電力晶體管(GTR)驅(qū)動電路研究

1、. 實驗一 電力晶體管(GTR)驅(qū)動電路研究 一實驗?zāi)康?掌握GTR對基極驅(qū)動電路的要求2掌握一個實用驅(qū)動電路的工作原理與調(diào)試方法二實驗內(nèi)容1連接實驗線路組成一個實用驅(qū)動電路2PWM波形發(fā)生器頻率與占空比測試3光耦合器輸入、輸出延時時間與電流傳輸比測試4貝克箝位電路性能測試5過流保護(hù)電路性能測試三實驗設(shè)備和儀器1MCL-07電力電子實驗箱2雙蹤示波器3萬用表4教學(xué)實驗臺主控制屏四實驗方法1檢查面板上所有開關(guān)是否均置于斷開位置2PWM波形發(fā)生器頻率與占空比測試（1）開關(guān)S1、S2打向“通”，將脈沖占空比調(diào)節(jié)電位器RP順時針旋到底，用示波器觀察1和2點間的PWM波形，即可測量脈沖寬度、幅度與脈沖周

2、期，并計算出頻率f與占空比D，填入表21。表21幅度（Vp-p）寬度（ms）周期（ms）頻率f（kHz）占空比DS2：通RP：右旋S2：通RP：左旋S2：斷RP：右旋S2：斷RP：左旋（2）將電位器RP左旋到底，測出f與D，填入表21。（3）將開關(guān)S2打向“斷”，測出這時的f與D，填入表21。（4）電位器RP順時針旋到底，測出這時的f與D，填入表21（5）將S2打在“斷”位置，然后調(diào)節(jié)RP，使占空比D=0.2左右。3光耦合器特性測試（1）輸入電阻為R1=1.6KW時的開門，關(guān)門延時時間測試a將GTR單元的輸入“1”與“6”分別與PWM波形發(fā)生器的輸出“1”與“2”相連，再分別連接GTR單元的“

3、3”與“5”，“9”與“7”及“6”與“11”，即按照以下表格的說明連線。GTR ：1PWM：1GTR：6PWM：2GTR：3GTR：5GTR：9GTR：7GTR：6GTR：11bGTR單元的開關(guān)S1合向“ ”，用雙蹤示波器觀察輸入“1”與“6”及輸出“7”與“11”之間波形，記錄開門時間ton（含延遲時間td和下降時間tf）以及關(guān)門時間toff（含儲存時間ts和上升時間tr），填入表22。表22 R=1.6ktdtftontstrtoff（2）輸入電阻為R2=150W時的開門，關(guān)門延時時間測試將GTR單元的“3”與“5”斷開，并連接“4”與“5”， 調(diào)節(jié)電位器RP順時針旋到底（使RP短接），

4、其余同上，記錄開門、關(guān)門時間，填入表23。表23 R=150tdtftontstrtoff（3）輸入加速電容對開門、關(guān)門延時時間影響的測試斷開GTR單元的“4”和“5”，將“2”、“3”與“5”相連，即可測出具有加速電容時的開門、關(guān)門時間，填入表24。表24 接有加速電容tdtftontstrtoff（4）輸入、輸出電流傳輸比(CTR)測定電流傳輸比定義為CTR=輸出電流/輸入電流GTR單元的開關(guān)S1合向“5V”，S2打向“通”，連接GTR的“6”和PWM波形發(fā)生器的“2”，分別在GTR單元的“4”和“5”以及“9”與“7”之間串入直流毫安表，電位器RP左旋到底，測量光耦輸入電流Iin、輸出電

5、流Iout。改變RP(逐漸右旋)，分別測量5-6組光耦輸入，輸出電流，填入表25。表25 輸入、輸出電流傳輸比(CTR)測定Iin（mA）Iout（mA）CTR4驅(qū)動電路輸入，輸出延時時間測試GTR單元的開關(guān)S1合向“ ”， 將GTR單元的輸入“1”與“6”分別與PWM波形發(fā)生器的輸出“1”與“2”相連，再分別連接GTR單元的“3”與“5”，“9”與“7”及“6”與“11”、“8”，即按照以下表格的說明連線。GTR ：1PWM：1GTR：6PWM：2GTR：3GTR：5GTR：9GTR：7GTR：6GTR：11 GTR：8用雙蹤示波器觀察GTR單元輸入“1”與“6”及驅(qū)動電路輸出“14”與“1

6、1”之間波形，記錄驅(qū)動電路的輸入，輸出延時時間。td=5貝克箝位電路性能測試（1）不加貝克箝位電路時的GTR存貯時間測試。GTR單元的開關(guān)S1合向“ ”， 將GTR單元的輸入“1”與“6”分別與PWM波形發(fā)生器的輸出“1”與“2”相連，再分別連接GTR單元的”2“、“3”與“5”，“9”與“7”，“14”與“19”，“29”與“21”，以及GTR單元的“8”、“11”、“18”與主回路的“4”，GTR單元的“22”與主回路的“1”，即按照以下表格的說明連線。GTR ：1PWM：1GTR：6PWM：2GTR：3GTR：2GTR：5GTR：9GTR：7GTR：8GTR：11 GTR：18主回路：4

7、GTR：14GTR：19GTR：29GTR：21GTR：22主回路：1用雙蹤示波器觀察基極驅(qū)動信號ub（“19”與“18”之間）及集電極電流ic（“22”與“18”之間）波形，記錄存貯時間ts。ts=（2）加上貝克箝位電路后的GTR存貯時間測試在上述條件下，將20與14相連，觀察與記錄ts的變化。ts=6過流保護(hù)性能測試在實驗5接線的基礎(chǔ)上接入過流保護(hù)電路，即斷開“8”與“11”的連接，將“36”與“21”、“37”與“8”相連，開關(guān)S3放在“斷”位置。用示波器觀察“19”與“18”及“21”與“18”之間波形，將S3合向“通”位置，(即減小比較器的比較電壓，以此來模擬采樣電阻R8兩端電壓的增

