电力电子技术实验教程(审)

西南交通大学硕士研究生学位论文 第 II 页电 工 电 子 实 验 中 心实 验 指 导 书 电力电子技术实验教程二零零九 年 三 月高等学校电工电子实验系列电力电子技术实验教程主编 王利华 周荣富攀枝花学院电气信息工程学院电工电子实验中心内 容 简 介内 容 简 介本书是根据高等院校理工科本(专)科的电力电子技术实验课程的基本要求编写的。全书包含三个部分。第一部分对基本实验的目的、内容、原理、实验仪器和实验方法进行了阐述。第二部分对DKSZ-1电机控制系统实验装置进行了简述。第三部分是对实验装置控制组件介绍。本书可作为我校电类和非电类专业本科生、专科生实验教学用书，还可作为从事电力电子技术的工程技术人员的参考书。2前 言前 言电力电子技术是电气工程学科的基础课程，由电力电子器件、电力电子电路、电力电子系统及其控制三部分组成，是电力电子装置、开关电源技术、自动控制系统、变频调速应用、柔性输电系统等课程的先行课程。同时，也是电气信息类其他相关专业的重要基础课之一。电力电子技术作为21 世纪解决能源危机的必备技术之一而受到重视。本书依据应用型人才培养目标，遵循“面向就业，突出应用”的原则，注重教材的“科学性、实用性、通用性、新颖性”，力求做到学科体系完整、理论联系实际、夯实基础知识、突出时代气息，具备科学性及新颖性，并强调知识的渐进性，兼顾知识的系统性，注重培养学生的实践能力。本书着重讲授各种电能变换电路的基本工作原理、电路结构、电气性能、波形分析方法和参数计算等。通过对本课程的学习，学生能理解并掌握电力电子技术领域的相关基础知识，培养其分析问题、解决问题的能力，了解电力电子学科领域的发展方向。本书由三部分组成。第一部分为基础实验。该部分主要介绍电力电子技术的实验内容原理。第二部分为DKSZ-1电机控制系统实验装置介绍。第三部分为实验装置控制组件介绍。在本书的编写过程中，为了突出其实效性，注意体现以下特点：（1）理论性与实践性相结合的原则；（2）深入浅出、循序渐进的原则；（3）典型示例，举一反三原则。全书由攀枝花学院电气信息工程及电工电子省级实验示范中心王利华、周荣富老师主编，2005级自动化张明禹同学参加了本书的编写工作。由于作者水平有限，书中错误之处在所难免，恳请广大师生及读者提出宝贵意见及建议。 编 者 2009年3月于攀枝花目 录目 录内 容 简 介I前 言II第一章 实验项目1实验一 单结晶体管触发电路1实验二 正弦波同步移相触发电路实验4实验三 锯齿波同步移相触发电路实验6实验四 单相桥式全控整流及有源逆变电路实验8实验五 三相桥式全控整流及有源逆变电路实验11实验六 单相并联逆变电路实验15实验七 直流斩波电路实验18实验八 单相交流调压电路实验21实验九 单相桥式半控整流电路实验（综合实验）24实验十 三相交流调压电路实验（综合实验）27第二章 DKSZ-1电机控制系统实验装置292-1技术特性292-2主控制屏DK01介绍332-3控制柜介绍38第三章 实验装置控制组件介绍413-1 DK02组件挂箱(给定、零速封锁电路)413-2 DK03组件挂箱(速度、电流变换器)453-3 DK04组件挂箱(逻辑无环流调速系统)493-4 DK06组件挂箱(变频调速系统)533-5 DK07组件挂箱（换流电容箱）643-6 DK08组件挂箱（吸收、保护电路）653-7 DK10组件挂箱（直流斩波电路）663-8 DK11组件挂箱(晶阐管触发电路)683-9 DK12组件挂箱(单相交流调压、并联逆变触发电路)733-10 DK14组件挂箱(三相组式变压器)763-11 DK15组件挂箱(可变电容箱)77参 考 文 献78实验一 单结晶体管触发电路及单相半波可控整流电路实验第一章 实验项目实验一 单结晶体管触发电路及单相半波可控整流电路实验一、实验目的1 熟悉单结晶体管触发电路的工作原理及各元件的作用2 掌握单结晶体管触发电路的调试步骤和方法3 对单相半波可控整流电路在电阻负载及电阻电感负载时工作情况作全面分析4 了解续流二极管的作用二、实验内容1 单结晶体管触发电路的调试。2 单结晶体管触发电路各点波形的观察。3 单相半波整流电路带电阻性负载时Ud/Uz=f()的特性的测定。4 单相半波整流电路带电阻电感性负载时续流二极管作用的观察。三、实验线路及原理图1-1 单结晶体管触发的单相半波可控整流电路单结晶体管触发电路的工作原理及线路图在第二章中介绍。将单结晶体管触发电路的输出端G和K端接至晶闸管的门极和阴极,即可构成如图1-1所示的实验线路。