中南大学电力电子技术实验报告docx综述.docx

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中南大学电力电子技术实验报告docx综述

电力电子技术实验报告

学院名称：

信息科学与工程学院

指导老师：

专业班级：

学生姓名：

学号：

实验1-1三相脉冲移相触发电路

一、实验目的：

1.熟悉了解集成触发电路的工作原理及双脉冲形成过程

2.掌握集成触发电路的应用

二、实验内容：

1.集成触发电路的调试

2.各点波形的观察与分析

三、实验电路原理

三相脉冲移相触发电路，采用三片集成芯片KJ004（或KC04）及外电路组成，以锯齿波移相的方式确定六个晶闸管的触发脉冲，根据输入控制电压Uct的变化，改变晶闸管的整流控制角α或逆变控制角β。

由三相脉冲移相触发电路产生的六路单窄脉冲分别输入到六路双脉冲形成芯片KJ041（或KC41）的1-6号脚，由芯片内的输入二极管完成“或”功能，形成补脉冲。

补脉冲按+A←-C，-C←+B，+B←-A，-A←+C，+C←-B，-B←+A顺序列组合。

经电流放大后分别对应于15–10引脚输出间隔为60°的双窄脉冲，经功放后加至1-6号晶闸管（使三相桥式全控整流电路中的器件导通次序为VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6,彼此间隔60°，相邻器件成双接通）。

芯片KJ041（或KC41）的7号引脚为电子开关端口，当其为“0”电平时，允许各路输出触发脉冲，为“1”电平时，封锁各路输出触发脉冲。

实验电路原理如图1-1所示。

图1-1

四、实验设备：

1.YB4320A型双线方波路一台

2.万用表一块

3.实验挂箱：

LY101，LY105-1，LY124

五、实验步骤和方法：

1.将挂箱LY101的给定信号输出接入LY105-1的Uct孔，并将LY105的Ubif、Ubir孔接地。

2.LY105-1的触发脉冲输出25芯插件与LY123I组桥的触发脉冲输入25芯插件相连。

3.将LY124的±15V电源、地与LY105-1及LY101的±15V、地相连。

4.先合LY121中的三相交流总开关，再合直流控制电源开关（不允许合主电路电源开关），并用万用表直流电压档检查±15V电源是否在

15

1V范围内。

5.从LY105-1面板上观察各点电压波形。

①LY105-1中的A、B、C孔为三相同步电压波形。

先将LY121中的N孔与LY105-1中的地临时相连，用双线示波器观察A2与A，B2与B，C2与C的相位是否一致，检查A、B、C相序是否正确。

②观察14孔，36孔，52孔波形。

其波形是由KJ004第4脚输出的锯齿波与负偏置电压UP、控制信号Uct经综合后输入到KJ004第9脚形成的波形，调整该波形如下：

a）调锯齿波斜率：

先使Uct=0V，UP调至负的最大值（将偏置电位器顺时针旋转至最大），分别调节各斜率电位器，使三孔波形的斜率保持一致，调好后，斜率电位器不要再动。

b）调α=90°脉冲位置：

合直流调速主电源开关，用双线示波器的参考地端接N孔，一个探头测A2孔，一个探头测LY105-1中的1孔。

Uct=0V，调节UP，使1孔的第一脉冲对应于A2相的ωt=120°，即B2相电压过零点（由低向高的过零点，此时α=90°）时刻发出，并检查B2孔与3孔的第1脉冲、C2孔与5孔的第一个脉冲是否均与相应的时刻相对应。