8、大)，此時過流指示燈亮，并封鎖驅(qū)動信號。將S3放到斷開位置，按復(fù)位按鈕，過流指示燈滅，即可繼續(xù)進(jìn)行試驗。五實驗報告1畫出PWM波形，列出PWM波形發(fā)生器S2在“通”與“斷”位置時的頻率f與最大，最小占空比。2畫出光耦合器在不同輸入電阻及帶有加速電容時的輸入、輸出延時時間曲線，探討能縮短開門、關(guān)門延時時間的方法。3列出光耦輸入、輸出電流，并畫出電流傳輸比曲線。4列出有與沒有貝克箝位電路時的GTR存貯時間ts，并說明使用貝克箝位電路能縮短存貯時間ts的物理原因以及對貝克箝位二極管V1的參數(shù)選擇要求。5試說明過流保護(hù)電路的工作原理。6實驗的收獲，體會與改進(jìn)意見。六思考題1波形發(fā)生器中R1=160，R

9、P=1k，R2=3k，C1=0.022uF，C2=0.22uF，試對所測的f、Dmax、Dmin與理論值作一比較，能否分析一下兩者相差的原因？2實驗中的光耦為TLP521，試對實測的開門、關(guān)門延時時間與該器件的典型延時時間作一比較，能否分析一下兩者相差的原因。3試比較波形發(fā)生器輸出與驅(qū)動電路輸出處的脈沖占空比，并分析兩者相差的原因，你能否提出一種縮小兩者差異的電路方案。4根據(jù)實測的光耦電流傳輸比以及盡量短的開關(guān)門延時時間，請對C1、R1及R3等參數(shù)作出選擇。實驗二 功率場效應(yīng)晶體管(MOSFET)特性與驅(qū)動電路研究一實驗?zāi)康模?熟悉MOSFET主要參數(shù)的測量方法2掌握MOSEET對驅(qū)動電路的要

10、求3掌握一個實用驅(qū)動電路的工作原理與調(diào)試方法二實驗內(nèi)容1MOSFET主要參數(shù)：開啟閥值電壓VGS(th),跨導(dǎo)gFS,導(dǎo)通電阻Rds 輸出特性ID=f（Vsd）等的測試2驅(qū)動電路的輸入,輸出延時時間測試.3電阻與電阻、電感性質(zhì)負(fù)載時，MOSFET開關(guān)特性測試4有與沒有反偏壓時的開關(guān)過程比較5柵-源漏電流測試三實驗設(shè)備和儀器1MCL-07電力電子實驗箱中的MOSFET與PWM波形發(fā)生器部分2雙蹤示波器3毫安表4電流表5電壓表四實驗方法1MOSFET主要參數(shù)測試（1）開啟閥值電壓VGS(th)測試開啟閥值電壓簡稱開啟電壓，是指器件流過一定量的漏極電流時（通常取漏極電流ID=1mA）的最小柵源電壓。

11、在主回路的“1”端與MOS 管的“25”端之間串入毫安表，測量漏極電流ID，將主回路的“3”與“4”端分別與MOS管的“24”與“23”相連，再在“24”與“23”端間接入電壓表，測量MOS管的柵源電壓Vgs，并將主回路電位器RP左旋到底，使Vgs=0。將電位器RP逐漸向右旋轉(zhuǎn)，邊旋轉(zhuǎn)邊監(jiān)視毫安表的讀數(shù)，當(dāng)漏極電流ID=1mA時的柵源電壓值即為開啟閥值電壓VGS（th）。讀取67組ID、Vgs，其中ID=1mA必測，填入表26。表26ID（mA）1Vgs（V）（2）跨導(dǎo)gFS測試雙極型晶體管（GTR）通常用hFE（）表示其增益，功率MOSFET器件以跨導(dǎo)gFS表示其增益。跨導(dǎo)的定義為漏極電流的

12、小變化與相應(yīng)的柵源電壓小變化量之比，即gFS=ID/VGS。典型的跨導(dǎo)額定值是在1/2額定漏極電流和VDS=15V下測得，受條件限制，實驗中只能測到1/5額定漏極電流值。根據(jù)表26的測量數(shù)值，計算gFS。（3）轉(zhuǎn)移特性IDf（VGS）柵源電壓Vgs與漏極電流ID的關(guān)系曲線稱為轉(zhuǎn)移特性。根據(jù)表26的測量數(shù)值，繪出轉(zhuǎn)移特性。 (4)導(dǎo)通電阻RDS測試導(dǎo)通電阻定義為RDS=VDS/ID將電壓表接至MOS 管的“25”與“23”兩端，測量UDS，其余接線同上。改變VGS 從小到大讀取ID與對應(yīng)的漏源電壓 VDS，測量5-6組數(shù)值，填入表27。表27ID（mA）1VDS（V）(5)IDf（VSD）測試I

13、Df（VSD）系指VGS0時的VDS特性，它是指通過額定電流時，并聯(lián)寄生二極管的正向壓降。a在主回路的“3”端與MOS管的“23” 端之間串入安培表，主回路的“4”端與MOS管的“25”端相連，在MOS管的“23”與“25”之間接入電壓表，將RP右旋轉(zhuǎn)到底，讀取一組ID與VSD的值。b將主回路的“3”端與MOS管的“23”端斷開，在主回路“1”端與MOS管的“23”端之間串入安培表，其余接線與測試方法同上，讀取另一組ID與VSD的值。c將“1”端與“23”端斷開，在在主回路“2”端與“23”端之間串入安培表，其余接線與測試方法同上，讀取第三組ID與VSD的值。2快速光耦6N137輸入、輸出延時