四、实验设备及仪器1 主控制屏DK012 DK11组件挂箱3 1.9K，0.65A双臂滑线电阻器4 二踪示波器5 万用表五、实验方法1 单结晶体管触发电路的调试将DK11组件挂箱左上角的同步变压器原边绕组接入230V的交流电压,将“触发选择开关”拨至“单结管”,这样同步变压器副边60V交流同步电压已通过内部连接线接到单结晶体管触发电路的输入端。接通主电路开关Sl,用示波器观察单结晶体管触发电路中整流输出梯形波电压、锯齿波电压及单结晶体管触发电路输出电压等波形。调节移相可变电位器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20180范围内移相?2 单结晶体管触发电路各点波形的记录将单结晶体管触发电路的各点波形描绘下来,并与图3-31的各波形进行比较。3 单相半波可控整流电路带电阻性负载触发电路调试正常后,按图1-l电路图接线,负载为双臂滑线电阻(串联接法)。合上电源,用示波器观察负载电压Ud、晶闸管UT两端电压UVT的的波形,调节移相电位器RPl，观察=30、60、90、120、150、180时Ud、UVT的波形,并测定直流输出电压Ud和电源电压U2。4 单相半波可控整流电路带电阻、电感性负载（1）将负载改接成电阻、电感性负载(由滑线电阻器与平波电抗器串联而成)。不接续流二极管VD ,在不同阻抗角(改变Rd数值)情况下,观察并记录=30、60、90、120时的Ud及UVT的波形。（2）接入续流二极管VD ,重复上述实验,观察续流二极管的作用。六、实验报告1 画出电阻性和电阻、电感性负载，=90时,触发电路的各波形和Ud、UVT波形。2 画出电阻性负载时Ud/ U2f()曲线，并与 （1-1）进行比较。3 分析实验中出现的现象，写出体会。七、注意事项1 二踪示波器两探头的地线端应接在电路的同电位点,以防两探头的地线造成被测量电路短路事故。（探头地线与示波器外壳连接,使用时应注意安全）。2 如欲调整单结晶体管触发电路的参数，可用加长板将DK12挂箱内的印刷电路板引到实验台上。3 单相半波可控整流电路的触发电路也可选用正弦波或锯齿波触发电路。4 所做的实验，触发脉冲是从外部接入DK0l面板上的晶闸管的门极和阴极,应将所用晶闸管装置的I组触发脉冲或II组触发脉冲的开关拨向断开时,也可将Ublf或Ublr悬空。(DK01面板上连线内部已连接好)。7实验二 正弦波同步移相触发电路实验实验二 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和各元件的作用。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、实验线路及原理图1-2 正弦波同步移相触发电路原理图正弦波同步触发电路的原理线路如图1-2所示。电路分脉冲形成、同步移相、脉冲放大等环节,具体工作原理可参见电力电子技术教材。四、实验设备及仪器1 主控制屏DK012 DK11挂箱3 二踪示波器4 万用表五、实验方法1 将DK11面板右上角的土15V电源开关拨向开,将正弦波同步触发电路的输出端G、K端接至某晶闸管的门极和阴极。把230V交流电压接到DKll左上角的同步变压器的原边绕组,将触发选择开关拨至正弦波位置。2 接通电源,用示波器观察各观察孔的电压波形。3 确定脉冲的初始相位。当Uct0时,要求接近于180。调节Ub(调RP2),使Uct波形与图1-3 b)中的U1波形相同,这时正好有脉冲输出,接近于180。4 保持Ub不变,逐渐增大Uct,用示波器观察U1及输出脉冲Ug的波形,注意Uct增加时脉冲的移动情况,并估计移相范围。5 调节Uct（调RP1）,使=60,观察并记录面板上观察孔15及输出脉冲电压波形。图1-3 初始脉冲相位的确定六、实验报告1 画出=60时，观察孔15及输出脉冲电压的波形。2 指出Uct增加时，应如何变化？移相范围大约等于多少度?指出同步电压的哪一段为脉冲移相范围。3 分析RP3对输出脉冲宽度的影响，原因如何？七、注意事项参照本教材实验一的注意事项实验三 锯齿波同步移相触发电路实验实验三 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的观察和分析。三、实验线路及原理锯齿波同步移相触发电路的原理图如图3-34所示。锯齿波同步移相触发电路主要由锯齿波形成、同步移相、脉冲形成和放大等环节组成,其工作原理可参见电力电子技术教材。四、实验设备及仪器1 主控制屏DK012 DK11挂箱3 二踪示波器4 万用表五、实验方法1 将DK11面板左上角的同步变压器原边绕组接230V交流电压,选择触发开关拨向锯齿波,面板左下角的士15V开关拨向开,其上面的开关拨向触发电路。