实验二：常用电力电子器件特性测试
（一）实验目的
（1）掌握几种常用电力电子器件（SCR、GTO、MOSFET、IGBT）的工作特性；（2）掌握各器件的参数设置方法，以及对触发信号的要求。
（二）实验原理
图1.MATLAB电力电子器件模型
MATLAB电力电子器件模型使用的是简化的宏模型，只要求器件的外特性与实际器件特性基本相符。MATLAB电力电子器件模型主要仿真了电力电子器件的开关特性，并且不同电力电子器件模型都具有类似的模型结构。
模型中的电阻Ron和直流电压源Vf分别用来反映电力电子器件的导通电阻和导通时的门槛电压。串联电感限制了器件开关过程中的电流升降速度，模拟器件导通或关断时的动态过程。MATLAB电力电子器件模型一般都没有考虑器件关断时的漏电流。
在MATLAB电力电子器件模型中已经并联了简单的RC串联缓冲电路，在参数表中设置，名称分别为Rs和Cs。更复杂的缓冲电路则需要另外建立。对于MOSFET模型还反并联了二极管，在使用中要注意，需要设置体内二极管的正向压降Vf和等效电阻Rd。对于GTO和IGBT需要设置电流下降时间Tf和电流拖尾时间Tt。
MATLAB的电力电子器件必须连接在电路中使用，也就是要有电流的回路，
但是器件的驱动仅仅是取决于门极信号的有无，没有电压型和电流型驱动的区别，也不需要形成驱动的回路。尽管模型与实际器件工作有差异，但使MATLAB电力电子器件模型与控制连接的时候很方便。MATLAB的电力电子器件模型中含有电感，因此具有电流源的性质，所以在模块参数中还包含了IC即初始电流项。此外也不能开路工作。
含电力电子模型的电路或系统仿真时，仿真算法一般采用刚性积分算法，如ode23tb、ode15s。电力电子器件的模块上，一般都带有一个测量输出端口，通过输出端m可以观测器件的电压和电流。本实验将电力电子器件和负载电阻串联后接至直流电源的两端，给器件提供触发信号，使器件触发导通。
（三）实验内容
（1）在MATLAB/Simulink中构建仿真电路，设置相关参数。
（2）改变器件和触发脉冲的参数设置，观察器件的导通情况及负载端电压、器件电流的变化情况。
（四）实验过程与结果分析
1．仿真系统
Matlab平台
2．仿真参数
（1）Thyristor参数设置：
直流源和电阻参数：
图2器件和触发脉冲参数：
图3改变器件和触发脉冲参数：
图4（2）GTO参数设置：
器件和触发脉冲参数：
图5改变器件和触发脉冲参数：
图6（3）MOSFET参数设置：
器件和触发脉冲参数：
图7改变器件和触发脉冲参数：
图8（4）IGBT参数设置：
器件和触发脉冲参数：
图9改变器件和触发脉冲参数：
图10
3．仿真波形与分析
（1）Thyristor的仿真模型和仿真波形如下：
图11、Thyristor的仿真模型
图12、Thyristor的仿真波形1
图13、Thyristor的仿真模型和仿真波形2
波形分析：Thyristor为半控型器件，触发脉冲只能触发导通，无法使其关断。器件的电压和负载端电压由器件的导通电阻和负载的电阻值按分压定律确定。若存在导通电感，则导通电流存在一个缓慢上升直至稳定的过程，比较接近于器件的实际导通情况。
（2）GTO的仿真模型和仿真波形如下：
图14、GTO的仿真模型
图15、GTO的仿真波形1
图16、GTO的仿真波形2
波形分析：GTO为全控型器件，触发脉冲既能触发导通，又能使其关断。触发导通的时间取决于触发脉冲的占空比，改变触发脉冲的占空，器件触发导通的时间随之变化。器件关断时，导通电流骤增，形成一个小尖峰，完全关断后电流变为0。
（3）MOSFET的仿真模型和仿真波形如下：
图17、MOSFET的仿真模型
图18、MOSFET的仿真波形1
图19、MOSFET的仿真波形2
波形分析：MOSFET为全控型器件，触发脉冲既能触发导通，又能使其关断。触发导通的时间取决于触发脉冲的占空比，改变触发脉冲的占空，器件触发导通的时间随之变化。改变MOSFET的导通电感的值，电流依然能很快达到稳定，不存在一个缓慢的上升过程。
（4）IGBT的仿真模型和仿真波形如下：
图20、IGBT的仿真模型
图21、IGBT的仿真波形1
图22、IGBT的仿真波形2
波形分析：IGBT为全控型器件，触发脉冲既能触发导通，又能使其关断。触发导通的时间取决于触发脉冲的占空比，改变触发脉冲的占空，器件触发导通的时间随之变化。改变导通电感的值，导通电流存在一个缓慢上升的过程，并且不存在小尖峰。
4．结论
（1）对于半控型器件，触发脉冲只能使其导通，没法使其关断；对于全控型器件，触发脉冲既能使其导通，又能使其关断。
（2）改变触发脉冲的参数或者改变电力电子器件的参数，可以改变器件导通电压的波形和导通电流的波形。
（3）在用MATLAB进行电路仿真时，应该合理设置电力电子器件的参数，才能得到理想的仿真效果。
实验二：常用电力电子器件特性测试 （一）实验目的 （1）掌握几种常用电力电子器件（SCR、GTO、MOSFET、IGBT）的工作特性；（2）掌握各器件的参数设置方法，以及对触发信号的要求。 （二）实验原理 图1.MATLAB电力电子器件模型 MATLAB电力电子器件模型使用的是简化的宏模型，只要求器件的外特性与实际器件特性基本相符。MATLAB电力电子器件模型主要仿真了电力电子器件的开关特性，并且不同电力电子器件模型都具有类似的模型结构。 模型中的电阻Ron和直流电压源Vf分别用来反映电力电子器件的导通电阻和导通时的门槛电压。串联电感限制了器件开关过程中的电流升降速度，模拟器件导通或关断时的动态过程。MATLAB电力电子器件模型一般都没有考虑器件关断时的漏电流。 在MATLAB电力电子器件模型中已经并联了简单的RC串联缓冲电路，在参数表中设置，名称分别为Rs和Cs。更复杂的缓冲电路则需要另外建立。对于MOSFET模型还反并联了二极管，在使用中要注意，需要设置体内二极管的正向压降Vf和等效电阻Rd。对于GTO和IGBT需要设置电流下降时间Tf和电流拖尾时间Tt。 MATLAB的电力电子器件必须连接在电路中使用，也就是要有电流的回路，
