電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)大綱

實(shí)驗(yàn)一、單相半控橋整流電路實(shí)驗(yàn)主要內(nèi)容實(shí)現(xiàn)控制觸發(fā)脈沖與晶閘管同步；觀測(cè)單相半控橋在純阻性負(fù)載時(shí)ud，uVT波形，測(cè)量最大移相范圍及輸入-輸出特性；單相半控橋在阻-感性負(fù)載時(shí)，測(cè)量最大移相范圍，觀察失控現(xiàn)象并討論解決方案；方法和要領(lǐng)實(shí)現(xiàn)同步：從三相交流電源進(jìn)端取線電壓Uuw（約230v）到降壓變壓器（MCL-35）,輸出單相電壓（約120v）作為整流輸入電壓u2；在（MCL-33）兩組基于三相全控整流橋的晶閘管陣列（共12只）中，選定兩只晶閘管，與整流二極管陣列（共6只）中的兩只二極管組成共陰極方式的半控整流橋，保證控制同步，并外接純阻性負(fù)載。思考：接通電源和控制信號(hào)后，如何判斷移相控制是否同步？半控橋純阻性負(fù)載實(shí)驗(yàn)：連續(xù)改變控制角，測(cè)量并記錄電路實(shí)際的最大移相范圍，用數(shù)碼相機(jī)記錄α最小、最大和90o時(shí)的輸出電壓ud波形（注意：負(fù)載電阻不宜過小，確保當(dāng)輸出電壓交大時(shí)，Id不超過0.6A）；思考：如何利用示波器測(cè)定移相控制角的大?。吭谧畲笠葡喾秶鷥?nèi)，選8組以上不同的控制角，測(cè)量整流輸入電壓u2、控制信號(hào)uct和整流輸出Ud的大小。半控橋阻-感性負(fù)載（串聯(lián)L=200mH）實(shí)驗(yàn)：斷開總電源，將負(fù)載電感串入負(fù)載回路；連續(xù)改變控制角α，記錄α最小、最大和90o時(shí)的輸出電壓ud波形，分析其特點(diǎn)及成因（Id不超過0.6A）；固定控制角α的大小，變化負(fù)載電阻大?。ǚ謩e以電流斷續(xù)、臨界連續(xù)和連續(xù)0.5A值下測(cè)量。注意Id≤0.6A），觀察并記錄電感對(duì)輸出電流Id的濾波效果；思考：如何在負(fù)載回路獲取負(fù)載電流的波形？調(diào)整控制角α或負(fù)載電阻，使Id≈0.6A，突然斷掉兩路晶閘管的脈沖信號(hào)（模擬將控制角α快速推到180o），制造失控現(xiàn)象，觀察ud波形并判斷哪一只晶閘管失控；實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求實(shí)驗(yàn)基本內(nèi)容（實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱、已知條件及實(shí)驗(yàn)完成目標(biāo)）實(shí)驗(yàn)條件描述（主要設(shè)備儀器的名稱、型號(hào)、規(guī)格等；小組人員分工：主要操作人、輔助操作人、數(shù)據(jù)記錄人和報(bào)告完成人）實(shí)驗(yàn)過程描述（含每個(gè)步驟的實(shí)驗(yàn)方法、電路原理圖、使用儀器名稱型號(hào)、使用量程等）；實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理（含原始數(shù)據(jù)記錄單、計(jì)算結(jié)果及工程特性曲線，）；實(shí)驗(yàn)綜合評(píng)估（對(duì)實(shí)驗(yàn)方案、結(jié)果進(jìn)行可信度分析，提出可能的優(yōu)化改進(jìn)方案）；其它要求：闡述選擇實(shí)驗(yàn)面板晶閘管序號(hào)構(gòu)成半控橋的依據(jù)；測(cè)繪電阻負(fù)載時(shí)ud=f(α)和uct=f(α)的實(shí)驗(yàn)特性曲線（注：由數(shù)據(jù)處理軟件自動(dòng)生成），其中將實(shí)驗(yàn)ud=f(α)與理論推算ud=f(α)特性曲線比較（在同一坐標(biāo)系內(nèi)），若存在誤差，分析成因；分析阻-感性負(fù)載時(shí)，為什么減小負(fù)載電阻輸出電流的波形越趨平穩(wěn)？電路能否接純感性負(fù)載工作，為什么？分析同樣的阻感負(fù)載時(shí)，本電路與單相全控橋電路的輸出電壓特征差異，說明原因。