将输出G1、K1端接至DK01上的某晶闸管的门极和阴极。2 接通电源,用示波器观察各观察孔的电压波形。（1）同时观察1、2孔的电压波形,了解锯齿波宽度和1孔电压波形的关系。（2）观察35孔电压波形和输出电压Ug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 调节脉冲的移相范围。将控制电压Uct调至零(调电位器RP1),用示波器观察1孔电压U1和U5的波形,调节偏移电压Ub(即调RP2),使=180,其波形如图1-4所示。图1-4 脉冲移相范围 增加Uct观察脉冲的移相情况，要求Uct0时，=180, Uct=Umax时，=10，以满足移相范围=10180的要求。4 调节Uct,使=60,观察并记录U1 U5及输出脉冲电压Ug的波形,并标出其幅值与宽度。六、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 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,使=90应如何调整?4 讨论分析其它实验现象。七、注意事项参照本教材实验一的注意事项实验四 单相桥式全控整流及有源逆变电路实验实验四 单相桥式全控整流及有源逆变电路实验一、实验目的1 加深理解单相桥式全控整流及有源逆变电路的工作原理。2 研究单相桥式全控变流电路由整流切换到逆变的全过程,掌握有源逆变的条件。3了解产生逆变颠覆现象的原因。二、实验内容1 单相桥式全控整流电路。2 单相桥式有源逆变电路。3 逆变颠覆现象的观察。三、实验线路及原理实验线路如图1-5所示。将主控制屏DK0l上的整流二极管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DK14挂箱中的一单相变压器,因路中接入电抗器L及限流电阻Rd 。逆变的必要条件等可参见“电力电子技术”等有关教材。触发电路采用DK11上的锯齿波同步移相触发电路。四、实验设备及仪器1 主控制屏DK012 DK11挂箱3 1.9K,0.65A滑线电阻器4 DK14三相组式变压器挂箱5 二踪示波器6 万用表7 单相双投闸刀(在DK02下部)图1-5 单相桥式整流及有源逆变实验线路五、实验方法1 按图1-5接线，将DK11挂箱上的同步变压器原边接230V交流电压，“触发选择开关”拨至“锯齿波”，面板左下角的15V开关拨至开，其上面的开关拨至单相桥式。将锯齿波触发电路的输出脉冲端分别接至相应晶闸管的门极和阴极,将主控制屏DK0l上的I组桥触发脉冲开关拨向断开或悬空Ublf 。2 单相桥式全控整流电路调节锯齿波触发电路中的移相调节电位器RP1,使Uct0，调节偏移电位器RP2,使=150。保持Ub不变(即RP2固定,逐渐增加Uct,在=090范围内,做单相桥式全控整流电路带电阻电感负载实验,在=0、30、60、90时,用示波器观察并记录整流电压的Ud, 晶闸管电压UVT的波形,并记录U2、Ud的数值。3 有源逆变实验断开电源,将开关S拨向有源逆变电源端(三相不控整流桥),将Rd调至最大，调节Uct，将移至150，合上主电路电源。在90、120、150时，用示波器观察并记录Ud、UVT的波形，并记录U2、Ud的数值。4 逆变颠覆现象的观察 t ，使=150，观察U波形。突然将DK11面板上的15V开关拨至关,则脉冲突然消失,观察逆变颠覆现象,记录逆变颠覆时的波形。调节Ub，使接近于180，观察逆变颠覆现象，记录逆变颠覆时的波形。六、实验报告1 画出角=0、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，逆变颠覆后产生什么后果。七、注意事项1参照本教材实验一的注意事项。2 为了防止过流,顺利地完成从整流到逆变的过程,主电路中串入了电阻Rd 。3 三相不控整流桥的输入端也可加接三相自耦调压器,以降低逆变用直流电源的电压值。- 10 -实验五 三相桥式全控整流及有源逆变电路实验实验五 三相桥式全控整流及有源逆变电路实验一、实验目的1 熟悉“DKSZ1”型实验装置主控制屏。2 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。3 了解集成触发器的调整方法及各点波形。二、实验内容1 主控制屏DK01的调试2 三相桥式全控整流电路3 三相桥式有源逆变电路4 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4-6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。