電力電子技術(shù)實驗指導書(定)-2014-10-20.doc

電力電子技術(shù)實驗指導書電 力 電 子 技 術(shù)實驗指導書 1 電力電子技術(shù)實驗概述電力電子技術(shù)是電氣工程及自動化、工業(yè)自動化等專業(yè)的三大電子技術(shù)基礎課程之一，課程涉及面廣，內(nèi)容包括電力、電子、控制、計算機技術(shù)等，而實驗環(huán)節(jié)是課程的重要組成部分。通過實驗，可以加深對理論的理解，培養(yǎng)和提高實際動手能力、獨立分析和解決問題的能力。1-1實驗的特點和要求電力電子技術(shù)實驗的內(nèi)容較多，實驗系統(tǒng)比較復雜，系統(tǒng)性較強。電力電子技術(shù)實驗是理論教學的重要的補充和繼續(xù)，而理論教學則是實驗教學的基礎。學生在實驗中應學會運用所學的理論知識去分析和解決實際系統(tǒng)中出現(xiàn)的各種問題，提高動手能力；同時通過實驗來驗證理論，促使理論和實際相結(jié)合，使認識不斷提高、深化。具體地說，學生在完成指定的實驗后，應具備以下能力：（1）掌握電力電子變流裝置的主電路、觸發(fā)或驅(qū)動電路的構(gòu)成及調(diào)試方法，能初步設計和應用這些電路；（2）熟悉并掌握基本實驗設備、測試儀器的性能和使用方法；（3）能夠運用理論知識對實驗現(xiàn)象、結(jié)果進行分析和處理，解決實驗中遇到的問題；（4）能夠綜合實驗數(shù)據(jù)，解釋實驗現(xiàn)象，編寫實驗報告。1-2實驗準備實驗準備即為實驗的預習階段，是保證實驗能否順利進行的必要步驟。每次實驗前都應先進行預習，從而提高實驗質(zhì)量和效率，則就有可能在實驗時不知如何下手，浪費時間，完成不成實驗要求，甚至損壞實驗裝置。因此，實驗前應做到：（1）復習教材中與實驗有關的內(nèi)容，熟悉與本次實驗相關的理論知識；（2）本教材中的實驗指導，了解本次實驗的目的和內(nèi)容；掌握本次實驗系統(tǒng)的工作原理和方法；（3）寫出預習報告，其中應包括實驗系統(tǒng)的詳細接線圖、實驗步驟、數(shù)據(jù)記錄表格等；（4）熟悉實驗所用的實驗裝置、測試儀器等；1-3實驗實施在完成理論學習、實驗預習等環(huán)節(jié)后，就可進入實驗實施階段。實驗時要做到地下幾點：（1）實驗開始前，檢查預習報告，了解本次實驗的目的、內(nèi)容和方法，只有滿足此要求后，方能允許實驗開始。（2）熟悉本次實驗使用的實驗設備、儀器，明確這些設備的功能、使用方法。（3）按實驗小組進行實驗，實驗小組成員應進行明確的分工，各人的任務應在實驗進行中實行輪換，以便實驗參加者能全面掌握實驗技術(shù)，提高動手能力。（4）按預習報告上的實驗系統(tǒng)詳細線路圖進行接線，一般情況下，接線次序為先主電路，后控制電路；先串聯(lián)，后并聯(lián)。（5）完成實驗系統(tǒng)接線后，必須進行檢查。串聯(lián)回路從電源的某一端出發(fā)，按回路逐項檢查各儀表、設備、負載的位置和極性等是否正確；并聯(lián)支路則檢查其兩端的連接點是否在指定的位置。距離較遠的兩連接端盡量選用長導線直接連接，盡可能不用多根導線做過渡連接。自查完成后，須經(jīng)指導教師復查后方可合閘通電，開始實驗。（6）實驗時，應按實驗教材所提出的要求及步驟，逐項進行實驗和操作。除作階躍啟動試驗外，系統(tǒng)啟動前，應使負載電阻值最大，給定電位器處于零位；測試點的分布應均勻；改接線路時，必須斷開電源。實驗中應觀察實驗現(xiàn)象是否正常，所得數(shù)據(jù)是否正確，實驗結(jié)果是否與理論值一致。完成本次實驗全部內(nèi)容后，應請指導教師檢查實驗數(shù)據(jù)、記錄的波形。經(jīng)指導教師認可后方可拆除接線，整理好連接線、儀器、工具，使之物歸原位。1-4實驗總結(jié)實驗的最后階段是實驗總結(jié)，即對實驗數(shù)據(jù)進行整理、繪制波形曲線和圖表、分析實驗現(xiàn)象、撰寫實驗報告。每個實驗參與者都要獨立完成一份實驗報告，實驗報告的編寫應持嚴肅認真、實事求是的科學態(tài)度。如實驗結(jié)果與理論有較大出入時，不得隨意修改實驗數(shù)據(jù)和結(jié)果，不得用湊數(shù)據(jù)的方法來向理論靠擾，而是用理論知識來分析實驗數(shù)據(jù)和結(jié)果，解釋實驗現(xiàn)象，找到引起較大誤差的原因。1-5實驗安全操作規(guī)程為了順利完成電力電子技術(shù)實驗，確保實驗時人身安全與設備可靠運行要嚴格遵守如下安全操作規(guī)程： 1、在實驗過程時，絕對不允許做實驗者雙手同時接到隔離變壓器的兩個輸出端，將人體作為負載使用。 2、任何接線和拆線都必須在切斷主電源后方可進行。 3、為了提高實驗過程中的效率，完成接線或改接線路后，應仔細再次核對線路，并使組內(nèi)其他同學引起注意后方可接通電源。 