电力电子实验.docx

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电力电子实验

《电力电子技术》

实验报告

班级：

学号：

姓名：

时间：

2014年6月

南昌大学实验报告

学生姓名：

学号：

专业班级：

实验类型：

■验证□综合□设计□创新实验日期：

实验成绩：

实验一锯齿波同步移相触发电路

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。

三．实验线路及原理

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。

四．实验设备及仪器

1．MCL系列教学实验台主控制屏

2．MCL—18组件（适合MCL—Ⅱ）或MCL—31组件（适合MCL—Ⅲ）

3．MCL—05组件

4．双踪示波器

5．万用表

五．实验方法

1．将MCL-05面板上左上角的同步电压输入接MCL—18的U、V端（如您选购的产品为MCL—Ⅲ、Ⅴ，则同步电压输入直接与主控制屏的U、V输出端相连），“触发电路选择”拨向“锯齿波”。

2．三相调压器逆时针调到底，合上主电路电源开关，调节主控制屏输出电压Uuv=220v，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。

注：

如您选购的产品为MCL—Ⅲ、Ⅴ，无三相调压器，直接合上主电源。

以下均同

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MCL—18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，其波形如图4-4所示。

调节MCL—18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。

六．注意事项

1．双踪示波器有两个探头，可以同时测量两个信号，但这两个探头的地线都与示波器的外壳相连接，所以两个探头的地线不能同时接在某一电路的不同两点上，否则将使这两点通过示波器发生电气短路。

为此，在实验中可将其中一根探头的地线取下或外包以绝缘，只使用其中一根地线。

当需要同时观察两个信号时，必须在电路上找到这两个被测信号的公共点，将探头的地线接上，两个探头各接至信号处，即能在示波器上同时观察到两个信号，而不致发生意外。

2．为保护整流元件不受损坏，需注意实验步骤：

（1）在主电路不接通电源时，调试触发电路，使之正常工作。

（2）在控制电压Uct=0时，接通主电路电源，然后逐渐加大Uct，使整流电路投入工作。

（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MCL—05组件中单结晶触发电路控制晶闸管，注意须断开MCL—33（MCL—53组件）的内部触发脉冲。

七．实验报告

1．整理，描绘实验中记录的各点波形。

1、2孔波形

3、4孔波形

5孔波形

锯齿波波形

调节脉冲移相范围

2孔波形

UG1K1波形和UG2K2波形

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？

调节电位器RP2，改变偏移电压Ub，从而改变α。

移相范围与电位器RP1，Uct的大小等参数有关

3．如果要求Uct=0时，=90O，应如何调整？

将SMCL-01的“Ug”输出电压调至0V，即将控制电压Uct调至零，用示波器观察U1电压（即“1”孔）及U5的波形，调节偏移电压Ub（即调RP2），使α=90°

4．讨论分析其它实验现象。

实验中一时无法观察到脉冲UG1K1和UG3K3的波形，后发现由于脉冲UG1K1和UG3K3输出端有电容影响，故观察输出脉冲电压波形时，1需将输出端UG1K1UG3K3分别接到晶闸管的门极和阴极，才能观察到正确的脉冲波形。

8、试验心得

第一次接触电力电子实验不知道如何下手，线很难插有些还要联两根，原理也不是很清楚，波形也调不出来准确的，移相也很难把我，例如30度，60等。

从实验中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以及掌握锯齿波同步触发电路的调试方法。

了解了怎么改变同步信号是锯齿波的触发电路的触发形式以及每个阶段的波形，还了解了怎样改变波形的相位，达到移相的效果。

掌握锯齿波同步触发电路的调试方法。

实验中要连接好线路再开通电源，最好在开通之前能检查好连线是否正确。

分好线，什么情况下接什么线，接头分类好。

最好在实验之前预习一下实验步骤，可以了解试验目的和试验结果。

做起来会比较快速。

南昌大学实验报告

学生姓名：

学号：

专业班级：

实验类型：

■验证□综合□设计□创新实验日期：

实验成绩：

实验二单相桥式全控整流电路

一．实验目的

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MCL—05锯齿波触发电路的工作。

二．实验线路及原理

参见图4-7。

三．实验内容

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。

3．单相桥式全控整流电路供电给反电势负载。

四．实验设备及仪器

1．MCL系列教学实验台主控制屏。

2．MCL—18组件（适合MCL—Ⅱ）或MCL—31组件（适合MCL—Ⅲ）。

3．MCL—33组件或MCL—53组件（适合MCL—Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ）

4．MCL—05组件或MCL—05A组件

5．MEL—03三相可调电阻器或自配滑线变阻器。

6．MEL—02三相芯式变压器。

7．双踪示波器

8．万用表

五．注意事项

1．本实验中触发可控硅的脉冲来自MCL-05挂箱，故MCL-33（或MCL-53，以下同）的内部脉冲需断X1插座相连的扁平带需拆除，以免造成误触发。

2．电阻RP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．MCL-05面板的锯齿波触发脉冲需导线连到MCL-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°～180°），可尝试改变同步电压极性。

