绘实验中记录的各点波形，并标出其幅值和宽度。(2)讨论、分析实验中出现的各种现象。八、注意事项参照实验一的注意事项。实验二 单相桥式全控整流及有源逆变电路实验一、 实验性质综合性试验。它涉及到电路、电子技术、电力电子技术三门课程内容，要分析晶体管的放大工作、单结晶体管工作原理，单结晶体管触发电路的调试步骤和方法，使学生对电力电子电路的测试和分析有一个初步的认识。二、实验目的1熟悉单相桥式全控整流及逆变电路的工作原理。2掌握单相桥式变流电路整流的全过程。3掌握单相桥式变流电路逆变的全过程，掌握实现有源逆变的条件。 4. 掌握产生逆变颠覆的原因及预防方法。三、实验设备1天煌DJDK-2型电力电子技术及电机控制实验装置2万用表3双踪示波器四、实验电路及原理图2-1为单相桥式整流带电阻电感性负载，其输出负载R用D42三相可调电阻器，将两个900接成并联形式，电抗Ld用DJK02面板上的700mH，直流电压、电流表均在DJK02面板上。触发电路采用DJK03-1组件挂箱上的“锯齿波同步移相触发电路”和“”。图2-1 单相桥式整流实验原理图图2-2为单相桥式有源逆变原理图，三相电源经三相不控整流，得到一个上负下正的直流电源，供逆变桥路使用，逆变桥路逆变出的交流电压经升压变压器反馈回电网。“三相不控整流”是DJK10上的一个模块，其“心式变压器”在此做为升压变压器用，从晶闸管逆变出的电压接“心式变压器”的中压端Am、Bm，返回电网的电压从其高压端A、B输出，为了避免输出的逆变电压过高而损坏心式变压器，故将变压器接成Y/Y接法。图中的电阻R、电抗Ld和触发电路与整流所用相同。图2-2 单相桥式有源逆变电路实验原理图有关实现有源逆变的必要条件等内容可参见电力电子技术教材的有关内容。五、实验内容与实验步骤 (1)触发电路的调试将DJK01电源控制屏的电源选择开关打到“直流调速”侧使输出线电压为200V，用两根导线将200V交流电压接到DJK03-1的“外接220V”端，按下“启动”按钮，打开DJK03-1电源开关，用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，否则无法进行整流和逆变。将DJKO2上的正桥和反桥触发脉冲开关都打到“断”的位置,并使Ulf和Ulr悬空，确保晶闸管不被误触发。(2)单相桥式全控整流按图2-1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 120U2Ud（记录值）Ud（计算值）计算公式:UdO.9U2(1+cos)/2(3)单相桥式有源逆变电路实验按图2-2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=30、60、90时，观察、记录逆变电流Id和晶闸管两端电压Uvt的波形，并记录负载电压Ud的数值于下表中。 30 60 90U2Ud（记录值）Ud（计算值）(4)逆变颠覆现象的观察调节Uct,使=150，观察Ud波形。突然关断触发脉冲（可将触发信号拆去），用双踪慢扫描示波器观察逆变颠覆现象，记录逆变颠覆时的Ud波形。六、思考题实现有源逆变的条件是什么?在本实验中是如何保证能满足这些条件?七、实验报告(1)画出=30、60、90、120、150时Ud和UVT的波形。(2)画出电路的移相特性Ud=f()曲线。(3)分析逆变颠覆的原因及逆变颠覆后会产生的后果。八、注意事项(1)参照实验四的注意事项(2)在本实验中，触发脉冲是从外部接入DJKO2面板上晶闸管的门极和阴极，此时,应将所用晶闸管对应的正桥触发脉冲或反桥触发脉冲的开关拨向“断”的位置，并将Ulf及Ulr悬空，避免误触发。(3)为了保证从逆变到整流不发生过流，其回路的电阻R应取比较大的值，但也要考虑到晶闸管的维持电流，保证可靠导通。实验三 三相桥式全控整流及有源逆变电路实验一、实验目的(1)加深理解三相桥式全控整流及有源逆变电路的工作原理。(2)了解KC系列集成触发器的调整方法和各点的波形。二、实验所需挂件及附件序号型 号备注1DK01 、DK02电源控制屏包含“三相电源输出”等几个模块2DJK02 晶闸管主电路 3DJK02-1三相晶闸管触发电路包含“触发电路”,“正反桥功放”等几个模块。