电力电子技术及电机控制实验指导书 第一章

电力电子技术实验指导书适用专业:卓越自动化李建华编写江苏科技大学电子信息学院2014 年 9月前言《电力电子技术》课程是电气工程及其自动化专业和自动化专业的一门学科基础课,测控技术与仪器专业的专业选修课。

本课程的目的和任务是使学生了解电力电子技术的发展概况、技术动向和新的应用领域。

熟悉各种电力电子器件的特性和选用方法;掌握各种电力电子电路的结构、工作原理、控制方法、设计的基本计算方法及基本实验技能;熟悉各种常用电力电子装置的应用范围及技术经济指标。

同时为《电力传动自动控制系统》等课程打好基础。

实验环节是这门课程的重要组成部份,通过实验可以加深对理论的理解,培养和提高学生独立动手能力和分析、解决问题的能力。

根据教学大纲要求,本课程实验共开出三相全控桥式整流电路、交流单相调压、直流降压斩波电路三个实验,均为综合性实验。

学生通过实验能掌握电力电子变流装置主电路、触发电路和驱动电路等的构成及调试方法及应用;熟悉并掌握基本实验设备、测试仪器的性能及使用方法;能够运用理论知识对实验现象、结果进行分析和处理,解决实验中遇到的问题;能够综合实验数据,解释实验现象,编写实验报告。

实验一:三相桥式全控整流电路的性能研究实验学时:2实验类型:(设计研究实验要求:(必做一、实验目的1、加深对三相桥式整流电路电阻性负载,电阻、电感性负载时工作情况的理解。

2、对实验出现的问题进行分析并排除。

二、实验内容1、三相桥式全控整流电路接电阻性负载。

2、三相桥式全控整流电路接电阻、电感性负载。

三、实验原理、方法和手段三相桥式全控整流电路实验原理框图如图1-1所示。

控制电路直流电源单元提供+15V、-15V电源给正给定单元、三相脉冲移向电路单元(LY105。

正给定单元输出1作为LY105单元移向控制电压(Uct。

Ub1f接地,输出正桥触发脉冲。

LY121-1主电源输出(A2、B2、C2作为正组桥晶闸管主电路输入电源。

图1-1 三相桥式全控整流电路实验原理框图四、实验组织运行根据本实验的特点、要求和具体条件,采用集中授课形式。

《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。

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。

实验一单相半波可控整流电路实验一、实验目的(1)掌握单结晶体管触发电路的调试步骤和方法。

(2)掌握单相半波可控整流电路在电阻负载时的工作。

二、实验所需挂件及附件三、实验线路及原理将DJK03-1挂件上的单结晶体管触发电路的输出端“G”和“K”接到DJK02挂件面板上的反桥中的任意一个晶闸管的门极和阴极，并将相应的触发脉冲的钮子开关关闭（防止误触发），图中的R负载用D42三相可调电阻，将两个900Ω接成并联形式。

二极管VD1和开关S1均在DJK06挂件上，电感Ld在DJK02面板上，有100mH、200mH、700mH三档可供选择，本实验中选用700mH。

直流电压表及直流电流表从DJK02挂件上得到。

四、实验内容(1)单结晶体管触发电路的调试。

(2)单结晶体管触发电路各点电压波形的观察并记录。

(3)单相半波整流电路带电阻性负载时Ud/U2= f(α)特性的测定。

五、预习要求(1)阅读电力电子技术教材中有关单结晶体管的内容，弄清单结晶体管触发电路的工作原理。

(2)复习单相半波可控整流电路的有关内容，掌握单相半波可控整流电路接电阻性负载时的工作波形。

(3)掌握单相半波可控整流电路接不同负载时Ud、Id的计算方法。

六、思考题(1)单结晶体管触发电路的振荡频率与电路中电容C1 的数值有什么关系?(2)单相半波可控整流电路接电感性负载时会出现什么现象?如何解决?七、实验方法(1)单结晶体管触发电路的调试将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，用双踪示波器观察单结晶体管触发电路中整流输出的梯形波电压、锯齿波电压及单结晶体管触发电路输出电压等波形。

调节移相电位器RP1，观察锯齿波的周期变化及输出脉冲波形的移相范围能否在30°～170范围内移动?图1-1 单相半波可控整流电路(2)单相半波可控整流电路接电阻性负载触发电路调试正常后，按图1-1电路图接线。

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。

《电力电子技术》课程实验指导书一、课程的目的、任务本课程是电子科学、测控技术专业学生在学习电力电子技术课程中的一门实践性技术基础课程，其目的在于通过实验使学生能更好地理解和掌握电力电子基本理论，培养学生理论联系实际的学风和科学态度，提高学生的电工实验技能和分析处理实际问题的能力。

为后续课程的学习打下基础。

二、课程的教学内容与要求包括三个子实验：1、单相交流调压电路实验通过该实验加深理解单相交流调压电路的工作原理和单相交流调压电路带电感性负载对脉冲及移相范围的要求。

2、功率场效应晶体管（MOSFET）特性与驱动电路研究掌握MOSFET对驱动电路的要求并且熟悉MOSFET主要参数的测量方法。

3、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）特性与驱动电路研究掌握混合集成驱动电路EXB840的工作原理与调试方法。

三、各实验具体要求见P2四、实验流程介绍学生用户登陆进入实验系统的用户名为：D+学号（D205003200XX)，密码：netlab五、实验报告请各指导老师登陆该实验系统了解具体实验方法，并指导学生完成实验。