但是器件的驱动仅仅是取决于门极信号的有无，没有电压型和电流型驱动的区别，也不需要形成驱动的回路。尽管模型与实际器件工作有差异，但使MATLAB电力电子器件模型与控制连接的时候很方便。MATLAB的电力电子器件模型中含有电感，因此具有电流源的性质，所以在模块参数中还包含了IC即初始电流项。此外也不能开路工作。 含电力电子模型的电路或系统仿真时，仿真算法一般采用刚性积分算法，如ode23tb、ode15s。电力电子器件的模块上，一般都带有一个测量输出端口，通过输出端m可以观测器件的电压和电流。本实验将电力电子器件和负载电阻串联后接至直流电源的两端，给器件提供触发信号，使器件触发导通。 （三）实验内容 （1）在MATLAB/Simulink中构建仿真电路，设置相关参数。 （2）改变器件和触发脉冲的参数设置，观察器件的导通情况及负载端电压、器件电流的变化情况。 （四）实验过程与结果分析 1．仿真系统 Matlab平台 2．仿真参数 （1）Thyristor参数设置： 直流源和电阻参数：
实验一 SCR、GTO、MOSFET、GTR、IGBT特性实验 一、实验目的 (1)掌握各种电力电子器件的工作特性。 (2)掌握各器件对触发信号的要求。 二、实验所需挂件及附件 序 型号备注 号 1DJK01 电源控制屏该控制屏包含“三相电源输出”等几个模块。2DJK06 给定及实验器件该挂件包含“二极管”等几个模块。 3DJK07 新器件特性实验 DJK09 单相调压与可调负 4 载 5万用表自备 将电力电子器件(包括SCR、GTO、MOSFET、GTR、IGBT五种)和负载电阻R 串联后接至直流电源的两端，由DJK06上的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，从而可测得在上述过程中器件的V/A特性；图中的电阻R用DJK09 上的可调电阻负载，将两个90Ω的电阻接成串联形式，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的输出接DJK09上的单相调压器，然后调压器输出接DJK09上整流及滤波电路，从而得到一个输出可以由调压器调节的直流电压源。 实验线路的具体接线如下图所示： 四、实验内容 (1)晶闸管（SCR）特性实验。
(3)功率场效应管（MOSFET）特性实验。
(5)绝缘双极性晶体管（IGBT）特性实验。 五、实验方法 (1)按图3-26接线，首先将晶闸管（SCR）接入主电路，在实验开始时，将DJK06上的给定电位器RP1沿逆时针旋到底，S1拨到“正给定”侧，S2拨到“给定”侧，单相调压器逆时针调到底，DJK09上的可调电阻调到阻值为最大的位置；打开DJK06的电源开关，按下控制屏上的“启动”按钮，然后缓慢调节调压器，同时监视电压表的读数，当直流电压升到40V时，停止调节单相调压器(在以后的其他实验中，均不用调节)；调节给定电位器RP1，逐步增加给定电压，监视电压表、电流表的读数，当电压表指示接近零（表示管子完全导通），停止调节，记录给定电压U
《电力电子技术实验》指导书 合肥师范学院电子信息工程学院
实验一电力电子器件 仿真过程： 进入MATLAB环境，点击工具栏中的Simulink选项。进入所需的仿真环境，如图所示。点击File/New/Model新建一个仿真平台。点击左边的器件分类，找到Simulink和SimPowerSystems，分别在他们的下拉选项中找到所需的器件，用鼠标左键点击所需的元件不放，然后直接拉到Model平台中。 图 实验一的具体过程： 第一步：打开仿真环境新建一个仿真平台，根据表中的路径找到我们所需的器件跟连接器。
提取出来的器件模型如图所示： 图 第二步，元件的复制跟粘贴。有时候相同的模块在仿真中需要多次用到，这时按照常规的方法可以进行复制跟粘贴，可以用一个虚线框复制整个仿真模型。还有一个常用方便的方法是在选中模块的同时按下Ctrl键拖拉鼠标，选中的模块上会出现一个小“+”好，继续按住鼠标和Ctrl键不动，移动鼠标就可以将模块拖拉到模型的其他地方复制出一个相同的模块，同时该模块名后会自动加“1”，因为在同一仿真模型中，不允许出现两个名字相同的模块。 第三步，把元件的位置调整好，准备进行连接线，具体做法是移动鼠标到一个器件的连接点上，会出现一个“十字”形的光标，按住鼠标左键不放，一直到你所要连接另一个器件的连接点上，放开左键，这样线就连好了，如果想要连接分支线，可以要在需要分支的地方按住Ctrl键，然后按住鼠标左键就可以拉出一根分支线了。 在连接示波器时会发现示波器只有一个接线端子，这时可以参照下面示波器的参数调整的方法进行增加端子。在调整元件位置的时候，有时你会遇到有些元件需要改变方向才更方便于连接线，这时可以选中要改变方向的模块，使用Format菜单下的Flip block 和Rotate
方多系曲尤＜200/200学年第学期考试题（卷）宀 子 签 审 任 主 ） 系 （ 室 研 教 师教题命 记 标 何 任 作 准 不 内 以 线 订订 名 姓 装 一号 学 一、选择填空题：下列各题每题有一个最优答案，任选10题，并在空格中填入答案序号多做按错的计分（每小题6分，共60分）0 1.普通晶闸管是 A. B . C. D. 一二极四层结构的 一三极三层结构的 一三极四层结构的 一五极四层结构的 PN型器件，它具有单向导电性。 PNP型器件，它具有双向导电性。 PNPN型器件，它具有单向导电性。 PNPNP型器件，它不具有双向导电性。 2.三相整流电路，共阳极组与共阴极组接法晶闸管的触发控制角 A.不同，相位相差120° C.有点区别，但差别不大 B.相同 a计算的起 点 D.不同，相位相差180° 3.单向桥式全控整流电路电阻负载时，输出直流电压Ud的计算公式 A. B . C . D . U d U d U d U d O.225U2(1 O.45U2(1 O.225U2(1 O.225U2(1 COS ），此时晶闸管导通角为 COS ），此时晶闸管导通角为 COS ），此时晶闸管导通角为2 。 COS ），此时晶闸管导通角为 4.三相半波可控整流电路，电阻负载下 A. a > 30o后电流不连续，此 时 B . 60o后电流不连续，此时 C . > 90°后电流不连续，此 时 D . a > 60°后电流不连续，此 时 O.675U2[1 COS(- 6 ) ] O.765U2[1 COS(- 6 )] O.655U2[1 COS(- 6 )] O.675U2[1 COS(- ) ] U d U d U d U d