触发电路为主控制屏DK01中的集成触发电路,由KJ004、KJ041、KJ042等集成芯片组成,可输出经高频调制后的双窄脉冲链。集成触发电路的原理可参考第二章中的有关内容，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1 主控制屏DK0l2 DK02挂箱3 1.9K,0.65A双臂滑线电阻器4 DK14三相组式变压器5 二踪示波器6 万用表7 单相双投闸刀（DK02下部）图1-6 三相桥式全控整流及有源逆变实验线路五、实验方法1 主控制屏DK01的调试（1）打开电源开关，观察面板上检测三相交流电源的电压表指示值,是否三相平衡。指示灯是否正常发亮。(2)开关设置调速电源选择开关：直流调速触发电路脉冲指示：窄I桥工作状态指示：任意（3）测定整流电源相序，按主电路“闭合”按钮，用示波器测定相序，以B点为基准，观察UAB、UCB ，导前60的为C相，滞后的则为A相，基准B相可任意取（实际面板上已标出相序，此步骤作为校验）。测量时应注意安全，因此时示波器机壳带有200V左右的交流电压。(4)触发电路调试，接通“低压控制电源”，用示波器观察触发电路的单脉冲、双脉冲是否正常，观察a、b、c三相锯齿波斜率尽可能一至。观察6个触发脉冲，应使其间隔均匀，相互间隔60。（5）将给定器输出Ug接至主控制屏面板的Uct端，调节偏移电压Ub，在Uct0时，使150。（6）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”，观察正组桥VT1VT6晶闸管的触发脉冲是否正常。UABUABABCABABCUABUCBa)矢量图b)线电压波形图1-7 测定电源相序方法2 三相桥式全控整流电路 图1-6接线，将开关S拨向左边短接线端，将Rd调至最大，合上主电路及低压控制电源开关，调节Uct ，使在090范围内，用示波器观察并记录0、30、60、90时整流电压Ud、晶体管两端电压UVT的波形，并记录相应的Ud、Uct数值。3 三相桥式有源逆变电路 开电源开关后，将S拨向右边的不控整流桥端，调节Uct，使角为150左右，合上电源开关，观察90、120、150时电路中Ud、UVT的波形，并记录相应的Ud、Uct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 画出电路的移相特性Ud=f（）曲线2 画出触发电路的传输特性=f（Uct ）曲线3 画出角为30、60、90、120、150时的Ud 、UVT波形4 简单分析模拟故障现象七、注意事项1参照本教材实验一的注意事项。2从整流状态转换至逆变状态时，应先将角调节到大于90、接近于150的位置，以防过流。3 为了不使逆变直流电源电压过高，可在不控整流桥输入端加接三相自耦调节器降压，这样限流电阻Rd 数值可调得小些。4 整流电路实验的负载可根据需要而改变，如可做电阻性负载及反电势负载等。- 14 -实验六 单相并联逆变电路实验实验六 单相并联逆变电路实验一、实验目的1 加深理解并联逆变器的工作原理,了解各元件的作用。2 了解并联逆变器对触发脉冲的要求。3 了解并联逆变器带电阻、电阻电感性负载的工作情况。二、实验内容1 单相并联逆变器触发电路的调试2 单相并联逆变器接电阻性负载3 单相并联逆变器接电阻电感性负载三、实验线路及原理单相并联逆变电路的实验线路如图1-8所示。逆变电路的24V直流电源可从主控制屏面板上的低压电源输出端得到。只要交替地导通与关断晶闸管VTl、VT2,就能在逆变变压器的副边得到交流电压,其频率取决于VTl、VT2交替通断的频率。触发电路由振荡器、JK触发器及脉冲放大器组成,其基本工作原理见3-10内容。单相并联逆变电路的主电路工作原理为：假定先触发VTl，则VT1和VDl导通,直流电源经VT1、VDl接到变压器原边绕组2、l端,变压器副边感应电压为5 (+)、4 ()。VT1导通后,C通过VD2、VDl及L1 很快充电至48V,极性左()右(，此电容电压为关断VT1做好准备。然后触发VT2使之导通, VT2导通后，电容电压经VT2给VT1加上反压,使之关断,此时电源电压经VT2、VD2加到变压器原边绕组的2、3端,则副边感应电压也改向,为4(+)、5(一)。这样,在变压器副边,也就是在负载端得到一个交变的电压。换向电容C是用来强迫关断晶闸管的,其容量不能太小,否则无法换向；但也不能太大,过大时会增加损耗,降低逆变器的效率。L1为限流电感,其作用是限制电容充放电电流。VDl、VD2为隔离二极管,用来防止电容通过逆变变压器的原边绕组放电。