實(shí)驗(yàn)二、三相全橋整流及有源逆變實(shí)驗(yàn)主要內(nèi)容觀測(cè)整流狀態(tài)下阻性負(fù)載、阻-感性負(fù)載時(shí)uUd，uVT波形；觀測(cè)逆變狀態(tài)下（阻-感性-反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載）ud，uVT波形及逆變功率測(cè)量；方法和要領(lǐng)連接三相整流橋及逆變回路由三相隔離變壓器（MCL-32）二次繞組接至三相降壓變壓器（MCL-35）,輸出三相電源（約110v）作為三相變流橋的交流輸入u2；由三相隔離變壓器（MCL-32）二次繞組接至由二極管組成的三相不可控全波整流橋，作為逆變時(shí)負(fù)載回路的電動(dòng)勢(shì)源（大小恒定的電壓源）；由雙刀雙置開關(guān)構(gòu)成整流和逆變選擇回路（嚴(yán)禁主回路帶電時(shí)切換此開關(guān)）；約定整流、逆變臨界控制點(diǎn)為Uct=0，當(dāng)Uct﹥0時(shí)，處于整流移相控制；Uct﹤0時(shí)處于逆變移相控制：整流工作阻性負(fù)載測(cè)試：雙置開關(guān)選擇整流回路，負(fù)載電阻設(shè)定為最大（約450），加正給定電壓。觀測(cè)并記錄整流狀態(tài)下α=0O，60O，90O時(shí)ud、uVT波形（注意限制Id≤0.6A）；α=0O時(shí)封鎖任1只晶閘管的脈沖信號(hào)，記錄ud的波形及大小值；α=0O時(shí)封鎖任2只晶閘管的脈沖信號(hào)，記錄ud的波形及大小值；（一次：共陰極組2只；一次陰極陽(yáng)極組個(gè)1只）阻-感(450+700mH)負(fù)載測(cè)試：雙置開關(guān)選擇整流回路，觀測(cè)并記錄α=30O，90O時(shí)ud、uVT波形（注意限制Id≤0.6A）；α=60O封鎖任1只或2只晶閘管的脈沖信號(hào)，記錄ud的波形及大小值。逆變工作由電源控制屏（MCL-32）直接向不可控整流橋供電，注意交流電壓相序和直流極性。斷掉主回路電源，雙置開關(guān)選擇逆變回路，選負(fù)給定信號(hào)，保持負(fù)載電阻最大（450Ω），通電后觀測(cè)逆變狀態(tài)下β=60O，90O時(shí)ud，uVT波形；在恒定負(fù)載情況下（保持電阻450Ω，直流反電動(dòng)勢(shì)E恒定），測(cè)定逆變時(shí)電網(wǎng)吸收的直流功率Pk=f(Ud)的函數(shù)曲線，不低于8組數(shù)據(jù)點(diǎn)，并生成Pk=f(Ud)曲線。已知，三相全控橋輸出等效電阻Rn=12。實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求：實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱實(shí)驗(yàn)基本內(nèi)容（已知條件及實(shí)驗(yàn)要求）實(shí)驗(yàn)條件描述（主要設(shè)備儀器的名稱、型號(hào)、規(guī)格等；小組人員分工：主要操作人、輔助操作人、數(shù)據(jù)記錄人和報(bào)告完成人）實(shí)驗(yàn)過程描述（含每個(gè)步驟的實(shí)驗(yàn)方法、電路原理圖、使用儀器名稱型號(hào)、使用量程等）；實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理（含原始數(shù)據(jù)清單、計(jì)算結(jié)果、特性曲線等）；誤差分析（分析方案、方法、儀器、操作等帶入的必然、偶然誤差因素）；特別要求：分析比較整流工作時(shí)，阻性負(fù)載和阻感負(fù)載再缺相(丟失一路觸發(fā)信號(hào))故障下，Ud瞬時(shí)波形的差異性？說明逆變狀態(tài)下，逆變電源的負(fù)載波形是電路上哪兩端的波形？為什么逆變輸出電壓Ud越高，負(fù)載電流Id越小？對(duì)Pk=f(Ud)曲線結(jié)果作趨勢(shì)分析。

