电力电子技术基础实验指导书gg.docx
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电力电子技术基础实验指导书gg
电力电子技术基础实验指导书
南昌大学信息工程学院
电气与自动化实验中心
实验一锯齿波同步移相触发电路实验…………………………......1
实验二单相桥式全控整流电路实验…………………………..……....3
实验三三相桥式全控整流电路实验………………………………....6
实验四直流斩波电路实验………………………………….……......8
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.掌握锯齿波同步触发电路的调试方法。
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脉冲形成和放大,锯齿波形成,同步移相等环节组成,其工作原理可参见“电力电子技术”教材。
四.实验设备及仪器
1.NMCL系列教学实验台主控制屏
2.NMCL-32组件和SMCL-组件
3.NMCL-05组件
4.双踪示波器
5.万用表
五.实验方法
图1-1锯齿波同步移相触发电路
1.将NMCL-05面板左上角的同步电压输入接到主控电源的U、V端,“触发电路选择”拨向“锯齿波”。
2.将锯齿波触发电路上的Uct接着至SMCL-01上的Ug端,‘7’端地。
3.合上主电路电源开关,并打开NMCL-05面板右下角的电源开关。
用示波器观察各观察孔的电压波形,示波器的地线接于“7”端。
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UG1K1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。
4.调节脉冲移相范围
将SMCL-01的“Ug”输出电压调至0V,即将控制电压Uct调至零,用示波器观察U1电压(即“1”孔)及U5的波形,调节偏移电压Ub(即调RP2),使α=180˚。
调节NMCL-01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=180˚,Uct=Umax时,α=30˚,以满足移相范围α=30˚~180˚的要求。
5.调节Uct,使α=60˚,观察并记录U1~U5及输出脉冲电压UG1K1,UG2K2的波形,并标出其幅值与宽度。
用双踪示波器观察UG1K1和UG3K3的波形,调节电位器RP3,使UG1K1和UG3K3间隔1800。
六.实验报告
1.整理,描绘实验中记录的各点波形。
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=90˚,应如何调整?
4.讨论分析其它实验现象。
5.写出实验心得体会。
实验二单相桥式全控整流电路实验
一.实验目的
1.了解单相桥式全控整流电路的工作原理。
2.研究单相桥式全控整流电路在电阻负载及电阻-电感性负载下的工作特性。
3.熟悉NMCL-05锯齿波触发电路的工作。
二.实验线路及原理
参见图3-1
三.实验内容
1.单相桥式全控整流电路供电给电阻负载。
2.单相桥式全控整流电路供电给电阻-电感性负载。
四.实验设备及仪器
1.NMCL-III教学实验台主控制屏
2.NMCL-32主控制屏
3.NMCL-05组件及SMCL-01或NMCL-31
4.MEL-03A组件和NMCL-331多电感组件
5.NMCL-35和NMCL-33组件
6.双踪示波器
7.万用表
五.注意事项
1.本实验中触发可控硅的脉冲来自NMCL-05挂箱。
2.负载电阻调节需注意。
若电阻过小,会出现电流过大造成过流保护动作(熔断丝烧断,或仪表告警);若电阻过大,则可能流过可控硅的电流小于其维持电流,造成可控硅时断时续。
3.电感的值可根据需要选择并且必须与电阻串联,需防止过大的电感造成可控硅不能导通。
4.NMCL-05面板的锯齿波触发脉冲需导线连到NMCL-33面板,应注意连线不可接错,否则易造成损坏可控硅。
同时,需要注意同步电压的相位,若出现可控硅移相范围太小(正常范围约30˚~180˚),可尝试改变同步电压极性。
5.示波器的两根地线由于同外壳相连,必须注意需接等电位,否则易造成短路事故。
六.实验方法
1.将NMCL-05面板左上角的同步电压输入接NMCL-32的U、V输出端,“触发电路选择”拨向“锯齿波”。
2.单相桥式全控整流电路供电给电阻负载
接上电阻负载(可采用两只900Ω电阻并联),并调节电阻负载至最大,短接平波电抗器。
合上主电路电源,调节Uct,测量在不同α角(30˚、60˚、90˚)时整流电路的输出电压Ud=f(t),晶闸管的端电压UVT=f(t)的波形,并记录相应α角时的输出电压Ud和UVT的波形。
若输出电压的波形不对称,可分别调整锯齿波触发电路中RP1,RP3电位器。
3.单相桥式全控整流电路供电给电阻-电感性负载
接上电路负载为阻感型,测量在不同控制电压Uct时的输出电压Ud=f(t),负载电流以及晶闸管端电压UVT=f(t)波形并记录相应Uct时的Ud、U2值。
注意,负载电流不能过小,否则造成可控硅时断时续,可调节负载电阻,但负载电流不能超过0.8A,Uct从零起调。
改变电感值,观察α=90˚,ud=f(t)、uVT=f(t)的波形,并加以分析。
七.实验报告
1.绘出单相桥式晶闸管全控整流电路供电给电阻负载情况下,当α=30˚,60˚,90˚时的ud、uVT波形,并加以分析。
