2022年电力电子技术B实验_自动化 .pdf

- 1 - 电力电子技术 B 实验实验一单相桥式全控整流电路实验一、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性负载、电阻电感性负载下的工作情况；3. 熟悉 TCA785 锯齿波移相触发电路的工作原理。二、实验所需挂件及附件序号型号备注1 DJK01 电源控制屏该控制屏包含“三相电源输出”， “励磁电源”等模块。2 DJK02 晶闸管主电路该挂件包含“晶闸管”以及“电感”等模块。3 DJK03-1 晶闸管触发电路该挂件包含“ TCA785锯齿波移相触发电路”等模块。4 D42 三相可调电阻5 直流电动机6 双踪示波器三、实验线路及原理图 3-1 为单相桥式整流带电阻电感性负载，其输出负载R 用 D42 中的可调电阻器，将两个 900接成并联不可调形式。直流电压、电流表均在 DJK02面板上 。 触发单 元采用 DJK03-1组件挂箱上的 “TCA785 锯齿波移相触发电路”。四、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。五、预习要求1. 阅读电力电子技术教材 中有关单相桥式全控整流电路的有关内容 ；名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 12 页 - - - - - - - - - - 2 - VT1VT3VT4VT5u2ABVPV1APA1UdRRLDJK03-1TCA785锯齿波触发电路G1K1G4K4G2K2G3K32. 学习有关 锯齿波触发电路的 有关内容 ，了解其工作原理。六、实验方法将 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，用示波器 观察锯齿波 同步触发电路各观察孔 的电压波形。将锯齿波触发电路的输出脉冲端分别 接至全控桥中相 应晶闸管的 门极和阴极（G1、K1 接 VT1，G4、K4 接 VT6，G2、K2 接 VT4，G3、K3 接 VT3），注意不能将相序接 反，否则无法进行 整流并 有可能损坏 电路。将 DJK02 上的正桥和反桥触发 脉冲开关都打到 “断”的位置，并使 Ulf和 Ulr悬空，以确保晶闸管不 被误触发。1单相桥式全控整流电路供电给电阻负载。接上电阻负载 R，并调节电阻使其阻值最大 。合上主电路电源， 逐渐增加Uct（调节 RP2 ），测量在不同 角（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 Ud和交流输入电压 U2的值于表 31 中。图3-1 单相桥式整流 实验 原理图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 12 页 - - - - - - - - - - 3 - 表31 6090u2Ud（记录 值）Ud（计算 值）2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） ，晶闸管 端电压 UVT=f（t）波形，并 记录相应 时的 Ud和交流输入电压u2的值于表 32 中。表32 6090u2Ud（记录 值）Ud（计算 值）七实验报告1绘 出单相桥式晶闸管全控整流电路带电阻性负载情况下， =60、90时的 Ud、UVT波形。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 =60、90时的 Ud、UVT波形，并 加以分析，且与理想波形进行比较。3作出实验整流电路的 特性 Ud/u2=f（ ） 。4实验心得体会 。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 12 页 - - - - - - - - - - 4 - 实验二单相桥式有源逆变电路实验一实验目的1加深理解单相桥式 有源逆变的工作原理， 掌握实现 有源逆变的条件。2了解产生逆变颠覆现象 的原因。二、实验设备及仪表序号型号备注1 DJK01 电源控制屏该控制屏包含“三相电源输出”等模块2 DJK02 晶闸管主电路该挂件包含“晶闸管”等模块3 DJK03-1 晶闸管触发电路该挂件包含“ TCA785锯齿波移相触发电路”等模块4 DJK10 变压器 实验该挂件包含“ 逆变变 压器”以及“三相不控整流”等模块5 D42 三相可调电阻6 双踪示波器三实验线路及原理图 32 为单相桥式 有源逆变原理图，三相电源 经三相不控整流， 得到一个上负下正的直流电源，供逆变桥路使用，逆变桥路逆变出的交流电压 经升压变压器返馈回 电网。