课程教案 课程名称：电力电子技术实验 任课教师：张振飞 所属院部：电气与信息工程学院 教学班级：电气1501-1504班、自动化1501-1504自动化卓越1501 教学时间：2017-2018学年第一学期 湖南工学院
课程基本信息
1 P 实验一、SCR、GTO、MOSFET、GTR、IGBT特性实验 一、本次课主要内容 1、晶闸管（SCR）特性实验。 2、可关断晶闸管（GTO）特性实验（选做）。 3、功率场效应管（MOSFET）特性实验。 4、大功率晶体管（GTR）特性实验（选做）。 5、绝缘双极性晶体管（IGBT）特性实验。 二、教学目的与要求 1、掌握各种电力电子器件的工作特性测试方法。 2、掌握各器件对触发信号的要求。 三、教学重点难点 1、重点是掌握各种电力电子器件的工作特性测试方法。 2、难点是各器件对触发信号的要求。 四、教学方法和手段 课堂讲授、提问、讨论、演示、实际操作等。 五、作业与习题布置 撰写实验报告
2 P 一、实验目的 1、掌握各种电力电子器件的工作特性。 2、掌握各器件对触发信号的要求。 二、实验所需挂件及附件 三、实验线路及原理 将电力电子器件(包括SCR、GTO、MOSFET、GTR、IGBT五种)和负载 电阻R串联后接至直流电源的两端，由DJK06上的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，从而可测得 在上述过程中器件的V/A特性；图中的电阻R用DJK09 上的可调电阻负 载，将两个90Ω的电阻接成串联形式，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的输出接DJK09上的单相调压器，然后 调压器输出接DJK09上整流及滤波电路，从而得到一个输出可以由调压 器调节的直流电压源。 实验线路的具体接线如下图所示：
实验一三相桥式全控整流实验 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 1．三相桥式全控整流电路 2．观察整流下或模拟电路故障现象时的波形。 三．实验线路及原理 实验线路下图所示。主电路由三相全控变流电路桥给直流电机供电。可实现直流电动机的调压调速。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。 四．实验设备及仪器 1．MCL系列教学实验台主控制屏。 2．MCL—18组件（适合MCL—Ⅱ)或MCL—31组件（适合MCL—Ⅲ）。 3. 电机导轨及测速发电机（或光电编码器） 4．二踪示波器 5．万用表 五．实验方法 1．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）用示波器观察同步变压器电压和触发脉冲波形，观察移相控制过程并记录波形。其中一个探头接脉冲信号另一个接同步电压信号，两探头共15V地线。 U 注：将I组桥式触发脉冲的六个开关均拨到“接通”。GT和AP1已内部连线无需接线。将 blf 接地。 （5）将给定器输出Ug接至MCL-33面板的Uct端，调节偏移电压Ub，在Uct=0时，使 =150o。 2．三相桥式全控整流电路供电直流电动机调压调速实验 (1)按上图接线,UVW电源线按实验板指定颜色接入保存相序正确，经指导教师检查后方可送电。送电前注意将给定电位器逆时针转到底，保证给定为0V或负给定。 (2)送电顺序合上电源总开关后先送控制电源，再按启动按扭送主回路电源。停机时前将给定电压降至零，按先停主电源后停控制电源顺序停电。 (3)调节Uct，移相控制整流电压，缓慢升速，用示波器观察记录转速为400、800、1200转/分时，整流电压u d=f（t），晶闸管两端电压u VT=f（t）的波形，并记录相应的Ud和交流输入电压U2数值，计算相应的移相控制角数值。
一、单选题（共 6 道试题，共 30 分。） V 1. 全控型器件在较高频率下工作，当器件关断时，因正向电流的迅速降低而由线路电感在器 件两端感应出的过电压称为（）。 A. 操作过电压 B. 雷击过电压 C. 换相过电压 D. 关断过电压 满分：5 分 2. 电力电子器件采用的主要材料是（）。 A. 铁 B. 钢 C. 银 D. 硅 满分：5 分 3. 使IGBT开通的栅射极间驱动电压一般取（）V。 A. （-5）-（-15） B. 10-15 C. 15-20 D. 20-25 满分：5 分 4. （）是将电力MOSFET与晶闸管SCR组合而成的复合型器件。 A. MCT B. SIT C. SITH D. IGCT 满分：5 分 5. 电力二极管的最高工作结温通常在（）℃之间。
A. 0-100 B. 50-125 C. 100-175 D. 125-175 满分：5 分 6. 电力场效应晶体管的英文表示为（）。 A. GTO B. GTR C. 电力MOSFET D. IGBT 满分：5 分 二、多选题（共 6 道试题，共30 分。） V 1. GTR的主要特性是（）。 A. 耐压低 B. 耐压高 C. 电流大 D. 电流小 满分：5 分 2. 下列哪些是对触发脉冲和脉冲触发电路的要求？（） A. 触发脉冲有足够的幅值 B. 触发脉冲波形有一定的宽度 C. 触发脉冲功率足够 D. 触发电路有良好的抗干扰性能 满分：5 分 3. 下列属于晶闸管的派生器件的是（）。 A. 快速晶闸管
