自關(guān)斷器件及其驅(qū)動與保護電路實驗報告

1、專業(yè)：電氣工程及其自動化姓名：學(xué)號：日期：地點：實驗報告課程名稱：電力電子技術(shù) 指導(dǎo)老師： 成績：_實驗名稱：自關(guān)斷器件及其驅(qū)動與保護電路 實驗類型：操作 同組學(xué)生姓名：一、實驗?zāi)康暮鸵螅ū靥睿┒嶒瀮?nèi)容和原理（必填）三、主要儀器設(shè)備（必填）四、操作方法和實驗步驟五、實驗數(shù)據(jù)記錄和處理六、實驗結(jié)果與分析（必填）七、討論、心得裝 訂 線一、實驗?zāi)康暮鸵螅ū靥睿?1) 加深理解各種自關(guān)斷器件對驅(qū)動與保護電路的要求。(2) 熟悉各種自關(guān)斷器件的驅(qū)動與保護電路的結(jié)構(gòu)和特點。(3) 掌握由自關(guān)斷器件構(gòu)成的直流斬波電路。二、實驗內(nèi)容和原理（必填）a.實驗內(nèi)容(1) 自關(guān)斷器件及其驅(qū)動、保護電路的研究

2、(可根據(jù)需要選擇一種或幾種自關(guān)斷器件)。(2) 自關(guān)斷器件構(gòu)成的直流斬波調(diào)速系統(tǒng)實驗。b.實驗原理本實驗分別由GTO、GTR、MOSFET、IGBT等自關(guān)斷器件構(gòu)成直流電動機斬波調(diào)速電路，通過控制自關(guān)斷器件的驅(qū)動信號占空比，改變斬波器輸出電壓脈寬，從而改變直流電動機電樞電壓，實現(xiàn)調(diào)壓調(diào)速。通過本實驗可對上述自關(guān)斷器件及其驅(qū)動與保護電路有比較深刻的理解。下圖為自關(guān)斷器件實驗接線原理圖，圖中直流主電源由主控制屏上的二極管接成單相橋式整流電路，經(jīng)電容濾波(LB)后得到。實驗線路接線時，應(yīng)從濾波電路的正極性3端出發(fā)，經(jīng)電流保護電路(BH)、自關(guān)斷器件及保護電路、直流電動機電樞回路、直流電流表，回到濾波

3、電路的負極性4端，從而構(gòu)成實驗主電路。接線時應(yīng)注意以下要求：(1)過流保護電路(BH)的主回路電流應(yīng)保證從1端流入，2端流出。(2)PWM發(fā)生電路的輸出驅(qū)動信號必須從保護電路(BH)的3端輸入，4端輸出至相應(yīng)自關(guān)斷器件的驅(qū)動電路。(3)直流電動機電樞旁必須反向并接快速恢復(fù)型續(xù)流二極管VDF，連接時應(yīng)保證二極管的極性正確。(4)驅(qū)動電路連接根據(jù)不同的具體電路進行，由于本實驗中需要相互隔離的回路較多，連接時必須注意各種接地的不同，如、及主電路地(即負極性端)等是不同的，不能隨便連接在一起。(5)不同自關(guān)斷器件的驅(qū)動電路采用不同的控制電壓，接線時應(yīng)注意正確選用。三、主要儀器設(shè)備（必填）(1) MCL

4、現(xiàn)代運動控制技術(shù)實驗臺主控屏。(2) 自關(guān)斷器件組件掛箱。(3) 直流電動機-測功機-測速發(fā)電機組。(4) 雙蹤記憶示波器。(5) 數(shù)字式萬用表。四、操作方法和實驗步驟IGBT的驅(qū)動與保護電路及斬波調(diào)速實驗本實驗中IGBT的開關(guān)頻率為10 kHz，故應(yīng)將開關(guān)頻率撥至“10 kHz”位置。按圖4-15接好主電路，按圖接好驅(qū)動和保護電路。(1)主電路中，直流電動機M接成并勵，勵磁電源為主控屏面板上的220V直流電源。測功機作為直流電動機的負載，調(diào)節(jié)測功機的轉(zhuǎn)矩，即可調(diào)節(jié)直流電動機的負載，也就是自關(guān)斷器件的主電路電流。(2)驅(qū)動與保護電路接線時，首先要注意控制電源及接地的正確性，對于GTR器件，采用