2.绘出单相桥式晶闸管全控整流电路供电给电阻-电感性负载情况下,当α=30˚,60˚,90˚时的ud、uVT波形,并加以分析
3.写出实验心得体会。
图3-1单相桥式全控整流电路
实验三三相桥式全控整流电路实验
一.实验目的
1.熟悉三相桥式全控整流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.实验内容
1.三相桥式全控整流电路带纯电阻负载时的工作特性。
2.三相桥式全控整流电路带阻感负载时的工作特性。
三.实验线路及原理
实验线路如图5-1所示。
主电路由三相全控整流电路组成。
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信号。
三相桥式整流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.NMCL-III教学实验台主控制屏
2.NMCL-32主控制屏
3.NMCL-05组件及SMCL-01或NMCL-31
4.MEL-03A组件和NMCL-331多电感组件
5.NMCL-35和NMCL-33组件
6.双踪示波器
7.万用表
五.实验方法
1.按图5-1接线,未上主电源之前,检查晶闸管的脉冲是否正常。
(1)打开NMCL-32电源开关。
(2)用示波器观察NMCL-33的脉冲观察孔,应有间隔均匀,相互间隔60˚的幅度相同的双脉冲。
(3)检查相序,用示波器观察“1”,“2”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。
(4)用示波器观察每只晶闸管的控制极,阴极,应有幅度为1V-2V的脉冲。
注:
将面板上的Ublf(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”。
(5)将给定器输出Ug接至SMCL-01面板的Uct端,调节偏移电压Ub,在Uct=0时,使α=150˚。
2.三相桥式全控整流电路
(1)带电阻负载
按图5-1接线,将负载电阻R调至最大,合上主电源,调节Uct,使α在30°~150°范围内,用示波器观察记录α=30°、60°、90°时,整流电压ud=f(t),晶闸管两端电压uVT=f(t)的波形,并记录相应的Ud和交流输入电压U2数值。
(2)带电阻-电感负载
调节Uct,使α在30°~90°范围内,用示波器观察记录α=30°、60°、90°时,整流电压ud=f(t),晶闸管两端电压uVT=f(t)的波形,并记录相应的Ud和交流输入电压U2数值。
六.实验报告
1.画出电路的移相特性Ud=f(α)曲线
2.画出三相桥式全控整流电路分别在纯电阻负载时和阻感负载时,α角为30°、60°、90°时的ud、uVT波形
3.实验心得体会。
图5-1三相桥式全控整流电路实验
实验四直流斩波电路实验
一.实验目的
熟悉降压斩波电路(BuckChopper)和升压斩波电路(BoostChopper)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.NMCL-16组件
3.MEL-03A电阻箱(900Ω/0.41A)或其它可调电阻盘
4.万用表
5.双踪示波器
四.实验方法
1.SG3525的调试。
原理框图见图6-1。
图6-1PWM波形发生
将扭子开关S1打向“直流斩波”侧,S2电源开关打向“ON”,将“3”端和“4”端用导线短接,用示波器观察“1”端输出电压波形应为锯齿波,并记录其波形的频率和幅值。
扭子开关S2扳向“OFF”,用导线分别连接“5”、“6”、“9”,再将扭子开关S2扭向“ON”,用示波器观察“5”端波形,并记录其波形、频率、幅度,调节“脉冲宽度调节”电位器,记录其最大占空比和最小占空比。
2.实验接线图见图6-2。
图6-2升压斩波电路
(1)切断NMCL-16主电源,分别将“主电源2”的“1”端和“降压斩波电路”的“1”端相连,“主电源2”的“2”端和“降压斩波电路”的“2”端相连,将“PWM波形发生”的“7”、“8”端分别和降压斩波电路VT1的G1,S1端相连,“降压斩波电路”的“4”、“5”端串联MEL-03电阻箱(将两组900Ω/0.41A的电阻并联起来,顺时针旋转调至阻值最大约450Ω),和直流安培表(将量程切换到2A挡)。
(2)检查接线正确后,接通控制电路和主电路的电源(注意:
先接通控制电路电源后接通主电路电源),改变脉冲占空比,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波形的波形,记录PWM信号占空比D,ui、u0的平均值Ui和U0。
(3)改变负载R的值(注意:
负载电流不能超过1A),重复上述内容2。
(4)切断主电路电源,断开“主电源2”和“降压斩波电路”的连接,断开“PWM波形发生”与VT1的连接,分别将“升压斩波电路”的“6”和“主电源2”的“1”相连,“升压斩波电路”的“7”和“主电源2”的“2”端相连,将VT2的G2和S2分别接至“PWM波形发生”的“7”和“8”端,升压斩波电路的“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,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,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。