电力电子技术NMCLIII实验Word格式文档下载.docx

电力电子技术NMCLIII实验Word格式文档下载.docx

《电力电子技术NMCLIII实验Word格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电力电子技术NMCLIII实验Word格式文档下载.docx（18页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

（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IH，只有流过晶闸管的电流大于IH，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NMCL—05组件中单结晶触发电路控制晶闸管，注意须断开NMCL—33的内部触发脉冲。

六．实验方法

1．单结晶体管触发电路调试及各点波形的观察

将NMCL—05（或MCL—05A，以下均同）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”拨至“单结晶”。

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UGK不接（将NMCL—05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。

NMCL-32的“三相交流电源”开关拨向“直流调速”。

合上主电源，即按下主控制屏绿色“闭合”开关按钮，这时候主控制屏U、V、W端有电压输出，NMCL—05内部的同步变压器原边接有220V，原边输出分别为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。

合上NMCL—05面板的右下角船形开关，用示波器观察触发电路单相半波整流输出（“1”），梯形电压（“3”），锯齿波电压（“4”）及单结晶体管输出电压（“5”、“6”）和脉冲输出（“G”、“K”）等波形。

调节移相可调电位器RP，观察输出脉冲的移相范围能否在30°

～180°

范围内移。

注：

由于在以上操作中，脉冲输出未接晶闸管的控制极和阴极，所以在用示波器观察触发电路各点波形时，特别是观察脉冲的移相范围时，可用导线把触发电路的地端（“2”）和脉冲输出“K”端相连。

但一旦脉冲输出接至晶闸管，则不可把触发电路和脉冲输出相连，否则造成短路事故，烧毁触发电路。

采用正弦波触发电路、锯齿波触发电路或其它触发电路，同样需要注意，谨慎操作。

2．单相半波可控整流电路带电阻性负载

断开触发电路“2”端与脉冲输出“K”端的连接，“G”、“K”分别接至NMCL—33的VT1晶闸管的控制极和阴极，注意不可接错。

负载Rd接可调电阻（可把NMEL—03的900Ω电阻盘并联，即最大电阻为450Ω，电流达0.8A），并调至阻值最大。

合上主电源，调节脉冲移相电位器RP，分别用示波器观察=30°

、60°

、90°

、120°

时负载电压Ud，晶闸管VT1的阳极、阴极电压波形UVt。

并测定Ud及电源电压U2，验证

　　α

U2,ud

30°

60°

90°

120°

Ud

U2

3．单相半波可控整流电路带电阻—电感性负载，无续流二极管

串入平波电抗器，在不同阻抗角（改变Rd数值）情况下，观察并记录=30O、60O、90O、120O时的Ud、id及Uvt的波形。

注意调节Rd时，需要监视负载电流，防止电流超过Rd允许的最大电流及晶闸管允许的额定电流。

4．单相半波可控整流电路带电阻，电感性负载，有续流二极管。

接入续流二极管，重复“3”的实验步骤。

七．实验内容

1．画出触发电路在α=90°

时的各点波形。

2．画出电阻性负载，α=90°

时，Ud=f（t），Uvt=f（t），id=f（t）波形。

3．分别画出电阻、电感性负载，当电阻较大和较小时，Ud=f（t）、UVT=f（t），id=f（t）的波形（α=90°

）。

4．画出电阻性负载时Ud/U2=f（a）曲线，并与

进行比较。

5．分析续流二极管的作用。

八．思考

1．本实验中能否用双踪示波器同时观察触发电路与整流电路的波形？

为什么？

2．为何要观察触发电路第一个输出脉冲的位置？

3．本实验电路中如何考虑触发电路与整流电路的同步问题？

实验二正弦波同步移相触发电路实验

1．熟悉正弦波同步触发电路的工作原理及各元件的作用。

2．掌握正弦波同步触发电路的调试步骤和方法。

1．正弦波同步触发电路的调试。

2．正弦波同步触发电路各点波形的观察。

电路分脉冲形成，同步移相，脉冲放大等环节，具体工作原理可参见“电力电子技术”有关教材。

3．NMCL—05组件

五．实验方法

1．将NMCL—05面板上左上角的同步电压输入端接NMCL—32的U、V端，将“触发电路选择”拨至“正弦波”位置。

2．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，测量触发电路输出脉冲的幅度和宽度，示波器的地线接于“8”端。