VD3 、VD4为反馈二极管,为限流电感L1提供了一条释放磁能的通路。四、实验设备及仪器1 主控制屏DK012 DK12挂箱3滑线电阻器4 DK15可变电容挂箱5 二踪示波器6 万用表图1-8 单相并联逆变器实验线路五、实验方法1 触发电路调试触发电路的原理图见图3-38所示。先将DK12右上角15V、5V电源开关拨至开,用示波器观察振荡器输出端1端的波形，调节RP1。观察其频率是否连续可调。观察JK触发器输出端2、3瑞波形的频率是否是1端的一半,且2、3端波形的相位正好相差180。调节RPl,使1端输出频率为100Hz左右。观察4、5端及输出脉冲Ug1、Ug2的波形,确定逆变器触发电路工作是否正常。2 逆变器接电阻性负载按图1-8接线,其中逆变变压器及限流电感Ll均在DK12挂箱上,限流电阻Rl应调整到使主电路电流不大于1A。换向电容C由电容箱接入,其数值可根据需要进行调节，一般可调到10F左右。将触发电路脉冲输出分别接至相应晶闸管的门极和阴极。接上电阻性负载,用示波器观察并记录输出电压U0、晶闸管两端电压UVT1、UVT2 、换向电容电压U0、限流电感电压ULI的波形,并记录输出电压Uo和频率f 0的数值。调节RPl，观察各波形的变化情况。改变换向电容C的数值,观察逆变器是否能正常工作。3 逆变器接电阻电感性负载断开电源,将负载改接成电阻电感性负载，然后重复电阻性负载时同样的实验。六、实验报告1 整理、画出实验时记录下的波形,分析实验时出现的问题。2 讨论、分析换向电容、限流电感及二极管VD1VD4在电路中的作用。3 换向电容数值过大或过小会对电路产生什么样的影响？- 17 -实验七 直流斩波电路实验实验七 直流斩波电路实验一、实验目的1 加深理解斩波器电路的工作原理。2 掌握斩波器主电路、触发电路的调试步骤和方法3 熟悉斩波器各点的波形。二、实验内容1 触发电路调试。2 斩波器接电阻性负载。3 斩波器接电阻电感性负载。4 斩波器带直流电动机负载。三、实验线路及原理本实验采用脉宽可调逆阻型斩波器。其中VT1为主晶闸管，当它导通后，电源电压就加在负载上。VT2为辅助晶体管由它控制输出电压的脉冲。C和L1为振荡电路，它们与VD2、VD1、L2组成VT1的换流关断电路。斩波器主电路如图1-9所示。接通电源时,C经VD2、负载充电至+Udo 。VTl导通,电源加到负载上,过一段时间后,使VT2导通,C和L1产生振荡,C上的电压由+Udo变为一Udo,C经VD2和VT1反向放电,使VT1和VT2关断。从以上斩波器工作过程可知,控制VT2脉冲出现的时刻即可调节输出电压的脉宽,从而可达到调压的目的。VTl、VT2的脉冲间隔由触发电路决定。斩波器触发电路如图3-28所示,其原理可参见第二章内容。四、实验设备及仪器1 主控制屏DK012 直流电动机-直流发电机-测速发电机组3 DK10挂箱4 滑线电阻器5 二踪示波器6 万用表图1-9 直流斩波器实验线路五、实验方法1 触发电路调试调节电位器RP1,观察2端的锯齿波波形,使锯齿波幅值为+15V左右,锯齿波底部电位为2V左右；调节电位器RP2，观察4端方波,使方波频率为300Hz左右；调节电位器RP3,观察4端方波能否由0.1T连续调至0.9T(T为斩波器触发电路的周期)。用示波器观察5、6端的脉冲波形,判断是否符合图3-33所示的相位关系。2 斩波器带电阻性负载按图1-9实验线路连好斩波器主电路并接上电阻负载,并将触发电路的输出Gl、KI、G2、K2分别接至VTl、VT2的门极和阴极。用示波器观察并记录触发电路的1、2、4、5、6端及Ug1、Ug2的波形；同时,观察并记录输出电压Ud、电容电压Uc及晶闸管两端电压Uvt1的波形,并注意各波形间的相位关系。调节RP3,观察在不同 (即Ug1和Ug2脉冲的间隔时间)时Ud的波形,并记录Ud和的数值,从而画出Ud=f(/T)的关系曲线。其中/T为占空比。3 斩波器带电阻、电感性负载将负载改接成电阻电感性负载,重复电阻性负载时的实验步骤。4 斩波器带反电势(直流电动机)负载按图1-9改接直流电动机负载,做直流电动机负载实验,观察并记录Ud及电动机电路电枢电源id波形。调节RP3,观察不同下电动机转速n的变化,并记录n、的数值。六、实验报告1 整理记录下的各波形,画出各种负载下Ud=f（/T）的关系曲线2 讨论、分析实验中出现的各种现象。- 20 -实验八 单相交流调压电路实验实验八 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的要求3 了解KC05晶闸管移相触发器的原理及应用二、实验内容1 KC05集成移相触发电路的调试。2 单相交流调压器带电阻性负载。