调整好UP的偏置电位器后不要再动。

c）观察移动范围：

在Uct=0V时，脉冲应在α=90°位置。

缓慢给定+Uct，脉冲往前移动，记录当1孔第一个脉冲即将消失时所对应的α角度；

缓慢给定-Uct，脉冲往后移动，记录当1孔第一个脉冲即将消失时所对应的α角度。

脉冲前后移动的范围即为能产生脉冲的范围。

六、实验结果及分析：

①A2与A，B2与B，C2与C的相位一致，A、B、C相序正确。

②A2孔与1孔的第1脉冲、B2孔与3孔的第1脉冲、C2孔与5孔的第一个脉冲均与相应的时刻相对应。

缓慢给定+Uct，脉冲往前移动，记录当1孔第一个脉冲即将消失时所对应的α角度为15°；

缓慢给定-Uct，脉冲往后移动，记录当1孔第一个脉冲即将消失时所对应的α角度165°。

Uct与α的对应关系表如下：

α

90°

60°

45°

30°

消失

120°

150°

消失

Uct

0

1.1V

1.6V

2.0V

3.1V

-1.5V

-3.0V

-4.4V

实验1-2三相桥式整流电路的研究

一、实验目的：

1.加深对三相桥式整流电路电阻、电感性负载时工作情况的理解。

2.对实验当中出现的问题进行分析并解决。

二、实验内容：

1.观察并分析三相桥式整流电路电阻性负载时的工作情况。

2.观察并分析三相桥式整流电路阻感性负载时的工作情况。

3.观察并分析三相桥式整流电路带续流二极管的阻感性负载时的工作情况。

三、实验设备：

1.YB4320A型双线示波器一台

2.万用表一块

3.实验挂箱：

LY101、LY105-1、LY121-LY124及灯挂箱（LY113）

四、实验步骤和方法：

1.按图1-2接好控制电路。

图1-2

①将挂箱LY101的给定输出信号输入到LY105-1的Uct孔，并将Ubif孔接地。

②将LY105-1的25芯插件与LY123的I组桥晶闸管的25芯插件相连。

③将LY124中的±15V、地端接好。

2.按图1-3接好主回路

图1-2

①电阻性负载：

续流二级管VD暂时不接，将电感L用导线短接，灯箱做电阻性负载，冷态时，先合60W灯泡一个。

a）先合LY121单元的三相交流总开关，后合LY124单元的直流控制电源开关。

用示波器观察三相同步电压相序是否正确，锯齿波斜率是否一致，1、2、3、4、5、6孔的双窄脉冲是否正常，顺序是否正确。

b）α=90°相位整定：

先使Uct=0V，合主回路电源开关，用示波器观察电阻负载两端波形。

后调节LY105-1中的UP偏置电位器，使纯电阻负载下α=90°的整流电压波形如图1-4所示。

电路负载较小时波形可能会不规整，这是正常现象。

（注：

逐一增加灯泡合的个数，使电流表A中的电流为1.5A左右。

）。

整定好α=90°的ud波形后，调UP的电位器不能再动。

记录α=90°纯电阻负载下Ud的数据于表一中。

②R+L负载：

断开主电路电源，去掉短接电感L的连线，负载变为R+L负载，此时接入电源，用示波器观察α=90°的ud波形，并记录Ud于表一中。

③R+L+VD：

按图1-3虚线所示将续流二极管接入电路中，用示波器观察α=90°时的R、R+L、R+L+VD负载的ud、uL、uR波形，并记录Ud于表一中。

3.观察α=60°时的R、R+L、R+L+VD负载的ud、uK、uR波形。

①电阻性负载

a）断开主电源，电路恢复纯电阻负载（短接L，断开VD）。

b）α=60°的确定方法：

1°用示波器的地点接LY105-1中的地，一探头测第一孔的双窄脉冲，调示波器的扫描时间旋钮，UG1的第一个脉冲在第一个周期的α=90°位置到第二个周期α=90°的位置为360°，在示波器显示屏上将360°调至成六大格，每大格为60°，如图1-5（试验指导书照片）所示。