4、如果在實驗過程中發(fā)生過流告警，應仔細檢查線路以及電位器的調(diào)節(jié)參數(shù)，確定無誤后方能重新進行實驗。 5、在實驗中應注意所接儀表的最大量程，選擇合適的負載完成實驗，以免損壞儀表、電源或負載。 6、系統(tǒng)起動前負載電阻必須放在最大阻值，給定電位器必須退回至零位后，才允許合閘起動并慢慢增加給定，以免元件和設備過載損壞。 2 實驗裝置及控制組件介紹一、概述：本實驗臺包括了目前國內(nèi)各類理工科高等院校及中等專業(yè)學校開設的“半導體變流技術(shù)”、“電力電子技術(shù)”、“電機控制”、“交、直流調(diào)速系統(tǒng)”等課程的實驗內(nèi)容，充分滿足各類學校相應課程的教學與實驗的要求。實驗人員可通過對不同實驗箱的靈活組合，來完成多個實驗項目。儀器儀表、專用電源、實驗實驗箱以及實驗連接導線等，均配套齊全，性能、規(guī)格均符合實驗的需求。各高校還可以根據(jù)自身需求，選擇不同類型的實驗箱，同一類實驗箱選用不同的產(chǎn)品，來組建理想、經(jīng)濟型的實驗室。二、實驗箱介紹：1JPDL 03 變壓器實驗箱 該變壓器為芯式變壓器，有2套副邊繞組，原、副邊繞組的額定電壓分別為220V110V55V(YYY)。該裝置還包括一個逆變變壓器和一個三相全波不控整流橋。2JPDL 04 可調(diào)電容實驗箱 可調(diào)電容，從0.10.9F可調(diào)，共有六組電容器，可用按鍵選擇所需電容值。該實驗箱不能獨立完成某一個實驗，只用于輔助其他實驗箱完成實驗。(注：電容耐壓值均為63V)3JPDL 05直流電機調(diào)速控制箱(或JPDL05A) 該實驗箱主要有下幾個模塊：給定器(G)、速度調(diào)節(jié)器(ASR)、轉(zhuǎn)速變換器(FBS)、電流反饋與過流保護(FBC+FA)、電流調(diào)節(jié)器(ACR)、反號器(AR)、轉(zhuǎn)矩極性鑒別(DPT)、零電平檢測(DPZ)、邏輯控制器(DLC)。 （1）給定器（G）：原理圖如圖2-1所示。電壓給定器由電位器RP1、RP2及兩個鈕子開關組成。SA1為正負極性轉(zhuǎn)換開關。SA2為輸出控制開關。輸出正負電壓大小分別由RP1、RP2來調(diào)節(jié)。給定器輸出范圍-15V+15V。（2）轉(zhuǎn)速變換器（FBS）：原理圖如圖2-2所示。轉(zhuǎn)速變換器（FBS）用于各種有轉(zhuǎn)速反饋的閉環(huán)系統(tǒng)中，將直流旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出電壓變換成適用于控制單元并與轉(zhuǎn)速成正比的直流電壓。使用時旋轉(zhuǎn)編碼器接1、2，調(diào)節(jié)RP1可改變速度反饋系數(shù)大小。 （3）速度調(diào)節(jié)器（ASR）：原理圖如圖2-3所示。圖中RP1為運放調(diào)零電位器。VD3、VD4、RP2、RP3組成可調(diào)的正負限幅電路。C1、R1組成微分校正環(huán)節(jié)。R5、C3組成速度環(huán)串聯(lián)校正環(huán)節(jié)。RP4為放大系數(shù)調(diào)節(jié)電位器。元件RP1 、RP2 、RP3、 RP4均裝在面板上。電容C3兩端引出接線柱，可根據(jù)實驗要求外接電容。 （4）電流反饋及過流保護（FBC+FA）： 原理圖如圖2-4所示。圖中TA1、TA2、TA3接電流互感器的輸出端。IO經(jīng)分壓電阻分壓，再接到零電平檢測，用于檢測是否有電流流過電機，其中二極管VD1起到限幅保護的作用。IF為電流反饋輸出端，通過調(diào)節(jié)電位器RP1可調(diào)節(jié)電流反饋系數(shù)。RP2用于調(diào)節(jié)過流保護的電流值的大小。當RP2中間抽頭上的電壓高于穩(wěn)壓管DW1的穩(wěn)壓值時，DW1被擊穿，T1三極管導通,T2三極管不導通，其集電極為高電位，通過R5、SB1和VD1反饋到T1的基極，電路處于自鎖狀態(tài)，則U輸出高電位，調(diào)節(jié)器的輸出被封鎖。同時T3三極管導通繼電器吸合，報警燈指示過流。按下復位按鈕可解除自鎖狀態(tài)。 （5）電流調(diào)節(jié)器（ACR）：原理圖如圖2-5所示。電流調(diào)節(jié)器（ACR）由運放、二極管限幅器、互補輸出、輸入阻抗網(wǎng)絡及反饋阻抗網(wǎng)絡等環(huán)節(jié)組成，工作原理上與速度調(diào)節(jié)器相同。RP1、RP2、RP3、RP4分別為正限幅調(diào)節(jié)電位器、負限幅調(diào)節(jié)電位器、放大系數(shù)調(diào)節(jié)電位器、運放調(diào)零電位器。 （6）反號器（AR）：原理圖如圖2-6所示。反號器用于調(diào)速系統(tǒng)中需倒向的環(huán)節(jié)。實際上是一個比例電路其放大倍數(shù)為K=-(RP1+R2)/R1可調(diào)節(jié)RP1的值使K=-1。