电力电子实验指导书
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实验一单结晶体管触发电路及示波器使用班级学号姓名同组人员实验任务一.实验目的1.熟悉单结晶体管触发电路的工作原理及各元件的作用。
2.掌握单结晶体管触发电路的调试步骤和方法。
3.详细学习万用表及示波器的使用方法。
二.实验设备及仪器1.教学实验台主控制屏2.NMCL—33组件3.NMCL—05E组件4.MEL—03A组件5.双踪示波器(自备)6.万用表(自备)7. 电脑、投影仪三.实验线路及原理将NMCL—05E面板左上角的同步电压输入接SMCL-02的U、V输出端,触发电路选择单结晶体管触发电路,如图1所示。
图1单结晶体管触发电路图四.注意事项双踪示波器有两个探头,可以同时测量两个信号,但这两个探头的地线都与示波器的外壳相连接,所以两个探头的地线不能同时接在某一电路的不同两点上,否则将使这两点通过示波器发生电气短路。
为此,在实验中可将其中一根探头的地线取下或外包以绝缘,只使用其中一根地线。
当需要同时观察两个信号时,必须在电路上找到这两个被测信号的公共点,将探头的地线接上,两个探头各接至信号处,即能在示波器上同时观察到两个信号,而不致发生意外。
五.实验内容1.实验预习(1)画出晶闸管的电气符号图并标明各个端子的名称。
(2)简述晶闸管导通的条件。
(3)示波器在使用两个探针进行测量时需要注意的问题。
2. 晶闸管特性测试请用万用表测试晶闸管各管脚之间的阻值,填写至下表。
+A K G-AKG3.单结晶体管触发电路调试及各点波形的观察按照实验接线图正确接线,但由单结晶体管触发电路连至晶闸管VT1的脉冲U GK不接(将NMCL—05E面板中G、K接线端悬空),而将触发电路“2”端与脉冲输出“K”端相连,以便观察脉冲的移相范围。
合上主电源,即按下主控制屏绿色“闭合”开关按钮。
这时候NMCL—05E内部的同步变压器原边接有220V,副边输出分别为60V(单结晶触发电路)、30V(正弦波触发电路)、7V(锯齿波触发电路),通过直键开关选择。
实验一 三相桥式全控整流及有源逆变电路实验一.实验目的1.掌握三相桥式全控整流电路的工作原理及波形。
2.掌握三相桥式有源逆变的工作原理及波形。
二.实验内容1.三相桥式全控整流电路及不同触发角时的各点波形。
2.三相桥式有源逆变电路及不同逆变角时的各点波形。
三.实验线路及原理实验线路如图1-1所示。
主电路由三相全控变流电路及作为逆变直流电源的三相不控整流桥组成。
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。
三相桥式有源逆变电路的工作原理可参见“电力电子技术”的有关教材。
四.实验设备及仪器1.MCL 系列教学实验台主控制屏 2.MCL -31低压控制电路及仪表组件 3.MCL -33触发电路及晶闸管主电路组件 4.MEL -03三相可调电阻器 5.二踪示波器 6.万用表五.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)打开电源开关(钥匙开关),但不合主电源开关。
(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。
注:将面板上的U blf (当三相桥式全控变流电路使用I 组桥晶闸管VT1~VT6时)接地,将I 组桥式触发脉冲的六个开关均拨到“接通”。
(4)将给定器输出U g 接至MCL-33面板的U ct 端,调节偏移电压U b ,在U ct =0时,使α=150o 。
2.三相桥式全控整流电路按图1-1接线,S 拨向左边短接线端,将Rd 调至最大(450Ω),然后合上主电源。
调节Uct ,使α在30o~90o范围内,用示波器观察记录α=30O、60O、90O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U 2数值。
αcos 35.12U U d =(其中2U 为线电压)3.三相桥式有源逆变电路按图1-1调整接线,R d 调至最大,确认无误后合上主电源。
电力电子技术实验指导书目录实验一单相半波可控整流电路实验 (1)实验二三相桥式全控整流电路实验 (4)实验三单相交流调压电路实验 (7)实验四三相交流调压电路实验 (9)实验装置及控制组件介绍 (11)实验一单相半波可控整流电路实验一、实验目的1.熟悉单结晶体管触发电路的工作原理及各元件的作用;2.对单相半波可控整流电路在电阻负载及电阻电感负载时的工作做全面分析;3.了解续流二极管的作用;二、实验线路及原理熟悉单结晶体管触发电路的工作原理及线路图,了解各点波形形状。
将单结晶体管触发电路的输出端“G”和“K”端接至晶闸管的门极和阴极,即构成如图1-1所示的实验线路。
