广东石油化工学院电力电子技术实验指导书

《电力电子技术》实验指导书电力电子实验室编华北电力大学二00六年十月1. 实验总体目标《电力电子技术》是电气工程及其自动化专业必修的专业基础课。

本实验是《电力电子技术》课程内实验，实验的主要目的是使学生在学习的过程屮通过实验环节进一步加深对电力电子电路工作原理的认识和理解，掌握测试电力电子电路的技能和方法，为后续课程打好基础。

2. 适用专业电气工程及其自动化以及和关各专业本科3・先修课程模拟电子技术基础，数字电子技术基础4.实验课时分配5. 实验环境实验室要求配有电力电子专用实验台，示波器，万用表等实验设备。

6. 实验总体要求掌握电力电子电路的测试和实验方法，拿握双踪示波器的使用方法；通过对实验电路的波形分析加深对电力电子电路工作原理的理解，建立电力电子电路的整体概念。

7. 本实验的重点、难点及教学方法建议《电力电子技术》实验的重点是：熟悉各种电力电子器件的特性和使用方法；掌握常用电力电子电路的拓扑、工作原理、控制方法和实验方法。

《电力电子技术》实验的难点是：电力电子电路的工作原理的理解和示波器的使用方法。

教学方法建议：在开始实验之前，通过多媒体设备对实验原理及实验方法进行讲解，同时对示波器的使用方法进行详细的讲解，对以通过实验演示的形式加深学牛对于实验内容的理解。

实验一、电力电子器件特性实验 (4)实验二、整流电路实验 (8)实验三、直流斩波电路实验（一）11实验四、直流斩波电路实验（二）14实验五、SPWM逆变电路实验17实验一、电力电子器件特性实验一、实验目的1 •熟悉MOSFET主要参数与开关特性的测童方法2.熟悉IGBT主要参数与开关特性的测试方法。

二、实验类型（验证型）木实验为验证型实验，通过实验对MOSFET和IGBT的主要参数和特性的测量，验证其开关特性。

三、实验仪器1 • MCL-07电力电子实验箱中的MOSFET与IGBT器件及英驱动电路部分2.双踪示波器3.毫安表4.电流表5.电压表四.实验原理MOSFET主要参数的测量电路原理图如图所示。

同学们:这是我们电力电子技术实验指导参考书，请同学们结合实验内容和要求参考实验参考书完成预习报告和实验2021~2021学年第一学期电力电子技术实验指导参考书实验1 三相桥式全控整流电路的性能研究实验目的1、熟悉三相全控桥式整流电路的结构特点，以及整流变压器、同步变压器的连接；2、掌握KC785集成触发电路的应用；3、掌握三相晶闸管集成触发电路的工作原理与调试〔包括各点电压波形的测试与分析〕。

4、研究三相全控桥式整流供电电路〔电阻负载时〕，在不同导通角下的电压与电流波形。

二、实验电路与工作原理〔一〕三相全控桥式整流电路如图7-1所示。

图7-1三相晶闸管全控桥式整流电路〔单元7〕1、图中6个晶闸管的导通顺序如图7-2所示。

它的特点是：①它们导通的起始点〔即自然换流点〕；对共阴极的VT1、VT3、VT5，为uΑ、uB、uC 三个正半波的交点；而对共阳极的VT4、VT6、VT2，那么为三相电压负半波的交点。

②在共阳极和共阴极的管子中，只有各有一个导通，才能构成通路，如6-1、1-2、2-3、3-4、4-5、5-6、6-1等，参见图7-2。

这样触发脉冲和管子导通的顺序为1→2→3→4→5→6，间隔为60°。

③为了保证电路能启动和电流断续后能再触发导通，必须给对应的两个管子同时加上触发脉冲，例如在6-1时，先前已给VT1发了触发脉冲，但到1-2时，还得给VT1再补发一个脉冲〔在下面介绍的触发电路中，集成电路KC41C的作用，就是产生补脉冲的〕，所以对每个管子触发，都是相隔60°的双脉冲，见图7－2b〔当然用脉宽大于60°的宽脉冲也可以，但功耗大〕。