B. 双向晶闸管 C. 逆导晶闸管 D. 光控晶闸管 满分：5 分 4. 晶闸管门极说法正确的是（）。 A. 可以控制其导通 B. 可以控制其关断 C. 不能控制其导通 D. 不能控制其关断 满分：5 分 5. 下列是常用的过电流保护措施的是（）。 A. 快速熔断器 B. 直流快速断路器 C. 过电流继电器 D. 以上都不正确 满分：5 分 6. 下列不是电力电子器件并联均流措施的是（）。 A. 尽量采用特性一致的元器件进行并联 B. 尽量采用特性不一致的元器件进行并联 C. 安装时尽量使各并联器件具有对称的位置 D. 安装时不能使各并联器件具有对称的位置 满分：5 分 三、判断 1~8 ABBAABBB
目录 实验一：常用电力电子器件特性测试 (3) （一）实验目的： (3) 掌握几种常用电力电子器件（SCR、GTO、MOSFET、IGBT）的工作特性； (3) 掌握各器件的参数设置方法，以及对触发信号的要求。 (3) （二）实验原理 (3) （三）实验内容 (3) （四）实验过程与结果分析 (3) 1．仿真系统 (3) 2．仿真参数 (4) 3．仿真波形与分析 (4) 4．结论 (10) 实验二：可控整流电路 (11) （一）实验目的 (11) （二）实验原理 (11) （三）实验内容 (11) （四）实验过程与结果分析 (12) 1．单相桥式全控整流电路仿真系统，下面先以触发角为0度，负载为纯电阻负载为例 (12) 2．仿真参数 (12) 3．仿真波形与分析 (14) 实验三：交流-交流变换电路 (19) （一）实验目的 (19) （三）实验过程与结果分析 (19) 1）晶闸管单相交流调压电路 (19) 实验四：逆变电路 (26) （一）实验目的 (26)
（二）实验内容 (26) 实验五：单相有源功率校正电路 (38) （一）实验目的 (38) （二）实验内容 (38) 个性化作业： (40) （一）实验目的： (40) （二）实验原理： (40) （三）实验内容 (40) （四）结果分析： (44) （五）实验总结： (45)
实验一：常用电力电子器件特性测试 （一）实验目的： 掌握几种常用电力电子器件（SCR、GTO、MOSFET、IGBT）的工作特性； 掌握各器件的参数设置方法，以及对触发信号的要求。（二）实验原理 将电力电子器件和负载电阻串联后接至直流电源的两端，给器件提供触发信号，使器件触发导通。 （三）实验内容 ?在MATLAB/Simulink中构建仿真电路，设置相关参数。 ?改变器件和触发脉冲的参数设置，观察器件的导通情况及负载端电压、器件电流的变化情况。 （四）实验过程与结果分析 1．仿真系统 以GTO为例，搭建仿真系统如下：
实验三 常用电力电子器件的特性和驱动实验 一、实验目的 (1) 掌握常用电力电子器件的工作特性。 (2) 掌握常用器件对触发MOSFET 、信号的要求。 (3) 理解各种自关断器件对驱动电路的要求。 (4) 掌握各种自关断器件驱动电路的结构及特点。 (5) 掌握由自关断器件构成的PWM 直流斩波电路原理与方法。 二、预习内容 (1) 了解SCR 、GTO 、GTR 、MOSFET 、IGBT 的结构和工作原理。 (2) 了解SCR 、GTO 、GTR 、MOSFET 、IGBT 有哪些主要参数。 (3) 了解SCR 、GTO 、GTR 、MOSFET 、IGBT 的静态和动态特性。 （4）阅读实验指导书关于GTO 、GTR 、MOSFET 、IGBT 的驱动原理。 三、实验所需设备及挂件 四、实验电路原理图 1、SCR 、GTO 、MOSFET 、GTR 、IGBT 五种特性实验原理电路如下图X-1所示： 图 X-1特性实验原理电路图 X-2虚框中五种器件的1、2、3标号连接示意图 三相电网电压
2、GTO、MOSFET、GTR、IGBT四种驱动实验原理电路框图如下图X-3所示： 图X-3 GTO、MOSFET、GTR、IGBT四种驱动实验原理电路框图 3、GTO、MOSFET、GTR、IGBT四种驱动实验的流程框图如图X-4 图X-4 GTO、MOSFET、GTR、IGBT四种驱动实验的流程框图 五、实验内容 1、SCR、GTO、MOSFET、GTR、IGBT 五种器件特性的测试 2、GTO、MOSFET、GTR、IGBT驱动电路的研究。 六、注意事项 （1）注意示波器使用的共地问题。 （2）每种器件的实验开始前，必须先加上器件的控制电压，然后再加主回路的电源；实验结束时，必须先切断主回路电源，然后再切断控制电源。 （3）驱动实验中，连接驱动电路时必须注意各器件不同的接地方式。 （4）不同的器件驱动电路需接不同的控制电压，接线时应注意正确选择。 七、实验方法与步骤 1、SCR、GTO、MOSFET、GTR、IGBT 五种器件特性的测试 1）关闭总电源，按图X－5的框图接主电路 图X－5实验接线框图