图1-1 单结晶体管触发的单相半波可控整流电路三、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;=f(α)特性的测定;3.单相半波整流电路带电阻性负载时Ud/U24.单相半波整流电路带电阻电感性负载时续流二极管作用的观察;四、实验设备1.电力电子实验台2.RTDL09实验箱3.RTDL08实验箱4.RTDL11实验箱5.RTDJ37实验箱6.示波器;7.万用表;五、预习要求1.了解单结晶体管触发电路的工作原理,熟悉RTDL09实验箱;2.复习单相半波可控整流电路的有关内容,掌握在接纯阻性负载和阻感性负载时,电路各部分的电压和电流波形;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.单相桥式半波可控整流电路接阻感性负载时会出现什么现象?如何解决?七、实验方法1.单相半波可控整流电路接纯阻性负载调试触发电路正常后,合上电源,用示波器观察负载电压Ud、晶闸管VT两端电压波形U VT,调节电位器RP1,观察α=30o、60o、90o、120o、150o、180o时的Ud、U VT,记录于下表1-1中。
波形,并测定直流输出电压Ud和电源电压U22.单结晶体管触发电路的调试RTDL09的电源由电源电压提供(下同),打开实验箱电源开关,按图1-1电路图接线,负载为RTDJ37实验箱,选择最大的电阻值,调节移相可变电位器RP1,用示波器观察单结晶体管触发电路的输出电压波形(即用于单相半波可控整流的触发脉冲)。
电力电子技术实验指导书目录实验一单相半波可控整流电路实验 (1)实验二三相桥式全控整流电路实验 (4)实验三单相交流调压电路实验 (7)实验四三相交流调压电路实验 (9)实验装置及控制组件介绍 (11)实验一单相半波可控整流电路实验一、实验目的1.熟悉单结晶体管触发电路的工作原理及各元件的作用;2.对单相半波可控整流电路在电阻负载及电阻电感负载时的工作做全面分析;3.了解续流二极管的作用;二、实验线路及原理熟悉单结晶体管触发电路的工作原理及线路图,了解各点波形形状。
将单结晶体管触发电路的输出端“G”和“K”端接至晶闸管的门极和阴极,即构成如图1-1所示的实验线路。
图1-1 单结晶体管触发的单相半波可控整流电路三、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;=f(α)特性的测定;3.单相半波整流电路带电阻性负载时Ud/U24.单相半波整流电路带电阻电感性负载时续流二极管作用的观察;四、实验设备1.电力电子实验台2.RTDL09实验箱3.RTDL08实验箱4.RTDL11实验箱5.RTDJ37实验箱6.示波器;7.万用表;五、预习要求1.了解单结晶体管触发电路的工作原理,熟悉RTDL09实验箱;2.复习单相半波可控整流电路的有关内容,掌握在接纯阻性负载和阻感性负载时,电路各部分的电压和电流波形;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.单相桥式半波可控整流电路接阻感性负载时会出现什么现象?如何解决?七、实验方法1.单相半波可控整流电路接纯阻性负载调试触发电路正常后,合上电源,用示波器观察负载电压Ud、晶闸管VT两端电压波形UVT ,调节电位器RP1,观察α=30o、60o、90o、120o、150o、180o时的Ud、UVT波形,并测定直流输出电压Ud和电源电压U2,记录于下表1-1中。
2.单结晶体管触发电路的调试RTDL09的电源由电源电压提供(下同),打开实验箱电源开关,按图1-1电路图接线,负载为RTDJ37实验箱,选择最大的电阻值,调节移相可变电位器RP1,用示波器观察单结晶体管触发电路的输出电压波形(即用于单相半波可控整流的触发脉冲)。
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。
实验一三相半波整流电路研究一实验目的1 熟悉晶闸管触发电路的工作原理、接线和各元件的作用。
2 观察并并理解掌握三相半波可控整流电路在电阻负载和电感负载的作用情况。
3 理解续流二极管的作用二实验电路见图1三实验设备同步变压器220V/60V灯板滑动变阻器电抗器示波器万用表四实验内容及步骤1 断开S1,接上电阻负载后,再闭合S1。
当触发角为0°时观测u d i d u vt波形并记录。
2同理,当触发角为60°时观测u d i d u vt 波形并记录。
3接上电感负载观察触发角为60°时观测u d i d u vt 波形并记录。
4电阻负载共阴极接法触发角为60°时观测u d i d u v 波形并记录。
五 参考文献 六思考题对比三种负载在触发角为60°时电压、电流波形。
