电力电子技术实验报告答案仅供参考docX页0.docx

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第三章电力电子技术实验本章节介绍电力电子技术基础的实验内容，其中包括单相、三相整流及有源逆变电路，直流斩波电路原理，单相、三相交流调压电路，单相并联逆变电路，晶闸管（SCR）、门极可关断晶闸管（GTO）、功率三极管（GTR）、功率场效应晶体管（MOSFET）、绝缘栅双极性晶体管（IGBT）等新器件的特性及驱动与保护电路实验。

实验一单结晶体管触发电路实验一、实验目的

（1）熟悉单结晶体管触发电路的工作原理及电路中各元件的作用。

（2）掌握单结晶体管触发电路的调试步骤和方法。

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”等几个模块。

2DJK03-1晶闸管触发电路该挂件包含“单结晶体管触发电路”等模块。

3双踪示波器自备三、实验线路及原理单结晶体管触发电路的工作原理已在1-3节中作过介绍。

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。

五、预习要求阅读本教材1-3节及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。

六、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?

（2）单结晶体管触发电路的移相范围能否达到180°?

七、实验方法

（1）单结晶体管触发电路的观测将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220V±10%，而“交流调速”侧输出的线电压为240V。

如果输入电压超出其标准工作范围，挂件的使用寿命将减少，甚至会导致挂件的损坏。

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，用双踪示波器观察单结晶体管触发电路，经半波整流后“1”点的波形，经稳压管削波得到“2”点的波形，调节移相电位器RP1，观察“4”点锯齿波的周期变化及“5”点的触发脉冲波形；最后观测输出的“G、K”触发电压波形，其能否在30°～170°范围内移相?

（2）单结晶体管触发电路各点波形的记录当α＝30o、60o、90o、120o时，将单结晶体管触发电路的各观测点波形描绘下来，并与图1-9的各波形进行比较。

八、实验报告画出α=60°时，单结晶体管触发电路各点输出的波形。

1点波形2点波形3点波形4点波形5点波形九、注意事项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。

实验二正弦波同步移相触发电路实验一、实验目的

（1）熟悉正弦波同步移相触发电路的工作原理和各元件的作用。

（2）掌握正弦波同步移相触发电路的调试步骤和方法。

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”等几个模块。

2DJK03-1晶闸管触发电路该挂件包含“正弦波同步移相触发电路”等模块。

3双踪示波器自备三、实验线路及原理正弦波同步移相触发电路的原理在1－3节已作介绍。

电路分脉冲形成、同步移相、脉冲放大等几个环节，具体工作原理可参见电力电子技术教材的有关内容。

四、实验内容

（1）正弦波同步移相触发电路的调试。

（2）正弦波同步移相触发电路中各点波形的观察。

五、预习要求

（1）阅读本教材1-3节及电力电子技术教材中有关正弦波同步移相触发电路的内容，弄清正弦波同步移相触发电路的工作原理。

（2）掌握脉冲初始相位的调整方法。

六、思考题

（1）正弦波同步移相触发电路由哪些主要环节组成?

（2）正弦波同步移相触发电路的移相范围能否达到180°?

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220V±10%，而“交流调速”侧输出的线电压为240V。

如果输入电压超出其标准工作范围，挂件的使用寿命将减少，甚至会导致挂件的损坏。

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，用双踪示波器观察正弦波触发电路各观察点的电压波形，并与图1-11中各点波形相比较。

（2）确定脉冲的初始相位当Uct=0时（将RP1电位器逆时针旋到底），调节Ub（调RP2），使U4波形与图3-1中的TP4波形相同，使得触发脉冲的后沿接近90°。

（3）保持RP2电位器不变，顺时针旋转RP1（即逐渐增大Uct），用示波器观察同步电压信号及输出脉冲“5”点的波形，注意Uct增加时脉冲的移动情况，并估计移相范围。