实验一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)掌握锯齿波同步移相触发电路的调试方法。 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1-11所示。锯齿波同步移相触发电路由同步检测、锯齿波形成、移相控制、脉冲形成、脉冲放大等环节组成，其工作原理可参见1-3节和电力电子技术教材中的相关内容。 四、实验内容 (1)锯齿波同步移相触发电路的调试。 (2)锯齿波同步移相触发电路各点波形的观察和分析。 五、预习要求 (1)阅读本教材1-3节及电力电子技术教材中有关锯齿波同步移相 触发电路的内容，弄清锯齿波同步移相触发电路的工作原理。 (2)掌握锯齿波同步移相触发电路脉冲初始相位的调整方法。 六、思考题 (1)锯齿波同步移相触发电路有哪些特点? (2)锯齿波同步移相触发电路的移相范围与哪些参数有关? (3)为什么锯齿波同步移相触发电路的脉冲移相范围比正弦波同步移相触发电路的移相范围要大? 七、实验方法 (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（不能打到“交流调速”侧工作，因为DJK03-1的正常工作电源电压为220V 10%，而“交流调速”侧输出的线电压为240V。如果输入电压超出其标准工作范围，挂件的使用寿命将减少，甚至会导致挂件的损坏。在“DZSZ-1型电机及自动控制实验装置”上使用时，通过操作控制屏左侧的自藕调压器，将输出的线电压调到220V左右，然后才能将电源接入挂件），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，这时挂件中所有的触发电路都开始工作，用双踪示波器观察锯齿波同步触发电路各观察孔的电压波形。 ①同时观察同步电压和“1”点的电压波形，了解“1”点波形形成的原因。 ②观察“1”、“2”点的电压波形，了解锯齿波宽度和“1”点电压波形的关系。 ③调节电位器RP1，观测“2”点锯齿波斜率的变化。 ④观察“3”～“6”点电压波形和输出电压的波形，记下各波形的幅值与宽度，并比较“3”点电压U3和“6”点电压U6的对应关系。 (2)调节触发脉冲的移相范围
一、填空题(本题共8小题，每空1分，共20分) 1、电子技术包括_信息电子技术__和电力电子技术两大分支，通常所说的模拟电子技术和数字电子技术就属于前者。 2、为减少自身损耗，提高效率，电力电子器件一般都工作在―开关 _______ 状态。当器件的工作频率较高时，__ 开关______损耗会成为主要的损耗。 3、在PWM控制电路中，载波频率与调制信号频率之比称为___________ 载波比__________ ，当它为常数时的调制方式称 为—同步________ 调制。在逆变电路的输出频率范围划分成若干频段，每个频段内载波频率与调制信号频率之 比为桓定的调制方式称为_______ 分段同步_________ 调制。 4、面积等效原理指的是，—冲量________ 相等而—形状—不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相 同。 5、在GTR、GTO、IGBT与MOSFET中，开关速度最快的是___________ M OSFET________ ，单管输出功 率最大的是___ GTO _______________ 应用最为广泛的是_______ IGBT __________ 。 6设三相电源的相电压为U2,三相半波可控整流电路接电阻负载时，晶闸管可能承受的最大反向电压为电源线电压的峰值，即—■' ■亠 ____________ ，其承受的最大正向电压为: I _ ■ 7、逆变电路的负载如果接到电源，则称为________ 有源____ 逆变，如果接到负载，则称为_______ 无源—逆变。 &如下图，指岀单相半桥电压型逆变电路工作过程中各时间段电流流经的通路(用V1,VD1,V2,VD2 表示)。 (1) 0~t1时间段内，电流的通路为—VD1 __________ ; (2) t1~t2时间段内，电流的通路为—V1 _________ ; (3) t2~t3时间段内，电流的通路为—VD2 _________ ; (4) t3~t4时间段内，电流的通路为—V2 _________ ; (5) t4~t5 时间段内，电流的通路为—VD1 ________ ;
实验三常用电力电子器件的特性和驱动实验、实验目的 (1) 掌握常用电力电子器件的工作特性。 (2) 掌握常用器件对触发MOSFET、信号的要求。 (3) 理解各种自关断器件对驱动电路的要求。 (4) 掌握各种自关断器件驱动电路的结构及特点。 (5) 掌握由自关断器件构成的PWM 直流斩波电路原理与方法。 、预习内容 (1)了解SCR、GTO、GTR、MOSFET、IGBT 的结构和工作原理。 (2)了解SCR、GTO、GTR、MOSFET、IGBT 有哪些主要参数。 (3)了解SCR、GTO、GTR、MOSFET、IGBT 的静态和动态特性。 (4)阅读实验指导书关于GTO、GTR、MOSFET、IGBT的驱动原理。 三、实验所需设备及挂件 序号型号备注 1DJK01电源控制屏主电源控制屏(已介绍) 2DJK06给定及实验器件包含二极管、开关，正、负15伏直流给定等3DJK07新器件特性试验含SCR、GTO、GTR、MOSFET、IGBT五种 器件 4DJK09单相调压与可调负载 5DJK12功率器件驱动电路实验箱 6万用表 1 )设备及列表 7 件2)挂图片
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X-2虚框中五种器件的1、2、3标号连接示意图 3、GTO 、 MOSFET 、GTR 、 图X-4 GTO 、MOSFET 、GTR 、IGBT 四种驱动实验的流程框图 五、实验内容 四、实验电路原理图 图X-1特性实验原理电路图 1 、 SCR 、 GTO 、MOSFET 、 GTR 、IGBT 五种器件特性的测试 MOSFET 、GTR 、IGBT 四种驱动实验原理电路框图 图 X-3 GTO 、 2、GTO 、MOSFET 、GTR 、IGBT 四种驱动实验原理电路框图如下图 X-3所示: IGBT 四种驱动实验的流程框图如图 X-4
