电力电子技术基础实验指导书_新.docx

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1、优质文本 电力电子技术根底实验指导书 南昌大学信息工程学院电气与自动化实验中心目 录 实验一 正弦波同步移相触发电路实验1实验二 锯齿波同步移相触发电路实验4实验三 单相桥式半控整流电路实验6实验四 单相桥式全控整流电路实验10实验五 三相半波可控整流电路实验14实验六 三相桥式全控整流电路实验17实验七 直流降压斩波电路实验20实验八 直流升压斩波电路实验.16 优质文本实验一 正弦波同步移相触发电路实验 一实验目的 1熟悉正弦波同步触发电路的工作原理及各元件的作用。 2掌握正弦波同步触发电路的调试步骤和方法。 二实验内容 1正弦波同步触发电路的调试。 2正弦波同步触发电路各点波形的观察。

2、三实验线路及原理 电路分脉冲形成，同步移相，脉冲放大等环节，具体工作原理可参见“电力电子技术有关教材。 四实验设备及仪器 1MCL 系列教学实验台主控制屏 2MCL18 组件适合 MCL或 MCL31 组件适合 MCL 3MCL05 组件 4二踪示波器 5万用表 五实验方法 1将 MCL05 面板上左上角的同步电压输入端接MCL18的U、V端如您选购的产品为 MCL、，那么同步电压输入直接与主控制屏的 U、V 输出端相连，将“触发电路选择拨至“正弦波位置。 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，并翻开 MCL05 面板右下角的电源开关。用示波器观

3、察各观察孔的电压波形，测量触发电路输出脉冲的幅度和宽度，示波器的地线接于“8端。 注：如您选购的产品为MCL、，无三相调压器，直接合上主电源。 3确定脉冲的初始相位。当 Uct=0 时，要求a接近于 180O。调节 Ub调 RP使 U3 波形与图 4-3b 中的 U1 波形相同，这时正好有脉冲输出，a接近 180O。 4保持 Ub 不变，调节 MCL-18 的给定电位器 RP1，逐渐增大 Uct，用示波器观察 U1及输出脉冲 UGK 的波形，注意 Uct 增加时脉冲的移动情况，并估计移相范围。 5调节 Uct 使a=60O，观察并记录面板上观察孔“1“7及输出脉冲电压波形。 0.7V t t

4、(a) U1 接近180 t U1 Ug (b) 优质文本aa180O ba接近 180O 图 4-3 初始相位确实定 优质文本六实验报告 1画出a=60O 时，观察孔“1“7及输出脉冲电压波形。 2指出 Uct 增加时，a应如何变化？移相范围大约等于多少度？指出同步电压的那一段为脉冲移相范围。 七考前须知 双踪示波器有两个探头，可以同时测量两个信号，但这两个探头的地线都与示波器的外壳相连接，所以两个探头的地线不能同时接在某一电路的不同两点上，否那么将使这两点通过示波器发生电气短路。为此，在实验中可将其中一根探头的地线取下或外包以绝缘，只使用其中一根地线。当需要同时观察两个信号时，必须在电路上

5、找到这两个被测信号的公共点，将探头的地线接上，两个探头各接至信号处，即能在示波器上同时观察到两个信号，而不致发生意外。 实验二 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“电力电子技术教材。 四实验设备及仪器 1NMCL 系列教学实验台主控制屏 2NMCL-32 组件和 SMCL-组件 3NMCL-05 组件

6、 4双踪示波器 5万用表 五实验方法 图 1-1 锯齿波同步移相触发电路 1将 NMCL-05 面板左上角的同步电压输入接到主控电源的 U、V 端，“触发电路选择拨向“锯齿波。 2. 将锯齿波触发电路上的 Uct 接着至 SMCL-01 上的 Ug 端，7端地。 3合上主电路电源开关，并翻开 NMCL-05 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的锯齿波刚出现平顶，记下各波形的幅值与宽度，比拟“3孔电压 U3 与

7、U5 的对应关系。 4调节脉冲移相范围 将 SMCL-01 的“Ug输出电压调至 0V，即将控制电压 Uct 调至零，用示波器观察 U1 电压即“1孔及 U5 的波形，调节偏移电压 Ub即调 RP2，使a=180。 调节 NMCL-01 的给定电位器 RP1，增加 Uct，观察脉冲的移动情况，要求 Uct=0 时，a=180，Uct=Umax 时，a=30，以满足移相范围a=30180的要求。 5调节 Uct，使a=60，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。 用双踪示波器观察 UG1K1 和 UG3K3 的波形，调节电位器 RP3，使 UG

