电力电子技术实验报告.docx

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电力电子技术实验报告

实验一三相半波可控整流电路实验

一、实验目的

了解三相半波可控整流电路的工作原理，研究可控整流电路在电阻负载和电阻电感性负载时的工作情况。

二、实验所需挂件及附件

三、实验线路及原理

三相半波可控整流电路用了三只晶闸管，与单相电路比较，其输出电压脉动小，输出功率大。

不足之处是晶闸管电流即变压器的副边电流在一个周期内只有1/3时间有电流流过，变压器利用率较低。

图3.1中晶闸管用DJK02正桥组的三个，电阻R用D42三相可调电阻，将两个900Ω接成并联形式，Ld电感用DJK02面板上的700mH，其三相触发信号由DJK02-1内部提供，只需在其外加一个给定电压接到Uct端即可。

直流电压、电流表由DJK02获得。

图3.1三相半波可控整流电路实验原理图

四、实验内容

（1）研究三相半波可控整流电路带电阻性负载。

（2）研究三相半波可控整流电路带电阻电感性负载。

五、预习要求

阅读电力电子技术教材中有关三相半波整流电路的内容。

六、思考题

（1）如何确定三相触发脉冲的相序，主电路输出的三相相序能任意改变吗？

（2）根据所用晶闸管的定额，如何确定整流电路的最大输出电流？

七、实验方法

（1）DJK02和DJK02-1上的“触发电路”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用10芯的扁平电缆，将DJK02的“三相同步信号输出”端和DJK02-1“三相同步信号输入”端相连,打开DJK02-1电源开关，拨动“触发脉冲指示”钮子开关，使“窄”的发光管亮。

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DJK02-1上的移相控制电压Uct相接，将给定开关S2拨到接地位置（即Uct=0），调节DJK02-1上的偏移电压电位器，用双踪示波器观察A相同步电压信号和“双脉冲观察孔”VT1的输出波形，使α=170°。

⑥适当增加给定Ug的正电压输出，观测DJK02-1上“脉冲观察孔”的波形，此时应观测到单窄脉冲和双窄脉冲。

⑦将DJK02-1面板上的Ulf端接地，用20芯的扁平电缆，将DJK02-1的“正桥触发脉冲输出”端和DJK02“正桥触发脉冲输入”端相连，并将DJK02“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）三相半波可控整流电路带电阻性负载

按图3-10接线，将电阻器放在最大阻值处，按下“启动”按钮，DJK06上的“给定”从零开

始，慢慢增加移相电压，使α能从30°到170°范围内调节，用示波器观察并纪录α=30°、60°、90°、120°、150°时整流输出电压Ud和晶闸管两端电压UVT的波形，并纪录相应的电源电压U2及Ud的数值于下表中

计算公式：

Ud＝1.17U2cosα（0～30°）

Ud＝0.675U2[1+cos（a+π/6））]（30°～150°）

（3）三相半波整流带电阻电感性负载

将DJK02上700mH的电抗器与负载电阻R串联后接入主电路，观察不同移相角α时Ud、Id的输出波形，并记录相应的电源电压U2及Ud、Id值，画出α＝90°时的Ud及Id波形图。

八、实验报告

绘出当α＝90°时，整流电路供电给电阻性负载、电阻电感性负载时的Ud及Id的波形，并进行分析讨论。

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，所以两个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。

为此，为了保证测量的顺利进行，可将其中一根探头的地线取下或外包绝缘，只使用其中一路的地线，这样从根本上解决了这个问题。

当需要同时观察两个信号时，必须在被测电路上找到这两个信号的公共点，将探头的地线接于此处，探头各接至被测信号，只有这样才能在示波器上同时观察到两个信号，而不发生意外。

（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）整流电路与三相电源连接时，一定要注意相序，必须一一对应。

实验二三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

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3.2。

其中三个晶闸管在DJK02面板上，三相触发电路在DJK02-1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D42三相可调电阻，将两个900Ω接成并联形式。

图3.2三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个阶跃控制电压？

在电动机负载工作时呢？

六、实验方法

（1）DJK02和DJK02-1上的“触发电路”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用10芯的扁平电缆，将DJK02的“三相同步信号输出”端和DJK02-1“三相同步信号输入”端相连,打开DJK02-1电源开关，拨动“触发脉冲指示”钮子开关，使“窄”的发光管亮。

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DJK02-1上的移相控制电压Uct相接，将给定开关S2拨到接地位置（即Uct=0），调节DJK02-1上的偏移电压电位器，用双踪示波器观察A相同步电压信号和“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DJK02-1上“脉冲观察孔”的波形，此时应观测到单窄脉冲和双窄脉冲。

⑦将DJK02-1面板上的Ulf端接地，用20芯的扁平电缆，将DJK02-1的“正桥触发脉冲输出”端和DJK02“正桥触发脉冲输入”端相连，并将DJK02“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3.2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30°、60°、90°、120°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DJK06上的“给定”输出Ug使输出由零逐渐上升，直到电机电压额定值，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

（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，所以两个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。

为此，为了保证测量的顺利进行，可将其中一根探头的地线取下或外包绝缘，只使用其中一路的地线，这样从根本上解决了这个问题。

当需要同时观察两个信号时，必须在被测电路上找到这两个信号的公共点，将探头的地线接于此处，探头各接至被测信号，只有这样才能在示波器上同时观察到两个信号，而不发生意外。

（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。

实验三三相半波有源逆变电路实验

一、实验目的

研究三相半波有源逆变电路的工作，验证可控整流电路在有源逆变时的工作条件，并比较与整流工作时的区别。

二、实验所需挂件及附件

三、实验线路及原理

其工作原理详见电力电子技术教材中的有关内容。

晶闸管可选用DJK02上的正桥，电感用DJK02上的Ld=700mH，电阻R选用D42三相可调电阻，将两个900Ω接成串联形式，直流电源用DJK01上的励磁电源，其中DJK10中的心式变压器用作升压变压器使用，变压器接成Y/Y接法，逆变输出的电压接心式变压器的中压端Am、Bm、Cm,返回电网的电压从高压端A、B、C输出。

直流电压、电流表均在DJK02上。

图3.3三相半波有源逆变电路实验原理图

四、实验内容

三相半波整流电路在整流状态工作下带电阻电感性负载的研究。

五、思考题

（1）在不同工作状态时可控整流电路的工作波形。

（2）可控整流电路在β＝60°和β＝90°时输出电压有何差异？

六、实验方法

（1）DJK02和DJK02-1上的“触发电路”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用10芯的扁平电缆，将DJK02的“三相同步信号输出”端和DJK02-1“三相同步信号输入”端相连,打开DJK02-1电源开关，拨动“触发脉冲指示”钮子开关，使“窄”的发光管亮。

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DJK02-1上的移相控制电压Uct相接，将给定开关S2拨到接地位置（即Uct=0），调节DJK02-1上的偏移电压电位器，用双踪示波器观察A相同步电压信号和“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DJK02-1上“脉冲观察孔”的波形，此时应观测到单窄脉冲和双窄脉冲。

⑦将DJK02-1面板上的Ulf端接地，用20芯的扁平电缆