RP1裝在面板上，手動調(diào)節(jié)。 （7）轉(zhuǎn)矩極性鑒別（DPT）：原理圖如圖2-7所示。轉(zhuǎn)矩極性鑒別為一電平檢測器，用于檢測控制系統(tǒng)中轉(zhuǎn)矩極性的變化；它是一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器，可將連續(xù)變化的電平轉(zhuǎn)換成邏輯運算所需的“0”、“1”狀態(tài)信號。轉(zhuǎn)矩極性鑒別輸入輸出特性如圖2-8所示，它具有繼電器特性。 （8）零電平檢測（DPZ）： 原理圖如圖2-9所示。零電平檢測工作原理與轉(zhuǎn)矩極性鑒別相同 ，他在控制系統(tǒng)中進行零電流檢測。輸入輸出特性如圖2-10所示。（9）邏輯控制器（DLC）：原理圖如圖2-11所示。邏輯控制器用于邏輯無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)，作用是對轉(zhuǎn)矩極性和主回路零電流信號進行邏輯運算，切換加于正組橋或反組橋晶閘管整流裝置上的觸發(fā)脈沖，以實現(xiàn)系統(tǒng)的無環(huán)流運行。a邏輯判斷環(huán)節(jié)邏輯判斷環(huán)節(jié)的任務是根據(jù)轉(zhuǎn)矩極性鑒別和零電流檢測環(huán)節(jié)的輸出UM和UI的狀態(tài)，正確的判斷出晶閘管的觸發(fā)脈沖是否要切換（由UM是否變換狀態(tài)決定）及切換條件是否具備（由UI是否由“0”變“1”決定）。當UM變號后，零電流檢測器檢測到主電路電流過零（UI=“1”）時，邏輯判斷電路立即翻轉(zhuǎn)，同時保證在任何時刻邏輯判斷電路的輸出UZ 和UF狀態(tài)相反。b延時環(huán)節(jié)要使正、反兩組整流裝置安全、可靠的切換工作，必須在邏輯無環(huán)流系統(tǒng)中的邏輯判斷電路發(fā)出切換指令UZ 或UF后，經(jīng)關斷等待時間t1（約3ms）和觸發(fā)等待時間t2(約10ms)之后才能執(zhí)行切換指令，故設置相應延時電路，延時電路VD1、VD2、C1、C2起t1延時作用，VD3、VD4、C3、C4起t2延時作用。c邏輯保護環(huán)節(jié)當邏輯電路發(fā)生故障時，UZ 、UF的輸出同時為“1”，邏輯控制器的兩個輸出端UIf 、UIr全為“0”狀態(tài)，造成兩組橋路全工作，引起短路事故。加入邏輯保護環(huán)節(jié)后，UZ 、UF全為“0”狀態(tài)時，UIf 、UIr都為“1”狀態(tài)，兩組橋路的觸發(fā)脈沖全部被封鎖，避免了短路事故發(fā)生。d推環(huán)節(jié)在正反橋切換時，邏輯控制器中的U輸出“1”，將此信號送入ACR的輸入端作為脈沖后移推指令，避免了切換時的電流沖擊。(10) JPDL05A比JPDL05多計算機接口一個,用于計算機PID控制時與計算機板卡連接.當用計算機控制時將面板上的扭子開關打到右側(cè),計算機接口各端子功能定義如下:1腳 速度調(diào)節(jié)器輸出端與面板上速度調(diào)節(jié)器部分6（Usc）相接3腳 電流反饋信號輸入端與面板上電流反饋與保護部分2（If）相接5腳 速度反饋信號輸入端與面板上速度變換部分3腳相接，實驗時應將面板上轉(zhuǎn)速變換電位器調(diào)到適合板卡的電壓范圍。7腳 計算機速度給定信號輸出端與面板上給定單元Ug1腳相接9腳電流調(diào)節(jié)器輸出端與面板上電流調(diào)節(jié)器部分10（Usc）相接其他腳為懸空。4JPDL 08三相變流橋路a該實驗箱裝有12只晶閘管，其中SCR1SCR6為正組橋，SCR1SCR6為反組橋，所有晶閘管均配有阻容吸收、熔絲保護。 觸發(fā)電路采用三片KC04、一片KC41和一片KC42（或三片TCA785），能輸出雙窄脈沖（或?qū)捗}沖序列）。觸發(fā)脈沖通過鈕子開關連到晶閘管的門極與陰極，正、反組脈沖功放電路分別由UIf、UIr控制，將UIf接地則正組橋接入觸發(fā)脈沖，將UIr接地，則反組橋接入觸發(fā)脈沖。UIf和UIr懸空時，無觸發(fā)脈沖輸出。觸發(fā)電路可通過鈕子開關切換分別輸出寬脈沖或雙窄脈沖。面板上設有脈沖觀察孔，當輸出為窄脈沖時，可觀察到互差60的雙窄脈沖。當輸出為寬脈沖時，可觀察到后沿固定、前沿可變的脈沖鏈。面板上電位器RP用于調(diào)節(jié)偏移電壓，移相控制端UCT接直流電壓用于調(diào)節(jié)導通角大小。實驗接線時要分清測試孔、強電孔、弱電孔，嚴禁混接！因原來采用的三片KC04、一片KC41和一片KC42組成的輸出雙窄脈沖的觸發(fā)電路存在穩(wěn)定性差的問題，故現(xiàn)在經(jīng)改進均采用三片TCA785組成的能輸出寬脈沖序列的觸發(fā)電路。單向交流調(diào)功電路觸發(fā)電路，原理如下圖。 