将Uct由零状往正方向缓慢增加，脉冲由α=90°向前移动半格，即是α=60°的位置。

c）合主回路电源开关，用示波器观察电阻负载α=60°时的两端电压波形Ud，应如图1-6（试验指导书照片）所示，恰为电流连接与断续的分界点。

记录Ud，Uct于表一中。

②R+L负载：

断电，去掉短接L的连线，上电，观察R+L负载α=60°的ud、uL、uR波形，记录Ud于表一中。

③R+L+VD：

断开电源，将VD接入电路中，再接上电源，观察α=60°的ud、uL、uR波形，记录Ud于表一中。

4.重复步骤3的内容，观察α=30°，α=120°时的R负载，R+L负载，R+L+VD时ud、uL、uR波形，并记录Ud于表一中。

（注意：

α<90°，Uct>0V，α>90°，则Uct<0V，α=90°，Uct=0V。

）

5.分析波形和实验数据，并与理论值进行比较。

6.用示波器观察电感L两端电压波形，观察晶闸管阳—阴极之间管压降UVT波形，并分析其特征。

表一

α

UdUct

负载性质

45°

60°

90°

120°

1.1V

0

-1.5V

R负载

（灯箱）

130V

40V

7.5

R+L负载

182V

44.7V

8.8

R+L负载加VD

200V

44.4V

1.4

五、注意事项：

发现故障，立即停电源，检查并排除。

六、实验报告内容：

1.绘制实验线路，分析其工作原理。

2.绘制α=60°时，R、R+L、R+L+VD负载下的ud波形，并做出Ud=f（α）曲线。

3.该实验设备整流变压器线型式为ΔY-11，在相序检查中观察，以KJ004组成的触发电路中，其同步变压器的接线组别是什么？

七、实验结果及分析：

1．绘制实验线路，分析其工作原理。

2.绘制α=60°时，R、R+L、R+L+VD负载下的ud波形，并做出Ud=f（α）曲线。

图.Ud=f（α）

实验1-3三相桥式变流电路反电动势负载的研究

一、实验目的：

1.加深对三相桥式变流电路反电动势负载整流和有源逆变工作情况的理解。

2.了解三相桥式变流电路反电动势负载的结构、原理及其工作特性。

二、实验内容：

三相桥式变流电路串电感的反电动势负载工作特性测试

三、实验设备：

1.YB4320A型双线示波器一台

2.万用表一块

3.电阻灯箱一个

4.实验挂箱LY101、LY105-1、LY121-LY124

四、实验步骤与方法：

1.先按图1-7接好控制电路，即：

①将挂箱LY101给定信号的输出接入LY105-1的Uct孔，并将LY105-1的Ubif孔接地。

②将LY105-1的触发脉冲输出25芯插件与LY123的I组桥变流器的25芯插件相连。

③将LY104的±15V电源、地与LY105-1、LY101的±15V、地相连。

图1-7

2.按图1-8接好主电路，电动机回路串电感L（200mH）。

3.实验步骤与实验方法：

①合LY124中直流控制电源开关，观察同步信号电压的相序是否正确，锯齿波斜率是否一致。

②要求Uct=0V时，调整偏置电压UP电位器，使脉冲停留在α=90°处。

具体方法：

a）负载先接成纯电阻负载如图1-3所示。

b）Uct=0V，合主回路电源开关，用示波器观察电阻两端电压波形。

调节UP，使输出整流电压波形如图1-4所示。

调好后，调UP的电位器不能再动。

c）停主回路电源，将主回路电路恢复为图1-8的接线。

③先合电动机的励磁开关，检查励磁电源电压是否正常，极性是否正确。

④合主回路电源，用示波器观察α=90°的ud波形，并将Ud、Id、n记录于表二中。

⑤做α=60°时的电动机机械特性n=f（Id）：

a）确定α=60°位置：

用示波器观察LY105-1的第1孔的双窄脉冲，从第一个周期α=90°的位置到第二个周期α=90°的位置为360°，调示波器使360°分为六大格，每大格60°，如图1-5所示，缓慢给定+Uct，脉冲前移半格则使α=60°，此时电动机起动、升速。

