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电力电子技术实验指导书 电力电子技术课组编 大连民族学院机电信息工程学院 2008年3月 23 目 录第一篇 实验概述1第二篇 电力电子技术4实验一 锯齿波同步移相触发电路实验（验证性）4实验二 单相桥式半控整流电路实验（综合性）6实验三 单相桥式全控整流电路实验（综合性）9实验三 单相桥式全控整流电路实验（综合性）9实验四 三相半波可控整流电路的研究(综合性)12实验五 三相桥式全控整流电路实验（综合性）14实验五 三相桥式全控整流电路实验（综合性）14实验六 单相交流调压电路实验(验证性)16实验七 三相交流调压电路实验(验证性)18实验八 直流斩波电路的性能研究(设计性)20实验九 单相交直交变频电路（设计性）21第三篇 运动控制系统23实验一晶闸管直流调速系统参数和环节特性的测定（验证性） 23实验二 晶闸管直流调速系统主要单元调试（验证性）29实验三 不可逆单闭环直流调速系统静特性的研究（设计性） 33实验四 双闭环晶闸管不可逆直流调速系统（综合性）35实验五 逻辑无环流可逆直流调速系统（综合性）39实验五 逻辑无环流可逆直流调速系统（综合性）40实验六 双闭环可逆直流脉宽调速系统（验证性）44实验七 双闭环三相异步电动机调压调速系统（验证性）51实验八 双闭环三相异步电动机串级调速系统（验证性）55附录1：MCL系列电机电力电子及电气传动教学实验台介绍60附录2：组件配置61附录3：MCL系统挂箱介绍和使用说明63运动控制实践教程实验概述电力电子技术是自动化专业的三大电子技术基础课程之一，课程涉及面广，内容包括电力、电子、控制、计算机技术等，而实验环节是这些课程的重要组成部分。通过实验，可以加深对理论的理解，培养和提高实际动手能力、分析和解决问题的独立工作能力。1. 实验的特点和要求电力电子技术实验的内容较多、较新，实验系统也比较复杂，系统性较强。电力电子技术实验是上述理论教学的重要的补充和继续，而理论教学则是实验教学的基础。学生在实验中应学会运用所学的理论知识去分析和解决实际系统中出现的各种问题，提高动手能力；同时通过实验来验证理论，促使理论和实际相结合，使认识不断提高、深化。具体地说，学生在完成指定的实验后，应具备以下能力：(1)掌握电力电子变流装置的主电路、触发或驱动电路的构成及调试方法，能初步设计和应用这些电路；(2)熟悉并掌握基本实验设备、测试仪器的性能和使用方法；(3)能够运用理论知识对实验现象、结果进行分析和处理，解决实验中遇到的问题；(4)能够综合实验数据，解释实验现象，编写实验报告。本教材介绍了电力电子技术方面的实验包括必做实验和选做实验，选做实验为单相半控整流电路和单相全控整流电路、三相半控整流电路和三相全控整流电路、单相交流调压电路和三相交流调压电路、直流斩波电路的性能研究和单相交直交变频电路等。由于学时所限，学生根据自己的实际情况按照教师的要求选做其中实验。 2. 实验准备实验准备即为实验的预习阶段，是保证实验能否顺利进行的必要步骤。每次实验前都应先进行预习，从而提高实验质量和效率，否则就有可能在实验时不知如何下手，浪费时间，完不成实验要求，甚至损坏实验装置。因此，实验前应做到：(1) 复习教材中与实验有关的内容，熟悉与本次实验相关的理论知识；(2) 阅读本教材中的实验指导，了解本次实验的目的和内容；掌握本次实验系统的工作原理和方法。(3) 写出预习报告，其中应包括实验题目、实验仪器、实验原理、实验步骤、数据记录表格等；(4) 熟悉实验所用的实验装置、测试仪器等；(5) 进行实验分组，一般情况下，实验分组为每组23人。3. 实验实施在完成理论学习、实验预习等环节后，就可进入实验实施阶段。实验时要做到以下几点：(1) 实验开始前，指导教师要对学生的预习报告作检查，要求学生了解本次实验的目的、内容和方法，只有满足此要求后，方能允许实验开始。(2) 指导教师对实验装置作介绍，要求学生熟悉本次实验使用的实验设备、仪器，明确这些设备的功能、使用方法。(3) 按实验小组进行实验，实验小组成员应进行明确的分工，各人的任务应在实验进行中实行轮换，以便实验参加者能全面掌握实验技术，提高动手能力。(4) 按预习报告上的实验系统详细线路图进行接线，一般情况下，接线次序为先主电路，后控制电路；先串联，后并联。在进行调速系统实验时，也可由2人同时进行主电路和控制电路的接线。(5) 完成实验系统接线后，必须进行自查。串联回路从电源的某一端出发，按回路逐项检查各仪表、设备、负载的位置、极性等是否正确；并联支路则检查其两端的连接点是否在指定的位置。距离较远的两连接端必须选用长导线直接跨接，不得用2根导线在实验装置上的某接线端进行过渡连接。自查完成后，须经指导教师复查后方可合闸通电，开始实验。(6) 实验时，应按实验教材所提出的要求及步骤，逐项进行实验和操作。除作阶跃启动试验外，系统启动前，应使负载电阻值最大，给定电位器处于零位；测试点的分布应均匀；改接线路时，必须拉闸，断开电源。实验中应观察实验现象是否正常，所得数据是否合理，实验结果是否与理论相一致。 (7) 完成本次实验全部内容后，应请指导教师检查实验数据、记录的波形。