電路左半部分是一個矩形波發(fā)生器: 當調(diào)節(jié)RP時，可得到占空比可變的矩形波。 矩形波信號加到光耦合雙向可控硅，當調(diào)節(jié)矩形波的占空比，就可調(diào)節(jié)雙向可控硅的導通的時間，將兩個輸出端接到兩只反并聯(lián)的可控硅的門極，就構(gòu)成強觸發(fā)的過零觸發(fā)電路。 5JPDL 09晶闡管觸發(fā)電路實驗箱該掛件包括了單結(jié)晶體管觸發(fā)電路、正弦波同步移相觸發(fā)電路、鋸齒波同步移相觸發(fā)電路、單相交流調(diào)壓觸發(fā)電路、單相并聯(lián)逆變觸發(fā)電路，共五種晶閘管觸發(fā)電路。（1） 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路原理圖如圖2-14所示。單結(jié)晶體管T3、整流穩(wěn)壓環(huán)節(jié)及由T1、T2等組成的等效可變電阻組成。由同步變壓器副邊輸出60V的交流同步電壓Ur，經(jīng)VD1半波整流，再由穩(wěn)壓管DW1、DW2進行削波，從而得到梯形波電壓，其過零點與晶閘管陽極電壓的過零點一致，梯形波通過R4、T2向電容C2充電，由于單結(jié)晶體管具有負阻特性，當充電電壓達到單結(jié)晶體管的峰值電壓UP時，單結(jié)晶體管T3導通，從而通過脈沖變壓器輸出脈沖。同時C2經(jīng)T3放電，由于時間常數(shù)很小，UC2很快下降到單結(jié)晶體管的谷點電壓Uv， T3重新關斷，C2再次充電。每個梯形波周期內(nèi)， T3可能導通、關斷多次，但只有第一個輸出脈沖起作用。電容C2的充電時間常數(shù)由等效電阻等決定，由RP1來調(diào)節(jié)。（2） 正弦波同步移相觸發(fā)電路原理圖如圖2-15所示。正弦波同步移相觸發(fā)電路由同步移相、脈沖形成與放大等環(huán)節(jié)組成，同步信號由同步變壓器提供。晶體管T1左邊部分為同步移相環(huán)節(jié)，在T1的基極綜合了同步信號電壓UT、偏移電壓Ub及控制電壓Uct，RP1可調(diào)節(jié)Uct，RP2調(diào)節(jié)Ub。調(diào)節(jié)Uct可改變觸發(fā)電路的控制角。脈沖形成環(huán)節(jié)是一集基耦合單穩(wěn)態(tài)脈沖電路， T2的集電極耦合到T3的基極， T3的集電極通過C4、RP3耦合到T2的基極。當同步移相環(huán)節(jié)送出負脈沖時，使單穩(wěn)電路翻轉(zhuǎn)，從而輸出脈寬可調(diào)的觸發(fā)脈沖。（3） 鋸齒波同步移相觸發(fā)電路原理圖如圖2-16所示。鋸齒波同步移相觸發(fā)電路由同步檢測、鋸齒波形成、移相控制、脈沖形脈沖放大等環(huán)節(jié)組成。由T1、VD1、VD2、C1等元件組成同步檢測環(huán)節(jié)，其作用是利用同步電壓來控制鋸齒波產(chǎn)生的時刻及鋸齒波的寬度。由T1等元件組成的恒流源電路及T2、T3、C2等組成鋸齒波形成環(huán)節(jié)?？刂齐妷篣ct、偏移電壓Ub和鋸齒波電壓Ut在T4基極疊加，從而構(gòu)成移相控制環(huán)節(jié)。T5、T6構(gòu)成脈沖形成放大環(huán)節(jié)，脈沖變壓器輸出觸發(fā)脈沖。（4） 單相交流調(diào)壓觸發(fā)電路原理圖如圖2-17所示。單相交流調(diào)壓觸發(fā)電路采用了KC05集成晶閘管移相觸發(fā)器。該觸發(fā)器適用于雙向晶閘管或反并聯(lián)晶閘管電路的交流相位控制，有失交保護、輸出電流大等優(yōu)點，是交流調(diào)壓的理想觸發(fā)電路。KC05的內(nèi)部原理結(jié)構(gòu)請查閱有關資料。（5） 單相并聯(lián)逆變器觸發(fā)電路原理圖如圖2-18所示。單相并聯(lián)逆變器觸發(fā)電路以LM555集成時基電路為基礎振蕩電路，通過JK觸發(fā)器（4095）二分頻后得到相位相差180的觸發(fā)脈沖，經(jīng)T2、T3功率放大后交替觸發(fā)主電路中的兩個晶閘管。振蕩電路的振蕩頻率由電位器RP1調(diào)節(jié)，頻率可在30-160Hz之間變化。LM555的輸出“3”端接T1，使信號放大，并將LM555的5V電源過渡到4095芯片的15V電源系統(tǒng)。JK觸發(fā)器輸出為相位相差180的脈沖。6JPDL 11給定負載及吸收電路實驗箱 給定：輸出0到15V連續(xù)可調(diào)的直流電壓。壓敏電阻：作為過壓保護元件，內(nèi)部已連成三角形接法。 二極管：有四個二極管配合完成各種實驗。7JPDL15直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)實驗箱JPDL15采用H橋式電路，它是由四個MOSFET和四個續(xù)流二極管組成，其工作方式可以是雙極式或單極式。雙極式運行時，驅(qū)動脈沖采用死區(qū)控制，從而避免了由于開關的延時造成橋臂直通現(xiàn)象。