8、1K1 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。 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，a=90，应如何调整？ 4讨论分析其它实验现象。 5. 写出实验心得体会。 实验三 单相桥式半控整流电路实验 一实验目的 1研究单相桥式半控整流电路在电阻负载，电阻-电感性负载下的工作特性。 2熟悉 NMCL-05 组件锯齿波触发电路的工作。 3进一步掌握双踪示波器在电力电子线路实验中的使用特点与方法。 二实验线路及原理 见图 2-1 三实验内容 1单相桥式半控整流电路供电给电阻性负载。 2单相桥式半控

9、整流电路供电给电阻-电感性负载。 四实验设备及仪器 1NMCL-III 实验台 2NMCL-31 或 SMCL-01 组件 3NMCL-33 组件，NMCL-05 组件 4MEL-03A 组件，NMCL-331 多电感组件 5NMCL-32 组件 6双踪示波器 7万用电表五考前须知 1实验前必须先了解晶闸管的电流额定值本装置为 5A，并根据额定值与整流电路形式计算出负载电阻的最小允许值。 2为保护整流元件不受损坏，晶闸管整流电路的正确操作步骤： （1） 在主电路不接通电源时，调试触发电路，使之正常工作。 （2） 在控制电压 Uct=0 时，接通主电源。然后逐渐增大 Uct，使整流电路投入工作。

10、 （3） 断开整流电路时，应先把 Uct 降到零，使整流电路无输出，然后切断总电源。 3注意示波器的使用。 六实验方法 1将 NMCL-05 面板左上角的同步电压输入接到主控制屏的 U、V 输出端，“触发电路选择拨向“锯齿波。 2. 将锯齿波触发电路上的 Uct 接着至 SMCL-01 上的 Ug 端，7端地。 合上主电路电源开关，并翻开 NMCL-05 面板右下角的电源开关。观察 NMCL-05 锯齿波触发电路中各点波形是否正确，确定其输出脉冲可调的移相范围。并调节偏移电阻SMCL-01 上的 RP1，使 Uct=0 时， =180。注意观察波形时须断开与晶闸管电路的连接。 3单相桥式晶闸管

11、半控整流电路供电给电阻性负载按电路图 2-1 连接 MEL-03A 和 NMCL-33。 （a） 负载电阻 Rd 可选择 900 电阻，并调节电阻负载至最大。 合上主电路电源，调节 SMCL-01 的给定电位器 RP1，使 =90，测取此时整流电路的输出电压 Ud=ft以及晶闸管端电压 UVT=ft波形，并测定交流输入电压 U2、整流输出电压 Ud。 假设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。 （b） 采用类似方法，分别测取 =60，=30时的 Ud、Uvt 波形。 4单相桥式半控整流电路供电给电阻-电感性负载 （a） 把负载换为阻感性负载注电感必须与电阻串

12、联。 （b） SMCL-01 的给定电位器 RP1 逆时针调到底，使 Uct=0。 （c） 合上主电源，调节 Uct，使 =90，测取输出电压 Ud=ft以及晶闸管端电压UVT=ft波形。 （d） 调节 Uct，使 分别等于 60、30时，测取 Ud，UVT 波形。 七实验报告 1绘出单相桥式半控整流电路供电给电阻负载以及电阻-电感性负载情况下，当 =30、60、90时的 Ud、UVT 等波形图并加以分析。 2. 写出实验心得体会。 八思考 1 能否用双踪示波器同时观察触发电路与整流电路的波形？ 图 2-1 单相桥式半控整流电路实验 实验四 单相桥式全控整流电路实验 一实验目的 1了解单相桥式

13、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及电阻-电感性负载下的工作特性。 3熟悉 NMCL-05 锯齿波触发电路的工作。 二实验线路及原理参见图 3-1 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。 四实验设备及仪器 1NMCL-III 教学实验台主控制屏 2NMCL-32 主控制屏 3NMCL-05 组件及 SMCL-01 或 NMCL-31 4MEL-03A 组件和 NMCL-331 多电感组件 5NMCL-35 和 NMCL-33 组件 6双踪示波器 7万用表 五考前须知 1本实验中触发可控硅的脉冲来自 NMCL