（4）调节Uct（调RP1），使α=60°，观察并记录面板上观察点“1”～“5”及输出脉冲“G1”、“K1”的电压波形及其幅值。

调节RP3，观测“5”点脉冲宽度的变化。

八、实验报告

（1）画出α=60°时，观察点“1”～“5”及输出脉冲电压的波形。

1点波形2点波形3点波形4点波形5点波形

（2）指出Uct增加时,α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。

九、注意事项

（1）参见本教材实验一的注意事项。

（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α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100Ω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。

实验三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。

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”等几个模块。

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如图1-11所示。

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1-3节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）阅读本教材1-3节及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220V±10%，而“交流调速”侧输出的线电压为240V。

如果输入电压超出其标准工作范围，挂件的使用寿命将减少，甚至会导致挂件的损坏。

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。

①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。

②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。

③调节电位器RP1，观测“2”点锯齿波斜率的变化。

④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α=170°，其波形如图3-2所（3）调节Uct（即电位器RP2）使α=60°，观察并记录U1～U6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）。

八、实验报告

（1）整理、描绘实验中记录的各点波形.1点波形2点波形3点波形4点波形5点波形6点波形GK波形

（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α=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和实验二的注意事项。

实验四西门子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。

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”等几个模块。

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?

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220V±10%，而“交流调速”侧输出的线电压为240V。

如果输入电压超出其标准工作范围，挂件的使用寿命将减少，甚至会导致挂件的损坏。

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30°～170°范围内移相?

①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。

②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。

③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α=60°，观察并记录U1～U4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）。

八、实验报告

（1）整理、描绘实验中记录的各点波形，α=60°时1点波形2点波形3点波形4点波形

（2）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。

实验五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已在1-3节中作过介绍。

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900Ω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（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。

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30°～170°范围内移动?

图3-6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3-6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α=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。

α30°60°90°120°150°U2（V）216216216216216Ud（记录值）90724823.57.1Ud/U2Ud（计算值）90.772.948.624.36.5Ud=0.45U2（1+cosα）/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φ=tg-1（ωL/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α=30°、60°、90°、120°时的直流输出电压值Ud及UVT的波形。

α30°60°90°120°150°U2216216216216216Ud（记录值）886845214.7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。

计算公式:

Ud=0.45U2（l十cosα）/2八、实验报告

（1）画出α=90°时，电阻性负载和电阻电感性负载的Ud、UVT波形。

电阻性负载时电阻电感性负载时

（2）画出电阻性负载时Ud/U2=f（α）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：

①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。

②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。

③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。

实验六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。

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“锯齿波同步触发电路”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、实验线路及原理本实验线路如图3-7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900Ω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3-7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）α＝170o。

（3）单相桥式半控整流电路带电阻性负载：

按原理图3-7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α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。

α30°60°90°120°150°U2216．4216．6218．6221．2222．5Ud（记录值）180．2144．3984513．46Ud/U2Ud（计算值）181．7146．29949．713．4计算公式:

Ud=0.9U2（1+cosα）/2（4）单相桥式半控整流电路带电阻电感性负载①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。

②不接续流二极管VD3，接通主电路，用示波器观察不同控制角α时Ud、UVT、UVD1、Id的波形，并测定相应的U2、Ud数值，记录于下表中：

α30°60°90°U2216．4216．6218．Ud（记录值）17614396Ud/U2Ud（计算值）181．7146．299③在α=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。

④接上续流二极管VD3，接通主电路，观察不同控制角α时Ud、UVD3、Id的波形，并测定相应的U2、Ud数值⑤在接有续流二极管VD3及α=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。

①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α时输出电压Ud和电动机电枢两端电压Ua的波形。

②接上平波电抗器，重复上述实验。

八、实验报告

（1）画出①电阻性负载，②电阻电感性负载时Ud/U2=f（α）的曲线。

（2）画出①电阻性负载，②电阻电感性负载，α角分别为30°、60°、90°时的Ud、UVT的波形。

α=30°时阻性负载波形α=30°时阻感性负载波形α=30°时UVT波形α=60°时阻性负载波形α=60°时阻感性负载波形α=60°时UVT波形α=90°时阻性负载波形α=90°时阻感性负载波形α=90°时UVT波形九、注意事项

（1）参照实验四的注意事项。

（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