2、在图7-1中，TA为电流互感器〔三相共3个〕，〔HG1型，5Α╱2.5mΑ，负载电阻＜100Ω〕，由于电流互感器二次侧不可开路〔开路会产生很高电压〕，所以二次侧均并有一个负载电阻。

〔二〕整流变压器与同步变压器的接线如图7-3所示。

实验一 电力电子元件测试一、实验目的1．观察晶闸管（SCR ）的结构，掌握测试晶闸管好坏的正确方法。

2．观察IGBT 和MOSFET 的结构，掌握测试IGBT 和MOSFET 好坏的正确方法。

3．验证晶闸管导通与关断条件。

4．掌握各种电力电子器件的工作特性。

二、实验设备三、实验线路及原理1、晶闸管电极的判定和简单测试若从外观上判断，3个电极形状各不相同，无需作任何测量就可以识别。

小功率晶闸管的门极比阴极细，大功率的门极则用金属编制套引出，像一根辫子。

有的在阴极上另引出一根较细的引线，以便和触发电路连接，这种晶闸管虽有4个电极，也无需测量就能识别。

（2）晶闸管的简单测试在实际的使用过程中，很多时候需要对晶闸管的好坏进行简单的判断，我们常常采用万用表法进行判别。

1）万用表档位放至于欧姆档R ×100，将红表笔接在晶闸管的阳极，黑表笔接在晶闸管的阴极观察指针摆动情况，如图1-1所示。

图1-1 测量阳极和阴极间反向电阻2）将黑表笔接晶闸管的阳极，红表笔接晶闸管的阴极观察指针摆动情况，如图1-2所示。

图1-2 测量阳极和阴极间正向电阻结果：正反向阻值均很大原因：晶闸管是四层三端半导体器件，在阳极和阴极之间有三个PN 结，无论如何加电压，总有一个PN 结处于反向阻断状态，因此正反向阻值均很大。

3）将红表笔接晶闸管的阴极，黑表笔接晶闸管的门极观察指针摆动情况，如图1-3所示。

图1-3 测量门极和阴极间正向电阻4）将黑表笔接晶闸管的阴极，红表笔接晶闸管的门极观察指针摆动情况，如图1-4所示。

图1-4 测量门极和阴极间反向电阻理论结果：当黑表笔接控制极，红表笔接阴极时，阻值很小；当红表笔接控制极，黑表笔接阴极时，阻值较大。

实测结果：两次测量的阻值均不大 原因：在晶闸管内部控制极与阴极之间反并联了一个二极管，对加到控制极与阴极之间的反向电压进行限幅，防止晶闸管控制极与阴极之间的PN 结反向击穿。

2、SCR 、MOSFET 、IGBT 特性实验将电力电子器件(包括SCR 、MOSFET 、IGBT 三种)和负载电阻R 串联后接至直流电源的两端，由直流电源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。

电力电子技术实验指导书16K版目录第一章MCL-Ⅱ型教学实验台简介 (2)§1-1 概述 (2)§1-2 《电力电子技术》课程实验所用设备 (4)第二章实验内容 (15)§2-1 实验一锯齿波同步移相触发电路的研究 (15)§2-2 实验二三相桥式全控整流电路的研究 (18)§2-3 实验三直流斩波电路的研究 (21)§2-4 实验四单相交流调压电路的研究 (25)第一章MCL-Ⅱ型教学实验台简介§1-1 概述MCL-Ⅱ型教学实验台是自动化系针对《电机及拖动基础》、《电力电子技术》、《电力拖动自动控制系统》等课程实验购置的实验设备，其外观如图1所示。

图1 MCL-Ⅱ型教学实验台一．MCL-Ⅱ型教学实验台的特点：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《电力电子技术》，《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晶闸管，并可模拟整流缺相和逆变颠覆等故障现象。