14、-05 挂箱。 2负载电阻调节需注意。假设电阻过小，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；假设电阻过大，那么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并且必须与电阻串联，需防止过大的电感造成可控硅不能导通。 4NMCL-05 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，否那么易造成损坏可控硅。同时，需要注意同步电压的相位，假设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，否那么易造成短路事故。六实验方法 1将 NMCL-05 面板

15、左上角的同步电压输入接 NMCL-32 的 U、V 输出端,“触发电路选择拨向“锯齿波。 2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，测量在不同a角30、60、90时整流电路的输出电压 Ud=ft，晶闸管的端电压 UVT=ft的波形，并记录相应a角时的输出电压 Ud 和UVT 的波形。 假设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。 3单相桥式全控整流电路供电给电阻-电感性负载 接上电路负载为阻感型，测量在不同控制电压 Uct 时的输出电压 Ud=ft，负载电

16、流以及晶闸管端电压 UVT=ft波形并记录相应 Uct 时的 Ud、U2 值。 注意，负载电流不能过小，否那么造成可控硅时断时续，可调节负载电阻，但负载电流不能超过 0.8A，Uct 从零起调。 改变电感值，观察a=90，ud=ft、uVT=ft的波形，并加以分析。 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a=30，60，90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a=30，60，90时的 ud、uVT 波形，并加以分析 3写出实验心得体会。 图 3-1 单相桥式全控整流电路优质文本实验五 三相半波可控

17、整流电路实验 了解三相半波可控整流电路的工作原理，研究可控整流电路在电阻负载和电阻-电感性负载时的工作情况。 二实验线路及原理 三相半波可控整流电路用三只晶闸管，与单相电路比拟，输出电压脉动小，输出功率大，三相负载平衡。缺乏之处是晶闸管电流即变压器的二次电流在一个周期内只有 1/3 时间有电流流过，变压器利用率低。实验线路见图 4-1。 三实验内容 1研究三相半波可控整流电路供电给电阻性负载时的工作特性。 2研究三相半波可控整流电路供电给电阻-电感性负载时的工作特性。 四实验设备及仪表 1NMCL-III 教学实验台主控制屏 2NMCL-32 主控制屏 3NMCL-05 组件及 SMCL-01

18、 或 NMCL-31 4MEL-03A 组件和 NMCL-331 多电感组件 5NMCL-35 和 NMCL-33 组件 6双踪示波器 7万用电表 五考前须知 1整流电路与三相电源连接时，一定要注意相序。 2整流电路的负载电阻不宜过小，应使 Id 不超过 0.8A，同时负载电阻不宜过大，保证 Id 超过 0.1A，防止晶闸管时断时续。 3正确使用示波器，防止示波器的两根地线接在非等电位的端点上，造成短路事故。 六实验方法 1按图 4-1 接线，未上主电源之前，检查晶闸管的脉冲是否正常。 （1） 翻开 MCL-18 电源开关，给定电压有电压显示。 （2） 用示波器观察 NMCL-33 的双脉冲观

19、察孔，应有间隔均匀，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，那么相序正确，否那么，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 1V-2V 的脉冲。 2研究三相半波可控整流电路供电给电阻性负载时的工作 （a） 合上主电源，接上电阻性负载，改变控制电压 Uct，观察在不同触发移相角 时，可控整流电路的输出电压 Ud=ft与晶闸管端电压 UVT=ft，并记录相应的 Ud、UVT 值。 （b） 求取三相半波可控整流电路的输入-输出特性 Ud/U2=f。 3研究三相半波可控整流电路供电给电阻-电感性负载时的工作

20、 接入 NMCL-331 的电抗器 L=700mH，可把原负载电阻 Rd 调小，监视电流，不宜超过 0.8A假设超过 0.8A，可用导线把负载电阻短路，操作方法同上。 （a） 观察不同移相角 时的输出 Ud=ft、UVT=ft，并记录相应的 Ud、Uvt 值，记录 =90时的 Ud=ft、Uvt=ft波形图。 （b） 求取整流电路的输入-输出特性 Ud/U2=f 。 七实验报告 1绘出本整流电路供电给电阻性负载，电阻-电感性负载时的Ud= ft及Uvt= ft在 =90情况下波形，并进行分析讨论。 2根据实验数据，绘出整流电路的负载特性Ud=fId，输入-输出特性Ud/U2=f 。 八思考 1