学生结束实验后应完成相应的实验报告并交给指导老师。

其中实验报告的主要内容包括：实验目的，实验内容，实验结果和实验心得等。

实验一单相交流调压电路实验一．实验目的：1．加深理解单相交流调压电路的工作原理；2．加深理解单相交流调压电路带电感性负载对脉冲及移相范围的要求。

二．实验内容：1．单相调压电路带电阻性负载实验；2．单相交流调压电路带电阻电感性负载实验。

三．实验步骤：在客户端实验界面中的实验列表框中选择“电力电子实验”下的“单相交流调压实验”子实验，出现“单相交流调压实验”的实验界面。

点击工具栏的开始实验按钮，开始“单相交流调压实验”。

点击图中电阻和电感边上的红点选择电阻和电感，进行电路连接。

然后在“晶闸管脉冲触发角度”框中输入“0—360”之间的任意角度，然后点击“开始”按钮，开始实验。

右边界面将出现三路波形，其中蓝色为电源电压波形，黄色为负载电压波形，红色为负载电流波形。

电力电子技术实验实验指导书南京工程学院电力工程学院2008年12月注:本实验指导书分为两个部分，一部分实验设备为浙江求是科教设备冇限公司生产的NMCL-III型电力电子及电气传动教学实验台（19套），另一部分设备为浙江大学方圆科技产业冇限公司生产DKSZ-1 （2）型电机控制系统实验装置（6套）, 请根据不同的实验装置参考指导书的不同部分。

第一章电力电子技术实验概述《电力电子技术》是电气工程及其自动化、自动化等专业的三人电子技术基础课程之一, 涉及面广，包括了电力、电了、控制、计算机等，实验环节是这门课程的垂要组成部分。

通过实验，可加深对理论的理解，培养和提高实际动手能力，分析和解决实际问题的独立工作能力。

1.1实验的特点和要求具体来说，学生在完成指定的实验厉，应具备以下能力：1、掌握电力电子变流装置的主电路、触发或驱动电路的构成及调试方法，能初步设计和应用这些电路；2、熟悉并掌握基木实验设备、测试仪器（示波器、万用表等）的性能和使用方法；3、能够运用理论知识对实验现象、结果进行分析和处理，解决实验中遇到实际的问题;4、能够综合实验数据，合理解释实验现彖，编写完整的实验报告。

本指导书介绍了《电力电子技术》人纲要求的四个实验。

1. 2实验准备实验准备亦即实验的预习工作，是保证实验能否顺利进行的必要步骤。

每次实验前都应先进行预习，从而提高实验的质量和效率，否则很冇可能在实验时不知如何下手，浪费时间, 完成不了实验的要求，其至损坏实验装置，更严重的造成人身伤害。

因此，实验前的准备工作要做到：1、复习教材中与实验冇关的内容，熟悉与本次实验相关的理论知识；2、阅读木指导书中的相关内容，了解本次实验的目的和内容；掌握本次实验的工作原理和实验方法；3、根据1和2写出本次实验的预习报告，其中应该包括实验系统的详细接线图、实验步骤、数据记录的表格等，为实验的顺利进行做好充分的准备；预习报告点实验成绩的30%；4、熟悉木次实验所涉及到的实验装置、测试仪器等；5、以班级为单位进行实验分组，一般情况下，1—2人一纟R最好。

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。

龙岩学院《电力电子技术》实验指导书龙岩学院物理与机电学院电气工程系2007.1前言本书依据电气自动化技术等专业“电力电子技术”课程的教学大纲的要求,配合课程主教材《电力电子技术》（王兆安、黄俊主编，机械工业出版社）而编写的实验指导教材，供电气自动化技术、电子与信息工程、物理教学、机电一体化技术、矿山机械等专业使用。

实验课有两方面的重要意义：首先，学生通过做实验，可以加深对课程内容中的重点、难点的理解。

例如：在课程学习时，学生对整流电路的输出电压波形及结论理解不深，若在做实验时，通过观察示波器，则可在直观、生动的感性认识中深刻理解原理，通过整流电路带不同负载时波形的变化，分析和研究最基本的几种可控整流电路的工作原理、基本数量关系，以及负载性质对整流电路的影响，从而使学生得到直接的实际经验，使理解更加深刻。

其次，实验课的第二个重要意义在于：通过对工控电力电子设备安装、调试、维修的训练，不仅有利于对课程内容本身的理解，更有助于实际工作能力的培养。

实验课的目的不在于使学生会做几个固定内容的实验，而在于给学生一个动手的机会，通过实验使学生掌握一些基本的电路测试的知识和技能；使学生会正确地使用一些最基本的电工、电子测量仪器；使学生能将理论的分析方法和实际测量的手段结合起来；学会正确地选择测量仪器及进行必要的误差分析；通过对工控电力电子设备安装、调试、维修的训练，不仅有利于对课程内容本身的理解，更有助于实际工作能力的培养。

学生参考有关的书籍和资料，自己动手去设计一个合理的实验电路是要求较高、较困难的题目。

在条件允许的情况下，可作为选作内容，希望学生这方面的能力也有所培养和提高，已达到分层教学之目的。

另外，在上实验课之前，学生应根据实验内容要求仔细地阅读本实验指导书，做好实验课前的预习以明确实验课的目的与要求，弄懂原理与电路，明确操作方法与步骤，了解电路元件、仪器设备的性能和使用方法、以及实验的注意事项。

实验时，必须亲自动手，认真做安装、操作、调试、测量和记录、故障诊断和故障排除。