分析波形异同的原因。
电感负载,考虑两倍的安全裕量,如何确定晶闸管的额定电压和额定电流。
如果00=α,A 相的触发脉冲消失。
绘制电阻负载下整流电压d u 的波形,并对波形加以文字描述实验二单相半波可控整流电路研究一实验目的1 熟悉晶闸管触发电路的工作原理、接线和各元件的作用。
2 观察并并理解掌握单相半波可控整流电路在电阻负载和电感负载的作用情况。
3 理解续流二极管的作用二实验电路见图2三实验设备同步变压器220V/60V灯板滑动变阻器电抗器示波器万用表四实验内容及步骤1 断开S1,接上电阻负载后,再闭合S1。
当触发角为0°时观测u d i d u vt波形并记录。
2同理,当触发角为60°时观测u d i d u vt波形并记录。
3当触发角为90°时观测u d i d u vt波形并记录。
4 接上电感负载观察触发角为0°90°时观测u d i d u vt波形并记录。
5接上电感负载与续流二极管观察触发角为0°90°时观测u d i d u vt波形并记录。
实验一 功率场效应晶体管(MOSFET)特性与驱动电路研究一.实验目的:1.熟悉MOSFET 主要参数的测量方法 2.掌握MOSEET 对驱动电路的要求3.掌握一个实用驱动电路的工作原理与调试方法三.实验设备和仪器1. NMCL-07电力电子实验箱中的MOSFET 与PWM 波形发生器部分 2.双踪示波器3.安培表(实验箱自带)4.电压表(使用万用表的直流电压档)图2-2 MOSFET实验电路五.实验方法1.MOSFET主要参数测试(1)开启阀值电压V GS(th)测试开启阀值电压简称开启电压,是指器件流过一定量的漏极电流时(通常取漏极电流I D=1mA)的最小栅源极电压。
在主回路的“1”端与MOS 管的“25”端之间串入毫安表(箱上自带的数字安培表表头),测量漏极电流I D,将主回路的“3”与“4”端分别与MOS管的“24”与“23”相连,再在“24”与“23”端间接入电压表, 测量MOS管的栅源电压Vgs,并将主回路电位器RP左旋到底,使Vgs=0。
将电位器RP逐渐向右旋转,边旋转边监视毫安表的读数,当漏极电流I D=1mA时的栅源电压值即为开启阀值电压V GS(th)。
读取6—7组I D、Vgs,其中I D=1mA必测,填入下表中。
★注意mosfet刚开启时的漏极电流距离完全开通时的漏极电流相差很远,因此在1mA之后的四个点之间的距离需要取大一些,这样才能测量出较为完整的特性曲线。
此步骤所测得的特性曲线又称为mosfet的转移特性曲线,完整的转移特性曲线示意图如下所示(2)跨导g FS测试双极型晶体管(GTR)通常用h FE(β)表示其增益,功率MOSFET器件以跨导g FS表示其增益。
跨导的定义为漏极电流的小变化与相应的栅源电压小变化量之比,即g FS=△I D/△V GS。
★注意典型的跨导额定值是在1/2额定漏极电流和V DS=15V下测得,受条件限制,实验中只能测到1/5额定漏极电流值,因此重点是掌握跨导的测量及计算方法。
电力电子技术实验指导书目录电力电子实验平台说明 (2)实验一三相半波可控整流电路实验 (5)实验二三相桥式可控整流电路实验 (11)实验三降压式(Buck)直直变换器实验 (15)实验四升压式(Boost)直直变换器实验 (20)实验五单端反激式直直变换器实验 (24)实验六单端正激式直直变换器实验 (29)实验七半桥直直变换器实验 (34)电力电子实验平台说明一.实验台总体结构电力电子技术教学实验台总体外观结构如下图所示。
整个实验台由仪表屏、电源 控制屏、实验挂箱区、下组件区、实验桌等组成。
图 1 电力电子技术实验平台仪表屏:配置指针式和数字式仪表,提供实验时需要的仪表。
电源控制屏:控制整个实验台的电源,通过隔离变压器输出三相交流电源。
实验桌:内可放置各种组件。
实验挂箱区:放置实验时所需的功能组件。
下组件区:放置直流电源以及变压器、可调电阻、电抗器等。
二、供电电源1.整机容量: 1.5kVA 2、工作电源:三相/380V/50Hz/3A三、主要部件说明图 2 电源控制屏闭合断路器,“断开”按钮上的红色指示灯亮,此时实验平台控制屏左右两边单相电源插座都会带电,都有220V 电源输出,平台内部的航空插座也已带电。
按下绿色的“闭合”按钮开关,三相电源会通过断路器、主接触器、隔离变压器、过流保护后输出,U 、V 、W 接线柱有强电输出。
实验完毕后,按下红色“断开”按钮,即可断开U 、V 、W 接线柱的电压输出。
三相电源带有熔断器形成过流保护,当发生短路或者输出电流超过3A 时,熔断器熔断,避免烧毁变压器。
当有电压输出时,对应的发光二极管发亮,如无电压输出,可检查是否由于电流太大而烧毁熔断器。
