中南大学 电力电子技术实验指导书

1、各位同学:电力电子实验室有两种不同的设备,设备的分配是随机的;故试验指导书有两套,请都熟悉一下,方便做实验。指导书1在215页,指导书2在1624页。实验1-1 三相脉冲移相触发电路一、实验目的:1.熟悉了解集成触发电路的工作原理及双脉冲形成过程2.掌握集成触发电路的应用二、实验内容:1.集成触发电路的调试2.各点波形的观察与分析三、实验电路原理三相脉冲移相触发电路,采用三片集成芯片KJ004(或KC04及外电路组成,以锯齿波移相的方式确定六个晶闸管的触发脉冲,根据输入控制电压U ct的变化,改变晶闸管的整流控制角或逆变控制角。由三相脉冲移相触发电路产生的六路单窄脉冲分别输入到六路双脉冲形成芯

2、片KJ041(或KC41的1-6号脚,由芯片内的输入二极管完成“或”功能,形成补脉冲。补脉冲按+A-C,-C+B,+B-A, -A+C,+C-B,-B+A顺序列组合。经电流放大后分别对应于1510引脚输出间隔为60的双窄脉冲,经功放后加至1-6号晶闸管(使三相桥式全控整流电路中的器件导通次序为VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6,彼此间隔60,相邻器件成双接通。芯片KJ041(或KC41的7号引脚为电子开关端口,当其为“0”电平时,允许各路输出触发脉冲,为“1”电平时,封锁各路输出触发脉冲。实验电路原理如图1-1所示。 图1-1四、实验设备:1.YB4320A型双线方波路一台2.万用

3、表一块3.实验挂箱:LY101,LY105-1,LY124五、实验步骤和方法:1.将挂箱LY101的给定信号输出接入LY105-1的U ct孔,并将LY105的U bif、U bir孔接地。2.LY105-1的触发脉冲输出25芯插件与LY123 I组桥的触发脉冲输入25芯插件相连。3.将LY124的15V电源、地与LY105-1及LY101的15V、地相连。4.先合LY121中的三相交流总开关,再合直流控制电源开关(不允许合主电路电源开关,并用万用表直流电压档检查15V电源是否在+15+1V范围内。5.从LY105-1面板上观察各点电压波形。LY105-1中的A、B、C孔为三相同步电压波形。先

4、将LY121中的N孔与LY105-1中的地临时相连,用双线示波器观察A2与A, B2与B,C2与C的相位是否一致,检查A、B、C相序是否正确。观察14孔,36孔,52孔波形。其波形是由KJ004第4脚输出的锯齿波与负偏臵电压U P、控制信号U ct经综合后输入到KJ004第9脚形成的波形,调整该波形如下:a 调锯齿波斜率:先使U ct=0V,U P调至负的最大值(将偏臵电位器顺时针旋转至最大,分别调节各斜率电位器,使三孔波形的斜率保持一致,调好后,斜率电位器不要再动。b 调=90脉冲位臵:合直流调速主电源开关,用双线示波器的参考地端接N孔,一个探头测A2孔,一个探头测LY105-1中的1孔。U

5、 ct=0V,调节U P,使1孔的第一脉冲对应于A2相的t=120,即B2相电压过零点(由低向高的过零点,此时=90时刻发出,并检查B2孔与3孔的第1脉冲、C2孔与5孔的第一个脉冲是否均与相应的时刻相对应。调整好U P的偏臵电位器后不要再动。c 观察移动范围:在U ct=0V时,脉冲应在=90位臵。缓慢给定+U ct,脉冲往前移动,记录当1孔第一个脉冲即将消失时所对应的角度;缓慢给定-U ct,脉冲往后移动,记录当1孔第一个脉冲即将消失时所对应的角度。脉冲前后移动的范围即为能产生脉冲的范围。实验1-2 三相桥式整流电路的研究一、实验目的:1.加深对三相桥式整流电路电阻、电感性负载时工作情况的理

6、解。2.对实验当中出现的问题进行分析并解决。二、实验内容:1. 观察并分析三相桥式整流电路电阻性负载时的工作情况。2. 观察并分析三相桥式整流电路阻感性负载时的工作情况。3. 观察并分析三相桥式整流电路带续流二极管的阻感性负载时的工作情况。三、实验设备:1.YB4320A型双线示波器一台2.万用表一块3.实验挂箱:LY101、LY105-1、LY121-LY124及灯挂箱(LY113四、实验步骤和方法:1.按图1-2接好控制电路。 图1-2将挂箱LY101的给定输出信号输入到LY105-1的U ct孔,并将U bif孔接地。将LY105-1的25芯插件与LY123的I组桥晶闸管的25芯插件相连

