南昌电力电子技术实验指导书.docx
电力电子实验指导目录第一章第一章N NMCLMCL（IIII）电机电力电子及电气传动实验台介绍）电机电力电子及电气传动实验台介绍第二章第二章半控型器件实验半控型器件实验实验一锯齿波同步移相触发电路7实验二单相桥式全控整流电路10实验三单相桥式有源逆变电路14实验四三相桥式全控整流电路17实验五直流斩波电路20实验六单相交流调压电路实验24第三章第三章现代电力电子技术实验现代电力电子技术实验实验一直流斩波电路（buck-boost）研究27实验二单相正弦波逆变电源研究31实验三直流斩波电路性能研究36实验四移相控制全桥零电压开关 PWM 变换器研究39实验五直流斩波电路（设计性）的性能研究44编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第2页 共48页第 2 页 共 48 页第一章第一章 NMCL（II）电机电力电子实验台介绍）电机电力电子实验台介绍一、装置的特点：（1）采用组件式结构，可根据不同内容进行组合，结构紧凑，使用方便灵活，并且可随着功能的扩展增加组件，能在一套装置上完成 电机与拖动基础 电力电子学，自动控制系统等课程的主要实验。（2）装置布局合理，面板示意图明确，直观，可通过面板的示意查寻故障，分析工作原理。电机采用导轨式安装，更换机组简捷，方便，所采用的电机经过特殊设计，其参数特性能模拟 3KW 左右的通用实验机组，能给学生正确的感性认识。除实验控制屏外，还设置有实验用台，内可放置机组，实验组件等，并有可活动的抽屉，内可放置导线，工具等，使实验更方便。（3）实验线路典型，配合教学内容，满足教学大纲要求。控制电路全部采用模拟和数字集成芯片，可靠性高，维修，检测方便。触发电路采用数字集成电路双窄脉冲。（4）装置具有较完善的过流、过压、RC 吸收、熔断器等保护功能，提高了设备的运行可靠性和抗干扰能力。（5）面板上有多只发光二极管指示每一个脉冲的有无和熔断器的通断。触发脉冲可外加，也可采用内部的脉冲触发可控硅，并可模拟整流缺相和逆变颠覆等故障现象。二技术参数（1）输入电源：380V10%50HZ1HZ（2）工作条件：环境温度：-5 400C相对湿度：75%海拔：1000m（3）装置容量：1KVA（4）电机容量：200W（5）外形尺寸：长 1600mm X 宽 700mm（长 1300mm X 宽 700mm）编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第3页 共48页第 3 页 共 48 页三能开设的电力电子技术实验半控型器件1正弦波同步移相触发电路及单相半波可控整流电路2锯齿波同步移相触发电路3单相桥式半控整流电路4单相桥式全控整流电路5单相桥式有源逆变电路6三相半波可控整流电路7三相半波有源逆变电路8三相桥式半控整流电路9三相桥式全控整流电路10三相桥式有源逆变电路11直流斩波电路全控型器件特性部分1功率场效应晶体管(MOSFET)的主要参数测量2功率场效应晶体管(MOSFET)的驱动电路研究3绝缘栅双极型晶体管(IGBT)特性及其驱动电路的研究4电力晶体管（GTR）驱动电路的研究5电力晶体管（GTR）的特性研究全控型器件典型线路部分1直流斩波电路（升压斩波、降压斩波）的性能研究2单相交直交变频电路的性能研究3半桥型开关稳压电源的性能研究4电流控制型脉宽调制开关稳压电源研究5直流斩波电路（Buck-Boost 变换器）的研究6采用自关断器件的单相交流调压实验7单相正弦波（SPWM）逆变电路实验8全桥 DC/DC 变换电路实验9整流电路的有源功率因数校正实验10软开关实验编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第4页 共48页第 4 页 共 48 页本实验指导书根据大纲的要求和实际情况，编排了 11 个实验。学生完成了规定的 4-6个实验后，其他实验可根据个人兴趣选做。四、组件配置：1)MEL-002电源控制屏，配有电源总开关、三相可调交流电压源、三相交流线电压指示表。2)MEL0010交直流仪表，配有数字交流电流表、电压表、功率与功率因数表、直流电压、电流表，均为数字表。3)NMCL18直流电机仪表、电源，配有励磁电流、电压数字表，励磁电源，电枢电源（可调节）。4)NMCL36锯齿波触发电路。配 2 路相差 180 度脉冲，每路可提供两个相同脉冲。5)NMEL19同步电机励磁电源可调电流源，数字表显示。6)NMCL331平波电抗器、阻容吸收器。7)NMEL24变压器，单相、三相组式芯式变压器8)NMEL13转矩转速测量与控制，配转速转矩数字显示及转矩加载调节功能。9)NMCL-33触发电路，组晶闸管，组晶闸管，一组三相二极管整流桥，电流反馈环节。10)NMEL05B旋转指示灯及开关11)NMEL09电机起动箱、电枢调节电阻、绕线式异步电机起动电阻（0、2、5、15）12)NMEL03三相可调电阻 2900313)NMEL04三相可调电阻 290314)NMCL-17软开关15)NMCL-331A速度变换器、给定、电流反馈 N16)MCL-22 现代电力电子电路和直流脉宽调速系统实验五、五、配用其它设备：配用其它设备：1）电机导轨及测速发电机直流电机 M01：PN=100W，UN=200V2）双踪示波器一台3）万用表一块编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第5页 共48页第 5 页 共 48 页第二章第二章半控型器件实验半控型器件实验实验一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1NMCL 系列教学实验台主控制屏2NMEL0023NMEL364双踪示波器5万用表五实验方法1将 NMEL-36 面板上左上角的同步电压输入接 MCL002 的 U、V 端。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 MCL36 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。