四、上电操作步骤1、闭合漏电断路器,红色断开指示灯会亮,控制屏上所有单相电源有交流220V 电压,控制交直流仪表的电源、所有挂件电源均得电。
2、按下绿色“闭合”按钮,可听到继电器吸合声,红色“断开”按钮指示灯会熄灭,断路器,作为整个实验台的总电源开关“闭合”按钮指示灯亮,三相交流电源有输出。
电力电子技术实验指导书1 电力电子技术实验概述《电力电子技术》是电气工程及自动化、工业自动化等专业的三大电子技术基础课程之一,课程涉及面广,内容包括电力、电子、控制、计算机技术等,而实验环节是课程的重要组成部分。
通过实验,可以加深对理论的理解,培养和提高实际动手能力、独立分析和解决问题的能力。
1-1实验的特点和要求电力电子技术实验的内容较多,实验系统比较复杂,系统性较强。
电力电子技术实验是理论教学的重要的补充和继续,而理论教学则是实验教学的基础。
学生在实验中应学会运用所学的理论知识去分析和解决实际系统中出现的各种问题,提高动手能力;同时通过实验来验证理论,促使理论和实际相结合,使认识不断提高、深化。
具体地说,学生在完成指定的实验后,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)熟悉并掌握基本实验设备、测试仪器的性能和使用方法;(3)能够运用理论知识对实验现象、结果进行分析和处理,解决实验中遇到的问题;(4)能够综合实验数据,解释实验现象,编写实验报告。
1-2实验准备实验准备即为实验的预习阶段,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,从而提高实验质量和效率,则就有可能在实验时不知如何下手,浪费时间,完成不成实验要求,甚至损坏实验装置。
因此,实验前应做到:(1)复习教材中与实验有关的内容,熟悉与本次实验相关的理论知识;(2)本教材中的实验指导,了解本次实验的目的和内容;掌握本次实验系统的工作原理和方法;(3)写出预习报告,其中应包括实验系统的详细接线图、实验步骤、数据记录表格等;(4)熟悉实验所用的实验装置、测试仪器等;1-3实验实施在完成理论学习、实验预习等环节后,就可进入实验实施阶段。
实验时要做到地下几点:(1)实验开始前,检查预习报告,了解本次实验的目的、内容和方法,只有满足此要求后,方能允许实验开始。
(2)熟悉本次实验使用的实验设备、仪器,明确这些设备的功能、使用方法。
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。
东华大学信息学院电力电子技术实验指导书2014年4月目录实验一晶闸管触发电路研究实验二单相桥式半控整流电路实验三三相桥式整流电路实验四三相有源逆变电路附录一固纬GRS-6032A示波器使用简介附录二固纬GRS-6032A示波器面板图片《电力电子实验》一般注意事项:1.每次合、分主回路电源前要将各高、低压调压器(如:三相交流调压器、G给定Ug电位器)旋至最小位置,电阻器置最大值。
2.晶闸管控制极内部已连线至触发电路,面板上插孔禁止连接导线。
3. 使用双踪示波器时两个探头的接地线要共点,以免因电压差造成过流。
测量Ud时示波器探头的正极(红线)置晶闸管共阴极,负极(黑线)置晶闸管共阳极;UVT是晶闸管阳极对阴极的电压,测量时探头红线置阳极,黑线置阴极。
4. 交直流表要分清,选择量程要符合要求。
5.“主电源送电”的含义是:按下交流电源“闭合“的绿色按钮。
6. 数字表计的读数显示滞后于调节进程,因此相应的操作宜缓。
固纬GRS-6032A示波器的使用1.示波器调节的主要目标显示为:屏幕上方显示信息:“ smpl ”屏幕下方显示信息:“DC 2V(或5V) 2 mS (或5mS) LINEf AC”2.测量前扫描线居中校准:对“CH1”/ “CH2”通道选择“GND”方式后,调节“POSITION”使扫描线居中。
3. TIME/DIV一般选择5mS,正弦波一个周期在水平方向占4格(90°/格)4.测试过程LEVEL、POSITION、TIME/DIV、X1/MAG等功能键钮均不能随意操作,以免引起波形在水平、垂直方向的移动,影响测量结果。
实验一锯齿波同步移相触发电路实验一.实验目的1.锯齿波同步移相触发电路的工作原理。
2.掌握锯齿波同步触发电路的调试方法。
3.测试锯齿波同步触发电路各点波形及移相特性。
二.实验内容1.锯齿波同步触发电路的调试。
2.锯齿波同步触发电路各点波形观察,分析。
三.实验线路及原理锯齿波同步移相触发电路主要由同步电源、同步信号、锯齿波形成、脉冲移相、脉冲形成、脉冲放大、脉冲输出七个环节。
实验三三相桥式全控整流及有源逆变电路实验一、实验目的(1)加深理解三相桥式全控整流及有源逆变电路的工作原理。
(2)了解KC系列集成触发器的调整方法和各点的波形。