经指导教师认可后方可拆除接线，整理好连接线、仪器、工具，使之物归原位。4. 实验总结实验的最后阶段是实验总结，即对实验数据进行整理、绘制波形和图表、分析实验现象、撰写实验报告。每个实验参与者都要独立完成一份实验报告，实验报告的编写应持严肃认真、实事求是的科学态度。如实验结果与理论有较大出入时，不得随意修改实验数据和结果，不得用凑数据的方法来向理论靠拢，而是应用理论知识来分析实验数据和结果，解释实验现象，找出引起较大误差的原因。实验报告包括以下内容：(1) 实验装置编号；(2) 实验数据的整理、列表、计算，并列出计算所用的计算公式；(3) 画出与实验数据相对应的特性曲线及记录的波形；(4) 用理论知识对实验结果进行分析总结，得出明确的结论；(5) 对实验中出现的某些现象、遇到的问题进行分析、讨论，写出心得体会，并对实验提出自己的建议和改进措施。实验一 锯齿波同步移相触发电路实验（验证性）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， “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。同时观察“1”、“3”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Uc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1-1所示。36018030U1ttU5调节MCL18的给定电位器RP1，增加Uc，观察脉冲的移动情况，要求Uc=0时，a=180O，Uc=Umax时，a=30O，以满足移相范围a=30O180O的要求。图1-1脉冲移相范围4调节Uc，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。六实验报告要求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Uc=0时，a=90O，应如何调整？4讨论分析其它实验现象。七注意事项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。实验二 单相桥式半控整流电路实验（综合性）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2-1，其工作原理可参见“电力电子技术”有关教材。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。3MCL33组件。4MCL05组件。5MEL03三相可调电阻器。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Uc=0时，接通主电源。然后逐渐增大Uc，使整流电路投入工作。（3）断开整流电路时，应先把Uc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触发器调试将MCL05面板左上角的同步电压输入接MCL18的U、V输出端，“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Uc=0时，=150。注意观察波形时，须断开MEL-02和MCL-33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MEL-02和MCL-33。（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的给定电位器RP1逆时针调到底，使Uc=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Uc=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Uc，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Uc，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Uc=0。，合上主电源，调节主控制屏输出使Uuv=220V。调节Uc ，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（Uc），触发电路特性Uc=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（综合性）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3-1，其工作原理可参见“电力电子技术”有关教材。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。3MCL33组件。4MCL05组件。5MEL03三相可调电阻器。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触发器调试将MCL05面板左上角的同步电压输入接MCL18的U、V输出端，“触发电路选择”拨向“锯齿波”。