實驗箱采用TL494作為PWM信號發(fā)生器，并采用隔離驅(qū)動和過流保護施措，確保了安全性和可靠性。8JPDL22新特器件驅(qū)動實驗箱本實驗箱研究對象是全控型器件，內(nèi)容包括：GTR（功率晶體管）、MOSFET（功率場效應管）、GTO（可關斷晶閘管）、IGBT（絕緣柵型場效應管）器件的驅(qū)動及開關特性。PWM信號發(fā)生器采用TL494芯片，GTR、MOSFETGTO的驅(qū)動電路由分立器件組合而成，IGBT采用專門集成驅(qū)動芯片，它們都具有過流保護功能，確保功率器件可靠的工作，從而降低了損壞的可能性。3 電力電子技術(shù)實驗本章內(nèi)容主要是關于晶閘管的各種實驗，其中包括單相、三相整流和有源逆變電路，直流斬波電路，單相、三相交流調(diào)壓電路，單相、三相交流調(diào)壓電路，單相并聯(lián)逆變電路，電壓型逆變器，電流型逆變器，晶閘管器件及觸發(fā)、驅(qū)動電路。實驗一 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路和單相半波可控整流電路實驗一、實驗目的1. 熟悉單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的工作原理及各元件的作用；2. 掌握單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的調(diào)試步驟和方法；3. 對單相半波可控整流電路在電阻負載及電阻電感負載時的工作作全面分析；4. 了解續(xù)流二極管的作用。二、實驗線路及原理熟悉單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的工作原理及線路圖,了解各點波形形狀。將單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的輸出端“G”和“K”端接至晶閘管的門極和陰極，即構(gòu)成如圖3-1所示的實驗線路。三、實驗內(nèi)容1. 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的調(diào)試；2. 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路各點電壓波形的觀察；3. 單相半波整流電路帶電阻性負載時Ud/UUV=f（）特性的測定；4. 單相半波整流電路帶電阻電感性負載時續(xù)流二極管作用的觀察；四、實驗設備1. 電力電子實驗臺2. JPDL09實驗箱3. JPDL08實驗箱4. JPDJ10實驗箱（或JPDL11實驗箱）5. 示波器（自備）；6. 萬用表（自備）。五、預習要求1. 閱讀第二章相關介紹及教材中有關單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的內(nèi)容，了解單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的工作原理，熟悉JPDL09實驗箱；2. 復習單相半波可控整流電路的有關內(nèi)容，掌握在接純阻性負載和阻感性負載時，電路各部分的電壓和電流波形；3. 掌握單相半波可控整流電路接不同負載時Ud、Id的計算方法。六、思考題1. 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的振蕩頻率與電路中的各元件有什么關系？2. 單相橋式半波可控整流電路接阻感性負載時會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？如何解決？七、實驗方法1單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的調(diào)試將實驗臺交流電源切換到“直流調(diào)速（或調(diào)壓器調(diào)到115V）”狀態(tài)，此時U、V間輸出電壓為220V(在電網(wǎng)相電壓為220V前提下),JPDL09的電源接U、V兩相。打開實驗箱電源開關，用示波器觀察單結(jié)晶體管觸發(fā)電路中整流輸出梯形波、鋸齒波電壓及單結(jié)晶體管觸發(fā)電路輸出電壓等波形。調(diào)節(jié)移相可變電位器RP1，觀察鋸齒波的周期變化及輸出脈沖波形的移相范圍能否在20o180o范圍內(nèi)。2單結(jié)晶體管觸發(fā)電路各點波形的記錄將單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的各點波形描繪下來，并與理論波形進行比較。3單相半波可控整流電路接純阻性負載觸發(fā)電路調(diào)試正常后，按圖3-1電路圖接線，負載為JPDJ10實驗箱或JPDL11的白熾燈泡，選擇大小合適的電阻值。