电力电子技术实验指导书Word下载.docx

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调节RP3，观测“5”点脉冲宽度的变化。

八、实验报告

（1）画出=60时，观察点“1”“5”及输出脉冲电压的波形。

（2）指出Uct增加时,应如何变化?

移相范围大约等于多少度?

指出同步电压的哪一段为脉冲移相范围。

（3）分析RP3对输出脉冲宽度的影响。

图1-1初始脉冲相位的确定（接近90）九、注意事项

（1）双踪示波器有两个探头，可同时观测两路信号，但这两探头的地线都与示波器的外壳相连，所以两探头的地线不能同时接在同一电路的不同电位的两个点上，否则这两点会通过示波器外壳发生电气短路。

（2）由于正弦波触发电路的特殊性，我们设计移相电路的调节范围较小，如需将调节到逆变区，除了调节RP1外，还需调节RP2电位器。

（3）由于脉冲“G”、“K”输出端有电容影响，故观察输出脉冲电压波形时，需将输出端“G”和“K”分别接到晶闸管的门极和阴极（或者也可用约100左右阻值的电阻接到“G”、“K”两端，来模拟晶闸管门极与阴极的阻值），否则无法观察到正确的脉冲波形。

实验二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。

2DJK03-1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参见挂件说明。

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，其工作原理可参见挂件说明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、预习要求

（1）阅读电力电子技术教材中有关锯齿波同步移相触发电路的内容，弄清锯齿波同步移相触发电路的工作原理。

（2）掌握锯齿波同步移相触发电路脉冲初始相位的调整方法。

六、思考题

（1）锯齿波同步移相触发电路有哪些特点?

（2）锯齿波同步移相触发电路的移相范围与哪些参数有关?

（3）为什么锯齿波同步移相触发电路的脉冲移相范围比正弦波同步移相触发电路的移相范围要大?

七、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。

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。

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。

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。

调节电位器RP1，观测“2”点锯齿波斜率的变化。

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=170，其波形如图2-1所示。

图2-1锯齿波同步移相触发电路（3）调节Uct（即电位器RP2）使=60，观察并记录U1U6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）。

U1U2U3U4U5U6幅值（V）宽度（ms）八、实验报告

（1）整理、描绘实验中记录的各点波形，并标出其幅值和宽度。

（2）总结锯齿波同步移相触发电路移相范围的调试方法，如果要求在Uct=0的条件下，使=90，如何调整?

（3）讨论、分析实验中出现的各种现象。

九、注意事项参照实验一的注意事项。

实验三西门子TCA785集成触发电路实验一、实验目的

（1）加深理解锯齿波集成同步移相触发电路的工作原理及各元件的作用。

（2）掌握西门子的Tca785集成锯齿波同步移相触发电路的调试方法。

2DJK03-1晶闸管触发电路该挂件包含“单相集成触发电路”等模块。

3双踪示波器自备三、实验线路及原理西门子Tca785集成电路的内部框图如图3-1所示。

Tca785集成块内部主要由“同步寄存器”、“基准电源”、“锯齿波形成电路”、“移相电压”和“锯齿波比较电路”和“逻辑控制功率放大”等功能块组成。

同步信号从TCA785集成电路的第5脚输入，“过零检测”部分对同步电压信号进行检测，当检测到同步信号过零时，信号送“同步寄存器”。

“同步寄存器”输出控制锯齿波发生电路，锯齿波的斜率大小由第9脚外接电阻和10脚外接电容决定；

输出脉冲宽度由12脚外接电容的大小决定；

14、15脚输出对应负半周和正半周的触发脉冲，移相控制电压从11脚输入。

图3-1西门子Tca785集成电路内部框图具体电路如下图所示：

图3-2Tca785集成移相触发电路原理图电位器RP1主要调节锯齿波的斜率，电位器RP2则调节输入的移相控制电压，脉冲从14、15脚输出，输出的脉冲恰好互差180O，可供单相整流及逆变实验用，各点波形请参考图3-3。

图3-3单相集成锯齿波触发电路的各点电压波形（=900）电位器RP1、RP2均已安装在挂箱的面板上，同步变压器副边已在挂箱内部接好，所有的测试信号都在面板上引出。

四、实验内容

（1）Tca785集成移相触发电路的调试。

（2）Tca785集成移相触发电路各点波形的观察和分析。

五、预习要求阅读有关Tca785触发电路的内容，弄清触发电路的工作原理。

六、思考题

（1）Tca785触发电路有哪些特点?