用示波器观察负载上的ud波形。

b）改变负载大小（即合灯箱中灯的个数），从直流电表A1中读出2A，1.5A，1A，0.5A时所对应的Ud值（从直流电压表V1中读得）和转速n值（从转速表中读得），并分别记录于表二中，从而做出α=60°的电动机机械特性n=f（Id）。

c）仿照a）、b）过程可做出α=60°的n=f（Id）特性曲线。

d）停机：

先将Uct调至零伏，断主回路电源，最后切断励磁电源。

表二

α

Id

0.2A

0.3A

0.4A

串电感的反电动势负载

60°

Ud

125

110

97

n

893.1

824.7

758.6

75°

Ud

86

71

60

n

635.6

562.4

505.9

3.有源逆变实验

①控制线路接线不变，换机组，按图1-9接好主电路。

②发电机G的反电动势EG极性检查：

a）先不要合主回路电源开关，合励磁电源开关，调RW，使ULG=0V。

b）合三相交流电动机电源开关，交流电动机M带动直流发电机G旋转，因无励磁电压（但发电机中有剩磁），故EG为十几伏左右。

c）调RW，使ULG缓慢增加，EG也增加，用万用表检查EG的极性是否如同图1-9所标的一致，若不一致将P、Q端调换。

d）确定极性无误后，将ULG调至零状。

③在Uct=0V情况下，α=β=90°，合主回路电源，缓慢调节RW，ULG由零上升，EG上升，电流表A1读数上升到1A左右（注意：

因为α=β=90°，Udα=Udβ=0V,EG上升一点点，电流上升很快，要求电流表A1中的读数不超过2A）。

此时用示波器观察负载两端ud波形。

④将示波器观察LY105-1中的第1孔双窄脉冲，按照图1-5，调示波器扫描时间，使第一周期α=90°位置到第二周期α=90°位置为六大格（即360°），每大格为60°。

⑤缓慢给定负Uct（注意：

Uct千万不能给正值，否则逆变失败），脉冲向后移动半格，即为α=120°（即β=60°），变流器工作于逆变状态，Udβ反向增加，A1表中电流下降。

⑥缓慢增加ULG，EG增加，当A1表中电流上升到1A左右，不用再调ULG，用示波器观察β=60°的有源逆变波形。

⑦在步骤④、⑤、⑥的基础上，用示波器重新观察LY105-1中的第一孔双窄脉冲（六大格），缓慢增大负Uct，使脉冲继续向后移动半格，即为α=150°（β=30°），A1表中电流又下降，再缓慢增加ULG，使A1表中电流上升为1A左右，用示波器观察β=30°的有源逆变波形。

