电力电子实验报告Word文件下载.docx

电力电子实验报告Word文件下载.docx

《电力电子实验报告Word文件下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电力电子实验报告Word文件下载.docx（20页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

五、实验方法与步骤

1．图1的电路给出了控制电路的几种形式，包括了了脉冲形成电路、同步电路、移相电路、输出电路等。

同学们可参照图1的电路在面包板上插接电路：

1）先用整流桥搭接整流电路，把交流电整流成脉动直流电，通电后观察并在座标纸上记录A点显示的波形；

2）断电后串电阻接上稳压二极管，经过二极管限幅，形成同步梯形波；

再加电测量并记录B点显示的同步梯形波波形；

3）断电后插上R2、R3、W1、C1、BT33和R4，再加电后用示波器测量C点、D点波形，看C点是否是锯齿波，D点有无脉冲输出。

4）若有波形，看脉冲多少，应控制脉冲在5~20个之间，并调节W1，看锯齿波的个数有无增加或减少，有变化为正常。

正常后调节到脉冲较少时记录波形，注意用双踪示波器对应测量C点和D点波形，观察D点的脉冲是在锯齿波的上升边还是在锯齿波的下降沿。

5）去掉电阻R4，换上脉冲变压器B，

（1）测量变压器输出头的同名端，方法是用示波器探头的接地端接一个输出头，用示波器探头接另一个输出头，若输出脉冲为正极性则示波器探头所接的输出头为同名端，如图2中脉冲变压器B中分别带点的输出头。

（2）测量输出脉冲的波形，这时脉冲的波形有正有负，这是由于脉冲变压器的电感引起的。

并上反向二极管，可去掉负半边。

2．图2给出了单结晶体管控制电路组成的调光电路。

这里包括了调光主回路用的双向晶闸管BT136和发光元件普通的220V/40W灯泡。

从图上显而易见脉冲变压器同名端是接到了BT136的门极上（这就是同名端的用处）。

1）控制电路调整好后，接上双向晶闸管BT136，连上40W灯泡；

2）查看无误后再把BT136的T2端接到变压器的110伏输出的一个端子上，40W灯泡的另一端接到变压器的110伏输出的另一个端子上。

3）最后接上控制脉冲信号，脉冲变压器的同名端接BT136的G极，另一端接BT136的T1端。

4）通电，灯泡应该亮，若不亮，用示波器查看控制脉冲有无、BT136好坏、电源接通与否；

5）正常后，调节W1，灯泡的亮度应随着调节而变化；

6）测量并记录可控硅两端的波形和负载灯泡两端的波形（分别标明BT136导通段和截止段）。

六、测量点波形图

A点波形图如下:

B点波形图如下：

C（上），D（下）点波形图如下：

改变可变电阻W1的值可改变电容充放电的时间，W1越大电容器电压上升时间越长，振荡频率越低，半周期内产生的脉冲越少。

由图可看出，每个锯齿波的下降沿都对应一个脉冲波的上升沿。

因为每个锯齿波的下降沿都对应一个电容放电过程，这个过程单结晶体管处于负阻状态，对随着发射极电压减小，发射极电流反而增大，同时b1端电流增大，故电阻两端电压在极短时间内骤增，形成脉冲波。

当W1阻值变大时，产生的周期内的脉冲波会减少，即振荡频率降低。

负载波形图分析如下：

其中uvt为BT136两端电压波形，u0为灯泡两端电压波形，u1为输入的交流电波形。

BT136为双向晶闸管，可双向导通。

在一个周期内的波形变化为：

开始输入电压处于正半周，BT136导通，此时电源电压全部加在灯泡两端。

当输入电压过零点时，由于BT136承受反向电压，BT136截止，灯泡两端电压变为0，电源电压全加在BT136两端。

当给BT136加触发脉冲时，BT136重新导通，电源电压又回到灯泡两端。

由实验原理可知调节W1的电阻值可改变控制脉冲在半周期内的数量，当电阻值增大时，半周期内脉冲数减少，第一个脉冲相对于交流电过零点往后推迟的时间就长，相对应的电角度就大，BT136截止的时间就变长，灯泡亮的时间变短，则灯泡亮度减小。