序号型号备注1 DK01 、DK02电源控制屏包含“三相电源输出”等几个模块2 DJK02 晶闸管主电路3 DJK02-1三相晶闸管触发电路包含“触发电路”,“正反桥功放”等几个模块。
4 DJK06 给定及实验器件包含“给定”等几个模块5 DK23、DK24 变压器实验包含“逆变变压器”以及“三相不控整流”6 D42 三相可调电阻7 双踪示波器自备8 万用表自备(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)阅读电力电子技术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)学习本实验中有关集成触发电路的内容,掌握该触发电路的工作原理。
四、实验线路及原理1.主电路1.1 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路实验线路如图3-1所示。
主电路由三相全控整流电路组成,VT1、VT3、VT5为共阴极组,VT4、VT6、VT2为共阳极组。
当DK02“调速电源选择开关”置于“直流调速”侧时,三相电源输出可提供三相交流200V/3A电源(线电压为200V)。
同时在三相电源输出回路中还装有电流互感器,电流互感器,可测定主电源输出电流的大小,供电流反馈和过流保护使用,面板上的TA1、TA2、TA3三处观测点用于观测三路电流互感器输出电压信号。
图3-1 三相桥式全控整流电路实验原理图图中的6只晶闸管按VT1、VT2、VT3、VT4、VT5、VT6的顺序触发,相位依次相差60 。
为了保证电路能正常启动和电流断续后能再触发导通,必须给共阴极组和共阳极组对应的两个管子同时加上触发脉冲(即在触发某个晶闸管的同时,给前一个晶闸管补发一个脉冲)。
因此对每个管子触发,都是相隔60︒的双脉冲(或宽度大于60︒的宽脉冲,常用双脉冲)。
1.2 三相桥式有源逆变电路三相桥式有源逆变电路实验线路如图3-2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。
实验一电力晶体管(GTR)特性及驱动电路研究一、实验目的1.掌握GTR对基极驱动电路的要求2.掌握一个实用驱动电路的工作原理与调试方法3.熟悉GTR的开关特性与二极管的反向恢复特性及其测试方法4.掌握GTR缓冲电路的工作原理与参数设计要求二、实验内容1.PWM波形发生器频率与占空比测试2.光耦合器输入、输出延时时间与电流传输比测试3.贝克箝位电路性能测试4.过流保护电路性能测试5.连接成一个实用驱动电路6.不同负载时的GTR开关特性测试7.不同基极电流时的开关特性测试8.有与没有基极反压时的开关过程比较9.并联缓冲电路性能测试10.串联缓冲电路性能测试11.二极管的反向恢复特性测试三、实验线路见图1四、实验设备和仪器1.MCL—07电力电子实验箱中的GTR与PWM波形发生器部分、双踪示波器、万用表五、实验方法1.检查面板上所有开关是否均置于断开位置2.PWM波形发生器频率与占空比测试⑴将电位器RP右旋到底,用示波器观察1和2点间的PWM波开,合上开关S1,即可测量脉冲宽度与脉冲周期时间,并计算出频率f与占空比D。
⑵将电位器RP左旋到底,测出f与D。
⑶将开关S2合上,测出这时的f与D。
⑷将S2旋在断开位置,测出f与D,然后调节RP,使占空比D=0.2左右。
3.光耦合器特性测试⑴.输入电阻为R1=1.6KΩ的开门,关门延时时间测试a.将GTR实验板上的输入1与6分别与PWM波形发生器的输出1与2相连,再分别连接GTR的3与5,9与7及6与11各点。
b.开关S1合向1点,有双踪示波器观察输入1与6及输出7与11之间波形,记录开门、关门延时时间。
⑵.输入电阻为R2=150Ω的开门、关门延时时间测试将3与5断开,连接4与5,并将RP短接(右旋到底),其余同上,记录开门、关门延时时间。
⑶.输入加速电容对开门、关门延时时间影响的测试将2、3与5相连,9与7相连,即可测出具有加速电容时的开门、关门延时时间。
⑷.输入、输出电流传输比(CTR)测定电流传输比定义为CTR=输出电流/输入电流开关S1合向5V,RP左旋到底,分别在4与5和9与7之间串入毫安表即可测量光耦输入、输出电流。
电力电子实验指导书目录MCL—V型电力电子教学实验台介绍 ............................................................. 错误!未定义书签。
实验一锯齿波同步移相触发电路实验ﻩ错误!未定义书签。
实验二单相桥式全控整流电路实验ﻩ错误!未定义书签。
*实验三三相桥式全控整流及有源逆变电路实验ﻩ错误!未定义书签。
实验四单相交流调压电路实验ﻩ错误!未定义书签。
实验五绝缘栅双极型晶体管(IGBT)特性与驱动电路研究.................... 错误!未定义书签。