14、時間的測試將MOSFET單元的輸入“1”與“4”分別與PWM波形發(fā)生器的輸出“1”與“2”相連，再將MOSFET單元的“2”與“3”、“9”與“4”相連，用雙蹤示波器觀察輸入波形（“1”與“4”）及輸出波形（“5”與“9”之間），記錄開門時間ton、關(guān)門時間toff。ton= ，toff=3驅(qū)動電路的輸入、輸出延時時間測試在上述接線基礎(chǔ)上，再將“5”與“8”、“6”與“7”、“10”、“11”與“12”、“13”、“14”與“16”相連，用示波器觀察輸入“1”與“4”及驅(qū)動電路輸出“18”與“9”之間波形，記錄延時時間toff。4電阻負(fù)載時MOSFET開關(guān)特性測試（1）無并聯(lián)緩沖時的開關(guān)特性測

15、試在上述接線基礎(chǔ)上，將MOSFET單元的“9”與“4”連線斷開，再將“20”與“24”、22”與“23”、“21”與“9”以及主回路的“1”與“4”分別和MOSFET單元的“25”與“21”相連。用示波器觀察“22”與“21”以及“24”與“21”之間波形（也可觀察“22”與“21”及“25”與“21”之間的波形），記錄開通時間ton與存儲時間ts。ton= ，ts=（2）有并聯(lián)緩沖時的開關(guān)特性測試在上述接線基礎(chǔ)上，再將“25”與“27”、“21”與“26”相連，測試方法同上。5電阻、電感負(fù)載時的開關(guān)特性測試（1）有并聯(lián)緩沖時的開關(guān)特性測試將主回路“1”與MOSFET單元的“25”斷開，將主回

16、路的“2”與MOSFET單元的“25”相連，測試方法同上。（2）無并聯(lián)緩沖時的開關(guān)特性測試將并聯(lián)緩沖電路斷開，測試方法同上。6有與沒有柵極反壓時的開關(guān)過程比較（1）無反壓時的開關(guān)過程上述所測的即為無反壓時的開關(guān)過程。（2）有反壓時的開關(guān)過程將反壓環(huán)節(jié)接入試驗電路，即斷開MOSFET單元的“9”與“21”的相連，連接“9”與“15”，“17”與“21”，其余接線不變，測試方法同上，并與無反壓時的開關(guān)過程相比較。7不同柵極電阻時的開關(guān)特性測試電阻、電感負(fù)載，有并聯(lián)緩沖電路（1）柵極電阻采用R6=200時的開關(guān)特性。（2）柵極電阻采用R7=470時的開關(guān)特性。（3）柵極電阻采用R8=1.2k時的開關(guān)

17、特性。8柵源極電容充放電電流測試電阻負(fù)載，柵極電阻采用R6，用示波器觀察R6兩端波形并記錄該波形的正負(fù)幅值。9消除高頻振蕩試驗當(dāng)采用電阻、電感負(fù)載，無并聯(lián)緩沖，柵極電阻為R6時，可能會產(chǎn)生較嚴(yán)重的高頻振蕩，通常可用增大柵極電阻的方法消除，當(dāng)出現(xiàn)高頻振蕩時，可將柵極電阻用較大阻值的R8。五實驗報告1根據(jù)所測數(shù)據(jù)，列出MOSFET主要參數(shù)的表格與曲線。2列出快速光耦6N137與驅(qū)動電路的延時時間與波形。3繪出電阻負(fù)載，電阻、電感負(fù)載，有與沒有并聯(lián)緩沖時的開關(guān)波形，并在圖上標(biāo)出ton、toff。4繪出有與沒有柵極反壓時的開關(guān)波形，并分析其對關(guān)斷過程的影響。5繪出不同柵極電阻時的開關(guān)波形，分析柵極電阻

18、大小對開關(guān)過程影響的物理原因。6繪出柵源極電容充放電電流波形，試估算出充放電電流的峰值。7消除高頻振蕩的措施與效果。8實驗的收獲、體會與改進(jìn)意見。實驗三 絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)特性與驅(qū)動電路研究一實驗?zāi)康?熟悉IGBT主要參數(shù)與開關(guān)特性的測試方法。2掌握混合集成驅(qū)動電路EXB840的工作原理與調(diào)試方法。二實驗內(nèi)容1IGBT主要參數(shù)測試。2EXB840性能測試。3IGBT開關(guān)特性測試。4過流保護(hù)性能測試。三實驗設(shè)備和儀器1MCL-07電力電子實驗箱中的IGBT與PWM波形發(fā)生器部分。2雙蹤示波器。3毫安表4電壓表5電流表6教學(xué)實驗臺主控制屏四實驗方法1IGBT主要參數(shù)測試（1）開啟閥值電

19、壓VGS（th）測試在主回路的“1”端與IGBT的“18”端之間串入毫安表，將主回路的“3”與“4”端分別與IGBT管的“14”與“17”端相連，再在“14”與“17”端間接入電壓表，并將主回路電位器RP左旋到底。將電位器RP逐漸向右旋轉(zhuǎn)，邊旋轉(zhuǎn)邊監(jiān)視毫安表，當(dāng)漏極電流ID=1mA時的柵源電壓值即為開啟閥值電壓VGS（th）。讀取67組ID、Vgs，其中ID=1mA必測，填入表28。表28ID（mA）1Vgs（V） （2）跨導(dǎo)gFS測試在主回路的“2”端與IGBT的“18”端串入安培表，將RP左旋到底，其余接線同上。將RP逐漸向右旋轉(zhuǎn)，讀取ID與對應(yīng)的VGS值，測量5-6組數(shù)據(jù)，填入表29。表

