电力电子专业技术实验书电气专

1、实验一单相桥式半控整流电路实验一、实验目的:1加深对单相桥式半控整流电路带电阻性、电阻电感性负载时各工作 情况的理解。2、了解续流二极管在单相桥式半控整流电路中的作用，学会对实验中 出现的问题加以分析和解决。二、实验主要仪器与设备：序 号型号备注1DJK01电源控制屏该控制屏包含“三相电源输出”，“励磁电源”等几个模块。2DJK02晶闸管主电路该挂件包含“晶闸管”以及“电感”等几个模块。3DJK03-1晶闸管触发电路该挂件包含“锯齿波冋步触发电路”模块。4DJK06给定及实验器 件该挂件包含“二极管”以及“开关”等几个模块。5D42三相可调电阻6双踪示波器自备7万用表自备三、实验原理本实验线路

2、如图1所示，两组锯齿波同步移相触发电路均在 DJK03-1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D42三相可调电阻，将两个900 Q接成并联形式， 二极管VD1 VD2 VD3及开关S1均在DJK0於件上，电感Ld在DJK02W板上， 有100mH 200mH 700m三档可供选择，本实验用700mH直流电压表、电流 表从DJK0牡件获得。挂件03-1锯齿波触 发电路寸电VT1LdS1U1R血VD3源输出VD1VD2图1单相桥式半控整流电路实验线路图四、预习要求1、阅读电力电子技术教材中有关单相桥式半控整流电路的有关内容。五、实验内容

3、及步骤1、实验内容：(1) 锯齿波同步触发电路的调试。 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。2、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,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，用双踪示波器观察“锯齿波同 步触发电路”各观察孔的波形。(2) 锯齿波同步移相触发电路调试：其调试方法与实验三相同。令Uct=0 时(RP2电位器顺时针转到底)，a = 170°。(3) 单相桥式半控整流电路带电阻性负载：按原理图

4、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U/t和整流二极管两端电压U/D1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a角时U、5、U/D1的波形，测量相应电源电压 U2和负载电压Ud的数值，记录表1中。表1a30060090012001500U2Ud （记录值）Ud （计算值）六、实验注意事项1、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

5、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。2、在本实验中，触发脉冲是从外部接入 DJK 0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。实验二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逆变电路的工作原理。2、研究单相桥式变流电路整流的

6、全过程。3、研究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。二、实验主要仪器与设备：序 号型号备注1DJK01电源控制屏该控制屏包含“三相电源输出”，“励磁电源”等几个模块。2DJK02晶闸管主电路该挂件包含“晶闸管”以及“电感”等几个模块。3DJK03-1晶闸管触发电路该挂件包含“锯齿波冋步触发电路”模块。4DJK10变压器实验该挂件包含“逆变变压器”以及“三相不控整流”等模块。5D42三相可调电阻6双踪示波器自备7万用表自备三、实验原理图2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900Q接成并联形式，电抗L

7、d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I”和“ U”。图3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 变压器返馈回电网。“三相不控整流”是 DJK1（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。

8、VT1 , IU1Ld-J VT6DJK03-1挂件锯齿波触 发电路图2单相桥式整流实验原理图A1B1VT3VT1U1VT4 '相心式变压器相电源输出VT6RLd ZVW'V_,相不控三I 流电源输DJK03-1锯齿波触挂件发电路图3单相桥式有源逆变电路实验原理图四、预习要求1、阅读电力电子技术教材中有关单相桥式全控整流电路的有关内容2、掌握实现有源逆变的条件。五、实验内容及步骤1实验内容：（1）单相桥式全控整流电路带电阻电感负载。（2）单相桥式有源逆变电路带电阻电感负载。（3）有源逆变电路逆变颠覆现象的观察。2、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

9、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a =180°。将锯齿波触发电路的输出脉冲端分别接至全控桥相 应晶闸管的门极和阴极，注意不要把相序接反了，将DJKO2E的正桥和反桥触发脉冲开关都打到“断”位置，使Uf和Ur悬空，确保晶闸管不被误触发。（2）单相桥式全控整流按图2接

10、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a =0°、30°、 60°、90°、120°时，用示波器观察、记录整流电压U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的数值于表4中。表2a3006009001200U2U d （记录值）Ud （计算值）（3）单相桥式有源逆变电路实验按图3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B =30° 60° 90

11、6;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的数值于表5中。表330°60°900U2Ud （记录值）Ud （计算值）（4）逆变颠覆现象的观察调节Uct,使a =150°,观察U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、实验注意事项1、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

12、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。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Uf及Ur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、实验主要仪器与设备：序 号型号备注1DJK01电源控制屏该控制屏包

13、含“三相电源输出”，“励磁电源”等几个模块。2DJK02晶闸管主电 路3DJK02-1三相晶闸管 触发电路该挂件包含“触发电路”，“正反桥功放”等几个模块。4DJK10变压器实验该挂件包含“逆变变压器”以及“三相不控整流”等模块。5DJK06 给定及实验器件该挂件包含“二极管”以及“开关”等几个模块。6D42三相可调电阻7双踪示波器自备8万用表自备三、实验原理实验线路如图4及图5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，触发电路为DJKO2-仲的集成触发电路，由KCO4 KC4I、KC42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