4DJK06 给定及实验器件包含“给定”等几个模块5DK23、DK24 变压器实验包含“逆变变压器”以及“三相不控整流”6D42三相可调电阻7双踪示波器自备8万用表自备三、预习要求(1)阅读电力电子技术教材中有关三相桥式全控整流电路的有关内容。(2)阅读电力电子技术教材中有关有源逆变电路的有关内容，掌握实现有源逆变的基本条件。(3)学习本实验中有关集成触发电路的内容，掌握该触发电路的工作原理。四、实验线路及原理1主电路1.1 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路实验线路如图3-1所示。主电路由三相全控整流电路组成，VT1、VT3、VT5为共阴极组，VT4、VT6、VT2为共阳极组。当DK02“调速电源选择开关”置于“直流调速”侧时，三相电源输出可提供三相交流200V/3A电源（线电压为200V）。同时在三相电源输出回路中还装有电流互感器，电流互感器，可测定主电源输出电流的大小，供电流反馈和过流保护使用，面板上的TA1、TA2、TA3三处观测点用于观测三路电流互感器输出电压信号。 图3-1 三相桥式全控整流电路实验原理图图中的6只晶闸管按VT1、VT2、VT3、VT4、VT5、VT6的顺序触发，相位依次相差60。为了保证电路能正常启动和电流断续后能再触发导通，必须给共阴极组和共阳极组对应的两个管子同时加上触发脉冲（即在触发某个晶闸管的同时，给前一个晶闸管补发一个脉冲）。因此对每个管子触发，都是相隔60的双脉冲（或宽度大于60的宽脉冲，常用双脉冲）。1.2 三相桥式有源逆变电路三相桥式有源逆变电路实验线路如图3-2所示。主电路由三相全控整流电路及作为逆变直流电源的三相不控整流电路组成，电感Ld在DJK02面板上，选用700mH。图3-2 三相桥式有源逆变电路实验原理图为实现三相桥式有源逆变，需一反向的直流电源，即三相不控整流的极性为上负下正。同时逆变和整流的区别仅仅是控制角a的不同。0a p/2时，电路工作在整流状态，p /2 a p 时，电路工作在有源逆变状态，因而三相桥式有源逆变电路的触发可沿用整流的办法。2.集成触发电路及功放电路工作原理2.1 集成触发电路工作原理DJKO2-1中的集成触发电路原理如图3-3所示。电路由KCO4、KC4l、KC42等集成芯片组成，可输出经高频调制后的双窄脉冲链。 图3-3 KC04集成触发电路原理三相同步电压信号从三路KC04的“8”脚输入，在其“4”脚相应形成线性增加的锯齿波，移相控制电压Uct和偏移电压Ub经叠加后，从“9”脚输入。当触发脉冲选择的钮子开关拨到窄脉冲侧时，通过控制4066（电子开关），使得每个KC04从“1、15”脚输出相位相差180的单窄脉冲(VT1VT6为单脉冲观测孔)，窄脉冲经KC41（六路双脉冲形成器）后，得到六路双窄脉冲(VT1VT6为双脉冲观测孔)。KC42为调制信号发生器，对窄脉冲进行高频调制。1) KC04工作原理国产集成触发器KC04是KC系列触发器中的一个典型代表，其两路相位间隔180的移相脉冲，可方便的构成半控、全控桥式触发线路。该集成电路具有输出负载能力大、移相性能好、正负半周脉冲相位值均衡性好、移相范围宽、对同步电压要求不严、有脉冲列调制输入及脉冲封锁控制等优点，在实际线路中有着十分广泛的应用。KC04电路内部原理如图3-4所示， T1T3对同步电压进行检测，在同步电压过零点时T1、T2、T3均截止，从而使T4导通，T4导通则使“4”端外接的积分电容C1放电。当过零结束后，T4恢复截止状态。C1接在T5的集基极，组成密勒积分器，形成线性增大的锯齿波，锯齿波的斜率由“3”端外接的电阻和积分电容C1的数值所决定。T6是比较放大级，锯齿波、外部的移相电压及偏移电压在T6的基极进行综合比较放大，当输入T6基极的电流大于零时，T6导通，外接的R和C将T6集电极的脉冲进行微分，输入T7基极，在T7集电极得到一定宽度的移相脉冲。在T7集电极上得到的脉冲是正负半周都有的相隔180度的脉冲。