3 单相交流调压器带电阻电感性负载。三、实验线路及原理本实验采用了KC05晶闸管移相触发器。该触发器适用于双向晶闸管或两只反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。其原理图及工作原理可参见3-11。晶闸管交流调压器的主电路由两只反向并联的晶闸管组成,见图1-10。四、实验设备及仪器1 主控制屏DK012 DK12挂箱3 自耦调压器4 滑线电阻器5 二踪示波器6 万用表五、实验方法1 KC05晶闸管移相触发器调试将触发器的同步变压器原边绕组接230V交流电压，将右上角的+15V直流电压开关拨向开。用示波器观察15端及Ug1、Ug2波形，视其是否与图3-38的波形一致。调节电位器RP1,观察锯齿波斜率能否变化，调节RP2,观察输出脉冲的移相范围如何变化,移相能否达到180。记录上述过程中观察到的各点电压波形。图1-10 单相交流调压器主电路2 单相交流调压器带电阻性负载将DK01面板上的两只晶闸管反并联而构成交流调压器,将触发器的输出脉冲端Gl、K1、G2和K2分别接至主电路相应晶闸管(VT)的门极和阴极。接上电阻性负载。用示波器观察负载电压U、晶闸管两端电压UVT的波形。调节电位器RP2，观察不同角时各波形的变化,并记录=60、90、120时的波形。3单相交流调压器接电阻电感性负载（1）在做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。可采用直流伏安法来测量内阻,如图1-11所示。电抗器的内阻为RL UL/I （1-3）电抗器的电感量可采用交流伏安法测量,如图1-12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ZL= UL/I （1-4）电抗器的电感为 （1-5）这样,即可求得负载阻抗角 （1-6）在实验中,欲改变阻抗角,只需改变电阻器Rd的数值即可。图1-12 用交流伏安法测定电感量图1-11 用直流伏安法测定电抗内阻（2）断开电源,改接上电阻电感性负载。合上电源,用二踪示波器同时观察负载电压U和负载电流i的波形。调节Rd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电压U和流过负载的电流i的波形。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,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。七、注意事项在电阻电感负载时，当时，若脉冲宽度不够会使负载电流分流出较大的直流分量，损坏元件。为此主电路可通过变压器降压供电，这样即可看到电流波形不对称现象，又不会损坏设备。- 23 -实验九 单相桥式半控整流电路实验（综合实验）实验九 单相桥式半控整流电路实验（综合实验）一、实验目的1 加深对单相桥式半控整流电路带电阻性、电阻电感性、反电势负载时各工作情况的理解。2 对实验中出现的问题加以分析和排除。二、实验内容1 锯齿波同步触发电路的调试。2 单相桥式半控整流电路带电阻性负载。3 单相桥式半控整流电路带电阻电感性负载。4 单相桥式半控整流电路带反电势负载。三、实验线路与原理实验线路如图1-13验原理可参见“电力电子技术”有关教材。图1-13 单相桥式半控整流实验线路四、实验设备及仪器1 主控制屏DK012 直流电动机直流发电机测速发电机组3 DK11挂箱4 1.9K，0.65A滑线电阻器5 二踪双踪器6 万用表五、实验方法1 按图1-13接线。可利用二组桥的晶闸管、二极管来组成单相半控桥。触发电路采用锯齿波同步触发电路,将DK11左上角的触发选择开关拨至锯齿波,同步变压器原边接入230V交流电压。将DK11左下角的两个开关分别拨至单相桥式和开的位置,将锯齿波触发电路的输出脉冲端G1、k1和G3、k3分别接至半控桥中晶闸管VT1和VT3的门极和阴极。并将DK01上的Ublr悬空。2 锯齿波触发电路调试其调试方法与实验三相同。3 单相半控桥带电阻性负载（1）接上可调电阻负载Rd,合上电源开关S,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UVD的波形,调节移相控制电位器RPl,观察并记录不同角时Ud、UVT、UVD的波形,测定相应电源电压U2和负载电压Ud的数值,记录于下表中,验证 (1-7)（2）用二踪示波器观察Ud 与U2之间的相位关系。4 单相桥式半控整流电路带电阻电感性负载（1）断开主电路后,换接电阻电感性负载,即将平波电抗器L与电阻Rd相串联。