合上電源，用示波器觀察負載電壓Ud、晶閘管VT兩端電壓波形UT，調(diào)節(jié)電位器RP1，觀察=30o、60o、90o、120o、150o、180o時的Ud、UT波形，并測定直流輸出電壓Ud和電源電壓U2，記錄于下表3-1中。表3-130o60o90o 120o150o180oU2Ud（記錄值）Ud/ UUVUd（計算值）4單相半波可控整流電路接電阻電感性負載將負載改接成阻感性負載（由JPDJ10實驗箱的可變電阻或JPDL11的白熾燈與電抗器串聯(lián)而成）。不接續(xù)流二極管VD，在不同阻抗角（改變Rd的電阻值）情況下，觀察并記錄=30o、60o、90 o、120o時的Ud及Ue的波形。并測定直流輸出電壓Ud和電源電壓U2，記錄于下表3-2中。表3-2306090120（記錄值）（計算值）接入續(xù)流二極管VD1，重復上述實驗，觀察續(xù)流二極管的作用，以及波形的變化。并測定直流輸出電壓Ud和電源電壓U2，記錄于下表3-3中。表3-3306090120（記錄值）（計算值）計算公式：Ud=0.45*UUV*（1+cos）/2八、實驗報告1. 畫出單結(jié)晶體管觸發(fā)電路各點的電壓波形；2. 畫出=90o時，電阻性負載和電阻電感性負載的Ud、UT波形。3. 畫出電阻性負載時Ud/UUV=f（）的實驗曲線，并與計算值Ud的對應曲線相比較。4. 分析實驗中出現(xiàn)的現(xiàn)象，寫出體會。九、注意事項1. 雙蹤示波器兩個探頭的地線端應接在電路的同電位點，以防通過兩探頭的地線造成被測量電路短路事故。示波器探頭地線與外殼相連，使用時應注意安全。2. 在本實驗中，觸發(fā)脈沖是從外部接入JPDL08面板上晶閘管的門極和陰極，此時，應將所用晶閘管對應的觸發(fā)脈沖開關撥向“斷開”位置。3. 當有觸發(fā)脈沖而主電路沒有故障，而晶閘管不能觸發(fā)導通，有可能是同步信號反相，只需顛倒一下JPDL09電源的極性即可。實驗二 鋸齒波同步移相觸發(fā)電路一、實驗目的1. 加深理解鋸齒波同步移相觸發(fā)電路的工作原理及各元件的作用；2. 掌握鋸齒波同步移相觸發(fā)電路的調(diào)試方法。二、實驗線路及原理鋸齒波同步移相觸發(fā)電路的原理請參看第二章相關介紹及教材有關內(nèi)容。鋸齒波同步移相觸發(fā)電路由同步檢測、鋸齒波形成、移相控制、脈沖形成、脈沖放大等環(huán)節(jié)組成，其工作原理可參見實驗箱面板和電力電子技術(shù)教材中的相關內(nèi)容。 三、實驗內(nèi)容1. 鋸齒波同步移相觸發(fā)電路的調(diào)試；2. 鋸齒波同步移相觸發(fā)電路各點波形的觀察和分析。四、實驗設備1. 電力電子實驗臺2. JPDL09實驗箱3. JPDL08實驗箱4. JPDJ10實驗箱；5. 示波器（自備）；6. 萬用表（自備）。五、預習要求1. 閱讀電力電子技術(shù)教材中有關鋸齒波同步移相觸發(fā)電路的內(nèi)容，弄清鋸齒波同步移相觸發(fā)電路的工作原理；2. 掌握鋸齒波同步移相觸發(fā)電路脈沖初始相位的調(diào)整方法。六、思考題1. 鋸齒波同步移相觸發(fā)電路有哪些特點？2. 鋸齒波同步移相觸發(fā)電路的移相范圍與哪些參數(shù)有關？3. 為什么鋸齒波同步移相觸發(fā)電路的脈沖移相范圍比正弦波同步移相觸發(fā)電路的移相范圍要大？七、實驗方法1. 接通電源，用示波器觀察各觀察孔的電壓波形。2. 觀察“1”、“2”孔的電壓波形，了解鋸齒波寬度和“1”孔電壓波形的關系；3. 觀察“3”-“5”孔電壓波形和輸出電壓Ug的波形，記下各波形的幅值與寬度，并比較“3”孔電壓和“5”孔電壓的對應關系；4. 調(diào)節(jié)觸發(fā)脈沖的移相范圍。5. 將控制電壓Uct調(diào)至零（調(diào)電位器RP2），用示波器觀察同步信號、“1”孔電壓 “5”孔的波形，調(diào)節(jié)偏移電壓Ub（即調(diào)RP3），使=180o。6. 調(diào)節(jié)Uct使=60o，觀察并記錄U1-U5，及輸出脈沖電壓Ug的波形，標出其幅值與寬度并記錄在下表3-3中（可在示波器上直接讀出，讀數(shù)時應將示波器的“V/cm”和“t/cm”的旋鈕放置在校準位置，以防讀數(shù)誤差）。表3-3U1U2U3U4U5U6幅度（V）幅度（ms）八、實驗報告1. 整理、描繪實驗中記錄的各點波形，并標出其幅值和寬度；2. 總結(jié)鋸齒波同步觸發(fā)電路移相范圍的調(diào)試方法，如果要求在Uct=0的條件下，使=90o，如何調(diào)整？3. 分析實驗中出現(xiàn)的各種現(xiàn)象。九、注意事項1. 雙蹤示波器兩個探頭的地線端應接在電路的同電位點，以防通過兩探頭的地線造成被測量電路短路事故。示波器探頭地線與外殼相連，使用時應注意安全。2. 在本實驗中，觸發(fā)脈沖是從外部接入JPDL08面板上晶閘管的門極和陰極，此時，應將所用晶閘管對應的觸發(fā)脈沖開關撥向“斷開”位置。3. 