20、29ID（mA）1Vgs（V）（3）導(dǎo)通電阻RDS測試將電壓表接入“18”與“17”兩端，其余同上，從小到大改變VGS，讀取ID與對應(yīng)的漏源電壓VDS，測量5-6組數(shù)據(jù)，填入表210。表210ID（mA）1Vgs（V）2EXB840性能測試（1）輸入輸出延時時間測試IGBT部分的“1”與“13”分別與PWM波形發(fā)生部分的“1”與“2”相連，再將IGBT部分的“10”與“13”、與門輸入“2”與“1”相連，用示波器觀察輸入“1”與“13”及EXB840輸出“12”與“13”之間波形，記錄開通與關(guān)斷延時時間。ton= ，toff=（2）保護(hù)輸出部分光耦延時時間測試將IGBT部分“10”與“13”的

21、連線斷開，并將“6”與“7”相連。用示波器觀察“8”與“13”及“4”與“13” 之間波形，記錄延時時間。（3）過流慢速關(guān)斷時間測試接線同上，用示波器觀察“1”與“13”及“12”與“13”之間波形，記錄慢速關(guān)斷時間。（4）關(guān)斷時的負(fù)柵壓測試斷開“10”與“13”的相連，其余接線同上，用示波器觀察“12”與“17”之間波形，記錄關(guān)斷時的負(fù)柵壓值。（5）過流閥值電壓測試斷開“10”與“13”，“2”與“1”的相連，分別連接“2”與“3”，“4”與“5”，“6”與“7”，將主回路的“3”與“4”分別和“10”與“17”相連，即按照以下表格的說明連線。 IGBT：17 主回路：4IGBT：10主回路

22、：3IGBT：4IGBT：5IGBT：6IGBT：7IGBT：2 IGBT：3IGBT：12IGBT：14RP左旋到底，用示波器觀察“12”與“17”之間波形，將RP逐漸向右旋轉(zhuǎn)，邊旋轉(zhuǎn)邊監(jiān)視波形，一旦該波形消失時即停止旋轉(zhuǎn)，測出主回路“3”與“4”之間電壓值，該值即為過流保護(hù)閥值電壓值。（6）4端外接電容器C1功能測試供教師研究用EXB840使用手冊中說明該電容器的作用是防止過流保護(hù)電路誤動作（絕大部分場合不需要電容器）。aC1不接，測量“8”與“13”之間波形。b“9”與“13”相連時，測量“8”與“13” 之間波形，并與上述波形相比較。3開關(guān)特性測試（1）電阻負(fù)載時開關(guān)特性測試將“1”與

23、“13”分別與波形發(fā)生器“1”與“2”相連，“4”與“5”，“6”與“7”，2“與”3“，“12”與“14”，“10”與“18”， “17”與“16”相連，主回路的“1”與“4”分別和IGBT部分的“18”與“15”相連。即按照以下表格的說明連線。IGBT：1PWM：1IGBT：13PWM：2IGBT：4IGBT：5IGBT：6IGBT：7IGBT：2 IGBT：3IGBT：12IGBT：14IGBT：17IGBT：16IGBT：10IGBT：18 IGBT：15 主回路：4IGBT：18主回路：1 用示波器分別觀察“8”與“15”及“14”與“15”的波形，記錄開通延遲時間。（2）電阻，電感

24、負(fù)載時開關(guān)特性測試將主回路“1”與“18”的連線斷開，再將主回路“2”與“18”相連，用示波器分別觀察“8”與“15”及“16”與“15”的波形，記錄開通延遲時間。（3）不同柵極電阻時開關(guān)特性測試將“12”與“14”的連線斷開，再將“11”與“14”相連，柵極電阻從R53k改為R4=27，其余接線與測試方法同上。4并聯(lián)緩沖電路作用測試（1）電阻負(fù)載，有與沒有緩沖電路時觀察“14”與“17”及“18”與“17”之間波形。（2）電阻，電感負(fù)載，有與沒有緩沖電路時，觀察波形同上。5過流保護(hù)性能測試，柵計電阻用R4在上述接線基礎(chǔ)上，將“4”與“5”，“6”與“7”相連，觀察“14”與“17”之間波形，

25、然后將“10”與“18”之間連線斷開，并觀察驅(qū)動波形是否消失，過流指示燈是否發(fā)亮，待故障消除后，撳復(fù)位按鈕即可繼續(xù)進(jìn)行試驗。五實驗報告1根據(jù)所測數(shù)據(jù)，繪出IGBT的主要參數(shù)的表格與曲線 。2繪出輸入、輸出及對光耦延時以及慢速關(guān)斷等波形，并標(biāo)出延時與慢速關(guān)斷時間。3繪出所測的負(fù)柵壓值與過流閥值電壓值。4繪出電阻負(fù)載，電阻電感負(fù)載以及不同柵極電阻時的開關(guān)波形，并在圖上標(biāo)出tON 與tOFF。5繪出電阻負(fù)載與電阻、電感負(fù)載有與沒有并聯(lián)緩沖電路時的開關(guān)波形，并說明并聯(lián)緩沖電路的作用。6過流保護(hù)性能測試結(jié)果，并對該過流保護(hù)電路作出評價。7實驗的收獲、體會與改進(jìn)意見。實驗四 鋸齒波同步移相觸發(fā)電路實驗一實

26、驗?zāi)康?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掌握鋸齒波同步觸發(fā)電路的調(diào)試方法。二實驗內(nèi)容 1鋸齒波同步觸發(fā)電路的調(diào)試。2鋸齒波同步觸發(fā)電路各點波形觀察，分析。三實驗線路及原理鋸齒波同步移相觸發(fā)電路主要由脈沖形成和放大，鋸齒波形成，同步移相等環(huán)節(jié)組成，其原理如圖2-4所示。由VD1,VD2,C1,R1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)生的時刻和寬度。由VST1,V1,R3等元件組成的恒流源電路及V2,V3,C2等組成鋸齒波形成環(huán)節(jié)?？刂齐妷篣ct,偏移電壓Ub及鋸齒波電壓在V4基極綜合疊加，從而構(gòu)成移相控制環(huán)節(jié)。V5,V6構(gòu)成脈沖形成放大環(huán)節(jié)，脈沖變