（2）不接续流二极管VD5时,接通主电路,用示波器观察不同控制角时Ud、UVD、id的波形,并测定相应U2、Ud的数值。（3）调节Rd的大小，观察id波形如何变化。（4）突然断开触发电路，观察失控现象并记录Ud的波形。（5）接续流二极管VD5,重复（2）（4）步骤，观察触发脉冲断开时有无失控现象。5 单相半控桥接反电势负载（1）断开主电路,改接直流电动机作为反电势负载,不接平波电抗器L。调节RP1使Ud由零逐渐上升到额定值,用示波器观察并记录不同角时输出电压Ud、电流id及电动机电枢两端电压UM的波形，记录相应的U2与Ud的波形。（2）接上平波电抗器,重复上述实验，观察并记录不同角时Ud、id及UM的波形，记录相应的U2和Ud的数值。6. 改变电路结构，其中器件1和2采用晶闸管，器件3和4采用二极管，画出电路图，并重复上述过程。六、实验报告1 作出电阻和电阻电感性负载时Ud/U2=f（）的曲线。2 反电势负载时，Ud是否满足（1-7）系，为什么？3 讨论和分析其它实验结果，说明续流二极管对消除失控现象的作用。4. 讨论和分析两种半控整流桥的优缺点。七、注意事项参照本教材实验一的注意事项。26实验十 三相交流调压电路实验（综合实验）实验十 三相交流调压电路实验（综合实验）一、实验目的1 加深理解三相交流调压电路的工作原理2 了解三相交流调压电路带不同负载时的工作原理3 了解三相交流调压电路触发电路的工作原理。二、实验内容1 触发电路的调试2 三相交流调压电路带电阻性负载3 了解三相交流调压电路带电阻电感性负载三、实验线路及原理图1-14三相交流调压实验线路本实验的三相交流调压器为三相三线制,由于没有中线,每相电流必须从另一相构成回路。交流调压器应采用宽脉冲或双窄脉冲进行触发。这里使用的是后沿固定、前沿可变的宽脉冲链。实验线路如图4-13所示。四、实验设备及仪器1 主控制屏DK012 DK12挂箱3 滑线电阻器4 二踪示波器5 万用表6 电抗器(自备)五、实验方法1 主控制屏调试及开关设置（1）开关设置调速电源选择开关交流调速触发电路脉冲指示：宽II桥工作状态指示：任意（2）参考实验五的主控制屏调试方法。此时在双脉冲观察孔见到的应是后沿固定、前沿可变的宽脉冲链。2 三相交流调压器带电阻性负载按图1-14成调压器主电路，使用I组晶闸管VT1VT6，其触发脉冲已通过内部连线接好,只要将I组触发脉冲的六个开关拨至接通即可。接上三相电阻负载。接通电源,用示波器观察并记录=0、30、60、90、120、150时的输出电压波形,并记录相应的输出电压有效值U。3 三相交流调压器电阻电感性负载断开电源,改接电阻电感性负载。接通电源,调节三相负载的阻抗角=60，用示波器观察并记录=30、60、90、120时的波形,并记录输出电压U、电流i的波形及输出电压有效值U。4. 将电路改为三相四线制，画出电路图，并重复上述实验过程。六、实验报告1 整理记录下的波形，作不同负载时U=f（）的曲线。2 讨论、分析实验中出现的各种问题。3. 讨论和分析三相三线制和三相四线制工作的区别。- 28 -第二章 DKSZ-1电机控制系统实验装置第二章 DKSZ-1电机控制系统实验装置2-1技术特性一、特点1 装置采用组件式（挂箱式）结构,可根据不同实验内容进行组合,故结构紧凑、使用方便灵活、功能齐全、综合性能好,能在一套装置上完成电力电子技术、自动控制系统(或直流调速系统)、交流调速系统、电机控制等课程的全部主要实验。2 装置占地面积小,节约实验用房。无需设置电源控制屏、电缆沟、水泥墩等,可减少基建投资。装置购买后即可投入使用,实验室建设周期短、见效快。3 实验机组配置齐全,容量小,耗电省，实验节电。装置使用的电机经过特殊设计,其参数特性能模拟3KW左右的通用实验机组,能给学生正确的感性认识。4 装置布局合理,外形美观,面板示意图明确、直观。电路连线采用插接方式,迅速简便。除实验控制屏、组件挂箱外,还设置有实验用台,内可放置机组、实验仪表等,并有可抽动的加长板,使实验操作舒适、方便。电机采用导轨式安装,更换机组简捷、方便。实验台底部安装有轮子,移动方便。5 实验线路选择典型,完全配合教学内容,满足教学大纲要求。所有交、直流调速系统均能实现正、反转切换,以便研究系统动态过程。6 控制电路全部采用模拟和数字集成芯片,可靠性强。频率显示采用8031单片机构成的数字式频率计,数码显示频率直观、精确、响应快,装置具有较完善的保护功能和抗干扰能力,提高了设备的运行可靠性。