5、5V電源雙極性驅(qū)動。接線時，應(yīng)將兩組5V電源串聯(lián)，使驅(qū)動電路輸入端1端接+5V，4端接-5V，接地端13端接±5V電源串聯(lián)的中點。將PWM信號發(fā)生電路的3端和2端分別接至驅(qū)動與保護電路的2端和3端。連線時，要注意各功能塊的完整性和相互間連接順序的正確性。(3)實驗時應(yīng)先撿查驅(qū)動電路的工作情況。在未接通主電路的條件下，必須使驅(qū)動電源地13端與GTR發(fā)射極15端良好連接。將開關(guān)S1、S2撥至“ON”位置，驅(qū)動電路通電，此時應(yīng)能在GTR基極9和13端間觀察到驅(qū)動觸發(fā)脈沖，調(diào)節(jié)PWM發(fā)生電路上的多圈電位器RP1，即可觀察到脈沖占空比可調(diào)。(4)在驅(qū)動電路正常工作后，合上直流電機勵磁電源開關(guān)，

6、調(diào)節(jié)PWM發(fā)生電路中的RP1，使占空比變?。缓仙现麟娐冯娫撮_關(guān)，使直流電動機低速起動和調(diào)速；合上直流發(fā)電機的負載開關(guān)，使直流電動機帶負載運行。(5)調(diào)節(jié)占空比，用示波器觀察、記錄不同占空比時基極驅(qū)動電壓(9和15端間)、驅(qū)動電流(12和10端間)、GTR管壓降(14和15端間)的波形。(6)測定并記錄空載及額定負載條件下，不同占空比時的直流電動機電樞電壓平均值Ua、電機轉(zhuǎn)速n于下表中。五、實驗數(shù)據(jù)記錄和處理a.實驗數(shù)據(jù)紀錄1623%37%42%52%64%79%Ua607496108128150179n45055872781897011441360b.當占空比為50時示波器圖形根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，用

7、matlab繪圖得到：(1)Ua = f()曲線(2)n = f()曲線六、實驗結(jié)果與分析（必填）1. 根據(jù)Ua = f()曲線和n = f()曲線結(jié)果可知直流電機端電壓和轉(zhuǎn)速與占空比成一次函數(shù)關(guān)系且斜率為正。以為絕緣刪雙極型晶體管采用邏輯點平直接驅(qū)動，實現(xiàn)電壓控制，開關(guān)速度高。因此改變占空比直接改變了端電壓的平均值。由于直流電機轉(zhuǎn)速與電樞端電壓成正比，所以轉(zhuǎn)速與占空比也成一次函數(shù)關(guān)系且斜率為正。2.電路結(jié)構(gòu)分析a. 四個二極管實現(xiàn)線路整流，將接在零線和母線上的220V交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓。b. 電容濾波電路由四個二極管整流得到的直流電壓為脈動直流，通過電容濾波電路可以使直流更加平穩(wěn)c. 產(chǎn)

8、生PWM波，提供占空比不同的門極觸發(fā)信號d. 過流保護電路，一共有4個接頭，分別用在觸發(fā)電路和主電路中，起限流保護作用e. 220V為他勵電動機勵磁電壓，提供勵磁電流。12之間的二極管為快速二極管，在于關(guān)斷器件短路期間起到放電的作用，線路中電壓表測量電樞繞組兩端電壓f. 電流表放在主回路中主要起保護和監(jiān)視作用g 電容器主要使起保護作用，上面的電阻可以使電容放電，多次使用，而二極管為緩沖作用，防止電壓變化太快七、討論、心得通過本次實驗，加深理解各種自關(guān)斷器件對驅(qū)動與保護電路的要求，熟悉各種自關(guān)斷器件的驅(qū)動與保護電路的結(jié)構(gòu)和特點，掌握由自關(guān)斷器件構(gòu)成的直流斬波電路。最為重要的使剛剛學(xué)習(xí)的觸發(fā)電路有了深刻了解。出發(fā)點路主要是將控制信號轉(zhuǎn)變?yōu)槟茏饔玫街麟娐飞系挠|發(fā)脈沖。觸發(fā)電路與主電路相互獨立又相互依存。出發(fā)脈沖