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Uc=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。2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Uc，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Uc、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。3 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。（a）调节Uc，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动机负载情况下，当a=90时的Ud、id、UVT波形，并加以分析。3实验心得体会。实验四 三相半波可控整流电路的研究(综合性)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直流电动机负载时的工作。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4-1。工作原理请参考教材。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直流电动机负载时的工作。四实验设备及仪表1MCL系列教学实验台主控制屏。2MCL18组件。3MCL33组件。4MEL03组件（900，0.41A）及直流电动机。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触发器调试按图接线，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Uc，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），并记录相应的Ud、Id、Uc值。（b）记录=90时的Ud=f（t）的波形图。3研究三相半波可控整流电路供电给电动机负载时的工作接入电动机及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。观察不同移相角时的输出Ud=f（t），并记录相应的Ud、Id值，记录=90时的Ud=f（t）波形图。七实验报告绘出本整流电路供电给电阻性负载，直流电动机负载时的Ud= f（t），（在=90情况下）波形，并进行分析讨论。实验五 三相桥式全控整流电路实验（综合性）一实验目的1熟悉MCL-18, MCL-33组件。2熟悉三相桥式全控整流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1三相桥式全控整流电路2观察整流状态下，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5-1所示。主电路由三相全控变流电路组成。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1MCL系列教学实验台主控制屏。2MCL18组件。3MCL33组件。4MEL-03可调电阻器及直流电动机。5MEL-02芯式变压器。6二踪示波器。7万用表。五实验方法1触发器调试按图接线，未上主电源之前，检查晶闸管的脉冲是否正常。（1）打开MCL-18电源开关，给定电压有电压显示。（2）用示波器观察MCL-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Uc接至MCL-33面板的Uc端，调节偏移电压Ub，在Uc=0时，使a=150o。2三相桥式全控整流电路 按图接线，将Rd调至最大(450W)。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220V。调节Uc，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.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 简单分析模拟故障现象。实验六 单相交流调压电路实验(验证性)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要求。二实验内容1单相交流调压器带电阻性负载。2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锯齿波移相触发器。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，具有控制方式简单的优点。晶闸管交流调压器的主电路 由两只反向晶闸管组成，见图6-1。四实验设备及仪器1MCL系列教学实验台主控制屏。2MCL18组件。3MCL33。4MCL05组件。5MEL-03组件。6二踪示波器。7万用表。