*实验六单相正弦波(SPWM)逆变电源研究 ................................................... 错误!未定义书签。
*实验七直流斩波电路的性能研究.............................................................. 错误!未定义书签。
MCL—V型电力电子教学实验台介绍一、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《电力电子学》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。
试验一单相半波可控整流电路试验一、试验目旳(1) 加深理解锯齿波同步移相触发电路旳工作原理及各元件旳作用。
(2) 掌握锯齿波同步移相触发电路旳调试措施。
(2) 掌握单相半波可控整流电路在电阻负载及电阻电感性负载时旳工作。
(3) 理解续流二极管旳作用。
二、试验所需设备(1) DJDK-1型电力电子技术及电机控制试验装置。
其所需挂件如下:① DJK01 电源控制屏② DJK02 晶闸管主电路③ DJK03 晶闸管触发电路④ DJK06 给定及试验器件⑤ D42三相可调电阻(2) 双踪示波器三、试验内容(1) 锯齿波同步移相触发电路各点波形旳观测和分析。
(2) 单相半波整流电路带电阻性负载时U d/U2=f(α)特性旳测定。
(3) 单相半波整流电路带电阻电感性负载时U d/U2=f(α)特性旳测定。
(4) 续流二极管作用旳观测。
四、预习规定(1) 阅读本教材电力电子技术教材中有关锯齿波同步移相触发电路旳内容,弄清锯齿波同步移相触发电路旳工作原理。
(2) 复习单相半波可控整流电路旳有关内容,掌握单相半波可控整流电路接电阻性负载和电阻电感性负载时旳工作波形。
(3) 掌握单相半波可控整流电路接不一样负载时U d、I d旳计算措施。
五、思索题(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旳移相范围与哪些参数有关?(3) 单相半波可控整流电路接电感性负载时会出现什么现象?怎样处理?六、试验措施1. 锯齿波同步移相触发电路调试(1)将DJK01上旳钥匙式三相“电源总开关”置于“开”旳位置,操作控制屏左上角切换开关观测输入旳三相电网电压与否平衡。
(2) 将DJK01上旳电源选择开关打到“直流调速”侧(不能打到“交流调速”侧)。
用两根导线将DJK01旳A、B(200V)交流电压接到DJK03旳“外接220V”端,按下“启动”按钮。
(3) 打开DJK03电源开关,用双踪示波器观测锯齿波同步触发电路各观测孔旳电压波形。
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:图1-1 新器件特性实验原理图四、实验内容(1)晶闸管(SCR)特性实验。
(2)可关断晶闸管(GTO)特性实验。
(3)功率场效应管(MOSFET)特性实验。
(4)大功率晶体管(GTR)特性实验。
(5)绝缘双极性晶体管(IGBT)特性实验。
五、预习要求阅读电力电子技术教材中有关电力电子器件的章节。
六、思考题各种器件对触发脉冲要求的异同点?七、实验方法(1)按图1-1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 g调节过程中回路电流I d以及器件的管压降U v。
实验三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。
以下均同同时观察“1”、“2”孔的波形,了解锯齿波宽度和“1”点波形的关系。
观察“3”~“5”孔波形及输出电压U G1K1的波形,调整电位器RP1,使“3”的锯齿波刚出现平顶,记下各波形的幅值与宽度,比较“3”孔电压U3与U5的对应关系。
3.调节脉冲移相范围将MCL —18的“G ”输出电压调至0V ,即将控制电压Uct 调至零,用示波器观察U 2电压(即“2”孔)及U5的波形,调节偏移电压Ub (即调RP ),使α=180O ,其波形如图4-4所示。
调节MCL —18的给定电位器RP1,增加Uct ,观察脉冲的移动情况,要求Uct=0时,α=180O ,Uct=Umax 时,α=30O ,以满足移相范围α=30O ~180O 的要求。
4.调节Uct ,使α=60O ,观察并记录U 1~U 5及输出脉冲电压U G1K1,U G2K2的波形,并标出其幅值与宽度。
用导线连接“K1”和“K3”端,用双踪示波器观察U G1K1和U G3K3的波形,调节电位器RP3,使U G1K1和U G3K3间隔1800。