二．MCL-Ⅱ型教学实验台的技术参数1.输入电源：～380V±10%；50HZ±1HZ2.工作条件：环境温度：-5 ～400C；相对湿度：< 75%；海拔：< 1000 m3.装置容量：< 1KV A4.电机容量：< 200W5.外形尺寸：长1600mm ×宽700mm三．MCL-Ⅱ型教学实验台能开设的实验MCL-Ⅱ型教学实验台能开设《电机及拖动基础》、《电力电子技术》、《电力拖动自动控制系统》课程的主要实验。

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。

电力电子技术实验装置简介................................................. -2 -电力电子技术实验的基本要求和安全操作说明 (6)第一章晶闸管部分 (8)实验一正弦波同步移相触发电路实验 (8)实验二锯齿波同步移相触发电路实验 (10)实验三单相半波整流电路实验 ............................................ -12 -实验四单相桥式半控整流电路实验 (75)实验五单相桥式全控整流及有源逆变电路实验 ........................... -18 -实验六三相半波可控整流电路实验 ...................................... -22 -实验七三相桥式半控整流电路实验 ...................................... -25 -实验八三相桥式全控整流及有源逆变电路实验 . (28)实验九单相并联逆变电路实验 (33)实验十单相交流调压电路的性能研究 (36)实验^一三相交流调压电路实验 (39)第二章全控型器件特性部分 (42)实验十二SCR、GTO、MOSFET、GTR、IGBT特性实验 (42)实验十三GTO、MOSFET、GTR、IGBT驱动与保护电路实验 (45)第三章控型器件典型线路部分 (48)实验十四单相交直交变频电路原理 (48)(单相正眩波脉宽调制(SPWM)逆变实验) (48)实验十五半桥型开关稳压电源的性能研究 (51)实验十八单相交流调功电路的性能研究 (65)电力电子技术实验装置简介一、概述：1、特点：1）实验装置采用挂件式结构，可根据不同的实验内容进行自由组合，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挂件即可.2）装置布局合理，外型美观，面板示意图明确、、清晰、直观，学生可通过面板的示意查寻故障，分析工作原理。

实验一正弦波同步移相触发电路实验一、实验目的(1)熟悉正弦波同步移相触发电路的工作原理和各元件的作用。

(2)掌握正弦波同步移相触发电路的调试步骤和方法。

三、实验线路及原理正弦波同步移相触发电路包括脉冲形成、同步移相、脉冲放大等几个环节，具体工作原理可参见电力电子技术教材的有关内容。

四、实验内容(1)正弦波同步移相触发电路的调试。

(2)正弦波同步移相触发电路中各点波形的观察。

五、预习要求(1)阅读电力电子技术教材中有关正弦波同步移相触发电路的内容，弄清正弦波同步移相触发电路的工作原理。

(2)掌握脉冲初始相位的调整方法。

六、思考题(1)正弦波同步移相触发电路由哪些主要环节组成?(2)正弦波同步移相触发电路的移相范围能否达到180°?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220V10%，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，用双踪示波器观察正弦波触发电路各观察点的电压波形。

(2)确定脉冲的初始相位当U ct=0时（将RP1电位器逆时针旋到底），调节U b(调RP2)，使U4波形与图1-1中的TP4波形相同，使得触发脉冲的后沿接近90°。

(3)保持RP2电位器不变，顺时针旋转RP1（即逐渐增大U ct），用示波器观察同步电压信号及输出脉冲“5”点的波形，注意U ct增加时脉冲的移动情况，并估计移相范围。