27、壓器輸出觸發(fā)脈沖。元件RP裝在面板上 ，同步變壓器副邊已在內(nèi)部接好。實驗線路如圖2-5所示。 圖2-4四實驗設(shè)備及儀器 1MCL-III 型教學(xué)實驗臺主控制屏 2雙蹤示波器 3萬用表五注意事項 1雙蹤示波器有兩個探頭，可以同時測量兩個信號，但這兩個探頭的地線都與示波器的外殼相連接，所以兩個探頭的地線不能同時接在某一電路的不同兩點上，否則將使這兩點通過示波器發(fā)生電氣短路。為此，在實驗中可將其中一根探頭的地線取下或外包以絕緣，只使用其中一根地線。當(dāng)需要同時觀察兩個信號時，必須在電路上找到這兩個被測信號的公共點，將探頭的地線接上，兩個探頭各接至信號處，即能在示波器上同時觀察到兩個信號，而不致發(fā)生意外

28、。2為保護(hù)整流元件不受損壞，需注意實驗步驟：（1） 在主電路不接通電源時，調(diào)試觸發(fā)電路，使之正常工作。（2） 在控制電壓Uct=0時，接通主電路電源，然后逐漸加大Uct，使整流電路投入工作。（3） 正確選擇負(fù)載電阻或電感，須注意防止過流。在不能確定的情況下，盡可能選擇較大的電阻或電感，然后根據(jù)電流值來調(diào)整。（4） 晶閘管具有一定的維持電流IH，只有流過晶閘管的電流大于IH，晶閘管才可靠導(dǎo)通。實驗中，若負(fù)載電流太小，可能出現(xiàn)晶閘管時通時斷，所以實驗中，應(yīng)保持負(fù)載電流不小于100mA。（5） 本實驗中，因用MCL05組件中單結(jié)晶觸發(fā)電路控制晶閘管，注意須斷開MCL33A的內(nèi)部觸發(fā)脈沖。 六實驗方法

29、與步驟1將MCL-36面板上的同步電壓輸入與主控制屏上的U、V輸出端相連，低壓直流電源輸入與主控制屏上的低壓直流電源相連。2 將MCL-31面板上的給定Ug與MCL-36上的Uct相連。3 同時觀察“1”、“2”孔的波形，了解鋸齒波寬度和“1”點波形的關(guān)系。 4觀察“3”“5”孔波形及輸出電壓UG1K1的波形，調(diào)整電位器RP1，使“3”的鋸齒波剛出現(xiàn)平頂，記下各波形的幅值與寬度，比較“3”孔電壓U3與U5的對應(yīng)關(guān)系。5調(diào)節(jié)脈沖移相范圍a) 將MCL31的Ug輸出電壓調(diào)至0V，即將控制電壓Uct調(diào)至零，用示波器觀察U2電壓（即“2”孔）及U5的波形，調(diào)節(jié)偏移電壓Ub（即調(diào)RP），使a=180O，

30、觀察其波形。b) 調(diào)節(jié)MCL31的給定電位器RP1，增加Uct，觀察脈沖的移動情況，要求Uct=0時，a=180O，Uct=Umax時，a=30O，以滿足移相范圍a=30O180O的要求。具體實現(xiàn)方法：可通過雙蹤示波器的兩個通道來對比觀察，其中一個通道觀察正弦波的波形，另一個通道觀察脈沖，以正弦波的一個周期360度作為參考量來確定脈沖的相位。 6調(diào)節(jié)Uct，使a=60O，觀察并記錄U1U5及輸出脈沖電壓UG1K1，UG2K2的波形，并標(biāo)出其幅值與寬度。7用導(dǎo)線連接“K1”和“K3”端，用雙蹤示波器觀察UG1K1和UG3K3的波形，調(diào)節(jié)電位器RP3，使UG1K1和UG3K3間隔1800。MCL3

31、2TV+15V0V-15V+15V0V-15V同步電壓MCL36鋸齒波MCL31Ug電源控制屏低壓控制電路及儀表Uct圖2-5 鋸齒波同步移相觸發(fā)電路W七實驗報告1整理，描繪實驗中記錄的各點波形，并標(biāo)出幅值與寬度。2總結(jié)鋸齒波同步觸發(fā)電路移相范圍的調(diào)試方法，移相范圍的大小與哪些參數(shù)有關(guān)？3如果要求Uct=0時，a=90O，應(yīng)如何調(diào)整？4討論分析其它實驗現(xiàn)象實驗五 單相橋式全控整流電路實驗一實驗?zāi)康?了解單相橋式全控整流電路的工作原理。2研究單相橋式全控整流電路在電阻負(fù)載、電阻電感性負(fù)載及反電勢負(fù)載時的工作。3熟悉MCL36鋸齒波觸發(fā)電路的工作。二實驗內(nèi)容1單相橋式全控整流電路供電給電阻負(fù)載。2

32、單相橋式全控整流電路供電給電阻電感性負(fù)載。3單相橋式全控整流電路供電給反電勢負(fù)載。三實驗設(shè)備及儀器1MCLIII型教學(xué)實驗臺主控制屏2MCL33組件3MEL03三相可調(diào)電阻器4雙蹤示波器5萬用表四注意事項1. 本實驗中觸發(fā)可控硅的脈沖來鋸齒波觸發(fā)電路中的脈沖，故MCL-33的內(nèi)部脈沖需斷開，以免造成誤觸發(fā)。2. 電阻RP的調(diào)節(jié)需注意。若電阻過小，會出現(xiàn)電流過大造成過流保護(hù)動作（熔斷絲燒斷，或儀表告警）；若電阻過大，則可能流過可控硅的電流小于其維持電流，造成可控硅時斷時續(xù)。3. 電感的值可根據(jù)需要選擇，需防止過大的電感造成可控硅不能導(dǎo)通。4. MCL-36面板的鋸齒波觸發(fā)脈沖需導(dǎo)線連到MCL-3