當有觸發(fā)脈沖而主電路沒有故障，而晶閘管不能觸發(fā)導通，有可能是同步信號反相，只需顛倒一下JPDL09電源的極性即可。4. 觀察輸出脈沖波形時，應將輸出端“G”和“K”分別接到晶閘管的門有和陰極，否則，可能無法觀察到觸發(fā)波形。附錄：JPDL 09晶闡管觸發(fā)電路實驗箱（6） 鋸齒波同步移相觸發(fā)電路原理圖如圖2-16所示。鋸齒波同步移相觸發(fā)電路由同步檢測、鋸齒波形成、移相控制、脈沖形脈沖放大等環(huán)節(jié)組成。由T1、VD1、VD2、C1等元件組成同步檢測環(huán)節(jié)，其作用是利用同步電壓來控制鋸齒波產(chǎn)生的時刻及鋸齒波的寬度。由T1等元件組成的恒流源電路及T2、T3、C2等組成鋸齒波形成環(huán)節(jié)。控制電壓Uct、偏移電壓Ub和鋸齒波電壓Ut在T4基極疊加，從而構(gòu)成移相控制環(huán)節(jié)。T5、T6構(gòu)成脈沖形成放大環(huán)節(jié)，脈沖變壓器輸出觸發(fā)脈沖。實驗三 單相橋式全控整流及有源逆變電路實驗一、實驗目的1. 加深理解單相橋式全控整流及單相有源逆變電路的工作原理；2. 研究單相橋式變流電路整流的全過程；3. 研究單相橋式變流電路由整流切換到逆變的全過程，掌握實現(xiàn)有源逆變的條件；4. 掌握產(chǎn)生逆變顛覆的原因及預防方法。二、實驗線路及原理圖3-7為本實驗的實驗原理圖。將JPDL03實驗箱中整流電路作為逆變橋的直流電源，逆變變壓器采用JPDL03實驗箱，回路中接入平波電抗器L（700mH）及限流電阻Rd。有關實現(xiàn)有源逆變的原理及實現(xiàn)條件可參見教材的有關內(nèi)容。觸發(fā)電路采用JPDL09組件實驗箱上的鋸齒波同步移相觸發(fā)電路。三、實驗內(nèi)容1. 單相橋式全控整流電路帶阻感性負載；2. 單相橋式有源逆變電路帶阻感性負載；3. 有源逆變電路逆變顛覆現(xiàn)象的觀察；四、實驗設備1. 電力電子實驗臺；2. JPDL03實驗箱3. JPDL08實驗箱4. JPDL09實驗箱5. JPDJ10實驗箱(JPDL11實驗箱)；6. 示波器（自備）；7. 萬用表（自備）。五、預習要求1. 閱讀教材中有關單相橋式全控整流電路的有關內(nèi)容，掌握單相橋式全控整流電路帶不同負載時的工作原理；2. 閱讀教材中有關有源逆變電路的內(nèi)容，掌握實現(xiàn)有源逆變的基本條件。3. 六、思考題4. 實現(xiàn)有源逆變的條件是什么？在本實驗中如何保證能滿足這些條件？5. 實驗電路中逆變變壓器的作用是什么？七、實驗方法1. 按圖3-7接線，圖中變壓器的AX端為220V，AmXm端為110V，在進行有源逆變，變壓器為逆變變壓器。將鋸齒波觸發(fā)電路的輸出脈沖端分別接至JPDL08中相應晶閘管的門極和陰極，并將觸發(fā)脈沖開關斷。2. 單相橋式全控整流電路開關S合向左端。調(diào)節(jié)鋸齒波觸發(fā)電路中的移相調(diào)節(jié)電位器RP2，使Uct=0，調(diào)節(jié)偏移電位器RP3使=150o。保持Ub不變（即RP3固定），逐漸增加Uct在=0-90的范圍內(nèi)，做單相橋式全控整流電路帶阻感性負載實驗，在=0o、30o、60o、90o時，用示波器觀察、記錄整流電壓Ud晶閘管兩端電壓UT的波形，并記錄U2、Ud的數(shù)值于下表3-4中。表3-40o30o60o90o120o150oUUVUd（記錄值）Ud（計算值）計算公式：Ud=0.9*U2*cos。3單相橋式有源逆變電路斷開電源，將開關S拔向有源逆變直流電源端（三相不控整流橋）。調(diào)節(jié)Uct=0時，=30 o即=150o。合上主電路電源，在=30o、60o、90o時，用示波器觀察并記錄Ud、UT的波形，并在上表中記錄UUV、Ud的數(shù)值。當90o時，晶閘管過渡到整流狀態(tài)，此時輸出電壓極性改變。4逆變顛覆現(xiàn)象的觀察調(diào)節(jié)Uct，使=150，合上主電路電源，觀察Ud波形。突然關斷觸發(fā)脈沖，用雙蹤示波器觀察逆變顛覆現(xiàn)象，記錄逆變顛覆時的Ud波形。八、實驗報告1. 實驗前說明該實驗所需掛件，利用所給掛件外接線圖繪制實驗電氣接線圖。2. 畫出=0o、30o、60o、90o、120o、150o的Ud和UT的波形；3. 畫出電路的移相特性Ud=f（）曲線；4. 分析逆變顛覆的原因及逆變顛覆后會產(chǎn)生的后果。九、注意事項1. 雙蹤示波器兩個探頭的地線端應接在電路的同電位點，以防通過兩探頭的地線造成被測量電路短路事故。示波器探頭地線與外殼相連，使用時應注意安全。2. 在本實驗中，觸發(fā)脈沖是從外部接入JPDL08面板上晶閘管的門極和陰極，此時，應將所用晶閘管對應的觸發(fā)脈沖開關撥向“斷開”位置。3. 當有觸發(fā)脈沖，主電路也沒有故障，而晶閘管不能觸發(fā)導通，有可能是同步信號反相，只需顛倒JPDL09電源的極性即可。4. 結(jié)束實驗時，應先將電壓表與電路分離，將電流表用線短接掉，以防止儀表的損壞。