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”的锯齿编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第6页 共48页第 6 页 共 48 页波刚出现平顶，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 NMEL36 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 2-1 所示。调节 NMEL36 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=30O180O的要求。4调节 Uct，使=60O，观察并记录 U1U5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。六实验报告1整理，描绘实验中记录的各点波形，并标出幅值与宽度。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？3如果要求 Uct=0 时，=90O，应如何调整？4讨论分析其它实验现象。图 2-1 脉冲移相范围七注意事项参见实验一的注意事项。36018030U1ttU5编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第7页 共48页第 7 页 共 48 页1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeA4Date:7-Oct-2002 Sheet of File:D:USERMCLmcl05mcl05.DdbDrawn By:-15R110KC11uFVD11N4001VD21N4001V23DG6CR247KVST12CW51V13CG23R34.7KRP4.7KR4200C2474V33DG6CR510KR63.3KR73.3KR86.8KV43DG6CVD31N4001R96.2KC3104R1030KV53DG6CR116.2KVD41N4001C4104VD51N4001V63DG6CR1247C5474VD61N4001TPVD71N4001VD81N4001UbUc图1-14 锯齿波触发电路图 2-2：锯齿波同步电路原理图编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第8页 共48页第 8 页 共 48 页实验二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负载、电阻电感性负载及反电势负载时的工作。3熟悉 NMEL36 锯齿波触发电路的工作。二实验线路及原理参见图 2-3。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1NMCL 系列教学实验台主控制屏。2NMCL36 锯齿波同步移相触发电路。3NMCL33 组件4NMEL03 三相可调电阻器。5NMCL-31A 组件5双踪示波器6万用表五注意事项1 本实验中触发可控硅的脉冲来自 NMEL36 挂箱，故 MCL-33 的内部脉冲需断开，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（熔编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第9页 共48页第 9 页 共 48 页断丝烧断，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。4NMEL36 面板的锯齿波触发脉冲需导线连到 NMCL-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 30180），可尝试改变同步电压极性。5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。6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 NMCL-36 面板左上角的同步电压输入接 MEL-002 的 U、V 输出端。2断开 MEL-002 和 NMCL-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。NMCL-31A 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。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 900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。编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第10页 共48页第 10 页 共 48 页把开关 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。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、id、UVT波形，并加以分析。3作出实验整流电路的输入输出特性 Ud=f（Uct），触发电路特性 Uct=f（）及Ud/U2=f（）。4实验心得体会。编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第11页 共48页第 11 页 共 48 页VT1kGAVT3VT4VT6图4-7 单相桥式全控整流编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第12页 共48页第 12 页 共 48 页图 23单相桥式全控整流电路实验三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，掌握有源逆变条件。