五注意事项在电阻电感负载时，当a，a=，a三种情况下负载两端电压u和流过负载的电流i的波形。也可使阻抗角为一定值，调节a观察波形。注：调节电阻R时，需观察负载电流，不可大于0.8A。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，a角与j角相应关系的变化对调压器工作的影响。3分析实验中出现的问题。实验七 三相交流调压电路实验(验证性)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情况。3了解三相交流调压电路触发电路原理。二实验内容1MCL-18触发电路的调试。2三相交流调压电路带电阻负载。3三相交流调压电路带电阻电感负载。三实验线路及原理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。交流调压应采用宽脉冲或双窄脉冲进行触发。这里使用的是双窄脉冲。实验线路如图7-1所示。四实验设备及仪器1MCL系列教学实验台主控制屏。2MCL18组件。3MCL33组件4MEL-03可调电阻器。5二踪示波器6万用表7电抗器（自备）五实验方法1触发器调试未上主电源之前，检查晶闸管的脉冲是否正常。 （1）打开MCL-18电源开关，给定电压有电压显示。（2）用示波器观察双脉冲观察孔。（3）检查相序，用示波器观察“1”，“2”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。2三相交流调压器带电阻性负载按图7-1构成调压器主电路，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（每相可采用两只900电阻并联），并调节电阻负载至最大。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，使Uuv=220V。用示波器观察并记录a=30，90，120，150时的输出电压波形，并记录相应的输出电压有效值U。3三相交流调压器带电阻电感负载断开电源，改接电阻电感负载。接通电源，调节三相负载的阻抗角j=60，用示波器观察a=30，90，120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。六实验报告1整理记录下的波形，作不同负载时的U=f (a)的曲线。2讨论分析实验中出现的问题。实验八 直流斩波电路的性能研究(设计性)一实验目的熟悉六种斩波电路（buck chopper 、boost chopper 、buck-boost chopper)的工作原理，掌握各种斩波电路的工作状态及波形情况。二实验内容1 SG3525芯片的调试2 斩波电路的设计3 斩波电路的波形观察及电压测试三实验设备及仪器1 电力电子教学试验台主控制屏2 MCL-22组件3 示波器4 万用表四实验要求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.1. SG3525性能测试2buck chopper设计(1)连接电路。在面板上buck chopper斩波器。(2)观察负载电压波形，并记录 (3)观察负载电流波形，记录负载电阻两端波形(4)改变负载电阻、电感参数，观察并记录改变电路参数后的负载电压波形与电流波形，并分析电路工作状态。3boost chopper设计实验要求同buck chopper电路。4buck-boost chopper设计实验要求同buck chopper电路。五、预习要求结合所学理论内容，参考实验系统挂箱的单元原理图，设计满足实验要求的实验过程。具体应画出详细的实验线路图，写出实验步骤及调试过程。六、实验报告要求1整理实验中记录下的各类波形，并加以说明；2分析占空比变化对斩波器输出的影响；3. 说明不同负载参数对斩波电路的影响；4分析实验中出现的问题。实验九 单相交直交变频电路（设计性）一实验目的熟悉单相交直交变频电路的组成，重点熟悉其中的单相桥式PWM逆变电路中元器件的作用，工作原理，对单相交直交变频电路驱动电机时的工作情况及其波形作全面分析，并研究正弦波的频率和幅值及三角波载波频率与电机机械特性的关系。二实验内容1测量SPWM波形产生过程中的各点波形2观察变频电路驱动电机时的输出波形3观察电机工作情况三实验设备和仪器1电力电子及电气传动主控制屏2MCL-22组件3MEL-03组件4MEL-11挂箱5电机导轨及测速发电机、直流发电机M016双踪示波器7万用表四实验要求1设计H型SPWM电路。2. SPWM波形的观察 (1)观察SPWM波形发生电路输出的正弦信号Ur波形，改变正弦波频率调节电位器，测试其频率可调范围。(2)观察三角形载波Uc的波形，测出其频率,并观察Uc和Ur的对应关系。(3)观察经过三角波和正弦波比较后得到的SPWM。3不同负载时波形的观察（1）当负载为电阻时观察负载电压的波形，记录其波形、幅值、频率。在正弦波Ur的频率可调范围内，改变Ur的频率多组，记录相应的负载电压、波形、幅值和频率。（2）当负载为电阻电感时，观察负载电压和负载电流的波形。（3）电机调速时，改变正弦波频率，观察电机转速的变化，并记录几组电机的转速与正弦波频率的数据。