5．逆变变压器采用MEL-02三相芯式变压器，原边为220V，中压绕组为110V，低压绕组不用。

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。

7．带反电势负载时，需要注意直流电动机必须先加励磁。

六．实验方法

1．将MCL—05（或MCL—05A，以下均同）面板左上角的同步电压输入接MCL—18的U、V输出端（如您选购的产品为MCL—Ⅲ、Ⅴ，则同步电压输入直接与主控制屏的U、V输出端相连），“触发电路选择”拨向“锯齿波”。

2．断开MEL-02和MCL-33的连接线，合上主电路电源，调节主控制屏输出电压Uuv至220V，此时锯齿波触发电路应处于工作状态。

MCL-18的给定电位器RP1逆时针调到底，使Uct=0。

调节偏移电压电位器RP2，使=90°。

断开主电源，连接MEL-02和MCL-33。

注：

如您选购的产品为MCL—Ⅲ、Ⅴ，无三相调压器，直接合上主电源。

以下均同

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°、60°、90°）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。

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。

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。

5．单相桥式全控整流电路供电给反电势负载。

把开关S合向左侧，接入直流电动机，短接平波电抗器，短接负载电阻Rd。

（a）调节Uct，在=90°时，观察Ud=f（t），id=f（t）以及UVT=f（t）。

注意，交流电压UUV须从0V起调，同时直流电动机必须先加励磁。

（b）直流电动机回路中串入平波电抗器（L=700mH），重复（a）的观察。

七．实验报告

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。

=60°

输出电压

晶闸管电压

=90°

输出电压

晶闸管波形

晶闸管随着导通角的增大而减小。

导通角的导通范围为0~180°。

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、UVT波形，并加以分析。

输出电压

晶闸管电压

八．实验心得体会

刚做这个实验感觉很头痛，波形半天出不来，而且还很难调出准确的波形，更不知道如何进行调节。

也是因为前一个实验没有认真对待，不知道如何调节波形。

在这个实验中了解单相桥式全控整流电路的工作原理。

研究了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。

对单相桥式全控整流电路的各个元件波形，以及波形与导通角的关系做了初步了解，以及电感对输出波形和晶闸管波形的影响。

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。

实验中要连接好线路再开通电源，最好在开通之前能检查好连线是否正确。

实验后记得整理桌面和关掉电源。

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■验证□综合□设计□创新实验日期：

实验成绩：

实验三三相桥式全控整流实验

一．实验目的

1．熟悉MCL-18,MCL-33组件。

2．熟悉三相桥式全控整流及有源逆变电路的接线及工作原理。

3．了解集成触发器的调整方法及各点波形。

二．实验内容

1．三相桥式全控整流电路

2．三相桥式有源逆变电路

3．观察整流或逆变状态下，模拟电路故障现象时的波形。

三．实验线路及原理

实验线路如图4-12所示。

主电路由三相全控变流电路及作为逆变直流电源的三相不控整流桥组成。

触发电路为数字集成电路，可输出经高频调制后的双窄脉冲链。

三相桥式整流及有源逆变电路的工作原理可参见“电力电子技术”的有关教材。

四．实验设备及仪器

1．MCL系列教学实验台主控制屏。

2．MCL—18组件（适合MCL—Ⅱ）或MCL—31组件（适合MCL—Ⅲ）。

3．MCL—33（A）组件或MCL—53组件（适合MCL—Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ）

4．MEL-03可调电阻器（或滑线变阻器1.8K,0.65A）

5．MEL-02芯式变压器

6．二踪示波器

7．万用表

五．实验方法

1．按图接线，未上主电源之前，检查晶闸管的脉冲是否正常。

（1）打开MCL-18电源开关，给定电压有电压显示。

（2）用示波器观察MCL-33（或MCL-53，以下同）的双脉冲观察孔，应有间隔均匀，相互间隔60o的幅度相同的双脉冲。

（3）检查相序，用示波器观察“1”，“2”单脉冲观察孔，“1”脉冲超前“2”脉冲600，则相序正确，否则，应调整输入电源。

（4）用示波器观察每只晶闸管的控制极，阴极，应有幅度为1V—2V的脉冲。

注：

将面板上的Ublf（当三相桥式全控变流电路使用I组桥晶闸管VT1~VT6时）接地，将I组桥式触发脉冲的六个开关均拨到“接通”。

（5）将给定器输出Ug接至MCL-33面板的Uct端，调节偏移电压Ub，在Uct=0时，使=150o。

2．三相桥式全控整流电路

按图接线，S拨向左边短接线端，将Rd调至最大（450）。

三相调压器逆时针调到底，合上主电源，调节主控制屏输出电压Uuv、Uvw、Uwu，从0V调至220V。

注：

如您选购的产品为MCL—Ⅲ、Ⅴ，无三相调压器，直接合上主电源。

以下均同

调节Uct，使在30o~90o范围内，用示波器观察记录=30O、60O、90O时，整流电压ud=f（t），晶闸管两端电压uVT=f（t）的波形，并记录相应的Ud和交流输入电压U2数值。