2了解产生逆变颠覆现象的原因。二实验线路及原理MCL33 的整流二极管 VD1VD6 组成三相不控整流桥作为逆变桥的直流电源，逆变变压器采用 MEL02 芯式变压器，回路中接入电感 L 及限流电阻 Rd。具体线路参见图 2-4。三实验内容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。3逆变颠覆现象的观察。四实验设备及仪表1NMCL 系列教学实验台主控制屏。2NMCL-31A 组件。3NMCL33 组件4NMCL-36 组件5NMEL03 三相可调电阻器或自配滑线变阻器。6MEL002 三相交流可调电源变压器。7双踪示波器。8万用电表。五注意事项1本实验中触发可控硅的脉冲来自 NMEL36 挂箱，故 MCL-33（或 MCL-53，编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第13页 共48页第 13 页 共 48 页以下同）的内部触发脉冲需断开，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。4NMEL36 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 30180），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 NMCL-36（或 NMCL-36A，以下均同）面板左上角的同步电压输入接 MEL-002的 U、V 输出端。2有源逆变实验（a）将限流电阻 RP 调整至最大（约 450），先断开 MEL-02 和 MCL-33 的连接线，合上主电源，调节 Uuv=220V，用示波器观察锯齿波的“1”孔和“6”孔，调节偏移电位器 RP2，使 Uct=0 时，=10，然后调节 Uct，使在 30附近。（b）连接 MEL-02 和 MCL-33，三相调压器逆时针调到底，合上主电源，调节主控制屏输出使 Uuv=220V。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，并记录 Ud和交流输入电压 U2的数值。注：如您选购的产品为 MCL、，无三相调压器，直接合上主电源。以下均同（c）采用同样方法，绘出在分别等于 60、90时，Ud、UVT波形。3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逆变颠覆的观察编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第14页 共48页第 14 页 共 48 页当=30时，继续减小 Uct，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。当关断 NMCL-36 面板的电源开关，使脉冲消失，此时，也将产生逆变颠覆。七实验报告1画出=30、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？编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第15页 共48页第 15 页 共 48 页AVT1kGVT3VD4VD6VD2VT4VT6图4-8 单相桥式有源逆变VD3VD1VD5图 24单相桥式有源逆变电路编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第16页 共48页第 16 页 共 48 页实验四三相桥式全控整流及有源逆变电路实验一实验目的1熟悉 NMCL-31A,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 2-5 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1NMCL 系列教学实验台主控制屏。2MEL-002 组件。3MCL33 组件或4MEL-03 可调电阻器5二踪示波器6万用表五实验方法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 NMCL-31A 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，应有间隔编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第17页 共48页第 17 页 共 48 页均匀，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 1V2V 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 VT1VT6 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、，无三相调压器，直接合上主电源。以下均同调节 Uct，使在 30o90o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 MCL53 或 MCL33（A），则触发电路是 KJ004 集成电路，具体应用可参考相关教材。