7、。将LY124中的15V、地端接好。2.按图1-3接好主回路 A2B2C2图1-3电阻性负载:续流二级管VD暂时不接,将电感L用导线短接,灯箱做电阻性负载,冷态时,先合60W灯泡一个。a先合LY121单元的三相交流总开关,后合LY124单元的直流控制电源开关。用示波器观察三相同步电压相序是否正确,锯齿波斜率是否一致,1、2、3、4、5、6孔的双窄脉冲是否正常,顺序是否正确。b=90相位整定:先使U ct=0V,合主回路电源开关,用示波器观察电阻负载两端波形。后调节LY105-1中的U P偏臵电位器,使纯电阻负载下=90的整流电压波形如图1-4所示。电路负载较小时波形可能会不规整,这是正常现象。

8、(注:逐一增加灯泡合的个数,使电流表A中的电流为1.5A左右。整定好=90的u d波形后,调U P的电位器不能再动。记录=90纯电阻负载下Ud的数据于表一中。 R+L负载:断开主电路电源,去掉短接电感L的连线,负载变为R+L负载,此时接入电源,用示波器观察=90的u d波形,并记录U d于表一中。R+L+VD:按图1-3虚线所示将续流二极管接入电路中,用示波器观察=90时的R、R+L、R+L+VD负载的u d、u L、u R波形,并记录U d于表一中。3.观察=60时的R、R+L、R+L+VD负载的u d、u K、u R波形。电阻性负载a 断开主电源,电路恢复纯电阻负载(短接L,断开VD。b

9、=60的确定方法:1用示波器的地点接LY105-1中的地,一探头测第一孔的双窄脉冲,调示波器的扫描时间旋钮,U G1的第一个脉冲在第一个周期的=90位臵到第二个周期=90的位臵为360,在示波器显示屏上将360调至成六大格,每大格为60,如图1-5所示。 将U ct由零往正方向缓慢增加,脉冲由=90向前移动半格,即是=60的位臵。c合主回路电源开关,用示波器观察电阻负载=60时的两端电压波形U d,应如图1-6所示,恰为电流连接与断续的分界点。记录U d,U ct于表一中。 R+L负载:断电,去掉短接L的连线,上电,观察R+L负载=60的u d、u L、u R波形,记录U d于表一中。R+L+

10、VD:断开电源,将VD接入电路中,再接上电源,观察=60的u d、u L、u R波形,记录U d于表一中。4.重复步骤3的内容,观察=30,=120时的R负载,R+L 负载,R+L+VD时u d、u L、u R波形,并记录U d于表一中。(注意:0V,90,则U ct时,u o 和i o 波形特征,并记录。 b =时,u o 和i o 波形特征,并记录。 c 、=、0V,脉冲向前移动,若脉冲向前移动了一大格的1/2,则脉冲向前移动了30,即=60,将所对应的U ct记录于表格1中。 图3 =90,调示波器脉冲显示的波形表1 角所对应的Uct值Uct0V,90Uct0V,90 、继续增大U ct

11、,脉冲继续向前移动,再往前移动1/2大格,即脉冲移动了60,即=30,将=30所对应的U ct值记录于表1中,该值就作为+U ctm值,它所对应的角就是=30。min、若再增大U ct,致使双脉冲的的第一个脉冲刚消失,记录此时的U ct值和脉冲移动的角度。、将RP1又逆时针调至零位,U ct=0V,又回到=90的位置。将开关K1拨至“负给定”位置,使U ct0V,脉冲向后移动,当=150时(即min=30。记录此时的值,它作为最小角所对应的-U ctm的值。(注:U ctm的值将作为运动控制系统中电流调节器的外限幅值。、做出触发器移相特性如图4所示。 图4、脉冲移相范围的确定:当分别给定U c

12、t致使脉冲刚消失,所有移动的角度想家就是脉冲移相的范围,一般KJ004为170左右。、将RP1和RP2逆时针旋转至零位,K2拨至“停止运行”位置,将电源开关拨至“断”位置,实验完毕。实验二三相零式整流电路的研究一、实验目的1、熟悉三相零式整流电路的组成、研究及其工作原理。2、研究该电路在不同负载(R、R+L、R+L+VDR下的工作情况,波形及其特性。3、掌握晶体管整流电路的试验方法。二、实验设备1、YB4320A型双线示波器一台2、万用表一块3、模拟量挂箱一个4、MPD-08试验台主回路三、实验接线1、先断开三相电源总开关QF1;2、触发器单元接线维持实验一线路不变;3、主回路接线按图5进行。