3．确定脉冲的初始相位。

当Uct=0时，调节Ub（调RP）要求接近于180O。

4．保持Ub不变，调节NMCL-31的给定电位器RP1，逐渐增大Uct，用示波器观察U1及输出脉冲UGK的波形，注意Uct增加时脉冲的移动情况，并估计移相范围。

5．调节Uct使=60O，观察并记录面板上观察孔“1”~“7”及输出脉冲电压波形。

六．实验报告

1．画出=60O时，观察孔“1”~“7”及输出脉冲电压波形。

2．指出Uct增加时，应如何变化？

移相范围大约等于多少度？

指出同步电压的那一段为脉冲移相范围。

七．注意事项

参照实验一的注意事项。

实验三锯齿波同步移相触发电路实验

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。

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”有关教材。

3．NMCL—05（A）组件或NMCL—36组件

五．实验方法

1．将NMCL-05（A）面板上左上角的同步电压输入接NMCL—32的U、V端，“触发电路选择”拨向“锯齿波”。

2．合上主电路电源开关，并打开MCL—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。

3．调节脉冲移相范围

将NMCL—31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U2电压（即“2”孔）及U5的波形，调节偏移电压Ub（即调RP），使=180O。

调节NMCL—31的给定电位器RP1，增加Uct，观察脉冲的移动情况，要求Uct=0时，=180O，Uct=Umax时，=30O，以满足移相范围=30O~180O的要求。

4．调节Uct，使=60O，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。

用导线连接“K1”和“K3”端，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。

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，=90O，应如何调整？

4．讨论分析其它实验现象。

参见实验一的注意事项。

实验四单相桥式半控整流电路实验

1．研究单相桥式半控整流电路在电阻负载，电阻—电感性负载及反电势负载时的工作。

2．熟悉NMCL—05（A）组件（或NMCL-36）锯齿波触发电路的工作。

3．进一步掌握双踪示波器在电力电子线路实验中的使用特点与方法。

二．实验线路及原理

见图1-2。

三．实验内容

1．单相桥式半控整流电路供电给电阻性负载。

2．单相桥式半控整流电路供电给电阻—电感性负载（带续流二极管）。

4．单相桥式半控整流电路供电给电阻—电感性负载（断开续流二极管）。

1．实验前必须先了解晶闸管的电流额定值（本装置为5A），并根据额定值与整流电路形式计算出负载电阻的最小允许值。

2．为保护整流元件不受损坏，晶闸管整流电路的正确操作步骤

（2）在控制电压Uct=0时，接通主电源。

然后逐渐增大Uct，使整流电路投入工作。

（3）断开整流电路时，应先把Uct降到零，使整流电路无输出，然后切断总电源。

3．注意示波器的使用。

4．NMCL—33的内部脉冲需断开。

1．将NMCL—05（A）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”。

合上主电路电源开关，并打开NMCL—05（A）面板右下角的电源开关。

观察NMCL—05（A）锯齿波触发电路中各点波形是否正确，确定其输出脉冲可调的移相范围。

并调节偏移电阻RP2，使Uct=0

时，α=150°

。

2．单相桥式晶闸管半控整流电路供电给电阻性负载：

按图1-2接线，并短接平波电抗器L。

调节电阻负载RD（可选择900Ω电阻并联，最大电流为0.8A）至最大。

（a）NMCL-31A的给定电位器RP1逆时针调到底，使Uct=0。

合上主电路电源，调节NMCL-31的给定电位器RP1，使α=90°

，测取此时整流电路的输出电压Ud=f（t），输出电流id=f（t）以及晶闸管端电压UVT=f（t）波形，并测定交流输入电压U2、整流输出电压Ud，验证

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。

（b）采用类似方法，分别测取α=60°

，α=30°

时的Ud、id、Uvt波形。

3．单相桥式半控整流电路供电给电阻—电感性负载

（a）接上续流二极管，接上平波电抗器。

NMCL-31的给定电位器RP1逆时针调到底，使Uct=0。

合上主电源。

（b）调节Uct，使α=90°

，测取输出电压Ud=f（t），整流电路输出电流id=f（t）以及续流二极管电流iVD=f（t）波形，并分析三者的关系。

调节电阻RD，观察id波形如何变化，注意防止过流。

（c）调节Uct，使α分别等于60°

时，测取Ud，iL，id，iVD波形。

（d）断开续流二极管，观察Ud=f（t），id=f（t）。

突然切断触发电路，观察失控现象并记录Ud波形。

若不发生失控现象，可调节电阻Rd。

七．实验报告

1．绘出单相桥式半控整流电路供电给电阻负载，电阻—电感性负载情况下，当α=90°

时的Ud、id、UVT、iVD等波形图并加以分析。

2．作出实验整流电路的输入—输出特性Ud=f（Uct），触发电路特性Uct=f（α）及Ud/U2=f（α）曲线。

3．分析续流二极管作用及电感量大小对负载电流的影响。

1．在可控整流电路中，续流二极管VD起什么作用？

在什么情况下需要接入？

2．能否用双踪示波器同时观察触发电路与整流电路的波形？

实验五单相桥式全控整流电路实验

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、电阻—电感性负载及反电势负载时的工作。

3．熟悉NMCL—05（A）组件或NMCL—36组件。

参见图1-3。

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。

5．NMCL—35组件

6．二踪示波器

7．万用表

1．本实验中触发可控硅的脉冲来自NMCL-05挂箱（或NMCL—36组件），故NMCL-33的内部脉冲需断，以免造成误触发。

2．电阻RD的调节需注意。

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，需防止过大的电感造成可控硅不能导通。

4．NMCL-05（或NMCL—36）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°

），可尝试改变同步电压极性。

5．逆变变压器采用NMCL—35组式变压器，原边为220V，副边为110V。

6．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。

1．将NMCL—05（A）（或NMCL—36）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．断开NMCL-35和NMCL-33的连接线，合上主电路电源，此时锯齿波触发电路应处于工作状态。