六实验报告1画出电路的移相特性 Ud=f()曲线2作出整流电路的输入输出特性Ud/U2=f（）3画出三相桥式全控整流电路时，角为 30O、60O、90O时的 ud、uVT波形编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第18页 共48页第 18 页 共 48 页4画出三相桥式有源逆变电路时，角为 150O、120O、90O时的 ud、uVT波形5简单分析模拟故障现象编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第19页 共48页第 19 页 共 48 页+15V-15V0VUg1W11U11V1+15VUblfUctVT3-15V0VkAVT1GVT52W12V12U11W21U21V22W22U22V2VT6VT4VT2CRL100mH50mH200mH700mHAVD4VD6VVD1VD3图4-12 三相桥式全控整流及有源逆变VD2VD5编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第20页 共48页第 20 页 共 48 页图 25三相全控整流及有源逆变实验电路编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第21页 共48页第 21 页 共 48 页实验五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1NMCL 系列教学实验台主控制屏。2MEL-002 组件。3MCL33 组件。4MCL06 组件5MEL03 三相可调电阻器6双踪示波器编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第22页 共48页第 22 页 共 48 页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 NMCL-31A 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 MCL06 面板右下角的电源开关（或接人 MCL37 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 NMCL-31A 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2-6实验线路连好斩波器主电路，接上电阻负载（可采用两只900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，电感性负载编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第23页 共48页第 23 页 共 48 页断开电源，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。六实验报告1整理记录下的各波形，画出各种负载下 U=f(/T)的关系曲线。2讨论分析实验中再现的各种现象。编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第24页 共48页第 24 页 共 48 页VD4VD1VD2VD6VD5VD3图4-14 直流斩波电路图 26直流斩波实验电路编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第25页 共48页第 25 页 共 48 页实验六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加深理解交流调压感性负载时对移相范围要求。二实验内容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。三实验线路及原理本实验采用了锯齿波移相触发器。该触发器适用于双向晶闸管或两只反并联晶闸管电路的交流相位控制，具有控制方式简单的优点。晶闸管交流调压器的主电路 由两只反向晶闸管组成，见图 2-7。四实验设备及仪器1NMCL 系列教学实验台主控制屏。2MEL-002 组件。3NMCL33（A）组件或 MCL53 组件（适合 MCL、）。4NMCL-36 组件。5NMEL-03 组件6二踪示波器7万用表五注意事项在电阻电感负载时，当时，若脉冲宽度不够会使负载电流出圈套的直流分量。损坏元件。为此主电路可通过变压器降压供电，这样即可看到电流波形不对称现象，又不会损坏设备。编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第26页 共48页第 26 页 共 48 页六实验方法1单相交流调压器带电阻性负载将 MCL-33 上的两只晶闸管 VT1，VT4 反并联而成交流电调压器，将触发器的输出脉冲端 G1、K1，G3、K3分别接至主电路相应 VT1 和 VT4 的门极和阴极。把开关 S 打向左边，接上电阻性负载（可采用两只 900电阻并联），并调节电阻负载至最大。NMCL-31A 的给定电位器 RP1 逆时针调到底，使 Uct=0。调节锯齿波同步移相触发电路偏移电压电位器 RP2，使=150。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，使 Uuv=220V。用示波器观察负载电压 u=f（t），晶闸管两端电压 uVT=f（t）的波形，调节 Uct，观察不同角时各波形的变化，并记录=60，90，120时的波形。注：如您选购的产品为 MCL、，无三相调压器，直接合上主电源。以下均同2单相交流调压器接电阻电感性负载（1）在做电阻电感实验时需调节负载阻抗角的大小，因此须知道电抗器的内阻和电感量。可采用直流伏安法来测量内阻，如图 6-1 所示，电抗器的内阻为RL=UL/I电抗器的电感量可用交流伏安法测量，如图 6-2 所示，由于电流大时对电抗器的电感量影响较大，采用自耦调压器调压多测几次取其平均值，从而可得交流阻抗。ZL=UL/I电抗器的电感量为)2/(22fRZLLLL这样即可求得负载阻抗角LdRRLtg11在实验过程中，欲改变阻抗角，只需改变电阻器的数值即可。（2）断开电源，接入电感（L=700mH）。调节 Uct，使=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，使 Uuv=220V。编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第27页 共48页第 27 页 共 48 页用二踪示波器同时观察负载电压 u 和负载电流 i 的波形。