“三相不控整流” 是 DJK10 上的一个模块，其“ 心式变压器”在此做为升压变压器用，从晶闸管 逆变出的电压接“ 心式变压器”的中压端 Am、Bm，返回电网的电压 从其高压端 A、B 输出，为避免输出的 逆变电压过高而 损坏心式变压器， 故将变压器接成 Y/Y 接法。图中的电阻R 和触发电路， 与整流电路 所用相同。另外，将 DJK10 挂件中的 X 与 Y 相连，Xm 与Ym 相连。有关实现有源逆变的必要条 件等内容， 可参见电力电子技术教材 的有关内容。四实验内容1单相桥式 有源逆变电路的波形 观察；2有源逆变到整流过渡过程 的观察；名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 12 页 - - - - - - - - - - 5 - 3逆变颠覆现象 的观察。图 32 单相桥式 有源逆变 原理图五、预习要求阅读电力电子技术教材 中有关有 源逆变电路的 内容， 掌握实现 有源逆变的基本条 件。六实验方法1单相有源逆变实验按图接线，合上主电源，用示波器 观察逆变电路输出电压 Ud=f（t） ，晶闸管的端电压 UVT=f（t）波形，并 绘出在分别等于 60和 90时，Ud、UVT波形并 记录相应时的 Ud和交流输入电压 u2的值于表 33 中。表 3-3 6090u2UdVT1VT3VT4VT5u2ABVPV1APA1UdRDJK03-1TCA785锯齿波触发电路G1K1G4K4G2K2G3K3心式变压器+ABC3三相不控整流名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 12 页 - - - - - - - - - - 6 - 2逆变到整流过程的观察当大于 90时，晶闸管 有源逆变过渡 到整流 状态，此时输出电压 极性改变，可用示波器 观察此变化过程 。注意，当晶闸管工作在整流 时，有可能产生比较 大的电流， 需要注意监视。4逆变颠覆的观察当=30时，继续减小 Uct(RP2)，此时可观察到 逆变输出突然变 为一个正弦波，表明逆变颠覆 。七实验报告1画出=60、90时，Ud、UVT的波形。2分析逆变颠覆 的原因，逆变颠覆后会产生什么后果？名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 12 页 - - - - - - - - - - 7 - 实验三三相桥式半控整流电路实验一实验目的1了解三相桥式 半控整流电路的工作原理及输出电压，电流波形；2了解晶闸管电动机 系统工作情况的 内容，分析不同控制角及不同电感量时反电势及负载电流的 关系。二实验内容1三相桥式 半控整流 供电给电阻负载；2三相桥式 半控整流 供电给电阻-电感性负载；3三相桥式 半控整流 供电给反电势负载。三实验线路及原理在中等容量的整流 装置或要求不可逆的电力拖动中， 可采用比三相全控桥式整流电路 更简单、经济的三相桥式 半控整流电路。 它由共阴极接法的三相 半波可控整流电路 与共阳极接法的三相 半波不可控整流电路 串联而成， 因此这种电路兼有可控与不可控两 者的特性。 共阳极组三个整流 二极管总是自然换流点换流，使电流换到比阴极电位更低的一相中去，而共阴极组三个晶闸管 则要在触发后才能换到阳极电位高的一相中去。输出整流电压Ud的波形 是三组整流电压波形 之和，改变共阴极组 晶闸管的控制 角，可获得 02.34u2的直流可调电压。具体线路参见图 3-3。四实验设备及仪器序号型号备注1 DJK01 电源控制屏包含“三相电源输出”等模块2 DJK02 晶闸管主电路包含“晶闸管”等模块3 DJK02-1 三相晶闸管触发电路包含“触发电路” 、 “正反 桥功放 ”等模块4 DJK06 给 定及实验 器件包含“ 二极管”以及“ 开关 ” 等模块5 直流电动机名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 12 页 - - - - - - - - - - 8 - 6 D42三相可调电阻7 双踪示波器五注意事项1供电给电阻负载 时，注意负载电阻 允许的电流，电流不 能超过负载电阻允许 的最大值 。供电给反 电势负载时，注意电流不 能超过电机的 额定电流（Id=1A） 。2在电动机 起动前必须做好以下几点： 先加上电动机的励磁电流， 然后才可使整流装置工作； 起动前，必须置控制电压 Uct(由 RP2控制)于零位，使得整流装置的输出电压 Ud最小。合上主电路 后，方可逐渐加大 控制电压。3主电路的相序不可接 错，否则可能烧毁晶闸管。4示波器的两 根地线与外壳相连，使用时必须注意两根地线需要等电位，避免造成短路事故。