经过T8和T12分别截去负半周和正半周的脉冲，得到正相和负相的触发脉冲。T9T15是功放极，分别对正、负半周的脉冲作功率放大，使两个输出端都图3-4 KC04电路内部原理图图3-5 KC04各管脚说明及各管脚电压波形引脚号123,456,107功能输出悬空锯齿波形成-VEE悬空地引脚号8911,1213,141516功能同步输入综合比较微分阻容封锁调制输出+VCC有100A的输出能力。13、14端提供脉冲列调制和脉冲封锁的控制端。KC04各管脚说明及各管脚电压波形图3-5所示。2）三相同步电压三相同步信号是从电源控制屏内获得，屏内装有D/Y接法的三相同步变压器，和主电源输出保持同相，其输出相电压幅度为15V左右。只要将DJK02的“三相同步信号输出”端和DJK02-1“三相同步信号输入”端相连，即可引入三相同步电压。（当KC04用于三相桥式变流电路时，要求选用滞后主电路电压300的同步信号电压。由于三相同步信号经滞后移相300的阻容滤波电路送至各相KC04的8端，使得同步信号电压与主电路电压同步）。3）触发角调节偏移电压和移相控制电压叠加确定触发脉冲的位置。当偏移电压（目的是为了确定移相控制电压为零时，触发脉冲的初始相位）为定值时，增加移相控制电压，触发角前移（减小）；减小移相控制电压，触发角后移（增大）。4）KC41 和KC42工作原理KC41六路双脉冲形成器是脉冲逻辑电路，内部电路原理图如图3-6所示，具有双脉冲形成和电子开关控制封锁双脉冲形成二种功能。当把移相触发器输出的触发脉冲输入到KC41电路的“1”“6”端时，由输入二极管完成了补脉冲，再由T1T6进行电流放大分六路输出。补脉冲按21，32，43，54，65，16顺序排列组合。T7是电子开关，当控制“7”端接逻辑“0”电平时T7截止，各路有输出触发脉冲。当控制“7”端接逻辑“1”电平（+15V）时，T7导通，各路无输出。图3-6KC41电路内部原理图 图3-7 KC42电路内部原理图KC42为脉冲列调制形成器，具有脉冲占空比可调性好，频率调节范围宽，触发脉冲上升沿可与调制信号同步等优点。KC42电路内部原理图如图3-7所示。以三相全控桥式电路为例，来自三块触发器（KC04）的“13”端的触发脉冲信号分别送入KC42电路的“2”，“4”，“12”端，由T1、T2、T3进行节点逻辑或组合。T5、T6、T8组成一个环形振荡器，由T4的集电极输出来控制环形振荡器的起振和停振，当没有输入脉冲时，T4导通振荡器停振。反之T4截止振荡器起振。T6集电极输出是一系列与来自三相六个触发脉冲的前沿同步间隙60的脉冲。经T7倒相放大分别输入三块触发器（KC04）的“14”端。此时从KC04电路的“1”和“15”端输出是调制后的脉冲列触发脉冲。4066为电子开关。当触发脉冲选择的钮子开关拨到窄脉冲侧时，通过控制4066，使得每个KC04输出窄脉冲。将钮子开关拨到宽脉冲侧时，通过控制4066，使得KC04输出宽脉冲，同时将KC41的控制端“7”脚接高电平，使KC41停止工作，宽脉冲则通过4066的“3、9”两脚直接输出。4069为反相器，它将部分控制信号反相，用以控制4066。图2-8 功放电路原理图2.2 正、反桥功放电路及脉冲输出正、反桥功放电路的原理以正桥的一路为例，如图3-8所示。由晶闸管触发电路输出的脉冲信号经功放电路中的V2、V3三极管放大后由脉冲变压器T1输出。正桥共有六路功放电路，其余的五路电路完全与这一路一致。Ulf即为DJKO2面板上的Ulf ,该点接地才可使V3工作，触发电路产生的脉冲经功放电路最终输出；当端子悬空表示功放不工作；Ulf端子控制正桥功放，Ulr端子控制反桥功放。经功放电路放大的触发脉冲，通过专用的20芯扁平线将DJK02“正反桥脉冲输入端” 与DJK02-1上的“正反桥脉冲输出端”连接，为其晶闸管提供相应的触发脉冲。五、实验内容与实验步骤1DJK02和DJK02-1上的“触发电路”调试 1）打开DK01总电源开关，观察输入的三相电网电压是否平衡（即是否有缺相、过压指示，相序是否为正相序）。2）将DK02“电源控制屏”上“调速电源选择开关”拨至“直流调速”侧。