第一章复习题 1.使晶闸管导通的条件是什么？ 答：当晶闸管承受正向电压时，仅在门极有触发电流的情况下晶闸管才能导通。 2．维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？ 答：（1）维持晶闸管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维持电流。 （2）若要使已导通的晶闸管关断，只能利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下，即降到维持电流以下，便可使导通的晶闸管关断。 3.GTO和普通晶闸管同为PNPN结构，为什么GTO能够自关断，而普通晶闸管不能？ 答：（1）GTO在设计时，a2较大，这样晶体管v2控制灵敏，易于GTO关断； （2）GTO导通时a1+a2的更接近于1，普通晶闸管a1+a2≥1.5，而GTO则为约等于1.05，GTO的饱和程度不深，接近于临界饱和，这样为门极控制提供了有利条件； （3）多元集成结构每个GTO元阴极面积很小，门极和阴极间的距离大为缩短，使得p2极区所谓的横向电阻很小，从而使从门极抽出较大的电流成为可能。 4．如何防止电力MOSFET因静电感应引起的损坏？ 答：（1）一般在不用时将其三个电极短接； （2）装配时人体，工作台，电烙铁必须接地，测试时所有仪器外壳必须接地； （3）电路中，栅，源极间常并联齐纳二极管以防止电压过高。 （4）漏，源极间也要采取缓冲电路等措施吸收过电压。 5.IGBT,GTR,GTO和电力MOSFET的驱动电路各有什么特点？ 答：IGBT驱动电路的特点是：驱动电路具有较小的输出电阻，IGBT是电压驱动型器件，IGBT 的驱动多采用专用的混合集成驱动器。 GTR驱动电路的特点是：驱动电路提供的驱动电流有足够陡的前沿，并有一定的过冲，这样可加速开通过程，减小开通损耗，关断时，驱动电路能提供幅值足够大的反向基极驱动电流，并加反偏截止电压，以加速关断速度。 GTO驱动电路的特点是：GTO要求其驱动电路提供的驱动电流的前沿应有足够的幅值和陡度，且一般需要在整个导通期间施加正门极电流，关断需施加负门极电流，幅值和陡度要求更高，其驱动电路通常包括开通驱动电路，关断驱动电路和门极反偏电路三部分。 电力MOSFET驱动电路的特点：要求驱动电路具有较小的输入电阻，驱动功率小且电路简单。 6.全控型器件的缓冲电路的主要作用是什么？试分析RCD缓冲电路中各元件的作用。 答：全控型器件缓冲电路的主要作用是抑制器件的内因过电压，du/dt或过电流和di/dt，
实验三常用电力电子器件的特性和驱动实验 一、实验目的 (1) 掌握常用电力电子器件的工作特性。 (2) 掌握常用器件对触发MOSFET、信号的要求。 (3) 理解各种自关断器件对驱动电路的要求。 (4) 掌握各种自关断器件驱动电路的结构及特点。 (5) 掌握由自关断器件构成的PWM 直流斩波电路原理与方法。 二、预习内容 (1) 了解SCR、GTO、GTR、MOSFET、IGBT的结构和工作原理。 (2) 了解SCR、GTO、GTR、MOSFET、IGBT有哪些主要参数。 (3) 了解SCR、GTO、GTR、MOSFET、IGBT的静态和动态特性。 （4）阅读实验指导书关于GTO、GTR、MOSFET、IGBT的驱动原理。 三、实验所需设备及挂件
四、实验电路原理图 1、SCR 、GTO 、MOSFET 、GTR 、IGBT 五种特性实验原理电路如下图X-1所示： 图 X-1特性实验原理电路图 三相电网电压
X-2虚框中五种器件的1、2、3标号连接示意图 2、GTO、MOSFET、GTR、IGBT四种驱动实验原理电路框图如下图X-3所示： 图X-3 GTO、MOSFET、GTR、IGBT四种驱动实验原理电路框图 3、GTO、MOSFET、GTR、IGBT四种驱动实验的流程框图如图X-4 图X-4 GTO、MOSFET、GTR、IGBT四种驱动实验的流程框图 五、实验内容 1、SCR、GTO、MOSFET、GTR、IGBT 五种器件特性的测试 2、GTO、MOSFET、GTR、IGBT驱动电路的研究。 六、注意事项 （1）注意示波器使用的共地问题。 （2）每种器件的实验开始前，必须先加上器件的控制电压，然后再加主回路的电源；实验结束时，必须先切断主回路电源，然后再切断控制电源。 （3）驱动实验中，连接驱动电路时必须注意各器件不同的接地方式。 （4）不同的器件驱动电路需接不同的控制电压，接线时应注意正确选择。 七、实验方法与步骤 1、SCR、GTO、MOSFET、GTR、IGBT 五种器件特性的测试 1）关闭总电源，按图X－5的框图接主电路
部分电子器件的测试和判断方法 1、二极管和桥堆 二极管的检测是用万用表的二极管档测PN结的压降，二极管的正极是PN结的正端，负极是PN结的负端。PN结的正向压降约为0.3—0.8V，反向为∞。桥堆的检测和二极管一样，分别测四个二极管的好坏，若其中有一个坏的，则桥堆是坏的。 2、三极管 三极管有NPN型和PNP型，用万用表的二极管档测两个PN结的压降，可粗略判断三极管的好坏，PN结的正向压降约为0.2—0.7V，反向为∞。也可以测三极管的放大倍数，数值为0或∞的管子一般是坏的。三极管的损坏形式一般是b-e结击穿，严重时连c-b结也击穿。 3、MOS管 场效应管（常用MOS管）有N沟道型和P沟道型，测试时用万用表的二极管档，栅极（G）对源极（S）和漏极（D）是双向绝缘的（数值为∞）；S对D相当于一个PN结（P沟道型为D对S），测试时可参照PN结的测试。MOS管的损坏形式一般是D-S结击穿，严重时连G-S绝缘也击穿。 4、IGBT IGBT模块可通过测量G-E间的结电容来判断，模块的G-E结电容与它的耐流值有关，一般好的100A以下模块G-E结电容在4~20nF间，100A以上模块的G-E结电容可能超过20nF。我们也可以通过测量模块G-E、G-C、C-E的电阻来判断，常见模块的损坏形式是G-E击穿或C-E击穿。 5、变压器 变压器的损坏一般是匝间短路或开路。开路的情况可以用万用表测量；对于短路情况，我们可以在它的高压端加交流市电，然后测它的空载损耗和或副边电压来判断它的好坏。对于小变压器而言，损坏较多的情况还是原边开路。 6、电容 温度升高而形成恶性循环，继而膨胀、失效。有些损坏的电容可从外观上来判断， 膨胀、变形或出现漏液的电容一般是坏的。电容也可以万用表来测量，对于容值较小的，可 以用万用表的电容档测其容值，偏差不大的电容是好的；对于容值较大的电容，可用万用表