图 3 3 三相桥式 半控整流电路工作原理图VT1VT3VD1VD23ABVPV1APA1UdRRL触发电路VT5VD3CLM1MIf给 定正桥功放UctG1 K1-G6 K6名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 12 页 - - - - - - - - - - 9 - 六实验方法1三相半控桥式整流电路供电给电阻负载时的工作研究合上主电源。 调节 Uct ，观察在 30、90等不同移相范围内，整流电路的输出电压 Ud=f（t ） ，晶闸管 端电压 UVT=f （t ）的波形，并 加以记录。 读取本整流电路的 特性 Ud/u2=f（） 。2三相半控桥式整流电路供电给电阻电感性负载时的工作研究 观察不同移相角（30、90）时 的输出 Ud=f（t） ，并记录相应的Ud、Id值以及 Ud=f（t）波形图。 求取整流电路的输 入输出 特性 Ud/u2=f（） 。3三相半控桥式整流电路在供电给反电势负载时的工作研究置电感量较大时（L=700mH ） ， 调节 Uct ， 使直流电动机的 转速在 1200r/min左右，记录此 时整流后的输出电压 Ud的波形。七实验报告1作出整流电路的输 入输出 特性 Ud/u2=f（） 。2比较本 整流装置在电阻性负载 和电阻电感性负载下工作 时 Ud的波形。八思考题本实验 电路在电阻性负载、电动机负载工作 时能否 突加一阶跃控制电压 ？为什么？名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 12 页 - - - - - - - - - - 10 - 实验四单相交流调压电路实验一、实验目的1. 加深理解单相 交流调压电路的工作原理；2. 加深理解交流调压电路感性负载 对移相范围的要求。二、实验设备及仪器序号型号备注1 DJK01 电源控制屏包含“三相电源输出”等模块2 DJK02 晶闸管主电路包含“晶闸管”与“电感”等模块。3 DJK03-1 晶闸管触发电路包含“单相调压触发电路”等模块。4 D42三相可调电阻5 双踪示波器三、实验线路与原理本实验 采用 KC05 晶闸管 集成移相触发器。 该触发器 适用于双向晶闸管 或两个反向并联晶闸管电路的 交流相位控制， 它具有锯齿波 线性好， 移相范围宽 ，控制方式简单，有失交保护且输出电流 大等优点。单相晶闸管 交流调压器的主电路 由两个反向并联的晶闸管 组成， 如图34所示。图中电阻 R用D42三相可调电阻，将两个 900接成并联接 法。四、实验内容1. 单相交流调压器带电阻性负载；2. 单相交流调压器带电阻电感性负载。五、预习要求阅读 电力电子技术教材 中有关交 流调压的 内容，掌握交流调压的工作原理。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 12 页 - - - - - - - - - - 11 - VT1VT4u2ABVPV1APA1RRLDJK03-1TCA785锯齿波触发电路G1K1G2K2图3 4 单相 交流调压电路原理图六、思考题交流调压器在带电感性负载 时可能会出现什么现象？ 如何解决？七、实验方法将所用晶闸管 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，并将 Ulf和Ulr悬空，以避免晶闸管 误触发。1. 单相交流调压器带电阻性负载将 DJK02 面板上 的两个晶闸管 反向并联构成交流调压器，将触发器的输出脉冲端 G1、K1，G2、K2 分别接至主电路相 应晶闸管的 门极和阴极 ，接上电阻性负载， 通电后调节“单相调压触发电路” 上的电位器 RP2，观察在不同角时各 点波形的变化， 并记录 60、 90时晶闸管两 端电压 UVT的波形、负载电压的波形及 数值。2. 单相交流调压器带电阻电感性负载接入电阻电感性负载， 同时使 电阻R为定值（阻抗角一定） 。通电后，调节“单相调压触发电路” 上的电位器RP2，用双综示波器同时观察 在不同角（60、90）下负载电压 和负载电流的波形并 记录其数值。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 12 页 - - - - - - - - - - 12 - 八、实验报告1. 整理实验中所记录 的各类波形与数据；2. 分析在电阻电感性负载 时，角与角相应关 系的变化对调压器工作的影响。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 12 页 - - - - - - - - -