33、3面板，應(yīng)注意連線不可接錯，否則易造成損壞可控硅。同時，需要注意同步電壓的相位，若出現(xiàn)可控硅移相范圍太?。ㄕ７秶s30°180°），可嘗試改變同步電壓極性。5. 示波器的兩根地線由于同外殼相連，必須注意需接等電位，否則易造成短路事故。6. 帶反電勢負(fù)載時，需要注意直流電動機必須先加勵磁。五實驗方法及步驟1按圖2-6接線，檢查無誤后，閉合主電路電源，使鋸齒波觸發(fā)電路處于工作狀態(tài)。觀察鋸齒波觸發(fā)電路中各點波形是否正確，確定其輸出脈沖可調(diào)的移相范圍。并調(diào)節(jié)偏移電阻RP2，使Uct=0時，=90°。注意觀察波形時，須斷開鋸齒波觸發(fā)電路中G1K1、G2K2、G3K3、G4

34、K4與MCL-33的連接線。2單相橋式全控整流電路供電給電阻負(fù)載。接上電阻負(fù)載（可采用兩只900電阻并聯(lián)），并調(diào)節(jié)電阻負(fù)載至最大，短接平波電抗器。合上主電路電源，調(diào)節(jié)Uct，求取在不同a角（30°、60°、90°）時整流電路的輸出電壓Ud=f（t），晶閘管的端電壓UVT=f（t）的波形，并記錄相應(yīng)a時的Uct、Ud和交流輸入電壓U2值。若輸出電壓的波形不對稱，可分別調(diào)整鋸齒波觸發(fā)電路中RP1，RP3電位器。3單相橋式全控整流電路供電給電阻電感性負(fù)載。斷開平波電抗器短接線，求取在不同a角（30°、60°、90°）時的輸出電壓Ud=f（t

35、），負(fù)載電流id=f（t）以及晶閘管端電壓UVT=f（t）波形并記錄相應(yīng)Uct時的Ud、U2值。注意，負(fù)載電流不能過小，否則造成可控硅時斷時續(xù)，可調(diào)節(jié)負(fù)載電阻RP，但負(fù)載電流不能超過0.8A，Uct從零起調(diào)。4單相橋式全控整流電路供電給反電勢負(fù)載。在電路中接入直流電動機，短接平波電抗器，短接負(fù)載電阻Rd。（a）調(diào)節(jié)Uct，在a=90°時，觀察Ud=f（t），id=f（t）以及UVT=f（t）。注意，交流電壓UUV須從0V起調(diào)，同時直流電動機必須先加勵磁。（b）直流電動機回路中串入平波電抗器（L=700mH），重復(fù)（a）的觀察。六實驗報告1繪出單相橋式晶閘管全控整流電路供電給電阻負(fù)載情

36、況下，當(dāng)a=60°，90°時的Ud、UVT波形，并加以分析。2繪出單相橋式晶閘管全控整流電路供電給電阻電感性負(fù)載情況下，當(dāng)a=90°時的Ud、id、UVT波形，并加以分析。3作出實驗整流電路的輸入輸出特性Ud=f（Uct），觸發(fā)電路特性Uct=f（a）及Ud/U2=f（a）。4實驗心得體會。實驗六 單相橋式有源逆變電路實驗一實驗?zāi)康?加深理解單相橋式有源逆變的工作原理，掌握有源逆變條件。2了解產(chǎn)生逆變顛覆現(xiàn)象的原因。二實驗內(nèi)容1單相橋式有源逆變電路的波形觀察。2有源逆變到整流過渡過程的觀察。3逆變顛覆現(xiàn)象的觀察。三實驗設(shè)備及儀表1MCL-III型教學(xué)實驗臺主控制屏

37、。2MCL33組件3MEL03三相可調(diào)電阻器4雙蹤示波器。5萬用電表。四注意事項1本實驗中觸發(fā)可控硅的脈沖來鋸齒波觸發(fā)電路中的脈沖，故MCL-33的內(nèi)部脈沖需斷開，以免造成誤觸發(fā)。2電阻RP的調(diào)節(jié)需注意。若電阻過小，會出現(xiàn)電流過大造成過流保護(hù)動作（熔斷絲燒斷，或儀表告警）；若電阻過大，則可能流過可控硅的電流小于其維持電流，造成可控硅時斷時續(xù)。3電感的值可根據(jù)需要選擇，需防止過大的電感造成可控硅不能導(dǎo)通。4MCL-36面板的鋸齒波觸發(fā)脈沖需導(dǎo)線連到MCL-33面板，應(yīng)注意連線不可接錯，否則易造成損壞可控硅。同時，需要注意同步電壓的相位，若出現(xiàn)可控硅移相范圍太?。ㄕ７秶s30°180&

38、#176;），可嘗試改變同步電壓極性。5示波器的兩根地線由于同外殼相連，必須注意需接等電位，否則易造成短路事故。6帶反電勢負(fù)載時，需要注意直流電動機必須先加勵磁。五實驗內(nèi)容及步驟1按圖2-7接線，檢查電路無誤后，閉合主電路電源，使鋸齒波觸發(fā)電路處于工作狀態(tài)。觀察鋸齒波觸發(fā)電路中各點波形是否正確，確定其輸出脈沖可調(diào)的移相范圍。并調(diào)節(jié)偏移電阻RP2，使Uct=0時，=10°。注意觀察波形時，須斷開鋸齒波觸發(fā)電路中G1K1、G2K2、G3K3、G4K4與MCL-33的連接線。2有源逆變實驗調(diào)節(jié)Uct使分別等于60°、90°時，用示波器觀察逆變電路輸出電壓Ud=f（t），

