李敏实验 (1).doc
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电力电子实验
《电力电子技术》
实验报告
班级:
0831102
姓名：
石航
学号：
2011212585
指导老师：
李敏
实验地点：
数字图书馆
单结晶体管触发电路、单相半波可控整流电路实验报告
一、实验目的
（1）熟悉单结晶体管触发电路的工作原理及各元件的作用。
（2）掌握单结晶体管触发电路的调试步骤和方法。
（3）掌握单结晶体管触发电路的调试步骤和方法。
（4）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。
（5）了解续流二极管的作用，验证晶闸管的导通条件。
二、实验设备及型号
实验一设备及型号
序号
型号
备注
1
DZ01电源控制屏
包含“三相电源输出”等几个模块
2
DJK03晶闸管触发电路
包含“单结晶体管触发电路”等模块
3
双踪示波器
包含探头2根
实验二设备及型号
序号
型号
备注
1
DZ01电源控制屏
2
DJK02三相变流桥路
包含“晶闸管”，以及“电感”等几个模块。
3
DJK03晶闸管触发电路实验
包含“单结晶体管触发电路”模块。
4
DJK06给定﹑负载及吸收电路
包含“二极管”以及“开关”等几个模块。
5
DK04 滑线变阻器
串联形式：
0.65A，2kΩ
并联形式：
1.3A，500Ω
6
双踪示波器
自备
三、实验原理及实验步骤
1、实验原理一
（1）观测单结晶体管触发电路：
如下图所示。
（2）记录单结晶体管触发电路各点波形，当α＝60o时，单结晶体管触发电路的各观测点波形描绘如下，得到结论。
（3）晶闸管导通条件的测试：
在不加门极触发电压，加正向阳极电压（交流15V）的情况下，观察晶闸管是否导通；在加阳极反向电压（交流15V），加正向门极触发电压（由单结晶体管触发电路提供）的情况下，观察晶闸管是否导通；加正向门极触发电压，加正向阳极电压（交流15V）的情况下，
2、实验原理二如下图所示：
（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（α）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。
四：
实验结果：
1、单结晶体管触发电路a=30时的图形。
仅＋UAK
－UAK，＋UGK
＋UAK，＋UGK
VT状态
导通
导通
关断
晶闸管导通条件：
晶闸管承受正向阳极电压时，仅在门极承受正向电压的情况下晶闸管才导通。
2、单相半波可控整流电路
（1）单相半波可控整流电路接电阻性负载
α
30°
60°
90°
120°
150°
U2
220
220
220
220
220
Ud（记录值）
94
77
48
28
7
Ud/U2
0.43
0.35
0.22
0.13
0.03
Ud（计算值）
92.4
74.3
49.5
24.5
6.6
Ud/v2（计算值）
0.43
0.34
0.23
0.11
0.03
Ud=0.45U2（1+cosα）/2
（2）单相半波可控整流电路接电阻电感性负载
Α
30°
60°
90°
120°
150°
U2
220
220
220
220
220
Ud（记录值）
92
73
50
23
4
Ud/U2
0.42
0.33
0.23
0.10
0.02
Ud（计算值）
92.4
74.3
49.5
24.8
6.6
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。
α
30°
60°
90°
120°
150°
U2
220
220
220
220
220
Ud（记录值）
96
78
57
28
9
Ud/U2
0.44
0.35
0．26
0.13
0.04
Ud（计算值）
92.4
74.3
49.5
24.8
16
计算公式:
Ud=0.45U2（l十cosα）/2
（3）α=90°时，电阻性负载和电阻电感性负载的Ud、UVT波形如下所示。
五：
思考题：
单结晶体管触发电路思考题：
（1）单结晶体管触发电路的振荡频率与电路中C1的数值有什么关系?
答：
C1越大，振荡频率越小。
（2）单结晶体管触发电路的移相范围能否达到180°?
答：
可以，因为最大移相范围是0~180°
（3）晶闸管的导通条件是什么？
答：
（1）要有适当的正向阳极电压；
（2）并且有适当的正向门极电压，且晶体管一旦导通，门极就将失去作用。
单相半波可控整流电路思考题：
（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?
答：
在一个梯形波周期内，V6可能导通、关断多次，但对晶闸管的触发只有第一个触发脉冲起作用。
电容C1的充电时间常数由等效电阻等决定，调节RP1改变C1的充电时间，控制第一个尖脉冲的充电时刻，实现脉冲的移相控制。
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?