13、 A B CN图5 三相零式整流电路(虚线部分用导线接好四、实验步骤(注意:根据表1中所对应的Uct 数据来调节Uct 大小1、先用导线把电感Ld1短接(即将8-9短接,续流二极管VDR 暂不接。2、合三相电源总开关QF1,将模拟挂箱上的电源开关拨至“通”位置,将正组脉冲开关拨至“通”位置,将RP1电位器逆时针旋转至零位;将K2拨至“停止运行”位置,此时,Uct=0V ,=90。3、按“启动”按钮,主回路接通,用示波器观察负载电阻两端波形,分析此时Uct=0V ,=90的波形与它的正确性,并将Ud 记录于表2中。4、去掉短接Ld1的接线,此时应为R+L 负载,观察其波形,将Ud 记录于表2中。

14、5、将续流二极管VDR 并联于负载旁(注意:VDR 极性不能接错,否则会引起短路,观察其波形,将Ud 记录于表2中。6、将K2拨至“运行”位置,缓慢调节正给定电位器RP1,根据表1中的参数,确定当=60时,所对应的Uct 值,仿照上述过程将=60时,将R 、R+L 、R+L+VDR 实验做完。7、将调至30位置,重复上述实验。8、将RP1逆时针调至零位,并将开关拨至“负给定”位置,调RP2使脉冲位于=120位置,重复上述实验。9、调RP2使脉冲位于=150位置,重复上述实验。10、用万用表测量U2的数据,将理论计算值和实验值进行比较。11、该实验完毕,将RP1、RP2逆时针调至零位,将电源开关

15、拨至“断”位置,最后将三相电源总开关QF1拉开,停止供电。表2:a 负 载性质 Ud a = 30 a = 60 a = 90 a = 120 a = 150 R 负载 R+L 负载 R+L+VDR 负载 五、注意事项：发现故障，立即切断电源（如断开 QF1） ，检测并排除故障。 六、实验报告内容 1、绘制实验线路，分析其工作原理。 2、绘制 a = 30 时，R、R+L、R+L+VD 负载下的 Ud 波形，并作出 U d = f (a ) 曲线。 实验三、三相零式整流电路反电动势负载 一、实验目的： 1、加深对三相零式整流电路反电动势负载工作情况的理解。 2、了解三相零式整流电路反电动势负载

16、的结构、原理及其工作特性。 二、实验内容： 三相零式电路串电感的反电动势负载工作特性测试。 三、实验设备： 1、YB4320A 型双线示波器一台 2、万用表一块 3、模拟量挂箱触发器单元 4、MPD-08 试验台主电路 四、实验线路： Z1 QF1 A B C N 停止 启动 3 A 5 8 G11 6 RZ RF KM1 AI4 BI4 AI5 BI5 AI6 BI6 AI7 BI7 CI7 V M1+ M 9 G1 CI4 CI5 CI6 Z2 N0 J A KM1 220V FU4 4 4 X2 G12 7 KM1 CB1 励磁 + CB2 CB3 N 图 6 三相零式反电动势负载 五、

17、实验步骤： 1、按图 6 将虚线部分接好线，并检查连线是否有错。 2、合三相电源总开关 QF1 模拟挂箱上电源开关置“通”位置 正组脉冲 开关置“通”位置（注意：反组脉冲开关必须置“断”位置） 。RP1 和 RP2 给定电 位器逆时针旋转至零位。K1 开关拨至“正给定”位置，K2 开关拨至“运行”位 置，此时给定的控制信号 Uct 应为 0V。 3、合励磁开关 SB1、SB2、SB3，先给电动机 M1 和发电机 G1 加励磁（注意：开关 SB5 必须置“断”位置，不然会造成事故） 。 4、合主回路启动按钮，此时接通了主回路，由于 Uct=0V， =90，Ud=0V,电机应 该不旋转。 5、空载

18、时电动机械特性测试： （1） 先将接在发电机 G1 两端的负载断开（即 G11-6 和 G12-7 连线拔掉） ， 负载即为空载。 缓慢调节 RP1，电机开始缓慢转动，把转速表和电流表的读数分别填到表 3 中。 表 3 空载时 n=f(Id实验数据 n Id Ud 200rpm 400rpm 600rpm 800rpm 1000rpm 1400rpm （2） 做完后将 RP1 逆时针旋至零位，电机停止不动。 6、带载时低速电动机机械特性测试： （1） 先将发电机负载接上（即把 RZ 和 RF 回路并联在发电机 G1 两端） 。 缓慢调节 RP1 待 n=200rpm 时，停止 RP1 的调节，此时改变负载电阻 RZ 的 大小， 从转速表上观察转速的变化， 并把 n 和 Id 的参数记录于表 4 中 （注： 如电流增加，电机可能处于堵转） 。 表 4 带载时低速 n=f(Id特性实验数据 Id Ud n 0.5