3）用10芯的扁平电缆将DJK02的“三相同步信号输出”端和DJK02-1“三相同步信号输入”端相连，打开DJK02-1电源开关，拨动 “触发脉冲指示”钮子开关，使“窄”的发光管亮。4）适当调节A相锯齿波斜率电位器，用双踪示波器观察A相锯齿波斜率和VT1的输出波形，使VT1的脉冲出现在A相锯齿波斜率150位置。以A相的锯齿波为基准，调节B、C相锯齿波斜率调节电位器，使B、C相锯齿波斜率与A相相同。注意：示波器基准线接移相控制电压的接地端。5）打开DJK06的电源开关，将DJK06的接地与DJK02-1共地（即将DJK06的给定地与DJK02-1的移相控制电压接地相连）。将DJK06上的“给定”输出Ug直接与DJK02-1上的移相控制电压Uct相接，将给定开关S1拨到正给定，开关S2拨到接地位置（即Uct=0），调节DJK02-1上的偏移电压电位器Rp，用双踪示波器观察A相同步电压信号和VT1的输出波形，使=150。6）保持偏移电压电位器Rp不变，将给定Ug的正电压调至最小（逆时针旋转到底），给定开关S2拨到给定状态。7）适当增加给定Ug的正电压输出，测量VT1VT66个双窄脉冲是否互差60。8）用8芯的扁平电缆，将DJK02-1面板上“触发脉冲输出”和“触发脉冲输入”相连，使得触发脉冲加到正反桥功放的输入端。9）将DJK02-1面板上正桥功放的Ulf端接地。用20芯的扁平电缆，将DJK02-1的“正桥触发脉冲输出”端和DJK02“正桥触发脉冲输入”端相连，并将DJK02“正桥触发脉冲”的六个开关拨至“通”。2. 三相桥式全控整流电路 1）电阻性负载 关闭主电路电源，按图3-1接线。R选用D42三相可调电阻，将两个900接成并联形式（尽量用带保险丝的A1A3或B相、C相电阻构成），直流电压、电流表由DJK02获得。 将DJK06上的 “给定”输出调到零(正给定Rp1逆时针旋到底)，且将负载电阻调至最大阻值处（电阻接入电路之前用万用表测量后确认）。 按下“启动”按钮，调节给定电位器，使示波器显示整流电压六个波头。若波形不整齐，则调节DJK02-1上的三相锯齿波斜率调节电位器使波形整齐。 调节给定电位器，用示波器观察并记录=0、30、60及90时整流电压Ud和晶闸管两端电压Uvt的波形，并记录相应的Ud数值于表3-1中。表3-1 不同触发角时电压的波形与数值负载性质Ud（记录）Ud（计算）须测量U2相电压ud波形uVT波形整流电路电阻性负载0306090120阻感性负载0306090(=90)有源逆变电路120(=60)150(=30)2）电阻电感性负载 关闭主电路电源，将“给定”输出调到零（正给定Rp1逆时针旋到底）。 将电感串入负载电路中，电感Ld在DJK02面板上，选用700mH。 按“启动”按钮，调节给定电位器，记录=0、30、60及90时整流电压Ud、晶闸管两端电压Uvt的波形，并记录相应的Ud数值于表2-1中。 3三相桥式有源逆变电路关闭主电路电源，按图3-2接线，图中电阻、电感与整流电路一致，三相不控整流及三相心式变压器在DJK10挂件上，其中心式变压器接成Y/Y接法，三相电源输出接心式变压器的高压端A、B、C，心式变压器的中压端Am、Bm、Cm接三相桥式有源逆变电路的主电路。 将DJK06上的 “给定”输出调到零(正给定Rp1逆时针旋到底)，将电阻器放在最大阻值处。 按下“启动”按钮，调节给定电位器，使角在3090（即在15090）范围内调节。用示波器观察并记录=30、60、90时整流电压Ud和晶闸管两端电压UVT的波形，并记录相应的Ud数值于表2-1中。六、实验报告(1)画出电路的移相特性Ud =f()。(2)画出=0、30、60、90、120、150时，整流电压Ud、晶闸管两端电压UVT的波形。（3）分析如何解决主电路和触发电路的同步问题？在本实验中，主电路三相电源的相序可任意设定吗?(4)在本实验的整流及逆变时，对角有什么要求?为什么?七、注意事项1.本实验主电路输出直流电压可以达到300V左右，要注意用电安全。2.示波器两个探头的基准线都与示波器的外壳相连，所以两个探头的基准线不能同时接在同一电路的不同点位的两个点上，否则这两点会通过示波器外壳发生电气短路。