⑧波形观察完后停机：

a）先调RW滑动变阻器，使ULG=0V

b）后调Uct，使Uct=0V

c）切断主电源及三相交流电机电源。

五、注意事项：

发现问题，特别是逆变失败问题，应立即停主电源，避免事故的扩大。

六、实验报告内容：

①绘制实验线路，做出α=45°，α=60°时的n=f（Id）特性。

②做有源逆变实验应具备什么条件？

③逆变回电网的电能何来？

能量又是如何传递的？

④在本电路的有源逆变实验线路中，分析当Uct给定为正值时产生有源逆变失败的原因。

七、实验结果：

①绘制实验线路，做出α=45°，α=60°时的n=f（Id）特性。

②做有源逆变实验应具备什么条件？

产生逆变的条件有二：

（1）有直流电动势，其极性和晶闸管导通方向一致，其值大于变流器直流侧平均电压

（2）晶闸管的控制角>

/2，使Ud为负值

实验1-4单相交流调压电路

一、实验目的：

1.加深理解单相交流调压电路的工作原理。

2.加深理解交流调压感性负载对移相范围的要求。

3.了解晶闸管移相触发器的原理及应用。

二、实验内容：

1.移相触发电路的调试。

2.单相交流调压器带电阻性负载工作情况观察。

3.单相交流调压器带阻感性负载工作情况观察。

三、实验设备：

1.YB4320A型双线示波器一台

2.万用表一块

3.实验挂箱：

LY101、LY108、LY113、LY121-LY124

四、实验步骤：

1.按图1-10接好控制回路，用示波器观察LY108有关波形，了解脉冲形成的原理，调节RP1观察锯齿波斜率的变化，改变Uct观察输出脉冲的移相范围如何变化，移相能否达到180°，记录上述观察到的各点电压波形。

图1-10

2.单相交流调压器带电阻性负载：

按图1-11（试验指导书照片）接好主回路，先用导线将电感L短接，启动主回路，用示波器观察负载电压ud波形及晶闸管两端电压波形uVT，观察不同α角时各波形的变化，并记录α=60°、90°、120°的波形。

3.单相交流调压器接阻感性负载：

去掉短接电感L的连接线，负载变为R-L负载，改变灯箱中灯亮的个数，即改变R值大小，也就改变了负载阻抗角φ的大小。

调节灯箱中灯的个数，使阻抗角φ为一定值，用双踪示波器同时观察，在不同α角时负载电压uo和负载电流io的波形变化情况。

计算：

；L、R值在实验中选定。

用示波器观察：

a）α＞Φ时，uo和io波形特征，并记录。

b）α=Φ时，uo和io波形特征，并记录。

c）α＜Φ时，uo和io波形特征，并记录。

五、实验报告内容：

1.实验线路原理简述。

2.实验所得电阻性负载α=60°、90°、120°的UO波形。

3.实验所得阻感性负载时α＞Ф、α=Ф、α＜Ф的uo和io波形，并说明其特征。

六、实验结果：

1.实验线路原理简述。

（1）电阻负载

工作原理：

在u1的正半周和负半周，分别对VT1和VT2的开通角a进行控制就可以调节输出电压

正负半周a起始时刻（a=0）均为电压过零时刻，稳态时，正负半周的a相等

负载电压波形是电源电压波形的一部分，负载电流（也即电源电流）和负载电压的波形相同

（2）阻感负载

阻感负载时a的移相范围

负载阻抗角：

j=arctan（wL/R）

晶闸管短接，稳态时负载电流为正弦波，相位滞后于u1的角度为j

在用晶闸管控制时，只能进行滞后控制，使负载电流更为滞后，而无法使其超前

a=0时刻仍定为u1过零的时刻，a的移相范围应为j≤a≤π

2.实验所得电阻性负载α=60°、90°、120°的UO波形。

3.实验所得阻感性负载时α＞Ф、α=Ф、α＜Ф的uo和io波形，并说明其特征。

实验心得

在调整触发脉冲的时候，发现三个矩形波中有一相斜率稍与其他两相有偏差，使第一个实验中三相整流电路，由于一触发脉冲触发，导致整流波形不是很理想，且触发角超过90度后，一个周期内的电压波形有一段明显断流时间会稍短、最大值较高。

反复对比与调整90度时同步信号与触发脉冲的相位，仍然没有解决问题。

如果能使矩形波的斜率一致，可能能解决问题，但实验设备旋钮已经到最大转角，不能调整了。

实验过程中，我们均使用老式的示波器进行电压波形的观测。

开始时，由于许久没有使用了，在调试了好几次后也摸清楚了使用的方法。

当遇到波形的夸大变形后，可以调节探针的倍数，或者调节时间常数到波形的合适情况。

总之，波形的调节也是一个比较关键的环节，做不好的话，各项参数的测定有可能会不准确。

实验让我感受到了很多在理论分析中没有关注的东西，在实践中还需要考虑很多问题，同时实验的过程也考验了我们组的故障检测与修复的能力，我学到了很多。