目录 实验一：常用电力电子器件特性测试 ......................... 错误!未定义书签。（一）实验目的：.................................... 错误!未定义书签。掌握几种常用电力电子器件（SCR、GTO、MOSFET、IGBT）的工作特性；错误!未定义书签。 掌握各器件的参数设置方法，以及对触发信号的要求。 ....... 错误!未定义书签。（二）实验原理......................................... 错误!未定义书签。（三）实验内容......................................... 错误!未定义书签。（四）实验过程与结果分析 ............................... 错误!未定义书签。 1．仿真系统 .......................................... 错误!未定义书签。 2．仿真参数 .......................................... 错误!未定义书签。 3．仿真波形与分析 .................................... 错误!未定义书签。 4．结论.............................................. 错误!未定义书签。实验二：可控整流电路 ..................................... 错误!未定义书签。（一）实验目的......................................... 错误!未定义书签。（二）实验原理......................................... 错误!未定义书签。（三）实验内容......................................... 错误!未定义书签。（四）实验过程与结果分析 ............................... 错误!未定义书签。 1．单相桥式全控整流电路仿真系统，下面先以触发角为0度，负载为纯电阻负载为例................................................. 错误!未定义书签。
实验一电力电子器件的驱动与保护电路实验 一、实验目的 (1)理解各种自关断器件对驱动与保护电路的要求。 (2)熟悉各种自关断器件的驱动与保护电路的结构及特点。 (3)掌握由自关断器件构成PWM 直流斩波电路原理与方法。 二、实验设备及仪器 1．THPE-1 型实验箱 2．双踪示波器 三、GTR实验线路及实验方法 1、实验线路 自关断器件GTR驱动和保护实验的实验接线及实验原理图如图2所示。主回路由GTR、灯泡负载组成，为了测量主回路电流，在主回路中还应串入直流电流表。主回路由实验箱上的直流220V电压供电，接线时，应从直流电源的正极出发，经过主回路各串联器件回到直流电源负端。 GTR驱动和保护电路的输入信号为PWM发生器的输出信号，GTR驱动和保护电路的三个输出端子则分别连接到GTR器件的相应端子。GTR驱动和保护电路的由实验箱的+5V和-5V供电。
2、实验方法及步骤 （1）断开主回路，把PWM模块的频率选择开关拨至“低频档”，并使用示波器在输出端观察输出波形，调节频率按钮，使PWM波输出频率在“1KHz”左右。 （2）检查驱动电路的工作情况。在未接通主电路的情况下，接通驱动模块的电源并按图2所示将输入端与PWM模块的输出端相连接。使用示波器在驱动模块的输出端观察驱动电路输出波形，调节PWM 波形发生器的频率及占空比，观测PWM 波形的变化规律。 （3）驱动电路正常工作后，将占空比调小，然后合上主电路电源开关，再调节占空比，用示波器观测、记录不同占空比时GTR基极的驱动电压、GTR 管压降及负载上的波形。 （4）测定并记录不同占空比α时负载的电压平均值U a于下表中： 表1 GTR实验结果 3、注意事项 驱动与保护电路接线时，要注意控制电源及接地的正确连接。对于GTR 器件，采用±5V 电源驱动。 四、GTO实验线路及实验方法 GTO实验方法与GTR的实验方法相同。 表2 GTO实验结果
份测验电力电子技术第一次作业
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2014年9月份考试电力电子技术第一次作业 一、单项选择题（本大题共100分，共 40 小题，每小题 2.5 分） 1. 晶闸管从阻断转为导通，必须同时具备的两个条件是（）。 A. A、阳极正向电压和门极反向电流 B.阳极反向电压和门极反向电流 C. C、阳极反向电压和门极正向电流 D、阳极正向电压和门极正向电流 2. 利用附加的换流电路对晶闸管施加反向电压或反向电流的换流方式，称为（）。 A.电网换流 B.强迫换流 C.负载换流 D.器件换流 3. 无源逆变指的是（）。 A. 将直流电能转变为某一频率或频率可调的交流电能，送给负载 B. 将直流电能转变为某一频率或频率可调的交流电能，送给电网 C. 将交流电能转变为某一频率或频率可调的交流电能，送给负载 D. 将交流电能转变为某一频率或频率可调的交流电能，送给电网 4. 晶闸管的额定电流是用一定条件下流过的最大工频正弦半波（）来确定。 A. 电流有效值 B. 