14、有关内容， 三相桥式整流及逆变电路的工作原理可 参见电力电子技术教材的有关内容。图中的R用D42三相可调电阻，将两个900Q接成并联形式；电感Ld在DJK02S板上，选用700mH直流电压、电流 表由DJK02获得。在三相桥式有源逆变电路中，电阻、电感与整流的一致， 而三相不控整流及心式变压器均在 DJK1（挂件上，其中心式变压器用作升压11VT1；Ld6 L U1RFUc1给.正桥触发电路放图4三相桥式全控整流电路实验原理图三相不控整流电源输出4图5三相桥式有源逆变电路实验原理图变压器，逆变输出的电压接心式变压器的中压端Am Bm Cm返回电网的电压从高压端A、B、C输出，变压器接成丫/Y接

15、法。四、预习要求1、阅读电力电子技术教材中有关三相桥式整流与逆变电路的有关内容。2、了解三相桥式整流电路有源逆变的条件。五、实验内容及步骤1、实验内容：(1) 三相桥式全控整流电路。(2) 三相桥式有源逆变电路。(3) 在整流或有源逆变状态下，当触发电路出现故障(人为模拟)时观 测主电路的各电压波形。2、实验步骤：DJK02和DJK02-1上的“触发电路”调试 打开DJK0总电源开关，操作“电源控制屏”上的“三相电网电压指 示”开关，观察输入的三相电网电压是否平衡。 将DJK01 “电源控制屏”上“调速电源选择开关”拨至“直流调速” 侧。 用10芯的扁平电缆，将DJK02的“三相同步信号输出”

16、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。 观察A B CE相的锯齿波，并调节A、B、C三相锯齿波斜率调节电位 器(在各观测孔左侧)，使三相锯齿波斜率尽可能一致。 将DJK06t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S2拨到接地位置(即Uct=0)，调节DJK02-1上的偏移电压电 位器，用双踪示波器观察A相同步电压信号和“双脉冲观察孔” VT1的输出波形，使a =150 适当增加给定Ug的正电压输出，观测DJK02-1上“脉冲观察孔”的波 形，此时应观测到单窄脉冲和双

17、窄脉冲。 将DJK02-1面板上的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”，观察正桥 VT1VT6晶闸管门极和阴极 之间的触发脉冲是否正常。（2）三相桥式全控整流电路按图4接线，将DJK061的“给定”输出调到零（逆时针旋到底），使电 阻器放在最大阻值处， 按下“启动” 按钮，调节给定电位器， 增加移相电压， 使a角在30°150°范围内调节，同时，根据需要不断调整负载电阻R,使得负载电流Id保持在0.6A左右（注意Id不得超过0.65A）。用示波

18、器观察并记 录a =30°、60°及90°时的整流电压Uc和晶闸管两端电压Uvt的波形，并记 录相应的Uc数值于表6中。（3）三相桥式有源逆变电路按图5接线，将DJK061的“给定”输出调到零（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， 增加移相电压， 使B角在30°90°范围调节，同时，根据需要不断调整负载电阻 R,使电流 Id保持在0.6A左右（注意Id不得超过0.65A）。用示波器观察并记录B =30°、 60°、90°时的电压Uc和晶闸管两端电压UVT勺波形，并记录相应

19、的Uc数值 于表7中。（4）故障现象的模拟当B =60°时，将触发脉冲钮子开关拨向“断开”位置，模拟晶闸管失 去触发脉冲时的故障，观察并记录这时的 Ud UVT波形的变化情况。表6a300600900U2Ud （记录值）Ud （计算值）表7P30060090°U2Ud （记录值）Ud （计算值）六、实验注意事项1为了防止过流，启动时将负载电阻F调至最大阻值位置。2、三相不控整流桥的输入端可加接三相自耦调压器，以降低逆变用直 流电源的电压值。3、有时会发现脉冲的相位只能移动120°左右就消失了，这是因为A C 两相的相位接反了，这对整流状态无影响，但在逆变时，由于调

20、节范围只能到120°,使实验效果不明显，用户可自行将四芯插头内的 A C相两相的导 线对调，就能保证有足够的移相范围。实验四 直流斩波电路的性能研究、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PW控制与驱动电路的原理及其常用的集成芯片。、实验主要仪器与设备：序 号型号备注1DJK01电源控制屏该控制屏包含“三相电源输出”， 块。“励磁电源”等几个模2DJK09单相调压与可 调负载3DJK20直流斩波电 路4D42 三相可调电阻5慢扫描示波器自备6万用表自备三、实验原理主电路：1、降压斩波电路(Buck Chopper)降压斩波电路(B

21、uck Chopper)的原理图及工作波形如图6图7所示。图 中V为全控型器件，选用IGBT。D为续流二极管。由图7中V的栅极电压波形 UG可知，当V处于通态时，电源U向负载供电，UD=U。当V处于断态时，负载 电流经二极管D续流，电压UDS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：Ui=TUi 八Ui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，a 为导通占空比，简称占空比或导通比(a =ton/T)。由此可知，输出到负载的电压平均值U(最大为Ui，若减小占空比a，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

22、波电路。+E+ LiDXUdG 辛 R Uo图6降压斩波电路的原理图图7降压斩波电路的波形图2、升压斩波电路(Boost Chopper)升压斩波电路(Boost Chopper)的原理图如图8所示。电路也使用一个全控型器件V。当V处于通态时，电源Ui向电感L充电，充电电流基本恒定 为同时电容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Ui Ii気。 当V处于断态时5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 切，贝恠此期间电感L1释放的能量为(U°-Ui)l1t°n。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： Ui I1 ton=（U0-Ui ） I1toff上式中的T/toff > 1,输出电压高于电源电压，故称该电路为升压斩波电路。四、预习要求1、阅读电力电子技术教材中有关直流