二、技术参数1 输入电源：三相四线,380V10%,(50土1)Hz2 工作环境的条件： 环境温度范围为540相对湿度 75%（25）海拔 1000m3 装置容量： l kVA4 电机容量： 200W5 外形尺寸：长宽高=1.8m0.72m1.6m三、能开设的实验1 电力电子技术实验（1）单结晶体管同步移相触发电路（2）正弦波同步移相触发电路（3）锯齿波同步移相触发电路毡（4）单相半波可控整流电路（5）单相桥式半控整流电路（6）相桥式全控整流电路（7）单相有源逆变电路（8）三相半波可控整流电路（9）三相桥式半控整流电路（10）三相桥式全控整流电路（11）三相有源逆变电路（12）三相电压型逆变电路（13）直流斩波电路（14）单相交流调压电路（15）三相交流调压电路（16）单相并联逆变电路2 直流电机调速系统实验（1）晶闸管直流调速系统参数及环节特性的测定（2）单闭环晶闸管直流调速系统（3）双闭环晶闸管不可逆直流调速系统（4）逻辑无环流可逆直流调速系统（5）双闭环直流电机斩波调速系统（6）电流截止负反馈,速度单闭环不可逆直流调速系统3 交流电机调速系统实验（1）双闭环三相异步电机调压调速系统（2）双闭环三相异步电机串级调速系统（3）串联电感式电压型逆变器-异步电机变频调速系统（4）串联二极管式电流型逆变器-异步电机变频调速系统（5）串联二极管式电压型逆变器-异步电机变频调速系统四、配置的组件1 实验机组直流电动动：185W, 220V, 1.16A, 1600 r/min直流发电机：100W, 200V, 0.5A, 1600 r/min绕线式异步电机：l00W, 220V(Y), 0.55A, 1420 r/min鼠笼式异步电机：100W, 220V(), 0.48A, 1420 r/min直流测速发电机：CFY1型, 2400 r/min, 48V10%2 实验组件挂箱DK02：FBC+FA（电流反馈与过流保护）G（给定）DZS（零速封锁器）S1和S2（二、三极双掷开关）DK03：FBS (速度变换器)ASR（速度调节器）AR（反号器）ACR（电流调节器）DK04：AVR(电压调节器)DPT（转矩极性鉴别器）DPZ（零电流检测器）DLC（逻辑控制器）；DK06：GI (给定积分器)GF (函数发生器)DF (频率显示器)GAB1（绝对值变换器）GVF (电压-频率变换器)DRC（环形分配器）DR(转向控制显示器)ADR(微分调节器)FBV(电压变换器)GM(调制波发生器)DK07：换流电容箱(共六组,每组0.17.9F)DK08：吸收电路滤波电路压敏电阻DKl0：斩波器主电路UPW(脉宽调制器)DK11：单结晶体管触发电路正弦波同步移相触发电路锯齿波同步移相触发电路DK12：单相交流调压触发电路DK14：芯式变压器DK15：可调电容组（共六组,其中四组0.17.9F, 二组0.110.9F）1.9k0.65A双臂滑线电阻器- 32 -2-2主控制屏DK01介绍一、电源部分电源部分的面板如图2-1所示。在面板上布置了主电源、低压直流电源的输出端及控制开关、励磁电源输出端、交流电压表、交流电流表、转速表、直流电压表、直流电流表等。图2-1 主控制屏电源部分面板图(DK01)1 主电路电源主电路电源由面板上部的按钮开关控制,按闭合按钮,则主电路电源接通,主电路电源输出端A2、B2、C2带电。三相交流电源电压由左上部的交流电压表指示,并由交流电源电压指示开关控制而分别观测UAB、UBC、UCA三个线电压。三相电源均配置有带氖泡指示（熔断时亮）的3A熔断丝。主电路电源输出端配置有三相电流互感器,为电流反馈、零电流检测、过流保护等提供电流信号,其输出端TAl、TA2、TA3已通过内部连结接至DK 02组件挂箱中电流变换器的相应输入端。主电路电源的输出电压由调速电源选择开关控制：当开关置直流调速档时,A2、B2、C2输出线电压为200V；当开关置交流调速档时, A2、B2、C2输出线电压为250V。2 励磁电源若开关拨向开,则励磁电源输出为230V的直流电压,并有发光二极管指示电源是否正常,励磁电源由0.5A熔丝保护。励磁电源为直流电机提供励磁电流。由于励磁电源熔丝容量有限,一般不要作为其它直流电源使用。3 低压直流控制电源低压直流控制电源由面板左上角的低压控制电源开关控制,低压电源输出端有 15V, +5V ,二组+24V低压直流控制电源。其中15V电源作为控制系统的电源,其中一组与15V共地的+24V作为脉冲功放级电源,同时连线至DK01上的五芯插座,另一组地线单独的24V连线至DK01左边面板上的输出插口；+5V电源为交、直流调速系统进行微机控制实验提供了条件。4 脉冲选择及工作状态指示在面板中间有触发电路脉冲指示及桥工作状态指示。当触发电路脉冲指示指示为宽时,晶闸管上的触发脉冲为后沿固定、前沿可变的宽脉冲链；当触发电