39、晶閘管的端電壓UVT=f（t）波形，并記錄Ud和交流輸入電壓U2的數(shù)值。3逆變到整流過程的觀察當(dāng)大于90°時，晶閘管有源逆變過渡到整流狀態(tài)，此時輸出電壓極性改變，可用示波器觀察此變化過程。注意，當(dāng)晶閘管工作在整流時，有可能產(chǎn)生比較大的電流，需要注意監(jiān)視。 4逆變顛覆的觀察當(dāng)=30°時，繼續(xù)減小Uct，此時可觀察到逆變輸出突然變?yōu)橐粋€正弦波，表明逆變顛覆。六實驗報告1畫出=30°、60°、90°時，Ud、UVT的波形。2分析逆變顛覆的原因，逆變顛覆后會產(chǎn)生什么后果？實驗七 三相橋式全控整流電路實驗一實驗?zāi)康?熟悉MCL-33組件。2熟悉三相橋式全

40、控整流電路的工作原理。3了解集成觸發(fā)器的調(diào)整方法及各點波形。二實驗內(nèi)容1三相橋式全控整流電路供電給電阻性負(fù)載。2三相橋式全控整流電路供電給阻感性負(fù)載。三實驗設(shè)備及儀器1MCL-III型教學(xué)實驗臺主控制屏。3MCL33組件4MEL-03可調(diào)電阻器5二蹤示波器6萬用表四實驗方法1按圖2-8接線，未上主電源之前，檢查晶閘管的脈沖是否正常。（1）用示波器觀察MCL-33的雙脈沖觀察孔，應(yīng)有間隔均勻，相互間隔60o相同的雙脈沖。（2）檢查相序，用示波器觀察“1”，“2”單脈沖觀察孔，“1” 脈沖超前“2” 脈沖600，則相序正確，否則，應(yīng)調(diào)整輸入電源。（3）用示波器觀察每只晶閘管的控制極，陰極，應(yīng)有幅度

41、為1V2V的脈沖。注：將面板上的Ublf（當(dāng)三相橋式全控變流電路使用I組橋晶閘管VT1VT6時）接地，將I組橋式觸發(fā)脈沖的六個開關(guān)均撥到“接通”。（4）將給定器輸出Ug接至MCL-33面板的Uct端，調(diào)節(jié)偏移電壓Ub，在Uct=0時，使a=150o。具體實現(xiàn)方法：可通過雙蹤示波器的兩個通道來對比觀察，其中一個通道觀察正弦波的波形，另一個通道觀察脈沖，以正弦波的一個周期360度作為參考量來確定脈沖的相位。 2三相橋式全控整流電路供電給電阻性負(fù)載。（1）接上負(fù)載電阻（可采用四只900歐姆兩兩并聯(lián)后再串連）并調(diào)節(jié)電阻負(fù)載至最大，短接電抗器。檢查電路無誤后，閉合主電源。（2）調(diào)節(jié)給定電壓Ug，用示波器

42、觀察記錄a=0O 、30O、60O、90O時，整流電壓ud=f（t），晶閘管兩端電壓uVT=f（t）的波形，并記錄相應(yīng)的Ud和給定電壓Ug的數(shù)值。3三相橋式全控整流電路供電給阻感性負(fù)載。（1）斷開電抗器(可選擇700mH)，使電路為阻感性負(fù)載。（2）調(diào)節(jié)給定電壓Ug，用示波器觀察記錄a=0O、30O、60O 、90O時，整流電壓ud=f（t），晶閘管兩端電壓uVT=f（t）的波形，并記錄相應(yīng)的Ud和給定電壓Ug的數(shù)值。 五實驗報告1畫出電路的移相特性Ud=f(a)曲線2作出觸發(fā)電路的傳輸特性a=f(Uct)3繪出三相橋式全控整流電路供電給電阻負(fù)載，電阻電感性負(fù)載時，a角為0O、30O、60O

43、、90O 時的ud、uVT波形。實驗八 單相交流調(diào)壓電路實驗一 實驗?zāi)康?加深理解單相交流調(diào)壓電路的工作原理。2加深理解交流調(diào)壓感性負(fù)載時對移相范圍要求。二實驗內(nèi)容1單相交流調(diào)壓器帶電阻性負(fù)載。2單相交流調(diào)壓器帶電阻電感性負(fù)載。三實驗設(shè)備及儀器1MCL-III型教學(xué)實驗臺主控制屏。2MCL33組件。3MEL-03組件4二蹤示波器5萬用表四注意事項在電阻電感負(fù)載時，當(dāng)a<j時，若脈沖寬度不夠會使負(fù)載電流出圈套的直流分量。損壞元件。為此主電路可通過變壓器降壓供電，這樣即可看到電流波形不對稱現(xiàn)象，又不會損壞設(shè)備。五實驗方法接線圖如圖2-9所示。1單相交流調(diào)壓器帶電阻性負(fù)載（1）將MCL-33上

44、的兩只晶閘管VT1，VT4反并聯(lián)而成交流調(diào)壓器，將鋸齒波觸發(fā)電路的輸出脈沖端G1、K1，G3、K3分別接至主電路相應(yīng)VT4和VT1的門極和陰極。（2）接上電阻性負(fù)載（可采用兩只900電阻并聯(lián)），并調(diào)節(jié)電阻負(fù)載至最大。（3）將MCL-31的給定電位器RP1逆時針調(diào)到底，使Uct=0。調(diào)節(jié)鋸齒波同步移相觸發(fā)電路偏移電壓電位器RP2，使a=180°。（4）檢查電路無誤后，閉合主電源，用示波器觀察負(fù)載電壓u=f（t），晶閘管兩端電壓uVT= f（t）的波形，調(diào)節(jié)Ug，觀察不同a角時各波形的變化，并記錄a=60°，90°，120°時的波形。2單相交流調(diào)壓器接電阻電