五、预习要求结合所学理论内容，参考实验系统挂箱的单元原理图，设计满足实验要求的实验过程。具体应画出详细的实验线路图，写出实验步骤及调试过程。六、实验报告要求1整理实验中记录下的各类波形，并加以说明；2说明不同负载参数对变频电路输出的影响；3分析实验中出现的问题。 附录1：MCL系列电机电力电子及电气传动教学实验台介绍1特点：（1）采用组件式结构，可根据不同内容进行组合，故结构紧凑，使用方便灵活，并且可随着功能的扩展只需增加组件即可，能在一套装置上完成电力电子学，电力拖动自动控制系统等课程的主要实验。（2）装置布局合理，外形美观，面板示意图明确，直观，学生可通过面板的示意查寻故障，分析工作原理。电机采用导轨式安装，更换机组简捷，方便，所采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。除实验控制屏外，还设置有实验用台，内可放置机组，实验组件等，并有可活动的抽屉，内可放置导线，工具等，使实验更方便。（3）实验线路典型，配合教学内容，满足教学大纲要求。控制电路全部采用模拟和数字集成芯片，可靠性高，维修，检测方便。触发电路采用数字集成电路双窄脉冲。（4）装置具有较完善的过流、过压、RC吸收、熔断器等保护功能，提高了设备的运行可靠性和抗干扰能力。（5）面板上有多只发光二极管指示每一个脉冲的有无和熔断器的通断。触发脉冲可外加，也可采用内部的脉冲触发可控硅，并可模拟整流缺相和逆变颠覆等故障现象。2技术参数（1）输入电源： 380V 10% 50HZ1HZ（2）工作条件：环境温度：-5 400C 相对湿度：75% 海 拔：1000m（3）装置容量：1KVA（4）电机容量：200W（5）外形尺寸：长1600mm X宽700mm（长1300mm X宽700mm）46附录2：组件配置1实验机组：（1）直流电动机：PN=185W，UN=220V，IN=1.1A，n=1500r/min（2）绕线式异步电机：PN=100W，UN=220V，IN=0.55A，n=1350r/min（3）直流复励发电机M01：PN=100W，UN200V，IN0.5A，n1500/min（4）三相笼型异步电动机M04：PN=100W，UN220V，IN0.48A，n1400/min（5）直流方波无刷电机M15：PN=40W，UN36V，IN1.3A，n1500/min2实验挂箱：（1）MCL-05 单结晶体管，正弦波，锯齿波触发电路（2）MCL-06 单相并联逆变器，斩波器（3）MCL-07 IGBT、VDMOS、GTR电力电子器件实验箱MCL-03 速度变换器，转速调节器，电流调节器（4）MCL-08 直流斩波电路（Buck-Boost）和电流控制型脉宽调制开关稳压电源实验箱MCL-04 反号器，转矩极性鉴别器，零电流检测器,逻辑控制器.（5）MCL-09 微机控制的SPWM变频调速及空间矢量控制变频调速实验箱（6）MCL-10A 全桥DC/DC变换、直流脉宽调速系统实验箱（7）MCL-11 单相交流调压实验、单相正弦波（SPWM）逆变电路实验（8）MCL-13A 采用DSP控制的变频调速实验箱（9）MCL-14A 采用DSP控制的直流方波无刷电机调速实验箱（10）MCL-15 整流电路的有源功率因数校正实验箱（11）MCL-16 直流斩波电路（升压斩波、降压斩波）、单相交直交变频电路的性能研究、半桥型开关稳压电源的性能研究 （12）MCL-17 软开关（13）MCL-18 速度变换器，转速调节器，电流调节器，电流互感器，电压互感器,过流保护，给定，电流反馈（14）MCL-20 给定，触发电路，组晶闸管，平波电抗器，RC阻容吸收,二极管三相整流桥（15）MCL-22 现代电力电子电路和直流脉宽调速系统实验（16）MCL-33 触发电路，组晶闸管，组晶闸管，平波电抗器，RC阻容吸收,二极管三相整流桥（17）MEL-11 电容箱（18）MEL-02 三相芯式变压器（19）MCL-34挂箱：反号器(AR)，转矩极性鉴别器(DPT)，零电流检测器(DPZ)，逻辑控制器(DLC)3. 选配挂箱：（1）MEL03挂箱：可调电阻器（2）电机导轨及测速发电机 直流发电机M01：PN=100W，UN=200V（3）电机导轨及测功机、测速发电机 MEL13组件。附录3：MCL系统挂箱介绍和使用说明一MCL18挂箱MCL18由G（给定），零速封锁器（DZS），速度变换器（FBS），转速调节器（ASR），电流调节器（ACR），过流过压保护等部份组成。1. G（给定）原理图如图1-1。它的作用是得到下列几个阶跃的给定信号：（1）0V突跳到正电压，正电压突跳到0V；（2）0V突跳到负电压，负电压突跳到0V；（3）正电压突跳到负电压，负电压突跳到正电压。正负电压可分别由RP1、RP2两多圈电位器调节大小（调节范围为0-13V左右）。数值由面板右边的数显窗读出。只要依次扳动S1、S2的不同位置即能达到上述要求。（1）若S1放在“正给定”位，扳动S2由“零”位到“给定”位即能获得0V突跳到正电压的信号，再由“给定”位扳到“零”位能获得正电压到0V的突跳；（2）若S1放在“负给定”位，扳动S2，能得到0V到负电压及负电压到0V的突跳；（3）S2放在“给定”位，扳动S1，能得到正电压到负电压及负电压到正电压的突跳。