《电力电子技术》实验指导书.docx
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《电力电子技术》实验指导书
实验三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及电阻电感性负载时的工作。
（3）了解续流二极管的作用。
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
DJK02三相变流桥路
该挂件包含“晶闸管”，以及“电感”等几个模块。
3
DJK03晶闸管触发电路实验
该挂件包含“单结晶体管触发电路”模块。
4
DJK06给定﹑负载及吸收电路
该挂件包含“二极管”以及“开关”等几个模块。
5
DK04 滑线变阻器
串联形式：
0.65A，2kΩ
并联形式：
1.3A，500Ω
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DK04滑线变阻器接成并联形式。
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3-3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、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和电阻电感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的“外接220V”端，按下“启动”按钮，打开DJK03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3-3电路图接线。
将滑线变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
Ud（记录值）
Ud/U2
Ud（计算值）
Ud=0.45U2（1+cosα）/2
（3）单相半波可控整流电路接电阻电感性负载
将负载电阻R改成电阻电感性负载（由滑线电阻器与平波电抗器Ld串联而成）。
暂不接续流二极管VD1，在不同阻抗角[阻抗角φ=tg-1（ωL/R），保持电感量不变，改变R的电阻值,注意电流不要超过1A]情况下，观察并记录α=30°、60°、90°、120°时的直流输出电压值Ud及UVT的波形。
α
30°
60°
90°
120°
150°
U2
Ud（记录值）
Ud/U2
Ud（计算值）
接入续流二极管VD1，重复上述实验，观察续流二极管的作用,以及UVD1波形的变化。
α
30°
60°
90°
120°
150°
U2
Ud（记录值）
Ud/U2
Ud（计算值）
计算公式:
Ud=0.45U2（l十cosα）/2
八、实验报告
（1）画出α=90°时，电阻性负载和电阻电感性负载的Ud、UVT波形。
（2）画出电阻性负载时Ud/U2=f（α）的实验曲线，并与计算值Ud的对应曲线相比较。
（3）分析实验中出现的现象，写出体会。
九、注意事项
（1）参照实验一的注意事项。
（2）在本实验中触发电路选用的是单结晶体管触发电路，同样也可以用锯齿波同步移相触发电路来完成实验。
（3）在实验中，触发脉冲是从外部接入DJKO2面板上晶闸管的门极和阴极，此时,应将所用晶闸管对应的正桥触发脉冲或反桥触发脉冲的开关拨向“断”的位置，并将Ulf及Ulr悬空，避免误触发。
（4）为避免晶闸管意外损坏，实验时要注意以下几点：
①在主电路未接通时，首先要调试触发电路，只有触发电路工作正常后，才可以接通主电路。
②在接通主电路前，必须先将控制电压Uct调到零，且将负载电阻调到最大阻值处；接通主电路后，才可逐渐加大控制电压Uct，避免过流。
③要选择合适的负载电阻和电感，避免过流。
在无法确定的情况下，应尽可能选用大的电阻值。
④由于晶闸管具有一定的维持电流，故要使晶闸管可靠工作，其通过的电流不能太小，否则会造成晶闸管时断时续，在本实验装置中，要保证晶闸管正常工作，负载电流必须大于50mA以上。
（5）在实验中要注意同步电压与触发相位的关系，例如在单结晶体管触发电路中，触发脉冲产生的位置是在同步电压的上半周，而在锯齿波触发电路中，触发脉冲产生的位置是在同步电压的下半周，所以在主电路接线时应充分考虑到这个问题，否则实验就无法顺利完成。
（6）使用电抗器时要注意其通过的电流不要超过1A。
实验五 三相桥式半控整流电路实验
一、实验目的
（1）了解三相桥式半控整流电路的工作原理及输出电压，电流波形。
（2）了解晶闸管在带电阻性及电阻电感性负载，在不同控制角α下的工作
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
DJK02三相变流桥路
该挂件包含“触发电路”,“正桥功放”，“三相全控整流”等几个模块。
3
DJK06给定﹑负载及吸收电路
该挂件包含“二极管”以及“开关”等模块。
4
DK04滑线变阻器
串联形式：
0.65A，2kΩ
并联形式：
1.3A，500Ω
5
双踪示波器
自备
6
万用表
自备
三、实验线路及原理
在中等容量的整流装置或要求不可逆的电力拖动中，可采用比三相全控桥式整流电路更简单、经济的三相桥式半控整流电路。
它由共阴极接法的三相半波可控整流电路与共阳极接法的三相半波不可控整流电路串联而成，因此这种电路兼有可控与不可控两者的特性。
共阳极组三个整流二极管总是在自然换流点换流，使电流换到比阴级电位更低的一相，而共阴极组三个晶闸管则要在触发后才能换到阳极电位高的一个。
输出整流电压Ud的波形是三组整流电压波形之和，改变共阴极组晶闸管的控制角α，可获得0～2.34U2的直流可调电压。
具体线路可参见图3－9。
其中三个晶闸管在DJK02面板上，二极管和给定在DJK06挂箱上，直流电压电流表以及电感Ld从DJK02上获得，电阻R用滑线变阻器，接成并联形式。
图3-9三相桥式半控整流电路实验原理图
四、实验内容
（1）三相桥式半控整流供电给电阻负载。
（2）三相桥式半控整流供电给电阻电感性负载。
（3）三相桥式半控整流供电给反电势负载。
（选做）
（4）观察平波电抗器的作用。
（选做）
五、思考题
（1）为什么说可控整流电路供电给电动机负载与供电给电阻性负载在工作上有很大差别?
（2）实验电路在电阻性负载工作时能否突加一阶跃控制电压？
在电动机负载工作时呢？
为什么？
六、实验方法
（1）DJK02上“触发电路”的调试
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打开DJK02电源开关，拨动“触发脉冲指示”钮子开关，使“窄”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上的移相控制电压Uct相连，将给定开关S2拨到接地位置（即Uct=0时），调节DJK02上的偏移电压电位器，用双踪示波器观察A相锯齿波和“双脉冲观察孔”VT1的输出波形，使α=150°。
⑥适当增加给定Ug的正电压输出，观测DJK02上“触发脉冲观察孔”的波形，此时应观测到双窄脉冲。
⑦将DJK02面板上的Ulf端接地，将“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）三相半控桥式整流电路供电给电阻负载时的特性测试。
按图接线，将给定输出调到零，负载电阻放在最大阻值位置，按下“启动”按钮，缓慢调节给定，观察α在30o、60o、90o、120o等不同移相范围内，整流电路的输出电压Ud,输出电流Id以及晶闸管端电压UVT的波形，并加以记录。
（3）三相半控桥式整流电路带电阻电感性负载。
将电抗700mH的Ld接入重复
（1）步骤。
（4）带反电势负载（选做）
要完成此实验还应加一只直流电动机。
断开主电路，将负载改为直流电动机，不接平波电抗器Ld，调节锯齿波同步触发电路上的RP2使Ud由零逐渐上升到额定值，用示波器观察并记录不同α时输出电压Ud和电动机电枢两端电压Ua的波形。
（5）接上平波电抗器，重复上述实验。
（选做）
七、实验报告
（1）绘出实验的整流电路供电给电阻负载时的Ud=f（t），Id=f（t）以及晶闸管端电压UVT＝f（t）的波形。
（2）绘出整流电路在α＝60o与α＝90o时带电阻电感性负载时的波形。
八、注意事项
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