电力电子技术实验报告.docx
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电力电子技术实验报告
电力电子技术实验报告
课程名称：
电力电子技术
专业班级：
学号：
学生姓名：
指导教师：
小组成员：
2013年12月28日
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。
二、实验所需挂件及附件
序号
型 号
备 注
1
DJK01电源控制屏
该控制屏包含“三相电源输出”等几个模块。
2
DJK03-1晶闸管触发电路
该挂件包含“锯齿波同步移相触发电路”等模块。
3
双踪示波器
自备
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、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DJK03-1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，将控制电压Uct调至零（将电位器RP2顺时针旋到底），用示波器观察同步电压信号和“6”点U6的波形，调节偏移电压Ub（即调RP3电位器），使α=170°，其波形如图3-2所示。
（3）调节Uct（即电位器RP2）使α=60°，观察并记录U1～U6及输出“G、K”脉冲电压的波形，标出其幅值与宽度，并记录在下表中（可在示波器上直接读出，读数时应将示波器的“V/DIV”和“t/DIV”微调旋钮旋到校准位置）。
试验台电路图
六、实验结果
（1）整理、描绘实验中记录的各点波形.
1点波形
理论值观测值
2点波形
理论值观测值
3点波形
理论值观测值
4点波形
理论值观测值
5点波形
理论值观测值
6点波形
理论值观测值
实验二、单相半波可控整流电路
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情况。
二、实验所需挂件及附件
序号
型号
备注
1
DJK01电源控制屏
该控制屏包含“三相电源输出”，“励磁电源”等几个模块。
2
DJK02晶闸管主电路
该挂件包含“晶闸管”，以及“电感”等几个模块。
3
DJK03-1晶闸管触发电路
该挂件包含“单结晶体管触发电路”模块。
4
DJK06给定及实验器件
该挂件包含“二极管”以及“开关”等几个模块。
5
D42 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
单结晶体管触发电路的工作原理及线路图已在1-3节中作过介绍。
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。
图3-6单相半波可控整流电路
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。
（4）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。
五、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?
（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3-6电路图接线。
将电阻器调在最大阻值位置，按下“启动”按钮，用示波器观察负载电压Ud、晶闸管VT两端电压UVT的波形，调节电位器RP1，观察α=30°、60°、90°、120°、150°时Ud、UVT的波形，并测量直流输出电压Ud和电源电压U2，记录于下表中。
α
30°
60°
90°
120°
150°
U2
124.1
124.3
124.6
124.7
124.9
Ud（记录值）
50
40
30
15
5
Ud（计算值）
52.10
41.95
28.035
14.029
3.766
Ud=0.45U2（1+cosα）/2
六、模拟波形图
当α°=30°时：
当α°=60°时：
当α°=90°时：
当α°=120°时：
当α°=150°时：
实验三三相半波可控整流电路实验
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情况。
二、实验所需挂件及附件
序号
型 号
备 注
1
PE01电源控制屏
该控制屏包含“三相电源输出”，“励磁电源”,“给定“等几个模块。
2
PE-11三相可控整流电路
该挂件包含“晶闸管”
3
双踪示波器
自备
4
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。
不足之处是晶闸管电流即变压器的副边电流在一个周期内只有1/3时间有电流流过，变压器利用率较低。
图2-7中晶闸管用PE-11正桥组的三个，电阻R用电源控制屏可调电阻器，将两个900Ω接成并联形式，Ld电感用电源控制屏面板上的700mH，其三相触发信号由PE-11内部提供，只需在其外加一个给定电压接到Uct端即可。
直流电压、电流表由电源控制屏获得。
图2-9三相半波可控整流电路实验原理图
试验箱线路图
四、实验内容
1.研究三相半波可控整流电路带电阻性负载。
2.研究三相半波可控整流电路带电阻电感性负载。
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.PE-11的“触发电路”调试
①打开PE01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用12芯的电源线，将与电源控制屏相连,打开PE-11电源开关，拨动“触发脉冲指示”钮子开关，使“窄”的发光管亮。
③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。
④将电源控制屏的上的“给定”输出Ug直接与PE-11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PE-11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“双脉冲观察孔”VT1的输出波形，使α=170°。
⑤适当增加给定Ug的正电压输出，观测PE-11上“脉冲观察孔”的波形，此时应观测到双窄脉冲。
⑥将PE-11的“触发脉冲输出”端和PE-11“触发脉冲输入”端相连，并将PE-11“正桥触发脉冲”的六个开关拨至“通”，观察正桥VT1～VT6晶闸管门极和阴极之间的触发脉冲是否正常。
2.三相半波可控整流电路带电阻性负载（R=900Ω）
