电力电子试验基础指导书电气

1、实验SCR、GTO、MOSFET、GTR、IGBT特性实验一、实验目的掌握多种电力电子器件日勺工作特性。掌握各器件对触发信号勺规定。二、实验所需挂件及附件序号型 号备注1DJK01电源控制屏该控制屏涉及“三相电源输 出”，“励磁电源”等几种模块。2DJK06给定及实验器件该挂件涉及“二极管”以及“开 关”。3DJK07新器件特性实验4DJK09单相调压与可调负 载5万用表自备三、实验线路及原理将电力电子器件(涉及SCR、GTO、MOSFET、GTR、IGBT五种)和负载电阻R串联 后接至直流电源勺两端，由DJK06上勺给定为新器件提供触发电压信号，给定电压从零开始调节，直至器件触发导通，从而可

2、测得在上述过程中器件勺V/A特性；图中勺电阻R用DJK09上勺可调电阻负载，将两个90Q勺电阻接成串联形式，最大可 通过电流为1.3A；直流电压和电流表可从 DJK01电源控制屏上获得，五种电力电子 器件均在DJK07挂箱上；直流电源从电源控制屏勺输出接DJK09上勺单相调压器，然后调压器输出接DJK09上整流及滤波电路，从而得到一种输出可以由调压器调节 勺直流电压源。实验线路勺具体接线如下图所示：GT。整流 及 滤波三相电源输出MOSFETGT。整流 及 滤波三相电源输出MOSFET四、实验内容晶闸管(SCR)特性实验。可关断晶闸管(GTO )特性实验。功率场效应管(MOSFET)特性实验。

3、大功率晶体管(GTR)特性实验。绝缘双极性晶体管(IGBT )特性实验。五、预习规定阅读电力电子技术教材中有关电力电子器件日勺章节。六、思考题多种器件对触发脉冲规定勺异同点？七、实验措施按图1-1接线，一方面将晶闸管(SCR )接入主电路，在实验开始时，将DJK06 上勺给定电位器RP1沿逆时针旋究竟，S1拨到“正给定”侧，S2拨到“给定”侧， 单相调压器逆时针调究竟，DJK09上勺可调电阻调到阻值为最大勺位置；打开 DJK06 勺电源开关，按下控制屏上勺“启动”按钮，然后缓慢调节调压器，同步监视电压表日勺读数，当直流电压升到40V时，停止调节单相调压器（在后来日勺其她实验中，均 不用调节）；

4、调节给定电位器RP1，逐渐增长给定电压，监视电压表、电流表勺读数， 当电压表批示接近零（表达管子完全导通），停止调节，记录给定电压 七调节过程 中回路电流Id以及器件勺管压降uv。ugIdUv（2）按下控制屏勺“停止”按钮，将晶闸管换成可关断晶闸管（GTO），反复上述环节，并记录数据。ugIdUv（3）按下控制屏勺“停止”按钮，换成功率场效应管（MOSFET ），反复上述环节， 并记录数据。ugIduv（4）按下控制屏勺“停止”按钮，换成绝缘双极性晶体管（ IGBT），反复上述环 节，并记录数据。ugIduv（5）按下控制屏勺“停止”按钮，换成大功率晶体管（ GTR），反复上述环节，并记录数据

5、。UgUv八、实验报告根据得到日勺数据，绘出各器件日勺输出特性。九、注意事项注意示波器勺用法。为保证功率器件在实验过程中避免功率击穿，应保证管子勺功率损耗(即功率器件勺管压降与器件流过勺电流乘积 )不不小于8W。为使GTR特性实验更典型，其电流控制在 0.4A如下。在本实验中，完毕勺是有关器件勺伏安特性勺实验项目。实验二单相桥式全控整流实验一、实验目的加深理解单相桥式全控整流工作原理。研究单相桥式变流电路整流日勺全过程。二、实验所需挂件及附件序号型号备注1DJK01电源控制屏该控制屏涉及“三相电源输 出”，“励磁电源”等几种模块。2DJK02晶闸管主电路该挂件涉及“晶闸管”以及“电 感”等几种

6、模块。3DJK03-1晶闸管触发电路该挂件涉及“锯齿波同步触发 电路”模块。4DJK10变压器实验该挂件涉及“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、实验线路及原理图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 Q接成并联形式，电抗LDJK02面板上勺700mH，直流电压、电流表均在 DJK02面板上。触发电路采用DJK03-1组件挂箱上勺“锯齿波同步移相触发电路I” 和“ II”。四、实验内容单相桥式全控整流电路带电阻电感负载。五、预习规定阅读电力电子技术教材中有关单相桥式全控整流电路日勺有关内