六.实验报告1.整理,描绘实验中记录的各点波形,并标出幅值与宽度。
2.总结锯齿波同步触发电路移相范围的调试方法,移相范围的大小与哪些参数有关? 3.如果要求Uct=0时,α=90O ,应如何调整? 4.讨论分析其它实验现象。
图4-4 脉冲移相范围七.注意事项1.双踪示波器有两个探头,可以同时测量两个信号,但这两个探头的地线都与示波器的外壳相连接,所以两个探头的地线不能同时接在某一电路的不同两点上,否则将使这两点通过示波器发生电气短路。
为此,在实验中可将其中一根探头的地线取下或外包以绝缘,只使用其中一根地线。
当需要同时观察两个信号时,必须在电路上找到这两个被测信号的公共点,将探头的地线接上,两个探头各接至信号处,即能在示波器上同时观察到两个信号,而不致发生意外。
2.为保护整流元件不受损坏,需注意实验步骤:(1)在主电路不接通电源时,调试触发电路,使之正常工作。
(2)在控制电压U ct =0时,接通主电路电源,然后逐渐加大U ct ,使整流电路投入工作。
(3)正确选择负载电阻或电感,须注意防止过流。
在不能确定的情况下,尽可能选择较大的电阻或电感,然后根据电流值来调整。
(4)晶闸管具有一定的维持电流I H ,只有流过晶闸管的电流大于I H ,晶闸管才可靠导通。
实验中,若负载电流太小,可能出现晶闸管时通时断,所以实验中,应保持负载电流不小于100mA 。
(5)本实验中,因用MCL —05组件中单结晶触发电路控制晶闸管,注意须断开MCL —33(MCL —53组件)的内部触发脉冲。
U U实验四绝缘栅双极型晶体管(IGBT)特性与驱动电路研究一.实验目的1.熟悉IGBT主要参数与开关特性的测试方法。
2.掌握混合集成驱动电路EXB840的工作原理与调试方法。
二.实验内容1.IGBT主要参数测试。
2.EXB840性能测试。
3.IGBT开关特性测试。
4.过流保护性能测试。
三.实验设备和仪器1.MCL-07电力电子实验箱中的IGBT与PWM波形发生器部分。
2.双踪示波器。
3.毫安表4.电压表5.电流表6.MCL系列教学实验台主控制屏四.实验线路见图5—3五.实验方法1.IGBT主要参数测试(1)开启阀值电压V GS(th)测试在主回路的“1”端与IGBT的“18”端之间串入毫安表,将主回路的“3”与“4”端分别与IGBT管的“14”与“17”端相连,再在“14”与“17”端间接入电压表,并将主回路电位器RP左旋到底。
将电位器RP逐渐向右旋转,边旋转边监视毫安表,当漏极电流I D=1mA时的栅源电压值即为开启阀值电压V GS(th)。
读取6—7组I D、Vgs,其中I D=1mA必测,填入表5—8。
(2)跨导g FS测试在主回路的“2”端与IGBT的“18”端串入安培表,将RP左旋到底,其余接线同上。
将RP逐渐向右旋转,读取I D与对应的V GS值,测量5-6组数据,填入表5—9。
(3)导通电阻R DS测试将电压表接入“18”与“17”两端,其余同上,从小到大改变V GS,读取I D与对应的漏源电压V DS,测量5-6组数据,填入表5—10。
2.EXB840性能测试(1)输入输出延时时间测试IGBT部分的“1”与“13”分别与PWM波形发生部分的“1”与“2”相连,再将IGBT 部分的“10”与“13”、与门输入“2”与“1”相连,用示波器观察输入“1”与“13”及EXB840输出“12”与“13”之间波形,记录开通与关断延时时间。
t on= ,t off=(2)保护输出部分光耦延时时间测试将IGBT部分“10”与“13”的连线断开,并将“6”与“7”相连。
用示波器观察“8”与“13”及“4”与“13”之间波形,记录延时时间。
(3)过流慢速关断时间测试接线同上,用示波器观察“1”与“13”及“12”与“13”之间波形,记录慢速关断时间。
(4)关断时的负栅压测试断开“10”与“13”的相连,其余接线同上,用示波器观察“12”与“17”之间波形,记录关断时的负栅压值。
(5)过流阀值电压测试断开“10”与“13”,“2”与“1”的相连,分别连接“2”与“3”,“4”与“5”,“6”与“7”,将主回路的“3”与“4”分别和“10”与“17”相连,即按照以下表格的说RP左旋到底,用示波器观察“12”与“17”之间波形,将RP逐渐向右旋转,边旋转边监视波形,一旦该波形消失时即停止旋转,测出主回路“3”与“4”之间电压值,该值即为过流保护阀值电压值。
(6)4端外接电容器C1功能测试——供教师研究用EXB840使用手册中说明该电容器的作用是防止过流保护电路误动作(绝大部分场合不需要电容器)。
a.C1不接,测量“8”与“13”之间波形。
b.“9”与“13”相连时,测量“8”与“13”之间波形,并与上述波形相比较。