按图2-9接线，将电阻器放在最大阻值处，按下“启动”按钮，电源控制屏上的“给定”从零开始，慢慢增加移相电压，使α能从30°到170°范围内调节，用示波器观察并纪录α=30°、60°、90°、120°、150°时整流输出电压Ud和晶闸管两端电压UVT的波形，并纪录相应的电源电压U2及Ud的数值于下表中
α
30°
60°
90°
120°
150°
U2
Ud（记录值）
Ud/U2
Ud（计算值）
计算公式:
Ud＝1.17U2cosα（0～30O）Ud=0.675U2[1+cos（a+
）]（30o～150o）
3.三相半波整流带电阻电感性负载（R=900Ω,L=700mH）
将电源控制屏上700mH的电抗器与负载电阻R串联后接入主电路，观察不同移相角α时Ud、Id的输出波形，并记录相应的电源电压U2及Ud、Id值，画出α＝90o时的Ud及Id波形图。
α
30°
60°
90°
120°
U2
Ud（记录值）
Ud/U2
Ud（计算值）
七．实验数据
α=30°
α=60°
α=90°
α=120°
数值表
α
30°
60°
90°
120°
U2
124.1
124.3
124.6
124.7
Ud（记录值）
125.5
81.3
39.5
8.5
Ud（计算值）
126.048
83.903
42.053
11.277
三相半波可控整流电路电阻性负载
α=30°
α=60°
α=90°
α=120°
数值表
三相半波可控整流电路阻感性负载
α
30°
60°
90°
120°
U2
124.1
124.3
124.6
124.7
Ud（记录值）
124.5
70.5
0
-68.5
Ud（计算值）
125.744
72.716
0
-72.950
实验四三相桥式全控整流及有源逆变电路实验
一、实验目的和要求
1、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。
2、了解集成触发器的调整方法及各点波形。
二、实验所需挂件及附件
序号
型 号
备 注
1
DJK01电源控制屏
该控制屏包含“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
该挂件包含“触发电路”,“正反桥功放”等几个模块。
4
DJK06给定及实验器件
该挂件包含“二极管”等几个模块。
5
DJK10变压器实验
该挂件包含“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
三、实验内容和原理
实验线路如图4-a及图4-b所示。
主电路由三相全控整流电路及作为逆变直流电源的三相不控整流电路组成，触发电路为DJKO2-1中的集成触发电路，由KCO4、KC4l、KC42等集成芯片组成，可输出经高频调制后的双窄脉冲链。
集成触发电路的原理可参考1-3节中的有关内容，三相桥式整流及逆变电路的工作原理可参见电力电子技术教材的有关内容。
图4-a三相桥式全控整流电路实验原理图
在三相桥式有源逆变电路中，电阻、电感与整流的一致，而三相不控整流及心式变压器均在DJK10挂件上，其中心式变压器用作升压变压器，逆变输出的电压接心式变压器的中压端Am、Bm、Cm,返回电网的电压从高压端A、B、C输出，变压器接成Y/Y接法。
图中的R均使用D42三相可调电阻，将两个900Ω接成并联形式；电感Ld在DJK02面板上，选用700mH，直流电压、电流表由DJK02获得。
图4-b三相桥式全控逆变电路
四、操作方法与实验步骤
（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“双脉冲观察孔”VT1的输出波形，使α=150°（注意此处的α表示三相晶闸管电路中的移相角，它的0°是从自然换流点开始计算，前面实验中的单相晶闸管电路的0°移相角表示从同步信号过零点开始计算，两者存在相位差，前者比后者滞后30°）。
⑥适当增加给定Ug的正电压输出，观测DJK02-1上“脉冲观察孔”的波形，此时应观测到单窄脉冲和双窄脉冲。
⑦用8芯的扁平电缆，将DJK02-1面板上“触发脉冲输出”和“触发脉冲输入”相连，使得触发脉冲加到正反桥功放的输入端。
⑧将DJK02-1面板上的Ulf端接地，用20芯的扁平电缆，将DJK02-1的“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”的六个开关拨至“通”，观察正桥VT1～VT6晶闸管门极和阴极之间的触发脉冲是否正常。
（2）三相桥式全控整流电路
按图3-13接线，将DJK06上的“给定”输出调到零（逆时针旋到底），使电阻器放在最大阻值处，按下“启动”按钮，调节给定电位器，增加移相电压，使α角在30°～150°范围内调节，同时，根据需要不断调整负载电阻R,使得负载电流Id保持在0.6A左右（注意Id不得超过0.65A）。
用示波器观察并记录α=30°、60°及90°时的整流电压Ud和晶闸管两端电压Uvt的波形，并记录相应的Ud数值于下表中。
α
30˚
60˚
90˚
U2
124.1
124.3
124.6
Ud（记录值）
149.5
142.5
140.5
Ud（计算值）
251.489
145.431
145.78
计算公式:
Ud=2.34U2cosα（0～60O）
Ud=2.34U2[1+cos（a+
）]（60o～120o）
（3）三相桥式有源逆变电路
按图3-14接线，将DJK06上的“给定”输出调到零（逆时针旋到底），将电阻器放在最大阻值处，按下“启动”按钮，调节给定电位器，增加移相电压，使β角在30°～90°范围内调节，同时，根据需要不断调整负载电阻R,使得电流Id保持在0.6A左右（注意Id不得超过0.65A）。
用示波器观察并记录β=30°、60°、90°时的电压Ud和晶闸管两端电压UVT的波形，并记录相应的Ud数值于下表中。
β
30˚
60˚
90˚
U2
124.1
124.3
124.6
Ud（记录值）
-250.5
-140.5
0
Ud（计算值）
-251.488
-145.431
0
计算公式:
Ud=2.34U2cos（180O-β）
五、实验数据记录和处理
⑴三相桥式全控整流电路
⑵三相桥式有源逆变电路
六、实验小结
本次为期一周的实验中，经过亲自的动手连接电路，并自己对波形图进行观察，对锯齿波发生原理、单相半波整流电路、三相桥式全控整流电路及有源逆变电路等概念又有了新的理解。
本来只是在书本上看到了理想的波形，但是在实验中，真正的波形还是和理想波形有很大的差别的。
通过实验指导老师的再次讲解和实验中小组讨论，我们对于以上四个实验中所涵盖的知识有了更加深刻的认知，以前课堂上学的知识也得到了巩固和充实。
因此，这次实验还是让我觉得受益匪浅，感谢指导老师的耐心讲解。
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