电力电子技术-to-2009级-实验2.doc

【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流电力电子技术-to-2009级-实验2.精品文档.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双踪示波器三、实验线路及原理单结晶体管触发电路的工作原理如图1所示。利用单结晶体管（又称双基极二极管）的负阻特性和RC的充放电特性，组成频率可调的自激振荡电路。图1 单结晶体管触发电路原理图60VTP1VD1R1V1V2V3RP1TP3V4R2TP2R4R6R3R5R7R8V5V6C1VD2VD3VD4GKTP4图中，V6为单结晶体管，其常用的型号有BT33和BT35两种，由等效电阻V5和C1组成RC充电回路，由C1-V6和脉冲变压器组成电容放电回路，调节RP1即可改变C1充电回路中的等效电阻。工作原理简述如下：由同步变压器副边输出60V的交流同步电压，经VD1半波整流，再由稳压二极管V1、V2进行削波，从而得到梯形波电压，其过零点与电源电压的过零点相同，梯形波通过R7及等效可变电阻V5向电容C1充电，当充电电压达到单结晶体管的峰值电压VP时，单结晶体管V6导通，电容通过脉冲变压器原边放电，脉冲变压器副边输出脉冲。同时由于放电时间常数很小，C1两端的电压很快下降到单结晶体管的谷点电压UV，使V6关断，C1再次充电，周而复始，在电容C1两端呈现锯齿波形，在脉冲变压器副边输出尖脉冲。在一个梯形波周期内，V6可能导通、关断多次，但只有输出的第一个触发脉冲对晶闸管的触发时刻起作用。充电时间常数由电容C1和等效电阻等决定，调节RP1改变C1的充电的时间，控制第一个尖脉冲的出现时刻，实现脉冲的移相控制。单结晶体管触发电路各点波形如图2所示。四、实验内容（1）单结晶闸管触发电路的调试。（2）单结晶闸管触发电路各点电压波形的观察。五、预习要求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。uTP1TP3GKTP2TP4TP5wtwtwtwtwtwtwtOOOOOOOUpUv图2 单结晶体管触发电路各点电压波形六、思考题（1）单结晶闸管触发电路的振荡频率与电路中C1的数值有什么关系？（2）单结晶闸管触发电路的移相范围是否能达到180？七、试验方法（1）单结晶闸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“DZCZ-1型电机及自动化控制实验装置”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”触发器电压波形，看其移相变化情况。（2）单结晶体管触发电路各点波形的记录当=60°、90°、120°时，观测单结晶体管触发电路的各观测点波形，并与图2的波形进行分析比较，描出=90°时的波形。八、实验报告画出=90°时，单结晶体管触发电路各点输出的波形及其幅值。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，探头各自接至被测信号，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 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） 了解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状况。（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该挂件包含“单结晶体管触发电路”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双踪示波器另备7万用表另备三、实验线路及原理实验原理如图3所示。将DJK03-1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）（单结晶体管触发电路的工作原理及线路如实验一）。图中的R负载用滑线变阻器，并使其接成并联形式。二极管VD1和开关S1均在DJK06挂件上，电感Ld在DJK02面板上，有100 mH、200 mH、700 mH三档可供选择，本实验选用200mH。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）单相半波可控整流电路带电阻性负载时Ud/U2=f()特性的测定。（4）单相半波可控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触发电路的内容，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，用两根导线将线电压为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、锯齿波电压以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和输出脉冲波形变化情况。（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电路图接线。图3 单结晶体管触发电路原理图三相电源输出ABCNAVDJK03-1挂件触发电路单结晶体管VT1I1UdGK200mHLdRVD1S2S1U2220V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VT1两端电压UVT的波形，调节电位器RP1，观察=60°、90°、120°时的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。60°90°120°U2Ud (记录值)Ud/U2Ud (计算值)Ud=0.45 U2（1+cos）/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=tg-1(L/R)，保持电感量不变，改变R的电阻值，注意电流不要超过0.4A】情况下，观察并记录=60°、90°、120°时的Ud、UVT的波形。60°90°120°U2Ud (记录值)Ud/U2Ud (计算值)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U VD1波形的变化。60°90°120°U2Ud (记录值)Ud/U2Ud (计算值)计算公式：U=0.45U2（1+cos）/2八、实验报告（1）画出=90°时，电阻性负载和电阻电感性负载的Ud、UVT的波形。（2）画出电阻性负载时Ud/U2=f()的实验曲线，并与计算值Ud的对应曲线相比较。（3）分析实验中出现的想象，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DJK02面板上晶闸管的门极与阴极，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：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。在接通主电路前，必须先将控制电压Uct调到0，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。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和触发相位的关系，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这个问题，否则实验无法顺利完成。（7）使用电抗器时，要注意其通过的电流不要超过0.4A，保证线性。