答：
1.输出电压平均值减小。
由于电感中感应电动势要阻碍电流的减小，到输入电压变负时，id并未下降到0，此时负载上的电压为负值。
由于出现了负值部分，所以输出电压平均值减小
2.输出电压产生振荡现象。
没有续流，感性负载在愣次定律作用下，自感电势导致振荡，从理论上说，使用可控硅做半波整流带感性负载，触发脉冲宽度足够、触发时可控硅两侧有足够的正向电压，是不会有振荡现象的，但实际电路的电源、负载特性复杂，做不到。
解决办法：
在感性负载上并联一个续流二极管就可以解决问题。
六：
实验心得
通过上述两个实验，我了解了单结晶体管触发电路的工作原理及各元件的作用，加深了对续流二极管作用的理解，同时验证晶闸管的导通条件和具体的工作原理，虽然实验过程中遇到了少许的问题，但在组员们的讨论以及老师的指导下，还是完成了实验任务。
特别实在单结晶体管触发电路中，调节a=60度时的波形时，在心检查电路后任然调不出具体的实验波形，经过小组成员细心排查，最后调出来了。
这让我认识到细节决定成败。
实验三SCR、GTO、MOSFET、GTR、IGBT特性实验
一、实验目的
（1）掌握各种电力电子器件的工作特性。
（2）掌握各器件对触发信号的要求。
二、实验所需挂件及附件
序号
型 号
备 注
1
DZ01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。
2
DJK06给定﹑负载及吸收电路
该挂件包含“二极管”以及“开关”。
3
DJK07新器件特性实验
4
DJK02
取其中的直流电压表
5
D31
取其中的伏特表和安培表
6
万用表
自备
三、预习要求
阅读电力电子技术教材中有关电力电子器件的章节。
四、实验线路及原理
实验线路如图：
图3-1新器件特性实验原理图
将电力电子器件和负载电阻R串联后接至直流电源的两端，由DJK06上的给定为新器件提供触发信号，使器件触发导通。
图中的电阻R用DJK06上的灯泡负载，接成并联形式，直流电压和电流表可从DZ01电源控制屏上获得，电力电子器件在DJK07挂箱上，直流电源从电源控制屏的励磁电源取得。
五、实验内容
（1）晶闸管（SCR）特性实验。
（2）可关断晶闸管（GTO）特性实验。
（3）功率场效应管（MOSFET）特性实验。
（4）大功率晶体管（GTR）特性实验。
（5）绝缘双极性晶体管（IGBT）特性实验。
六、实验方法
（1）按图3-1接线，将晶闸管（SCR）接入电路，在实验开始时，将给定电位器沿逆时针旋到底，即最小位置“0”（防止器件触发电压的不同使得某些低电压触发的管子被击穿，后面没做完一个器件都应该将其归位到“0”），关闭励磁电压。
按下“启动”按钮，打开DJK06的开关，然后打开励磁开关，缓慢调节给定输出，同时监视电压表、电流表的读数，使之指示接近零（表示管子完全导通），记录给定电压Ug、回路电流Id以及器件的管压降Uv。
（2）关闭DJK06的开关，关闭励磁电压，按下“停止”按钮，给定电位器沿逆时针旋到底，将晶闸管换成可关断晶闸管（GTO），重复上述步骤，并记录数据。
（导通和关断均需测量）
Ug2
0
1.21
2.54
3
3.69
3.79
3.83
3.88
3.95
Id2
1.3
1.3
1.59
54.8
69.08
70.59
71.04
71.37
71.4
Uv2
250
250
231
180.7
58.26
15.54
2.53
0.37
0.09
Ug2
4.03
Id2
71.39
Uv2
0.05
（3）关闭DJK06的开关，关闭励磁电压，按下“停止”按钮，给定电位器沿逆时针旋到底，将可关断晶闸管（GTO）换成功率场效应管（MOSFET），重复上述步骤，并记录数据。
（导通和关断均需测量）
Ug3
0
2.54
3.35
4.09
4.23
4.54
4.81
4.92
4.97
Id3
0.13
0.13
0.15
0.18
0.48
2.13
17.84
46.8
61.49
Uv3
250
250
250
250
250
249
240
150.8
66.58
Ug3
5.12
5.36
5.65
6.19
Id3
71.4
71.4
71.4
71.4
Uv3
1.52
0.08
0.07
0.06
（4）关闭DJK06的开关，关闭励磁电压，按下“停止”按钮，给定电位器沿逆时针旋到底，将功率场效应管（MOSFET）换成大功率晶体管（GTR），重复上述步骤，并记录数据。
（导通和关断均需测量）
Ug4
0
0.31
0.42
0.5
0.57
0.58
0.59
0.6
0.61
0.63
Id4
0.13
0.13
0.15
3.23
9.19
16.67
34.05
45.71
69.85
71.44
Uv4
250
250
250
248
246.7
242.8
223.7
158.6
52.32
0.24
Ug4
0.64
0.65
Id4
71.42
71.35
Uv4
0.19
0.14
（5）关闭DJK06的开关，关闭励磁电压，按下“停止”按钮，给定电位器沿逆时针旋到底，将大功率晶体管（GTR）换成绝缘双极性晶体管（IGBT），重复上述步骤，并记录数据。
（导通和关断均需测量）
Ug5
0
1.64
2.51
3.4
3.83
4.03
4.56
4.67
4.74
Id5
1.39
1.39
1.39
1.39
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