八、参考资料

1．如图3所示的电路，右边给出了单结晶体管形成的振荡电路波形。

Uz为梯形波，Uc为电容器两端的波形，当电容器充电到转折电压Up时，单结晶体管导通进入负阻区，电容器上电压下降，当其降到谷点电压Uv时，单结晶体管截止。

在单结晶体管导通期间在脉冲变压器初级上形成一个窄脉冲，就是所谓的控制脉冲。

2．当Re较小时，电容器上电压上升到Up的时间短，振荡频率高，在半周期内产生的脉冲多，这样第一个脉冲相对于交流电过零点往后推迟的时间就短，相对应的电角度就小。

当Re较大时，电容器上电压上升到Vp的时间长，振荡频率低，半周期内产生的脉冲少。

这样第一个脉冲相对于交流电过零点往后推迟的时间就长，相对应的电角度就大。

3．从图中可以看出，当Re较小时，产生的脉冲相对于交流电过零点延长的时间短，当Re较大时，产生的脉冲相对于交流电过零点延长的时间长。

九、讨论与思考

1．晶闸管的控制电路由哪几部分组成？

答：

晶闸管的控制电路包括了了脉冲形成电路、同步电路、移相电路、输出电路等

2．Re变得太大或太小时都可以使单结晶体管停振，为什么？

Re太大会使电容器上的电压上升到最大的时间长，振荡频率低，这样第一个脉冲相对于交流电过零往后推迟的时间就大大加长，电角度过大而使单结晶管停震。

同理，Re太小会使电容器上的电压上升到最大的时间短，振荡频率高，这样第一个脉冲相对于交流电过零往后推迟的时间就大大缩短，电角度过小而使单结晶管停震

3．要使振荡频率升高，Re是变大还是变小？

变小

Re/Ω

增大

减小

半周期产生的脉冲数

增多

电角度

振荡频率

降低

升高

灯泡亮度

变暗

变亮

实验四三相桥式可控整流电路实验

一、实验目的和要求

通过三相全桥可控整流实验掌握三相电路中电流的流向及负载特性，进一步理解晶闸管的驱动电路在桥式电路中的的作用特点。

1．学会用示波器观察三相桥式电路中田闸管的工作波形来了解晶闸管的工作状况

2．根据实验，研究电路在不同负载下的特性

3．验证晶闸管导通角与负载的关系及三相桥式整流电路中平均电压的计算公式

二、实验内容

1．调试三相可控整流电路

2．调试和测量三相可控整流电路的控制回路实验板

3．测量三相桥式整流电路电阻负载下不同α角的输出电压的波形和有效值

4．测量三相桥式整流电路电阻负载下不同α角的晶闸管两端电压波形

5．测量三相桥式整流电路电机负载下不同α角的输出电压波形和有效值

6．测量三相桥式整流电路电机负载下不同α角的晶闸管两端电压波形

三、实验仪器、设备（软、硬件）及仪器使用说明

1．三相变压器一台、三相同步变压器一台、可控硅实验盒一台，三相电实验台

2．模拟或数字示波器一台

3．350W直流电机一台（包括220V激磁电源一台）

4．数字或模拟三用表一只

四、实验原理（黑体小四号）

1．三相可控整流电路是由共阴极的三相半桥和共阳极的三相半桥组成的。

实验电路分为主回路和控制回路，主回路由6个晶闸管组成，控制回路由TA787A集成电路芯片为主的控制电路板来完成的。

2．三相电源和三相同步信号是经过CZ1插座引入到可控硅实验盒中，三相电源再经交流接触器J1引入到主回路上，三相同步电源是经CZ1直接引入，另外CZ1还引入了双15V的交流电源，用以在控制板上形成正负15V直流电源供给集成电路工作。

3．控制电路板是把三相30V的同步信号形成三相同步锯齿波，通过TA787A集成电路芯片产生六路双脉冲控制信号，经过放大，再经脉冲变压器隔离驱动六个晶闸管工作。

4．控制板是插入在CZ2的插座上。

其产生的6路双脉冲信号，经过放大通过CZ2直接加到6个脉冲变压器上，经隔离后加到六个晶闸管的门极上。

6路脉冲信号是按照DT1-DT2、DT2-DT3、DT3-DT4、DT4-DT5、DT5-DT6、DT6-DT1、DT1-DT2的顺序循环供给6个晶闸管，6个晶闸管则按照这个顺序循环工作，每60度有一个晶闸管换相，每个晶闸管各导通120度，完成三相整流工作。

调节α角就调节了延迟时间，也就调节了输出电压的值。

5．整流输出的直流电源也是经CZ1插座输出的，如图8所示。

1．如图7线路和图8实物图，插上CZ1插头和J2插头。

1）合上电源开关，三相变压器工作，控制板上已有三路30V的同步电压，

2）按下K0自锁开关，K0上指示灯亮，接触器吸合，再按一下K开关，接触器断开，即断开给晶闸管的供电电源。

2．测量控制板

1）测量三路控制脉冲波形：

（1）用示波器双路探头测量控制板上的三路锯齿波，记录比较三路锯齿波的相位，

（2）打开禁止钮子开关，用示波器双路探头测量实验盒上的六个测试点，测量脉冲变压器输入端的脉冲电压波形，比较其相位关系（测量时按照管子1-2-3-4-5-6-1的顺序比较测量，看是否在驱动DT1的时候也给DT6的门极加上驱动信号，驱动DT2的时候也给DT1的门极加上驱动信号------）每隔60度应有两个对应的晶闸管工作。