调节偏移电压电位器RP2，使=90°

断开主电源，连接NMCL-35和NMCL-33。

3．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，求取在不同角（30°

）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，并记录相应时的Uct、Ud和交流输入电压U2值。

4．单相桥式全控整流电路供电给电阻—电感性负载。

断开平波电抗器短接线，求取在不同控制电压Uct时的输出电压Ud=f（t），负载电流id=f（t）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RP，但负载电流不能超过0.8A，Uct从零起调。

改变电感值（L=100mH），观察=90°

，Ud=f（t）、id=f（t）的波形，并加以分析。

注意，增加Uct使前移时，若电流太大，可增加与L相串联的电阻加以限流。

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=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=90°

时的Ud、id、UVT波形，并加以分析。

3．作出实验整流电路的输入—输出特性Ud=f（Uct），触发电路特性Uct=f（）及Ud/U2=f（）。

4．实验心得体会。

实验六单相桥式有源逆变电路实验

1．加深理解单相桥式有源逆变的工作原理，掌握有源逆变条件。

2．了解产生逆变颠覆现象的原因。

NMCL—33的整流二极管VD1～VD6组成三相不控整流桥作为逆变桥的直流电源，逆变变压器采用NMEL—02芯式变压器（或NMCL—35组式变压器），回路中接入电感L及限流电阻Rd。

具体线路参见图1-4。

1．单相桥式有源逆变电路的波形观察。

2．有源逆变到整流过渡过程的观察。

3．逆变颠覆现象的观察。

四．实验设备及仪表

1．本实验中触发可控硅的脉冲来自NMCL-05挂箱，故NMCL-33的内部触发脉冲需断开，以免造成误触发。

2．电阻RP的调节需注意。

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。

将NMCL—33的I组桥触发脉冲切断。

2．有源逆变实验

有源逆变实验的主电路如图1-4，控制回路的接线可参考单相桥式全控整流电路实验（图1-3）。

（a）将限流电阻RD调整至最大（约450Ω），先断开NMCL-35和NMCL-33的连接线，参考图1-3，连接控制回路。

合上主电源，用示波器观察锯齿波的“1”孔和“6”孔，调节偏移电位器RP2，使Uct=0时，β=10°

，然后调节Uct，使β在30°

附近。

（b）按图1-4连接主回路。

合上主电源，用示波器观察逆变电路输出电压Ud=f（t），晶闸管的端电压UVT=f（t）波形，并记录Ud和交流输入电压U2的数值。

（c）采用同样方法，绘出β在分别等于60°

时，Ud、UVT波形。

3．逆变到整流过程的观察

当β大于90°

时，晶闸管有源逆变过渡到整流状态，此时输出电压极性改变，可用示波器观察此变化过程。

注意，当晶闸管工作在整流时，有可能产生比较大的电流，需要注意监视。

4．逆变颠覆的观察

当β=30°

时，继续减小Uct，此时可观察到逆变输出突然变为一个正弦波，表明逆变颠覆。

当关断NMCL—05（A）面板的电源开关，使脉冲消失，此时，也将产生逆变颠覆。

1．画出β=30°

时，Ud、UVT的波形。

2．分析逆变颠覆的原因，逆变颠覆后会产生什么后果？

实验七直流斩波电路的性能研究

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。

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．NMEL-03电阻箱（900Ω/0.41A）。

4．万用表。

5．双踪示波器

6．直流安培表。

四．实验方法

1．SG3525的调试。

原理框图见图2—6。

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”，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。

Dmax=Dmin=

2．实验接线图见图2—7。

（1）切断NMCL-16主电源，分别将“主电源2”的“1”端和“直流斩波电路”的“1”端相连，“主电源2”的“2”端和“直流斩波电路”的“2”端相连，将“PWM波形发生”的“7”、“8”端分别和直流斩波电路VT1的G1S1端相连，“直流斩波电路”的“4”、“5”端串联NMEL-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，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。

（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“主电路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“直流斩波电路”的“6”和“主电路2”的“1”相连，“直流斩波电路”的“7”和“主电路2”的“2”端相连，将VT2的G2S2分别接至“PWM波形发生”的“7”和“8”端，直流斩波电路的“10”、“11”端，分别串联NMEL-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。