實(shí)驗(yàn)三半橋型開關(guān)穩(wěn)壓電源的性能研究主要內(nèi)容熟悉PWM專用芯片SG3525的基本功能和應(yīng)用特色，測(cè)試其典型功能端波形；測(cè)試和分析半橋型開關(guān)電源在開環(huán)和閉環(huán)兩種模式下的輸出性能主要實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和技術(shù)要領(lǐng)PWM控制芯片SG3525的測(cè)試連接：將開關(guān)S1打向“半橋電源”，屏蔽誤差調(diào)節(jié)器反饋輸入端。測(cè)試：用示波器分別觀察鋸齒波振蕩器和A（或B）路PWM信號(hào)的波形，并記錄波形的頻率和幅值，調(diào)節(jié)“脈沖寬度調(diào)節(jié)”電位器，記錄其占空比可調(diào)范圍(最大、最小占空比)。連接：斷開主電路和控制電路的電源，將光電藕輸出信號(hào)端與半橋電路中的Power-MOSFET管正確相連。測(cè)試：接通控制電路電源開關(guān)“S2”，觀察Power-MOSFET管VT1的柵極G和源極S間的電壓波形，記錄波形周期寬度T、幅值UGS及上升tr、下降時(shí)間tf。構(gòu)成開環(huán)電壓系統(tǒng)向負(fù)載供電連接：斷開主電路和控制電路的電源，將“主電源1”將直流電壓輸出至半橋電路的輸入端，連接半橋輸出負(fù)載R1+R2（負(fù)載電阻為33Ω）。測(cè)試：調(diào)節(jié)“脈沖寬度調(diào)節(jié)”電位器，記錄不同占空比（不低于8組數(shù)據(jù)）時(shí)輸出電源電壓uo大??；構(gòu)成閉環(huán)電源系統(tǒng)，測(cè)試穩(wěn)壓性能連接：開放誤差調(diào)節(jié)器反饋輸入端，從“半橋型開關(guān)穩(wěn)壓電源”輸出端“13”取電壓反饋信號(hào)連至SG3525的反饋輸入“2”端，并將“半橋型穩(wěn)壓電源”的“9”端和“PWM波形發(fā)生”的地端相連（共地）：測(cè)試：半橋輸出回路“9”，“11”端連通（負(fù)載電阻為3Ω），調(diào)節(jié)PWM占空比使電源輸出端電壓u0為5V；然后斷開“9”，“11”端連線，連接“9”，“12”端（負(fù)載電阻改變至33Ω），測(cè)量輸出電壓u0的值，計(jì)算負(fù)載強(qiáng)度變化十倍時(shí)的電壓調(diào)整率（抗負(fù)載變化的電壓穩(wěn)定能力）：斷開輸出端“13”電壓反饋信號(hào)，重新屏蔽誤差調(diào)節(jié)器反饋輸入端，回復(fù)到開環(huán)狀態(tài)，重復(fù)上述3Ω和33Ω不同負(fù)載時(shí)“5V”輸出電壓的電壓調(diào)整率。與閉環(huán)系統(tǒng)的結(jié)果進(jìn)行比較。實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱實(shí)驗(yàn)基本內(nèi)容（已知條件及實(shí)驗(yàn)要求）實(shí)驗(yàn)條件描述（主要設(shè)備儀器的名稱、型號(hào)、規(guī)格等；小組人員分工：主要操作人、輔助操作人、數(shù)據(jù)記錄人和報(bào)告完成人）實(shí)驗(yàn)過程描述（含每個(gè)步驟的實(shí)驗(yàn)方法、電路原理圖、使用儀器名稱型號(hào)、使用量程等）；實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理（含原始數(shù)據(jù)清單、計(jì)算結(jié)果及工程特性曲線，注：利用數(shù)據(jù)處理軟件自動(dòng)生成）；誤差分析（分析方案、方法、儀器、操作等可能帶入的必然、偶然誤差因素）；特