3.开关特性测试(1)电阻负载时开关特性测试将“1”与“13”分别与波形发生器“1”与“2”相连,“4”与“5”,“6”与“7”,‘2“与”3“,“12”与“14”,“10”与“18”,“17”与“16”相连,主回路的“1”用示波器分别观察“8”与“15”及“14”与“15”的波形,记录开通延迟时间。
(2)电阻,电感负载时开关特性测试将主回路“1”与“18”的连线断开,再将主回路“2”与“18”相连,用示波器分别观察“8”与“15”及“16”与“15”的波形,记录开通延迟时间。
(3)不同栅极电阻时开关特性测试将“12”与“14”的连线断开,再将“11”与“14”相连,栅极电阻从R5=3kΩ改为R4=27Ω,其余接线与测试方法同上。
4.并联缓冲电路作用测试(1)电阻负载,有与没有缓冲电路时观察“14”与“17”及“18”与“17”之间波形。
六.实验报告1.根据所测数据,绘出IGBT的主要参数的表格与曲线。
2.绘出输入、输出及对光耦延时以及慢速关断等波形,并标出延时与慢速关断时间。
3.绘出所测的负栅压值与过流阀值电压值。
4.绘出电阻负载,电阻电感负载以及不同栅极电阻时的开关波形,并在图上标出t ON与t OFF。
5.绘出电阻负载与电阻、电感负载有与没有并联缓冲电路时的开关波形,并说明并联缓冲电路的作用。
6.过流保护性能测试结果,并对该过流保护电路作出评价。
7.实验的收获、体会与改进意见。
七.思考题1.试对由EXB840构成的驱动电路的优缺点作出评价。
2.在选用二极管V1时,对其参数有何要求?其正向压降大小对IGBT的过流保护功能有何影响?3.通过MOSFET与IGBT器件的实验,请你对两者在驱动电路的要求,开关特性与开关频率,有、无反并联寄生二极管,电流、电压容量以及使用中的注意事项等方面作一分析比较。
实验九直流斩波电路的性能研究一.实验目的熟悉降压斩波电路(Buck Chopper)和升压斩波电路(Boost Chopper)的工作原理,掌握这两种基本斩波电路的工作状态及波形情况。
二.实验内容1.SG3525芯片的调试。
2.降压斩波电路的波形观察及电压测试。
3.升压斩波电路的波形观察及电压测试。
三.实验设备及仪器1.电力电子教学实验台主控制屏。
2.MCL-16组件。
3.MEL-03电阻箱(900Ω/0.41A) 或其它可调电阻盘。
指针式仪表,其他型号可能为MEL-06)。
四.实验方法波形发生”的“7”和“8”端,直流斩波电路的“10”、“11”端,分别串联MEL-03电阻箱(两组分别并联,然后串联在一起顺时针旋转调至阻值最大约900Ω)和直流安培表(将量程切换到2A挡)。
检查接线正确后,接通主电路和控制电路的电源。
改变脉冲占空比D,每改变一次,分别:观察PWM信号的波形,MOSFET的栅源电压波形,输出电压、u0波形,输出电流i0的波形,记录PWM信号占空比D,ui、u0的平均值Ui和U0。
(5)改变负载R的值(注意:负载电流不能超过1A),重复上述内容4。
(6)实验完成后,断开主电路电源,拆除所有导线。
五.注意事项:(1)“主电路电源2”的实验输出电压为15V,输出电流为1A,当改变负载电路时,注意R值不可过小,否则电流太大,有可能烧毁电源内部的熔断丝。
(2)实验过程当中先加控制信号,后加“主电路电源2”。
(3)做升压实验时,注意“PWM波形发生器”的“S1”一定要打在“直流斩波”,如果打在“半桥电源”极易烧毁“主电路电源2”内部的熔断丝。
六.实验报告1.分析PWM波形发生的原理2.记录在某一占空比D下,降压斩波电路中,MOSFET的栅源电压波形,输出电压u0波形,输出电流i0的波形,并绘制降压斩波电路的Ui/Uo-D曲线,与理论分析结果进行比较,并讨论产生差异的原因。
实验十三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.加深理解交流调压感性负载时对移相范围要求。
二.实验内容1.单相交流调压器带电阻性负载。
2.单相交流调压器带电阻—电感性负载。
三.实验线路及原理本实验采用了锯齿波移相触发器。
该触发器适用于双向晶闸管或两只反并联晶闸管电路的交流相位控制,具有控制方式简单的优点。
晶闸管交流调压器的主电路由两只反向晶闸管组成,见图4-15。
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.MCL—33(A)组件或MCL—53组件(适合MCL—Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ)。
4.MCL—05组件或MCL—05A组件或MCL—54组件。
5.MEL-03组件(或自配滑线变阻器450Ω,1A)6.二踪示波器7.万用表五.注意事项在电阻电感负载时,当α<ϕ时,若脉冲宽度不够会使负载电流出圈套的直流分量。