7、容。图2-1 单相桥式整流实验原理图一图2-1 单相桥式整流实验原理图一相电源输出DjK(n-L挂件诲齿波 触度申. 路1慵齿波触发屯 路11七、实验措施触发电路勺调试将DJK01电源控制屏勺电源选择开关打到“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勺“外接220V ”端，按下“启动”按钮，打 开DJK03-1电源开关，用示波器观测锯齿波同步触发电路各观测孔勺电压波形。将控制电压Uct调至零(将电位器RP2逆时针旋究竟)，观测同步电压信号和“ 6” 点庞勺波形，调节偏移电压Ub(即调RP3电位器)，使a=180。将锯齿波触发电路勺输出脉冲端分别接至全控

8、桥中相应晶闸管勺门极和阴极， 注意不要把相序接反了，否则无法进行整流和逆变。将DJKO2上勺正桥和反桥触发脉 冲开关都打到“断”勺位置，并使ulf和ulr悬空，保证晶闸管不被误触发。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)，逐渐增长Uct (调节RP2)，在a=0、30、60、90、120 时，用示波器观测、记录整流电压 Ud和晶闸管两端电压U勺波形，并记录电源电压 U2和负载电压Ud勺数值于下表中。a30 60 90 120 U2Ud (记录值)Ud (计算值)计算公式：Ud=O.9U2(1+ cosa )/2八、实验报告

9、画出 a=30、60、90、120、150 时 Ud和UVT勺波形。画出电路勺移相特性Ud=f (a )曲线。九、注意事项注意示波器勺用法。在本实验中，触发脉冲是从外部接入 DJKO2面板上晶闸管勺门极和阴极，此 时，应将所用晶闸管相应勺正桥触发脉冲或反桥触发脉冲勺开关拨向“断”勺位置， 并将Ulf及Ulr悬空，避免误触发。为了保证从逆变到整流不发生过流，其回路勺电阻R应取比较大勺值，但也要考虑到晶闸管勺维持电流，保证可靠导通。实验三单相桥式有源逆变电路实验一、实验目的加深理解单相桥式逆变电路日勺工作原理。研究单相桥式变流电路逆变勺全过程，掌握实既有源逆变勺条件。掌握产生逆变颠覆勺因素及避免措

10、施。二、实验所需挂件及附件序号型号备注1DJK01电源控制屏该控制屏涉及“三相电源输 出”，“励磁电源”等几种模块。2DJK02晶闸管主电路该挂件涉及“晶闸管”以及“电 感”等几种模块。3DJK03-1晶闸管触发电路该挂件涉及“锯齿波同步触发 电路”模块。4DJK10变压器实验该挂件涉及“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、实验线路及原理图3-1为单相桥式有源逆变原理图，三相电源经三相不控整流，得到一种上负下 正勺直流电源，供逆变桥路使用，逆变桥路逆变出勺交流电压经升压变压器返馈回 电网。“三相不控整流”是DJK10上勺一种模块，其“

11、心式变压器”在此做为升压变 压器用，从晶闸管逆变出勺电压接“心式变压器”勺中压端Am、Bm，返回电网勺电压从其高压端A、B输出，为了避免输出勺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。图中勺电阻R、电抗姊和触发电路与整流所用相似。有关实既有源逆变勺必要条件等内容可参见电力电子技术教材勺有关内容。iA 一 一 E-.相iA 一 一 E-.相电源输l:l.J一.相心式变丕器VT1NW*dE相电源输,11路路1狷M成 触发电 阁1Gl KI Ii4 KIG2K2G；lK：l图3-1单相桥式有源逆变电路实验原理图四、实验内容单相桥式有源逆变电路带电阻电感负载。有源逆变电路逆变颠覆现象日

12、勺观测。五、预习规定阅读电力电子技术教材中有关有源逆变电路勺内容，掌握实既有源逆变勺基本条件。六、思考题实既有源逆变勺条件是什么？在本实验中是如何保证能满足这些条件？七、实验措施(1)触发电路勺调试将DJK01电源控制屏勺电源选择开关打到“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勺“外接220V ”端，按下“启动”按钮，打 开DJK03-1电源开关，用示波器观测锯齿波同步触发电路各观测孔勺电压波形。将控制电压U t调至零(将电位器RP2逆时针旋究竟)，观测同步电压信号和“ 6” 点U6勺波形，调节偏移电压Ub(即调RP3电位器)，使a =180将锯齿波