45、感性負(fù)載（1） 在做電阻電感實驗時需調(diào)節(jié)負(fù)載阻抗角的大小，因此須知道電抗器的內(nèi)阻和電感量。A,可采用直流伏安法來測量內(nèi)阻，如圖(a)所示，電抗器的內(nèi)阻為RL=UL/I B,電抗器的復(fù)阻抗可用交流伏安法測量，如圖(b)所示，由于電流大時對電抗器的電感量影響較大，采用自耦調(diào)壓器調(diào)壓多測幾次取其平均值，從而可得交流阻抗。ZL=UL/I C,電抗器的電感量為 這樣即可求得負(fù)載阻抗角 在實驗過程中，欲改變阻抗角，只需改變電阻器的數(shù)值即可。（2）斷開電源，接入電感（L=700mH）。在電阻值為一固定值時，測出負(fù)載阻抗角使其為一固定值 (3) 檢查電路無誤后，閉合主電源，通過調(diào)節(jié)給定電壓Ug的值（a角相位變

46、化）,用示波器觀察在不同的a角時波形的變化情況。并記錄a>，a=，a<三種情況下負(fù)載兩端電壓u和流過負(fù)載的電流i的波形。也可使a為一定值，調(diào)節(jié)電阻R的數(shù)值（改變）來觀察波形。六實驗報告1整理實驗中記錄下的各類波形2分析電阻電感負(fù)載時，a角與j角相應(yīng)關(guān)系的變化對調(diào)壓器工作的影響。3分析實驗中出現(xiàn)的問題。實驗九 直流斬波電路的性能研究一實驗?zāi)康氖煜そ祲簲夭娐罚˙uck Chopper）和升壓斬波電路(Boost Chopper)的工作原理，掌握這兩種基本斬波電路的工作狀態(tài)及波形情況。二實驗內(nèi)容1SG3525芯片的調(diào)試。2降壓斬波電路的波形觀察及電壓測試。3升壓斬波電路的波形觀察及電壓

47、測試。三實驗設(shè)備及儀器1電力電子教學(xué)實驗臺主控制屏。2MCL-16組件。3MEL-03電阻箱 4萬用表。5雙蹤示波器62A直流安培表四實驗方法1SG3525的調(diào)試。原理框圖見圖2-10。將扭子開關(guān)S1打向“直流斬波”側(cè)，S2電源開關(guān)打向“ON”，將“3”端和“4”端用導(dǎo)線短接，用示波器觀察“1”端輸出電壓波形應(yīng)為鋸齒波，并記錄其波形的頻率和幅值。扭子開關(guān)S2扳向“OFF”，用導(dǎo)線分別連接“5”、“6”、“9”，用示波器觀察“5”端波形，并記錄其波形、頻率、幅度，調(diào)節(jié)“脈沖寬度調(diào)節(jié)”電位器，記錄其最大占空比和最小占空比。Dmax=Dmin=2實驗接線圖見圖2-11。（1）切斷MCL-16主電源，

48、分別將“主電源2”的“1”端和“直流斬波電路”的“1”端相連，“主電源2”的“2”端和“直流斬波電路”的“2”端相連，將“PWM波形發(fā)生”的“7”、“8”端分別和直流斬波電路VT1的G1S1 端相連，“直流斬波電路”的“4”、“5”端串聯(lián)MEL-03電阻箱 (將兩組900/0.41A的電阻并聯(lián)起來，順時針旋轉(zhuǎn)調(diào)至阻值最大約450)，和直流安培表（將量程切換到2A擋）。（2）檢查接線正確后，接通控制電路和主電路的電源(注意：先接通控制電路電源后接通主電路電源 )，改變脈沖占空比每改變一次，分別觀察PWM信號的波形，MOSFET的柵源電壓波形，輸出電壓、u0波形，輸出電流i0的波形，記錄PWM信號

49、占空比D，ui、u0的平均值Ui和U0。（3）改變負(fù)載R的值（注意：負(fù)載電流不能超過1A），重復(fù)上述內(nèi)容2。（4）切斷主電路電源，斷開“主電路2”和“降壓斬波電路”的連接，斷開“PWM波形發(fā)生”與VT1的連接，分別將“直流斬波電路”的“6”和“主電路2”的“1”相連，“直流斬波電路”的“7”和“主電路2”的“2”端相連，將VT2的G2S2分別接至“PWM波形發(fā)生”的“7”和“8”端，直流斬波電路的“10”、“11” 端，分別串聯(lián)MEL-03電阻箱（兩組分別并聯(lián)，然后串聯(lián)在一起順時針旋轉(zhuǎn)調(diào)至阻值最大約900）和直流安培表（將量程切換到2A擋）。檢查接線正確后，接通主電路和控制電路的電源。改變脈沖

50、占空比D，每改變一次，分別：觀察PWM信號的波形，MOSFET的柵源電壓波形，輸出電壓、u0波形，輸出電流i0的波形，記錄PWM信號占空比D，ui、u0的平均值Ui和U0。（5）改變負(fù)載R的值（注意：負(fù)載電流不能超過1A），重復(fù)上述內(nèi)容4。（6）實驗完成后，斷開主電路電源，拆除所有導(dǎo)線。五注意事項：（1）“主電路電源2”的實驗輸出電壓為15V，輸出電流為1A，當(dāng)改變負(fù)載電路時，注意R值不可過小，否則電流太大，有可能燒毀電源內(nèi)部的熔斷絲。（2）實驗過程當(dāng)中先加控制信號，后加“主電路電源2”。（3）做升壓實驗時，注意“PWM波形發(fā)生器”的“S1”一定要打在“直流斬波”，如果打在“半橋電源”極易燒毀“主電路電源2” 內(nèi)部的熔斷絲。六實驗報告1分析PWM波形發(fā)