当需要同时观察两个信号时，必须在被测电路中找到这两个信号的公共点，将一个探头的基准线接于此处（另一个探头的基准线不接），两探头分别接至被测信号，这样才能在示波器同时观测两个信号时，不发生意外。3.在接通主电路前，必须先将控制电压Uct调到最小（正给定Rp1逆时针旋转到底），且将负载电阻调至最大阻值处（电阻接入电路之前用万用表测量后确认）；接通主电路后，逐渐增加控制电压，避免过流（注意Id不得超过0.65A）。4.U2相电压的测量由DK01交流电压表获得。实验四 单相交流调压电路实验一、实验性质 综合性试验。二、实验目的1熟悉单相交流调压电路的工作原理。2掌握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研究KC05晶闸管移相触发器的原理和应用。三、实验设备1天煌DJDK-2型电力电子技术及电机控制实验装置2万用表3双踪示波器四、实验电路及原理本实验采用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4-1所示。图中电阻R用D42三相可调电阻，将两个900接成并联接法，晶闸管则利用DJK02上的反桥元件，交流电压、电流表由DJK01控制屏上得到，电抗器Ld从DJK02上得到，用700mH。图4-1 单相交流调压主电路原理图五、实验内容与实验步骤(l)KCO5集成晶闸管移相触发电路调试将DJK01电源控制屏的电源选择开关打到“直流调速”侧使输出线电压为200V，用两根导线将200V交流电压接到DJK03的“外接220V”端，按下“启动”按钮，打开DJK03电源开关，用示波器观察“1”“5”端及脉冲输出的波形。调节电位器RP1，观察锯齿波斜率是否变化，调节RP2，观察输出脉冲的移相范围如何变化，移相能否达到170，记录上述过程中观察到的各点电压波形。(2)单相交流调压带电阻性负载将DJKO2面板上的两个晶闸管反向并联而构成交流调压器，将触发器的输出脉冲端“G1”、“K1”、“G2”和“K2”分别接至主电路相应晶闸管的门极和阴极。接上电阻性负载，用示波器观察负载电压、晶闸管两端电压UvT的波形。调节“单相调压触发电路”上的电位器RP2，观察在不同角时各点波形的变化，并记录=30、60、90、120时的波形。(3)单相交流调压接电阻电感性负载在进行电阻电感性负载实验时，需要调节负载阻抗角的大小，因此应该知道电抗器的内阻和电感量。常采用直流伏安法来测量内阻，如图3-16所示。电抗器的内阻为：RL=UL/I (3-1)电抗器的电感量可采用交流伏安法测量，如图4-3所示。由于电流大时，对电抗器的电感量影响较大，采用自耦调压器调压，多测几次取其平均值，从而可得到交流阻抗。图4-2用直流伏安法测电抗器内阻 图4-3用交流伏安法测定电感量 (3-2)电抗器的电感为 (3-3)这样，即可求得负载阻抗角在实验中，欲改变阻抗角，只需改变滑线变阻器R的电阻值即可。切断电源，将L与R串联，改接为电阻电感性负载。按下“启动”按钮，用双踪示波器同时观察负载电压U1和负载电流I1的波形。调节R的数值，使阻抗角为一定值,观察在不同角时波形的变化情况， 记录、= 、三种情况下负载两端的电压U1和流过负载的电流I1波形。六、思考题(1)交流调压在带电感性负载时可能会出现什么现象?为什么?如何解决?(2)交流调压有哪些控制方式? 有哪些应用场合?七、实验报告(1)整理、画出实验中所记录的各类波形。(2)分析电阻电感性负载时，角与角相应关系的变化对调压器工作的影响。(3)分析实验中出现的各种问题。八、注意事项(1)可参考实验六的注意事项(1)和(2)(2)触发脉冲是从外部接入DJKO2面板上晶闸管的门极和阴极，此时,应将所用晶闸管对应的正桥触发脉冲或反桥触发脉冲的开关拨向“断”的位置，并将Ulf及Ulr悬空，避免误触发。(3)可以用DJK02-1上的触发电路来触发晶闸管。(4)由于“G”、“K“输出端有电容影响，故观察触发脉冲电压波形时，需将输出端“G”和“K”分别接到晶闸管的门极和阴极（或者也可用约100左右阻值的电阻接到“G”、“K”两端，来模拟晶闸管门极与阴极的阻值），否则，无法观察到正确的脉冲波形。