电力电子实验指导书俞佳目录电力电子实验指导书 (1)实验注意事项: (4)实验一功率场效应晶体管(MOSFET)参数测定和锯齿波触发电路的研究 (5)一．实验目的 (5)二．实验内容 (5)三．实验设备和仪器 (5)四、实验线路 (5)五．实验方法 (5)六．实验报告 (7)实验二功率场效应晶体管(MOSFET)驱动电路的研究 (7)一．实验目的： (7)二．实验内容 (7)三．实验设备和仪器 (7)四、实验线路及步骤 (8)五．实验报告 (9)六．思考题 (9)实验三单相桥式全控整流电路和三相桥式半控整流电路实验 (9)一．实验目的 (9)二．实验线路及原理 (10)三．实验内容 (12)四．实验设备及仪器 (12)五．注意事项 (12)六．实验方法 (12)实验四三相桥式全控整流及有源逆变电路实验 (13)一．实验目的 (13)二．实验内容 (13)三．实验线路及原理 (13)四．实验设备及仪器 (13)五．实验方法 (13)实验五直流斩波电路(设计性)的性能研究 (16)一．实验目的 (16)二．实验内容 (16)三．实验设备及仪器 (16)四．实验方法 (16)实验六单相交流调压电路实验（改） (17)一．实验目的 (17)二．实验内容 (17)三．实验线路及原理 (17)四．实验设备及仪器 (18)五．注意事项 (18)六．实验方法 (19)七．实验报告 (19)实验七采用自关断器件的单相交流调压电路研究 (20)一．实验目的 (20)二．实验内容 (20)三．实验系统组成及工作原理 (20)四．实验设备和仪器 (21)五．实验方法 (21)六．思考题 (22)实验注意事项:1. G（给定）：原理图如图0-1。

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）。

电力电子技术实验指导书兰勇青岛大学自动化工程学院电气工程系实验室2012.9实验一三相半波可控整流电路的研究实验一．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电阻—电感性负载时的工作。

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1-1。

图1-1 三相半波可控整流实验电路三．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电阻—电感性负载时的工作。

四．实验设备及仪表1．MCL系列教学实验台主控制屏。

2．MCL—51组件3．MCL—52组件4．MCL—53组件5．MCL—54组件6．双踪示波器。

7．万用电表。

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．研究三相半波可控整流电路供电给电阻性负载时的工作接上电阻性负载，合上主电源：（a）改变控制电压Uct，观察在不同触发移相角α时，可控整流电路的输出电压Ud=f（t）与输出电流波形id=f（t），并记录相应的Ud、Id、Uct值。

（b）记录不同α时的Ud=f（t）及id =f（t）的波形图。

2．研究三相半波可控整流电路供电给电阻—电感性负载时的工作接入MCL—54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观察不同移相角α时的输出Ud=f（t）、id=f（t），并记录相应的Ud、Id值，记录不同α时的Ud=f（t）、id=f（t），Uvt=f（t）波形图。

七．实验报告1．画出三相半波可控整流电路的主电路原理图。

《电力电子技术》实验指导书2021.6实验一三相桥式全控整流电路实验一、实验目的(1) 加深理解三相桥式全控整流电路的工作原理。

(2) 了解KC系列集成触发器的调整方法和各点的波形。

二、实验所需设备（1）DJDK-1型电力电子技术及电机控制实验装置。

其所需挂件如下：① DJK01 电源控制屏② DJK02 晶闸管主电路③ DJK02-1三相晶闸管触发电路④ DJK06 给定及实验器件⑤ DJK10 变压器实验⑥ D42三相可调电阻（2）双踪示波器三、实验内容(1) KJ004集成移相触发电路的调试。

(2) 三相桥式全控整流电路带电阻性负载调试。

四、预习要求(1) 阅读电力电子技术教材中有关三相桥式全控整流电路的有关内容。

(2) 阅读教材中有关有源逆变电路的有关内容，掌握实现有源逆变的基本条件。

（3）学习电力电子技术教材中有关集成触发电路的内容，掌握该触发电路的工作原理。

五、思考题(1) 如何解决主电路和触发电路的同步问题?主电路三相电源的相序可任意设定吗?(2) 在本实验的整流及逆变时，对α角有什么要求?为什么?六、实验方法1. DJK02和DJK02-1上的触发电路调试（1）打开DJK01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。

（2）将DJK01“电源控制屏”上“调速电源选择开关”拨至“直流调速”侧。

（3）用10芯的扁平电缆，将DJK02的“三相同步信号输出”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。

（4）观察A、B、C三相的锯齿波，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。

（5）将DJK06上的“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1冲观察孔” VT1的输出波形，使α=150°。