使用注意事项：给定输出有电压时，不能长时间短路，特别是输出电压较高时，否则容易烧坏限流电阻。2FBC+FA+FT（电流变送器与过流过压保护）此单元有三种功能：一是检测电流反馈信号，二是发出过流信号，三是发出过压信号。电路图为1-2。（1）电流变送器电流变送器适用于可控硅直流调速装置中，与电流互感器配合，检测可控硅变流器交流进线电流，以获得与变流器电流成正比的直流电压信号，零电流信号和过电流逻辑信号等。电流互感器的输出接至输入TA1，TA2，TA3，反映电流大小的信号经三相桥式整流电路整流后加至9R1、9R2、VD7及RP1、9R3、9R20组成的各支路上，其中：a9R2与VD7并联后再与9R1串联，在其中点取零电流检测信号。b将RP1的可动触点输出作为电流反馈信号，反馈强度由RP1进行调节。c将可动触点RP2与过流保护电路相联，输出过流信号，可调节过流动作电流的大小。（2）过流保护（FA）当主电路电流超过某一数值后(2A左右)，由9R3，9R20上取得的过流信号电压超过运算放大器的反向输入端，使D触发器的输出为高电平，使晶体三极管V由截止变为导通，结果使继电器K的线圈得电，继电器K由释放变为吸引，它的常闭触点接在主回路接触器的线圈回路中，使接触器释放，断开主电路。并使发光二极管亮，作为过流信号指示，告诉操作者已经过流跳闸。图1-2 电流变送器与过流保护原理图SA为解除记忆的复位按钮，当过流动作后，如过流故障已经排除，则须按下以解除记忆，恢复正常工作。3零速封锁器（DZS）零速封锁器的作用是当调速系统处于静车状态，即速度给定电压为零，同时转速也确为零时，封锁调节系统中的所有调节器，以避免静车时各放大器零漂引起可控硅整流电路有输出使电机爬行的不正常现象。原理电路如图13所示。图13 零速封锁器它的总输入输出关系是：（1）当1端和2端的输入电压的绝对值都小于0.07 V左右时，则3端的输出电压应为0V；（2）当1端和2端的输入电压绝对值或者其中之一或者二者都大于0.2V时，其3端的输出电压应为15V；（3）当3端的输出电压已为15V，后因1端和2端的电压绝对值都小于0.07V，使3端电压由15V变为0V时，需要有100毫秒的延时。3端为OV时输入到各调节器反馈网络中的场效应管，使其导通，调节器反馈网络短路而被封锁，3端为15V时输入到上述场效应管使其夹断，而解除封锁。具体原理如下：它是由两个山形电平检测器和开关延时电路组成。（1）DZS前半部分别由线性集成电路A1：A和A1：B组成二个山形电平检测器，山形电平极测器的输入输出特性如图14所示，输入电压是指1或2端送入的电压（S3放在封锁位），输出电压是指在4或5上得到的电压。调整参数到输出电压突跳的几个输入电压为：Ua=0.2V Ub=0.07V Uc=+0.07V Ud=+0.2V输出正向电压无限幅，约为+12V，输出负向电压用二极管VD9和VD10箝位到0.7V。（2）DZS的后关部为开关延时电路（a）当1和2端电压绝对值均小于0.07V，则4和5得到的电压都为+15V，高电平为“1”态，输入单与门4011，其输出10脚也为“1”态，二极管VD11截止，这样单与非门的输入为“1”态，输出3脚为“0”态，VD12导通，使稳压管VST不能击穿，所以三极管VT1截止，从而3端输出为0V。（b）当1和2端电压绝对值或其中之一或二者都大于0.2V时，则在4和5上或者4为0.7V，或者5为0.7V，或者4、5均为0.7V，低电平为“0”态，三种情况输入D：C，其输出都为“0”态，VD11导通，接0V，D:A输入为“0”态，其输出为“1”态，使VD12截止，稳压管VST在30V的电压作用下而击穿，VT1饱和导通，可使3端输出为15V。（c）当已在（b）的情况，3端子输出为15V，此时D:C的输出为0V，D:A上输入电压接近0V。若要回到（a）的情部，则D：C的输出先由“0”态变成“1”态，VD11截止，D:A上输入上电压应为+15V，但电容C5二端电压不能突变，+15V电源通过R27对C5充电，C5电压逐步上升，上升到一定数值后D：A的输出由“1”态变为“0”态，从而使3端输出为0V，所以3端由15V变为0V有一延时时间，其延时长短取决于R27C5的充电回路时间常数。（d）钮子开关S3有二个位置，放在“封锁位”，用在调速系统正常工作的情况，即为上述分析情况，放在“解除位”，A1：A组成的山形电平检测器输入总是+15V，3端子电位总是15V，使各调节器解除封锁，以便单独调试调节器用。4电源输入输出端面板下部的L1、L2、L3三接线柱表示三相电源的输入，U、V、W表示电源输出端。在进行实验时，调压器的输出端接到L1、L2、L3，U、V、W接到可控硅或电机，在L1、U，L2、V，L3、W间接有电流互感器，L1、L2间接有电压互感器，当电流过大或电压过高时，过流保护和过压保护动作。使用注意事项：接到可控硅的电压必须从U、V、W引出，否则过流保护和过压保护不起作用。5FBS（速度变换器）速度变换器（FBS）用于转速反馈的调速系统中，将直流测速发电机的输出电压变换成适用于控制单元并与转速成