13、触发电路日勺输出脉冲端分别接至全控桥中相应晶闸管日勺门极和阴极，注意不要把相序接反了，否则无法进行整流和逆变。将DJKO2上勺正桥和反桥触发脉 冲开关都打到“断”勺位置，并使ulf和ulr悬空，保证晶闸管不被误触发。单相桥式有源逆变电路实验按图3-1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)，逐渐增长Uct (调节RP2)，在B=30、60、90时，观测、 记录逆变电流Id和晶闸管两端电压Uv勺波形，并记录负载电压Ud勺数值于下表中。B30 60 90 120150U2Ud (记录值)Ud (计算值)(3)逆变颠覆现象勺观测调节Uct，使a=150。，

14、观测Ud波形。忽然关断触发脉冲(可将触发信号拆去)， 用双踪慢扫描示波器观测逆变颠覆现象，记录逆变颠覆时勺Ud波形。八、实验报告画出 a=30、60、90 时 Ud和UVT勺波形。分析逆变颠覆勺因素及逆变颠覆后会产生勺后果。九、注意事项注意示波器勺用法。在本实验中，触发脉冲是从外部接入 DJKO2面板上晶闸管勺门极和阴极，此 时，应将所用晶闸管相应勺正桥触发脉冲或反桥触发脉冲勺开关拨向“断”勺位置， 并将Ulf及Ulr悬空，避免误触发。为了保证从逆变到整流不发生过流，其回路勺电阻R应取比较大勺值，但也要考虑到晶闸管勺维持电流，保证可靠导通。实验四 三相半波可控整流电路实验一、实验目的理解三相半

15、波可控整流电路日勺工作原理，研究可控整流电路在电阻负载和电阻 电感性负载时日勺工作状况。二、实验所需挂件及附件序号型号备 注1DJK01电源控制屏该控制屏涉及“三相电源输 出”，“励磁电源”等几种模 块。2DJK02晶闸管主电路3DJK02-1三相晶闸管触发电路该挂件涉及“触发电路”，“正 桥功放”，“反桥功放” 等几 种模块。4DJK06给定及实验器件该挂件涉及“给定”以及“开 关”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、实验线路及原理三相半波可控整流电路用了三只晶闸管，与单相电路比较，其输出电压脉动小，输出功率大。局限性之处是晶闸管电流即变压器日勺副边电流在一种周期内

16、只有1/3时间有电流流过，变压器运用率较低。图3-1中晶闸管用DJK02正桥组勺三个，电阻R用D42三相可调电阻，将两个 900 Q接成并联形式，Ld电感用DJK02面板上勺 700mH，其三相触发信号由DJK02-1内部提供，只需在其外加一种给定电压接到U tct端即可。直流电压、电流表由DJK02获得。:一相电源输出给定Uct触发旧路CKLG2 KZ G3 :一相电源输出给定Uct触发旧路CKLG2 KZ G3 K3KI G& K5 G6 K6 Jill正桥功放图4-1三相半波可控整流电路实验原理图四、实验内容研究三相半波可控整流电路带电阻性负载。研究三相半波可控整流电路带电阻电感性负载。

17、五、预习规定阅读电力电子技术教材中有关三相半波整流电路勺内容。六、思考题如何拟定三相触发脉冲日勺相序，主电路输出日勺三相相序能任意变化吗？根据所用晶闸管勺定额，如何拟定整流电路勺最大输出电流？七、实验措施DJK02和DJK02-1上勺“触发电路”调试打开DJK01总电源开关，操作“电源控制屏”上勺“三相电网电压批示” 开关，观测输入勺三相电网电压与否平衡。用10芯勺扁平电缆，将DJK02勺“三相似步信号输出”端和 DJK02-1 “三相似步信号输入”端相连，打开DJK02-1电源开关，拨动“触发脉冲批示”钮子开关，使“窄”勺发光管亮。观测A、B、C三相勺锯齿波，并调节A、B、C三相锯齿波斜率调

18、节电位器(在 各观测孔左侧)，使三相锯齿波斜率尽量一致。将DJK06上勺“给定”输出Ug直接与DJK02-1上勺移相控制电压Uct相接，将给定开关S2拨到接地位置(即Uct=0)，调节DJK02-1上勺偏移电压电位器，用双踪示波 器观测A相似步电压信号和“双脉冲观测孔”VT1勺输出波形，使a =170。合适增长给定 七勺正电压输出，观测DJK02-1 上 “脉冲观测孔”勺波形，此时 应观测到单窄脉冲和双窄脉冲。将DJK02-1面板上勺七端接地，用20芯勺扁平电缆，将DJK02-1勺“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” 勺六个开关拨至“通”，观测正桥 VT1VT6晶闸管门极和阴极之间勺触发脉冲与否 正常。三相半波可控整流电路带电阻性负载按图4-1接线，将电阻器放在最大阻值处，按下“启动”按钮，DJK06上勺“给定”从零开始，慢慢增长移相电压，使a能从 30到170。范