实验五 直流斩波电路的性能研究（六种典型线路）一、 实验性质综合性试验二、实验目的1熟悉直流斩波电路的工作原理。2熟悉各种直流斩波电路的组成及其工作特点。3了解PWM控制与驱动电路的原理及其常用的集成芯片。4. 掌握脉冲调制电路的测试及负载电压波形的分析。三、实验设备1天煌DJDK-2型电力电子技术及电机控制实验装置2万用表3双踪示波器四、实验电路及原理1、主电路降压斩波电路(Buck Chopper)降压斩波电路的原理图及工作波形如图5-1所示。图中V为全控型器件，选用IGBT。D为续流二极管。由图5-1b中V的栅极电压波形UGE可知，当V处于通态时，电源Ui向负载供电，UD=Ui。当V处于断态时，负载电流经二极管D续流，电压UD近似为零，至一个周期T结束，再驱动V导通，重复上一周期的过程。负载电压的平均值为：式中ton为V处于通态的时间，toff为V处于断态的时间，T为开关周期，为导通占空比，简称占空比或导通比(=ton/T)。由此可知，输出到负载的电压平均值UO最大为Ui，若减小占空比，则UO随之减小，由于输出电压低于输入电压，故称该电路为降压斩波电路。(a)电路图 (b)波形图图5-1 降压斩波电路的原理图及波形升压斩波电路(Boost Chopper)升压斩波电路的原理图及工作波形如图5-2所示。电路也使用一个全控型器件V。由图5-2b中V的栅极电压波形UGE可知，当V处于通态时，电源Ui向电感L1充电，充电电流基本恒定为I1，同时电容C1上的电压向负载供电，因C1值很大，基本保持输出电压UO为恒值。设V处于通态的时间为ton，此阶段电感L1上积蓄的能量为UiI1ton。当V处于断态时Ui和L1共同向电容C1充电，并向负载提供能量。设V处于断态的时间为toff，则在此期间电感L1释放的能量为(UO-Ui) I1ton。当电路工作于稳态时，一个周期T内电感L1积蓄的能量与释放的能量相等，即：UiI1ton = (UO-Ui) I1toff上式中的T/toff1，输出电压高于电源电压，故称该电路为升压斩波电路。(a)电路图 (b)波形图图5-2 升压斩波电路的原理图及波形、升降压斩波电路(Boost-Buck Chopper)升降压斩波电路的原理图及工作波形如图5-3所示。电路的基本工作原理是：当可控开关V处于通态时，电源Ui经V向电感L1供电使其贮存能量，同时C1维持输出电压UO基本恒定并向负载供电。此后，V关断，电感L1中贮存的能量向负载释放。可见，负载电压为上负下正，与电源电压极性相反。输出电压为：若改变导通比，则输出电压可以比电源电压高，也可以比电源电压低。当01/2时为降压，当1/21时为升压。(a)电路图 (b)波形图图5-3 升降压斩波电路的原理图及波形、Cuk斩波电路Cuk斩波电路的原理图如图5-4所示。电路的基本工作原理是：当可控开关V处于通态时，UiL1V回路和负载RL2C2V回路分别流过电流。当V处于断态时，UiL1C2D回路和负载RL2D回路分别流过电流，输出电压的极性与电源电压极性相反。输出电压为：若改变导通比，则输出电压可以比电源电压高，也可以比电源电压低。当01/2时为降压，当1/21时为升压。图5-4 Cuk斩波电路原理图、Sepic斩波电路Sepic斩波电路的原理图如图5-5所示。电路的基本工作原理是：可控开关V处于通态时，UiL1V回路和C2VL2回路同时导电，L1和L2贮能。当V处于断态时，UiL1C2DR回路及L2DR回路同时导电，此阶段Ui和L1既向R供电，同时也向C2充电，C2贮存的能量在V处于通态时向L2转移。输出电压为：若改变导通比，则输出电压可以比电源电压高，也可以比电源电压低。当01/2时为降压，当1/21时为升压。图5-5 Sepic斩波电路原理图、Zeta斩波电路Zeta斩波电路的原理图如图5-6所示。电路的基本工作原理是：当可控开关V处于通态时，电源Ui经开关V向电感L1贮能。当V处于断态后，L1经D与C2构成振荡回路，其贮存的能量转至C2，至振荡回路电流过零，L1