电流峰值 C. 电流瞬时值 D. 电流平均值 5. 晶闸管工作过程中，管子本身的损耗等于管子两端的电压乘以（）。 A. 阳极电流 B. 门极电流 C. 阳极电流与门极电流之差 D. 阳极电流与门极电流之和 6. 晶闸管导通后，要使晶闸管关断，必须（） A. 在门极施加负脉冲信号 B. 使控制角应该大于90度 C. 使阳极电流小于维持电流 D. 使控制角小于90度 7. 单相桥式全控整流电路带反电势负载，串联电感L，工作在有源逆变状态，的工作范围 是（） A. B. C. D. 8. 三相半波带电阻性负载时， 为（）度时，可控整流输出的电压波形处于连续和断续的临界状态。 A. 0 B. 60 C. 30 D. 120 9. 逆变角β值的大小等于（）。 A. B. C. D. 10. 题目：以下正确的叙述是（）。 A. A、晶闸管只存在动态损耗，而不存在静态损耗 B. B、晶闸管只存在静态损耗，而不存在动态损耗 C. C、晶闸管既不存在动态损耗，也不存在静态损耗 D. D、晶闸管既存在动态损耗，也存在静态损耗 11. 三相半波可控整流电路的自然换相点是( )。 A. 交流相电压的过零点 B. 本相相电压与相邻相电压正半周的交点处 C. 比三相不控整流电路的自然换相点超前30° D. 比三相不控整流电路的自然换相点滞后60°
电力电子技术实验指导书 第一章概述 一、电力电子技术实验内容与基本实验方法 电力电子技术是20世纪后半叶诞生和发展的一门新技术，广泛应用于工业领域、交通运输、电力系统、通讯系统、计算机系统、能源系统及家电、科研领域。 电力电子技术课程既是一门技术基础课程，也是一门实用性很强的应用型课程，因此实验在教学中占有十分重要的位置。 电力电子技术实验课的主要内容为：电力电子器件的特性研究，重点是开关特性的研究；电力电子变换电路的研究，包括：三相桥式全控整流电路（AC/DC 变换）、SPWM逆变电路（DC/AC变换）、直流斩波电路（DC/DC变换）、单相交流调压电路（AC/AC变换）四大类基本变流电路。 电力电子技术实验借助于现代化的测试仪器与仪表，使学生在实验的同时熟悉各种仪器的使用，以进一步提高实验技能。 波形测试方法是电力电子技术实验中基本的、常用的实验方法，电力电子器件的开关特性依据波形测试而确定器件的工作状态及相应的参数；电力电子变换电路依据波形测试来分析电路中各种物理量的关系，确定电路的工作状态，判断各个器件的正常与否。因此，掌握不同器件、不同电路的波形测试方法，可以使学生进一步掌握电力电子电路的工作原理以及工程实践的方法。 本讲义参考理论课的内容顺序编排而成，按照学生掌握知识的规律循序渐进，旨在加强学生实验基本技能的训练、实现方法的掌握；培养和提高学生的工程设 计与应用能力。 由于编者水平有限，难免有疏漏之处，恳请各位读者提出批评与改进意见。二、实验挂箱介绍与使用方法 （一）MCL—07挂箱电力电子器件的特性及驱动电路 MCL—07挂箱由GTR驱动电路、MOSFET驱动电路、IGBT驱动电路、PWM 发生器、主电路等部分组成。 1、GTR驱动电路：内含光电耦合器、比较器、贝克箝位电路、GTR功率器件、串并联缓冲电路、保护电路等。可对光耦特性（延迟时间、上升时间、下降时间），贝克电路对GTR导通关断特性的影响，不同的串、并联电路对GTR开关特性的影响以及保护电路的工作原理进行分析和研究。 2、MOSFET驱动电路：内含高速光耦、比较器、推挽电路、MOSFET功率器件等。可以对高速光耦、推挽驱动电路、MOSFET的开启电压、导通电阻R ON 、跨导g m、反相输出特性、转移特性、开关特性进行研究。 3、IGBT电路驱动：采用富士IGBT专用驱动芯片EXB841，线路典型，外扩保护电路。可对EXB841的驱动电路各点波形以及IGBT的开关特性进行研究。
试题 1．第1题单选题普通晶闸管是一种单向导电器件，它在电压阻断能力方面的特点是：____。 A、仅具有正向阻断能力 B、仅具有反向阻断能力 C、正、反向电压阻断能力都具备 D、接入反并联二极管时，正、反向电压阻断能力才都具备 标准答案：C 您的答案：C 题目分数：4 此题得分：4.0 批注： 2．第2题单选题单相半波可控整流电阻性负载电路中，控制角α的最大移相范围是____。 A、0°-180° B、0°-15° C、0°-120° D、0°-90° 标准答案：A 您的答案：A 题目分数：4 此题得分：4.0 批注： 3．第3题单选题为了让晶闸管可控整流电感性负载电路正常工作，应在电路中接入____。 A、三极管
B、续流二极管 C、保险丝 D、电力场效应晶体管 标准答案：B 您的答案：B 题目分数：3 此题得分：3.0 批注： 4．第4题单选题三相全控桥式整流电路带电阻负载，当触发角α=0o时，输出的负载电压平均值为____。 A、0.45U2 B、0.9U2 C、1.17U2 D、2.34U2 标准答案：D 您的答案：D 题目分数：4 此题得分：4.0 批注： 5．第5题单选题单相桥式可控整流电路输出直流电压的平均值应该等于整流前交流电压的____倍。 A、1 B、0.5 C、0.45 D、0.9 标准答案：D 您的答案：D 题目分数：3
此题得分：3.0 批注： 6．第6题单选题对于可控整流电路，其换流重叠角大小的影响因素，主要包括：____。 A、变压器等效漏感LB B、直流侧电流Id C、A、B两个方面都有影响 D、Ud代表的平均值电压的增加量 标准答案：C 您的答案：C 题目分数：4 此题得分：4.0 批注： 7．第7题多选题晶闸管的工作状态有____状态。 A、正向导通 B、正向阻断 C、反向导通 D、反向阻断 标准答案：A,B,D 您的答案：A,B,D 题目分数：6 此题得分：6.0 批注： 8．第8题多选题有源逆变的条件包括____。 A、与晶闸管的导通方向一致的直流电动势 B、与晶闸管导通方向不一致的直流电动势 C、