（2）Tca785触发电路的移相范围和脉冲宽度与哪些参数有关?

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；

用双踪示波器一路探头观测15V的同步电压信号，另一路探头观察Tca785触发电路，同步信号“1”点的波形，“2”点锯齿波，调节斜率电位器RP1，观察“2”点锯齿波的斜率变化，“3”、“4”互差1800的触发脉冲；

最后观测输出的四路触发电压波形，其能否在30170范围内移相?

观察“2”点的锯齿波波形，调节电位器RP1，观测“2”点锯齿波斜率的变化。

观察“3”、“4”两点输出脉冲的波形，记下各波形的幅值与宽度。

（2）调节触发脉冲的移相范围调节RP2电位器，用示波器观察同步电压信号和“3”点U3的波形，观察和记录触发脉冲的移相范围。

（3）调节电位器RP2使=60，观察并记录U1U4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）。

U1U2U3U4幅值（V）宽度（ms）八、实验报告

（1）整理、描绘实验中记录的各点波形，并标出其幅值和宽度。

（2）讨论、分析实验中出现的各种现象。

实验四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1DJK01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。

2DJK02晶闸管主电路该挂件包含“晶闸管”，以及“电感”等几个模块。

3DJK03-1晶闸管触发电路该挂件包含“单结晶体管触发电路”模块。

4DJK06给定及实验器件该挂件包含“二极管”等几个模块。

5D42三相可调电阻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参见挂件介绍。

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900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。

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（）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DJK03-1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30170范围内移动?

图4-1单相半波可控整流电路

（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4-1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=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。

306090120150U2Ud（记录值）Ud/U2Ud（计算值）Ud=0.45U2（1+cos）/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=tg-1（L/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=30、60、90、120时的直流输出电压值Ud及UVT的波形。

306090120150U2Ud（记录值）Ud/U2Ud（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。

306090120150U2Ud（记录值）Ud/U2Ud（计算值）计算公式:

Ud=0.45U2（l十cos）/2八、实验报告

（1）画出=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（）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，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：

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。

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。

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。

（5）由于晶闸管持续工作时，需要有一定的维持电流，故要使晶闸管主电路可靠工作，其通过的电流不能太小，否则可能会造成晶闸管时断时续，工作不可靠。

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。

（6）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。

（7）使用电抗器时要注意其通过的电流不要超过1A，保证线性。

实验五单相桥式半控整流电路实验一、实验目的

（1）加深对单相桥式半控整流电路带电阻性、电阻电感性负载时各工作情况的理解。

（2）了解续流二极管在单相桥式半控整流电路中的作用，学会对实验中出现的问题加以分析和解决。

2DJK02晶闸管主电路该挂件包含“晶闸管”以及“电感”等几个模块。

3DJK03-1晶闸管触发电路该挂件包含“锯齿波同步触发电路”模块。

5D42三相可调电阻6双踪示波器自备7万用表自备三、实验线路及原理本实验线路如图5-1所示，两组锯齿波同步移相触发电路均在DJK03-1挂件上，它们由同一个同步变压器保持与输入的电压同步，触发信号加到共阴极的两个晶闸管，图中的R用D42三相可调电阻，将两个900接成并联形式，二极管VD1、VD2、VD3及开关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，本实验用700mH，直流电压表、电流表从DJK02挂件获得。

图5-1单相桥式半控整流电路实验线路图四、实验内容

（1）锯齿波同步触发电路的调试。

（2）单相桥式半控整流电路带电阻性负载。

（3）单相桥式半控整流电路带电阻电感性负载。

（4）单相桥式半控整流电路带反电势负载（选做）。

五、预习要求

（1）阅读电力电子技术教材中有关单相桥式半控整流电路的有关内容。

（2）了解续流二极管在单相桥式半控整流电路中的作用。

六、思考题

（1）单相桥式半控整流电路在什么情况下会发生失控现象?

（2）在加续流二极管前后，单相桥式半控整流电路中晶闸管两端的电压波形如何?