调节电阻 R 的数值（由大至小），观察在不同角时波形的变化情况。记录，=，三种情况下负载两端电压 u 和流过负载的电流 i 的波形。也可使阻抗角为一定值，调节观察波形。注：调节电阻 R 时，需观察负载电流，不可大于 0.8A。说明：如采购的是 MCL型，则触发电路为 KJ004 集成电路，具体应用可参考相关教材。电阻性负载可采用两只 300电阻相串联。六实验报告1整理实验中记录下的各类波形2分析电阻电感负载时，角与角相应关系的变化对调压器工作的影响。3分析实验中出现的问题。编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第28页 共48页第 28 页 共 48 页图 27 单相交流调压实验电路编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第29页 共48页第 29 页 共 48 页第三章第三章现代电力电子技术实验现代电力电子技术实验实验一直流斩波电路（BuckBoost 变换器）研究一实验目的1掌握 BuckBoost 变换器的工作原理、特点与电路组成。2熟悉 BuckBoost 变换器连续与不连续工作模式的工作波形图。3掌握 BuckBoost 变换器的调试方法。二实验内容1连接实验线路，构成一个实用的 BuckBoost 变换器。2调节占空比，测出电感电流 iL处于连续与不连续临界状态时的占空比 D，并与理论值相比较。3将电感 L 增大一倍，测出 iL处于连续与不连续临界状态时的占空比 D，并与理论值相比较。4测出连续与不连续工作状态时的 Vbe、Vce、VD、VL、iL、iC、iD等波形。5测出直流电压增益 M=VO/VS与占空比 D 的函数关系。6测试输入、输出滤波环节分别对输入电流 iS与输出电流 iO影响。三实验线路见图 3-1。四实验设备和仪器1MCL-08 直流斩波及开关电源实验挂箱2万用表3双踪示波器五实验方法编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第30页 共48页第 30 页 共 48 页1检查 PWM 信号发生器与驱动电路工作是否正常连接有关线路，观察信号发生器输出与驱动电路的输出波形是否正常，如有异常现图 3-1 直流斩波实验电路象，则先设法排除故障。2电感 L=1.6mH，电感电流 iL处于连续与不连续临界状态时的占空比 D 测试将“16”与“18”、“21”与“4”、“22”与“5”、“19”与“6”、“1”与“4”、“9”S1Vcc14通 断1RP1通 断78L1R2VTR35R12+C13484L3L2S27通6断R413+15VS3L49101112S415C2+R5C3+通断+15V21图55 BUCK-BOOST电路55512653C4181617R61920+C52223编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第31页 共48页第 31 页 共 48 页与“12”相连，即按照以下表格连线。161821422519614912合上开关 S1 与 S2、S3、S4，用示波器观察“7”与“13”（即 iL）之间波形，然后调节 RP1 使 iL处于连续与不连续的临界状态，记录这时候的占空比 D 与工作周期 T。3L=1.6mH，测出处于连续与不连续临界工作状态时的 Vbe、Vce、VD、iL、iC、iD等波形调节 RP1，使 iL处于连续与不连续临界工作状态，用示波器测出 GTR 基-射极电压 Vbe与集-射极电压 Vce；二极管 VD 阴极与阳极之间电压 VD；电感 L3两端电压 VL；电感电流 iL；三极管集电极电流 iC以及二极管电流 iD等波形。4L=1.6mH,测出连续工作状态时的 Vbe、Vce、VD、iL、iC、iD等波形调节 RP1，使 iL处于连续工作状态，用双踪示波器观察上述波形。5L=1.6mH,测出不连续工作状态时的 Vbe、Vce、VD、iL、iC、iD等波形调节 RP1，使 iL处于不连续工作状态，用双踪示波器观察上述波形。6L=1.6mH，iL处于连续与不连续临界状态时的占空比 D 测试将开关 S2 断开，观察 iL波形，调节 RP1，使 iL处于连续与不连续的临界状态，记录这时候的占空比 D 与工作周期 T。7L=3.2mH，测出连续工作状态时的 Vbe、Vce、VD、iL、iC、iD等波形调节 RP1，使 iL处于连续工作状态，测试方法同前。8L=3.2mH，测出不连续工作状态时的 Vbe、Vce、VD、iL、iC、iD等波形9测出 M=VO/VS与占空比 D 的函数关系（1）L=1.6mH，占空比 D 从最小到最大范围内，测试 56 个 D 数据，以及与此对应的输出电压 VO。DVo（V）（2）L=3.2mH，测试方法同上。DVo（V）9输入滤波器功能测试编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第32页 共48页第 32 页 共 48 页有与没有输入滤波器时，电源电流（即 1514 两端）波形测试。10输出滤波器功能测试有与没有输出滤波器时，输出电流纹波测试。五实验报告1分别在 L=1.6mH 与 3.2mH 条件下,列出 iL连续与不连续临界状态时的占空比 D,并与理论值相比较。理论上 iL连续与断续的临界条件为LC=（1-D）2/2，式中LC=L/RT 为连续与断续临界状态时的临界时间常数，负载电阻 R=300，工作周期 T 按实测数据。2画出不同 L，连续与断续时的 Vbe、Vce、VD、iL、iC、iD等波形，并与理论上的正确波形相比较。3根据不同的 L 值，按所测的 D，VO值计算出 M 值，列出表格，并画出曲线。连续工作状态时的直流电压增益表达式为 M=D/（1-D），请在同一图上画出该曲线，并在图上注明连续工作与断续工作区间。4试对 Buck-Boost 变换器的优缺点作一评述。5试说明输入、输出滤波器在该变换中起何作用？6实验的收获、体会与改进意