3．三相桥式有源逆变电路

断开电源开关后，将S拨向右边的不控整流桥，调节Uct，使仍为150O左右。

三相调压器逆时针调到底，合上主电源，调节主控制屏输出电压Uuv、Uvw、Uwu，从0V调至220V合上电源开关。

调节Uct，观察=90O、120O、150O时,电路中ud、uVT的波形，并记录相应的Ud、U2数值。

4．电路模拟故障现象观察。

在整流状态时，断开某一晶闸管元件的触发脉冲开关，则该元件无触发脉冲即该支路不能导通，观察并记录此时的ud波形。

说明：

如果采用的组件为MCL—53或MCL—33（A），则触发电路是KJ004集成电路，具体应用可参考相关教材。

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■验证□综合□设计□创新实验日期：

实验成绩：

实验四直流斩波电路实验

一．实验目的

1．加深理解斩波器电路的工作原理

2．掌握斩波器的主电路，触发电路的调试步骤和方法。

3．熟悉斩波器各点的波形。

二．实验内容

1．触发电路调试

2．斩波器接电阻性负载。

3．斩波器接电阻—电感性负载。

三．实验线路与原理

本实验采用脉宽可调逆阻型斩波器。

其中VT1为主晶闸管，当它导通后，电源电压就加在负载上。

VT2为辅助晶闸管，由它控制输出电压的脉宽。

C和L1为振荡电路，它们与VT2、VD1、L2组成VT1的换流关断电路。

斩波器主电路如图4-14所示。

接通电源时，C经VD1，负载充电至+Udo，VT1导通，电源加到负载上，过一段时间后VT2导通，C和L1产生振荡，C上电压由+Vdo变为-Vdo，C经VD1和VT1反向放电，使VT1、VT2关断。

从以上斩波器工作过程可知，控制VT2脉冲出现的时刻即可调节输出电压的脉宽，从而达到调压的目的，VT1、VT2的脉冲间隔由触发电路决定。

四．实验设备及仪器

1．MCL系列教学实验台主控制屏。

2．MCL—18组件（适合MCL—Ⅱ）或MCL—31组件（适合MCL—Ⅲ）。

3．MCL—33组件或MCL—53组件（适合MCL—Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ）。

4．MCL—06组件或MCL—37

5．MEL—03三相可调电阻器（或自配滑线变阻器450，1A）

6．双踪示波器

7．万用表

五．注意事项

1．斩波电路的直流电源由三相不控整流桥提供，整流桥的极性为下正上负，接至斩波电路时，极性不可接错。

2．实验时，每次合上主电源前，须把调压器退至零位，再缓慢提高电压。

3．实验时，若负载电流过大，容易造成逆变失败，所以调节负载电阻，电感时，需注意电流不可超过0.5A。

4．若逆变失败，需关断主电源，把调压器退至零位，再合上主电源。

5．实验时，先把MCL-18的给定调到0V，再根据需要调节。

六．实验方法

1．触发电路调试

打开MCL—06面板右下角的电源开关（或接人MCL—37低压电源）。

调节电位器RP，观察“2”端的锯齿波波形，锯齿波频率为100Hz左右。

调节“3”端比较电压（由MCL-18给定提供），观察“4”端方波能否由0.1T连续调至0.9T（T为斩波器触发电路的周期）。

用示波器观察“5”、“6”端脉冲波形，是否符合相位关系。

用示波器观察输出脉冲波形，测量触发电路输出脉冲的幅度和宽度。

2．斩波器带电阻性负载

按图2-14实验线路连好斩波器主电路，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，并将触发电路的输出G1、K1、G2、K2分别接至VT1、VT2的门极和阴极。

三相调压器逆时针调到底，合上主电源，调节主控制屏U、V、W输出电压至线电压为110V。

用示波器观察并记录触发电路“1”、“2”、“4”、“5”、“6”端及UG1K1、UG2K2的波形，同时观察并记录输出电压ud=f（t），输出电流id=f（t），电容电压uc=f（t）及晶闸管两端电压uVT1=f（t）的波形，并注意各波形间的相位关系。

调节“3”端电压，观察在不同（即UG1K1和UG2K2脉冲的间隔时间）时ud的波形，并记录Ud和数值，从而画出Ud=f（/T）的关系曲线。

其中/T为占空比。

注意负载电阻不可以太小，否则电流太大容易造成斩波失败。

3．斩波器带电阻，电感性负载

断开电源，将负载改接成电阻电感。

然后重复电阻性负载时同样的实验步骤。

实验记录图片：

标准图像：

实验心得：

通过本次实验，我熟悉了斩波电路的工作原理，并且掌握了斩波电路的工作状态及波形情况，使我进一步理解了各种斩波电路的特点。

升压斩波电路，降压斩波电路，通过PWM技术产生脉冲信号，进行控制占空比达到控制升压和降压的功能，从示波器的读数可以看出其升压幅度和降压幅度不是很大，也就是应证了斩波电路的局限性。

通过实验可以看到产生的PWM波形，这种控制技术的应用很大不仅在斩波电路中有很大的发展前景，在逆变电路中甚至在整流电路中也有很大的应用。

所以PWM技术是很重要的技术在电力电子技术中。