七、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，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“锯齿波同步触发电路”各观察孔的波形。

（2）锯齿波同步移相触发电路调试：

其调试方法与实验三相同。

令Uct=0时（RP2电位器顺时针转到底）170o。

（3）单相桥式半控整流电路带电阻性负载：

按原理图5-1接线，主电路接可调电阻R，将电阻器调到最大阻值位置，按下“启动”按钮，用示波器观察负载电压Ud、晶闸管两端电压UVT和整流二极管两端电压UVD1的波形，调节锯齿波同步移相触发电路上的移相控制电位器RP2，观察并记录在不同角时Ud、UVT、UVD1的波形，测量相应电源电压U2和负载电压Ud的数值，记录于下表中。

Ud=0.9U2（1+cos）/2（4）单相桥式半控整流电路带电阻电感性负载断开主电路后，将负载换成将平波电抗器Ld（70OmH）与电阻R串联。

不接续流二极管VD3，接通主电路，用示波器观察不同控制角时Ud、UVT、UVD1、Id的波形，并测定相应的U2、Ud数值，记录于下表中：

306090U2Ud（记录值）Ud/U2Ud（计算值）在=60时，移去触发脉冲（将锯齿波同步触发电路上的“G3”或“K3”拔掉），观察并记录移去脉冲前、后Ud、UVT1、UVT3、UVD1、UVD2、Id的波形。

接上续流二极管VD3，接通主电路，观察不同控制角时Ud、UVD3、Id的波形，并测定相应的U2、Ud数值，记录于下表中：

306090U2Ud（记录值）Ud/U2Ud（计算值）在接有续流二极管VD3及=60时，移去触发脉冲（将锯齿波同步触发电路上的“G3”或“K3”拔掉），观察并记录移去脉冲前、后Ud、UVT1、UVT3、UVD2、UVD1和Id的波形。

（5）单相桥式半控整流电路带反电势负载（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，用示波器观察并记录不同时输出电压Ud和电动机电枢两端电压Ua的波形。

接上平波电抗器，重复上述实验。

八、实验报告

（1）画出电阻性负载，电阻电感性负载时Ud/U2=f（）的曲线。

（2）画出电阻性负载，电阻电感性负载，角分别为30、60、90时的Ud、UVT的波形。

（3）说明续流二极管对消除失控现象的作用。

九、注意事项

（1）参照实验三的注意事项。

（2）在本实验中，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。

（3）带直流电动机做实验时，要避免电枢电压超过其额定值，转速也不要超过1.2倍的额定值，以免发生意外，影响电机功能。

（4）带直流电动机做实验时，必须要先加励磁电源，然后加电枢电压，停机时要先将电枢电压降到零后，再关闭励磁电源。

实验六单相桥式全控整流及有源逆变电路实验一、实验目的

（1）加深理解单相桥式全控整流及逆变电路的工作原理。

（2）研究单相桥式变流电路整流的全过程。

（3）研究单相桥式变流电路逆变的全过程，掌握实现有源逆变的条件。

（4）掌握产生逆变颠覆的原因及预防方法。

4DJK10变压器实验该挂件包含“逆变变压器”以及“三相不控整流”等模块。

5D42三相可调电阻6双踪示波器自备7万用表自备三、实验线路及原理图6-1为单相桥式整流带电阻电感性负载，其输出负载R用D42三相可调电阻器，将两个900接成并联形式，电抗Ld用DJK02面板上的700mH，直流电压、电流表均在DJK02面板上。

触发电路采用DJK03-1组件挂箱上的“锯齿波同步移相触发电路”和“”。

图6-2为单相桥式有源逆变原理图，三相电源经三相不控整流，得到一个上负下正的直流电源，供逆变桥路使用，逆变桥路逆变出的交流电压经升压变压器反馈回电网。

“三相不控整流”是DJK10上的一个模块，其“心式变压器”在此做为升压变压器用，从晶闸管逆变出的电压接“心式变压器”的中压端Am、Bm，返回电网的电压从其高压端A、B输出，为了避免输出的逆变电压过高而损坏心式变压器，故将变压器接成Y/Y接法。

图中的电阻R、电抗Ld和触发电路与整流所用相同。

有关实现有源逆变的必要条件等内容可参见电力电子技术教材的有关内容。

四、实验内容

（1）单相桥式全控整流电路带电阻电感负载。

（2）单相桥式有源逆变电路带电阻电感负载。

（3）有源逆变电路逆变颠覆现象的观察。

五、预习要求

（1）阅读电力电子技术教材中有关单相桥式全控整流电路的有关内容。

（2）阅读电力电子技术教材中有关有源逆变电路的内容，掌握实现有源逆变的基本条件。

六、思考题实现有源逆变的条件是什么?

在本实验中是如何保证能满足这些条件?

七