21、如何确定三相触发脉冲的相序？它们间分别应有多大的相位差？ 2根据所用晶闸管的定额，如何确定整流电路允许的输出电流？ 图 4-1 三相半波可控整流电路 实验六 三相桥式全控整流电路实验 1熟悉三相桥式全控整流电路的接线及工作原理。 2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带纯电阻负载时的工作特性。 2三相桥式全控整流电路带阻感负载时的工作特性。 三实验线路及原理 实验线路如图 5-1 所示。主电路由三相全控整流电路组成。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信号。三相桥式整流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 1NMC

22、L-III 教学实验台主控制屏 2NMCL-32 主控制屏 3NMCL-05 组件及 SMCL-01 或 NMCL-31 4MEL-03A 组件和 NMCL-331 多电感组件 5NMCL-35 和 NMCL-33 组件 6双踪示波器 7万用表 五实验方法 1按图 5-1 接线，未上主电源之前，检查晶闸管的脉冲是否正常。 （1） 翻开 NMCL-32 电源开关。 （2） 用示波器观察 NMCL-33 的脉冲观察孔，应有间隔均匀，相互间隔 60的幅度相同的双脉冲。 （3） 检查相序，用示波器观察“1，“2脉冲观察孔，“1 脉冲超前“2 脉冲 600，那么相序正确，否那么，应调整输入电源。 （4）

23、 用示波器观察每只晶闸管的控制极，阴极，应有幅度为 1V-2V 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 SMCL-01 面板的 Uct 端，调节偏移电压 Ub，在 Uct=0 时，使a=150。 2三相桥式全控整流电路 1带电阻负载 按图 5-1 接线，将负载电阻 R 调至最大，合上主电源，调节 Uct，使a在 30150范围内，用示波器观察记录a=30、60、90时，整流电压 ud=ft，晶闸管两端电压 uVT=ft的波形，并记录相应的 Ud 和交流输

24、入电压 U2 数值。 2带电阻-电感负载 调节 Uct，使a在 3090范围内，用示波器观察记录a=30、60、90时，整流电压 ud=ft，晶闸管两端电压 uVT=ft的波形，并记录相应的 Ud 和交流输入电压 U2 数值。 六实验报告 1画出电路的移相特性 Ud=f(a)曲线 2画出三相桥式全控整流电路分别在纯电阻负载时和阻感负载时，a角为 30、60、90时的 ud、uVT 波形 3实验心得体会。 图 5-1 三相桥式全控整流电路实验实验七 直流降压斩波电路实验 熟悉降压斩波电路Buck Chopper的工作原理，掌握降压斩波电路的工作状态及波形情况。 二实验内容 1SG3525 芯片的

25、调试。 2降压斩波电路的波形观察及电压测试。 三实验设备及仪器 1电力电子教学实验台主控制屏 2NMCL-16 组件 3MEL-03A 电阻箱 (900 /0.41A) 或其它可调电阻盘 4万用表 5双踪示波器 四实验方法 1SG3525 的调试。 原理框图见图 6-1。 图 6-1 PWM 波形发生 将扭子开关 S1 打向“直流斩波侧，S2 电源开关打向“ON，将“3端和“4端用导线短接，用示波器观察“1端输出电压波形应为锯齿波，并记录其波形的频率和幅值。 扭子开关 S2 扳向“OFF，用导线分别连接“5、“6、“9，再将扭子开关 S2 扭向“ON,用示波器观察“5端波形，并记录其波形、频率

26、、幅度，调节“脉冲宽度调节电位器，记录其最大占空比和最小占空比。 2实验接线图见图 6-2。 图 6-2 升压斩波电路 （1） 切断 NMCL-16 主电源，分别将“主电源 2的“1端和“降压斩波电路的“1 端相连，“主电源 2的“2端和“降压斩波电路的“2端相连，将“PWM 波形发生的“7、“8端分别和降压斩波电路 VT1 的 G1，S1 端相连，“降压斩波电路的“4、“5 端串联 MEL-03 电阻箱 (将两组 900 /0.41A 的电阻并联起来，顺时针旋转调至阻值最大约450 )，和直流安培表将量程切换到 2A 挡。 优质文本（2） 检查接线正确后，接通控制电路和主电路的电源(注意：先