5. 為了防止過流，完成從整流到逆變的過程，主電路應串入適當阻值的電阻。實驗四 三相半波可控整流電路實驗一、 實驗目的了解三相半波可控整流電路的工作原理，研究可控整流電路在電阻負載和電阻電感性負載時的工作情況。二、 實驗所需掛件及附件1 電力電子實驗臺2 JPDL08三相變流橋路3 JPDL11給定、負載及吸收電路4 JPDJ10可調(diào)電阻器5 雙蹤示波器(自備)6 萬用表(自備)三、 實驗線路及原理三相半波可控整流電路用了三只晶閘管，與單相電路比較，其輸出電壓脈動小，輸出功率大。不足之處是晶閘管電流即變壓器的副邊電流在一個周期內(nèi)只有1/3時間有電流流過，變壓器利用率較低。圖34中晶閘管用JPDL08正橋組的三個，電阻R用JPDJ10可調(diào)電阻器，接成并聯(lián)形式，Ld電感用JPDL08面板上的700mH，其觸發(fā)信號由JPDL08內(nèi)部提供，只需在外部加一個給定電壓接到Uct端即可。直流電壓、電流表由JPDL-4控制屏上獲得。圖34三相半波可控整流電路實驗原理圖四、 實驗內(nèi)容（1） 研究三相半波可控整流電路帶電阻性負載。（2） 研究三相半波可控整流電路帶電阻電感性負載。五、 預習要求閱讀電力電子技術(shù)教材中有關三相半波整流電路的內(nèi)容。六、 思考題（1） 如何確定三相觸發(fā)脈沖的相序，主電路輸出的三相相序能任意改變嗎？（2） 根據(jù)所用晶閘管的定額，如何確定整流電路的最大輸出電流？七、 實驗方法（1） JPDL08上“觸發(fā)電路”的調(diào)試打開JPDL-4總電源開關，操作“電源控制屏”上的“三相電網(wǎng)電壓指示”開關，觀察輸入的三相電網(wǎng)電壓是否平衡。將JPDL-4“電源控制屏”上“調(diào)速電源選擇開關”撥至“直流調(diào)速（或調(diào)壓器調(diào)到115V）”側(cè)。打開JPDL08電源開關，撥動“觸發(fā)脈沖指示”鈕子開關，使“寬”的發(fā)光管亮。觀察A、B、C三相的鋸齒皮，并調(diào)節(jié)A、B、C三相鋸齒波斜率調(diào)節(jié)電位器（在各觀測孔左側(cè)），使三相鋸齒波斜率盡可能一致。將JPDL11上的“給定”輸出Ug直接與JPDL08上的移相控制電壓Uct相接，將給定開關S2撥到接地位置（即Uct=0），調(diào)節(jié)JPDL08上的偏移電壓電位器，用雙蹤示波器，用雙蹤示踴器觀察A相鋸齒波和“雙脈沖觀察孔”VT1的輸出波形，使=170。適當增加給定Ug的正電壓輸出，觀測JPDL08上“觸發(fā)脈沖觀察孔”的波形，此時應觀測到寬脈沖。將JPDL08面板上的Ulf端接地，將“正橋觸發(fā)脈沖”的六個開關撥至“通”，觀察正橋VT1VT6晶閘管門極和陰極之間的觸發(fā)脈沖是否正常。（2）三相半波可控整流電路帶電阻性負載按圖34接線，將滑線變阻器放大最大阻值處，按下“啟動”按鈕，JPDL11上的“給定”從零開始，慢慢增加移相電壓，使能從30到170范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，用示波器觀察并記錄=30、60、90、120、150時整流輸出電壓Ud和晶閘管兩端電壓Uvt的波形，并記錄相應的電源電壓U2及Ud的數(shù)值于下表中306090120150U2Ud（記錄值）Ud/U2Ud（計算值）（3）三相半波整流帶電阻電感性負載將JPDL08上700mH的電抗器與負載電阻R串聯(lián)后接入主電路，觀察不同移相角時Ud、Id的輸出波形，并記錄相應的電源電壓U2及Ud、Id值，畫出=90時的Ud及Id波形圖。306090120U2Ud（記錄值）Ud/U2Ud（計算值）八、實驗報告繪出當=90時，整流電路供電給電阻性負載、電阻電感性負載時的Ud及Id的波形，并進行分析討論。九、注意事項（1雙蹤示波器兩個探頭的地線端應接在電路的同電位點，以防通過兩探頭的地線造成被測量電路短路事故。示波器探頭地線與外殼相連，使用時應注意安全。（2）在本實驗中，觸發(fā)脈沖是從外部接入JPDL08面板上晶閘管的門極和陰極，此時，應將所用晶閘管對應的觸發(fā)脈沖開關撥向“斷開”位置。（3）整流電路與三相電源連接時，一定要注意相序。實驗五 三相橋式全控整流及有源逆變電路實驗一、實驗目的1. 加深理解三相橋式全控整流及有源逆變電路的工作原理；2. 了解KC系列集成觸發(fā)器的調(diào)整方法和各點的波形。二、實驗線路及原理實驗線路如圖3-11所示。主電路由三相全控變流電路及作為逆變直流電源的三相不控整流電路組成；觸發(fā)電路為JPDL08中的集成觸發(fā)電路，由KC04、KC41、KC42等集成芯片（或 TCA758）組成，可輸出經(jīng)高頻調(diào)制后的寬脈沖鏈。三相橋式整流及逆變電路的工作原理以及集成觸發(fā)電路的原理可參考有關教材內(nèi)容。三、實驗內(nèi)容1. 電力電子實驗臺2. 三相橋式全控整流電路帶大電感負載；3. 三相