（3）用一路探头测量各个门极的驱动信号（注意要断开另一个探头的地线！

！

）

2）测量相移角α

双踪示波器一个探头接A相锯齿波，另一个探头接A相的双脉冲信号，调节α角调节旋钮，查看双脉冲相对于180度的锯齿波移相了多少即测量了相移角α。

3．测量电路电阻负载下的输出特性

1）接灯负载，用示波器观看并记录电阻负载两端的输出电压波形

2）固定灯负载的大小，测量不同α下输入电压和输出电压的有效值：

3）根据测量值作Ud=f（α）关系曲线。

4）用示波器观看并记录电阻负载下晶闸管两端的电压波形

4．测量直流电机负载下的输出特性

1）把输出直流电压通过电流表接直流电动机，用示波器观看电机负载下的输出波形，调节α角观察并记录输出波形

2）固定电机负载的大小，测量不同α角下输入电压和输出电压的有效值.

4）用示波器观看、记录电机负载下晶闸管两端的电压波形并与灯负载的波形比较。

5．测量直流电机+大电感负载下的输出特性

实验数据

1．六路脉冲波形：

2．1）接灯泡负载时的波形：

（1）α=0°

时

晶闸管：

（2）α=30°

（3）α=60°

（4）α=90°

3．阻感负载时输出波形：

（1）α=0°

（2）α=30°

（3）α=60°

（4）α=90°

七、实验注意事项

1．控制脉冲相序不对时不要接通主回路

2．随时观察各晶闸管的运行状态，发现晶闸管过热时及时关上主回路电源

3．给直流电机加电前要先给电机加上激磁电源，以防电机“飞车”造成事故。

八、参考资料

1．图9给出了双脉冲波形形成电路TA787A的电路框图。

TC787A是集成度更大的集成触发电路。

其内部的功能相当于三个KJ004、一个KJ042和一个KJ041组成的全部功能。

主要适用于三相全控、三相半控、三相过零等移相触发电路，以构成多种调压、调速和变流设备。

具有功耗小、功能强、输入阻抗高、抗干扰性能好、移相范围宽、外接元件少等优点。

（1）电路组成：

TC787A的内部组成部分见图9，由同步过零和极性检测电路、锯齿波形成电路、锯齿波比较电路、抗干扰锁定电路、脉冲形成电路和脉冲分配电路等组成。

（2）电路原理：

三相同步电压经过T型网络分别进入各自的过零检测及极性检测电路，判别出零点和极性后，在14、15、16脚上接的积分电容器上积分形成锯齿波，电路采用集中式恒流源供电，相对误差极小，锯齿波有良好的线性。

产生的锯齿波以不平顶且幅度大为宜。

（幅度小时可减小电容量，产生平顶要增大电容量）。

锯齿波在比较电路中与移相电压比较取得交点。

移相电压在外电路形成，通过4脚加入到比较器上。

抗干扰电路具有锁定功能，使在交相点以后的锯齿波或移相电压的波动不能影响输出脉冲的的相位。

（3）图10给出了TC787A集成电路的各管脚对应的输入同步电压波形、同步锯齿波波形及三相的相位关系、以及在两种工作方式下的输出脉冲电压波形及输出脉冲的相位关系。

图中分为三个部分，封锁状态下，无封锁时的三相半桥应用的单脉冲和无封锁时的三相全桥应用的双脉冲工作状态。

九、讨论与思考学生从一个实验可以做的引申、扩展。

1．三相桥式可控整流输出六个波头，要想输出12个波头的直流电，应该怎样实现（要做哪些工作）？

把示波器的双探头一个接1，一个接2，同时接1 

的探头要有接到线路板上的地端。

2．三相桥式可控整流电路在一相控制脉冲未能加上时，电路还能不能正常工作，输出电压将是怎样？

能正常工作，只是输出电压少了一部分。

3．若一只晶闸管不能导通，可能是哪儿出问题了？

该晶闸管的触发脉冲失效，没有触发脉冲。

电阻负载与阻感负载：

当a≤60 

，Ud波形连续，工作情况与带电阻负载时十分相似，各晶闸管的通断情况、输出整流电压Ud波形、晶闸管承受的电压波形等都一样区别在于：

由于负载不同，同样的整流输出电压加到负载上，得到的负载电流id波形不同。

阻感负载时，由于电感的作用，使得负载电流波形变得平直，当电感足够大的时候，负载电流的波形可近似为一条水平线。

a>

60 

时阻感负载时的工作情况与电阻负载时，不同电阻负载时Ud波形不会出现负的部分而阻感负载时，由于电感L的作用，Ud波形会出现负载带阻感负载时，三相全控桥式整流电路的角移相的范围是90 

。

数字示波器的使用