27、接通控制电路电源后接通主电路电源 )，改变脉冲占空比，每改变一次，分别观察 PWM 信号的波形，MOSFET 的栅源电压波形，输出电压 u0 波形的波形，记录 PWM 信号占空比 D，ui、u0 的平均值 Ui 和U0。 （3） 改变负载 R 的值注意：负载电流不能超过 1A，重复上述内容 2。 （4） 实验完成后，断开主电路电源，撤除所有导线。 五考前须知： （1） “主电源 2的实验输出电压为 15V，输出电流为 1A，当改变负载电路时，注意 R值不可过小，否那么电流太大，有可能烧毁电源内部的熔断丝。 （2） 实验过程当中先加控制信号，后加“主电源 2。 六实验报告 1分析 PWM 波形发

28、生的原理 2记录在某一占空比 D 下，降压斩波电路中，MOSFET 的栅源电压波形，输出电压 u0 波形，并绘制降压斩波电路的 Ui/Uo-D 曲线，与理论分析结果进行比拟，并讨论产生差异的原因。 实验八 直流升压斩波电路实验 一实验目的 熟悉升压斩波电路(Boost Chopper)的工作原理，掌握升压斩波电路的工作状态及波形情况。 二实验内容 1SG3525 芯片的调试。 2升压斩波电路的波形观察及电压测试。 三实验设备及仪器 1电力电子教学实验台主控制屏 2NMCL-16 组件 3MEL-03A 电阻箱 (900 /0.41A) 或其它可调电阻盘 4万用表 5双踪示波器 四实验方法 1S

29、G3525 的调试。 原理框图见图 6-1。 图 6-1 PWM 波形发生将扭子开关 S1 打向“直流斩波侧，S2 电源开关打向“ON，将“3端和“4端用导线短接，用示波器观察“1端输出电压波形应为锯齿波，并记录其波形的频率和幅值。 扭子开关 S2 扳向“OFF，用导线分别连接“5、“6、“9，再将扭子开关 S2 扭向“ON,用示波器观察“5端波形，并记录其波形、频率、幅度，调节“脉冲宽度调节电位器，记录其最大占空比和最小占空比。 2实验接线图见图 6-2。 图 6-2 升压斩波电路 （1） 切断 NMCL-16 主电路电源，断开“主电源 2和“降压斩波电路的连接，断开“PWM 波形发生与 V

30、T1 的连接，分别将“升压斩波电路的“6和“主电源 2的“1 相连，“升压斩波电路的“7和“主电源 2的“2端相连，将 VT2 的 G2 和 S2 分别接至“PWM 波形发生的“7和“8端，升压斩波电路的“10、“11 端，分别串联 MEL-03 电阻箱两组分别并联，然后串联在一起顺时针旋转调至阻值最大约 900 和直流安培表将量程切换到 2A 挡。 检查接线正确后，接通主电路和控制电路的电源。改变脉冲占空比 D，每改变一次，分别：观察 PWM 信号的波形，MOSFET 的栅源电压波形，输出电压、u0 波形，记录 PWM 信号占空比 D，ui、u0 的平均值 Ui 和 U0。 （2） 改变负载

31、 R 的值注意：负载电流不能超过 1A，重复上述内容 1。 （3） 实验完成后，断开主电路电源，撤除所有导线。 五考前须知： （1） “主电源 2的实验输出电压为 15V，输出电流为 1A，当改变负载电路时，注意 R值不可过小，否那么电流太大，有可能烧毁电源内部的熔断丝。 （2） 实验过程当中先加控制信号，后加“主电源 2。 （3） 做升压实验时，注意“PWM 波形发生器的“S1一定要打在“直流斩波，如果打在“半桥电源极易烧毁“主电源 2内部的熔断丝。 六实验报告 1分析 PWM 波形发生的原理 2记录在某一占空比 D 下，降压斩波电路中，MOSFET 的栅源电压波形，输出电压 u0 波形，并绘制降压斩波电路的 Ui/Uo-D 曲线，与理论分析结果进行比拟，并讨论产生差异的原因。