電力電子技術(shù)實驗一、二、三

1、電力電子技術(shù)實驗教案 南光群實驗一 鋸齒波同步觸發(fā)電路實驗一、實驗?zāi)康?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、實驗主要儀器與設(shè)備：序號型 號備 注1DJK01 電源控制屏該控制屏包含“三相電源輸出”等幾個模塊。2DJK03-1 晶閘管觸發(fā)電路該掛件包含“鋸齒波同步移相觸發(fā)電路”等模塊。3雙蹤示波器自備三、實驗原理鋸齒波同步移相觸發(fā)電路的原理圖如圖1-1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、脈沖形成、脈沖放大等環(huán)節(jié)組成，其工作原理可參見電力電子技術(shù)教材中的相關(guān)內(nèi)容。圖 1-1 鋸齒波同步移相觸發(fā)電路原

2、理圖圖1-1中，由V3、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UT來控制鋸齒波產(chǎn)生的時刻及鋸齒波的寬度。由V1、V2等元件組成的恒流源電路，當(dāng)V3截止時，恒流源對C2充電形成鋸齒波；當(dāng)V3導(dǎo)通時，電容C2通過R4、V3放電。調(diào)節(jié)電位器RP1可以調(diào)節(jié)恒流源的電流大小，從而改變了鋸齒波的斜率?？刂齐妷篣ct、偏移電壓Ub和鋸齒波電壓在V5基極綜合疊加，從而構(gòu)成移相控制環(huán)節(jié)，RP2、RP3分別調(diào)節(jié)控制電壓Uct和偏移電壓Ub的大小。V6、V7構(gòu)成脈沖形成放大環(huán)節(jié)，C5為強觸發(fā)電容改善脈沖的前沿，由脈沖變壓器輸出觸發(fā)脈沖，電路的各點電壓波形如圖1-2所示。 本裝置有兩路鋸齒波

3、同步移相觸發(fā)電路，I和II，在電路上完全一樣，只是鋸齒波觸發(fā)電路II輸出的觸發(fā)脈沖相位與I恰好互差180°，供單相整流及逆變實驗用。 電位器RP1、RP2、RP3均已安裝在掛箱的面板上，同步變壓器副邊已在掛箱內(nèi)部接好，所有的測試信號都在面板上引出。圖1-2 鋸齒波同步移相觸發(fā)電路各點電壓波形(=90°)四、實驗內(nèi)容及步驟1、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。2、實驗步驟：(1) 將DJK01電源控制屏的電源選擇開關(guān)打到“直流調(diào)速”側(cè),使輸出線電壓為200V（不能打到“交流調(diào)速”側(cè)工作，因為DJK03-1的正常

4、工作電源電壓為220V±10%，而“交流調(diào)速”側(cè)輸出的線電壓為240V。如果輸入電壓超出其標(biāo)準(zhǔn)工作范圍，掛件的使用壽命將減少，甚至?xí)?dǎo)致掛件的損壞。在“DZSZ-1型電機及自動控制實驗裝置”上使用時，通過操作控制屏左側(cè)的自藕調(diào)壓器，將輸出的線電壓調(diào)到220V左右，然后才能將電源接入掛件），用兩根導(dǎo)線將200V交流電壓接到DJK03-1的“外接220V”端，按下“啟動”按鈕，打開DJK03-1電源開關(guān)，這時掛件中所有的觸發(fā)電路都開始工作，用雙蹤示波器觀察鋸齒波同步觸發(fā)電路各觀察孔的電壓波形。 同時觀察同步電壓和“1”點的電壓波形，了解“1”點波形形成的原因。 觀察“1”、“2”點的電壓

5、波形，了解鋸齒波寬度和“1”點電壓波形的關(guān)系。 調(diào)節(jié)電位器 RP1，觀測“2”點鋸齒波斜率的變化。 觀察“3”“6”點電壓波形和輸出電壓的波形，記下各波形的幅值與寬度，并比較“3”點電壓 U3 和“6”點電壓 U6 的對應(yīng)關(guān)系。 (2)調(diào)節(jié)觸發(fā)脈沖的移相范圍將控制電壓Uct調(diào)至零(將電位器RP2順時針旋到底)，用示波器觀察同步電壓信號和“6”點U6的波形，調(diào)節(jié)偏移電壓Ub(即調(diào)RP3電位器)，使=170°，其波形如圖1-3所示。 圖1-3鋸齒波同步移相觸發(fā)電路(3)調(diào)節(jié)Uct（即電位器RP2）使=60°，觀察并記錄U1U6及輸出 “G、K”脈沖電壓的波形，標(biāo)出其幅值與寬度，

6、并記錄在下表中(可在示波器上直接讀出，讀數(shù)時應(yīng)將示波器的“V/DIV”和“t/DIV”微調(diào)旋鈕旋到校準(zhǔn)位置)。 五、預(yù)習(xí)要求 (1)閱讀電力電子技術(shù)教材中有關(guān)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、實驗注意事項 (1) 雙蹤示波器有兩個探頭，可同時觀測兩路信號，但這兩探頭的地線都與示波器的外殼相連，所以兩個探頭的地線不能同時接在同一電路的不同電位的兩個點上， 否則這兩點會通過示波器外殼發(fā)生電氣短路。為此，為了保證測量的順利進行，可將其中一根探頭的地線取下或外包絕緣，只使用其中一路的地線，這樣從根本上解決

7、了這個問題。當(dāng)需要同時觀察兩個信號時，必須在被測電路上找到這兩個信號的公共點，將探頭的地線接于此處，探頭各接至被測信號，只有這樣才能在示波器上同時觀察到兩個信號，而不發(fā)生意外。(2)由于脈沖“G”、“K”輸出端有電容影響，故觀察輸出脈沖電壓波形時，需將輸出端“G”和“K”分別接到晶閘管的門極和陰極（或者也可用約100左右阻值的電阻接到“G”、“K”兩端，來模擬晶閘管門極與陰極的阻值），否則無法觀察到正確的脈沖波形。七、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(guān)? (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

8、的移相范圍要大?八、實驗報告 (1)整理、描繪實驗中記錄的各點波形，并標(biāo)出其幅值和寬度。 (2)總結(jié)鋸齒波同步移相觸發(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=90°，如何調(diào)整? (3)討論、分析實驗中出現(xiàn)的各種現(xiàn)象。 實驗二 單相橋式全控整流電路實驗一、實驗?zāi)康?、加深理解單相橋式全控整流及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。 二、實驗主要儀器與設(shè)備序號型 號備 注1DJK01 電源控制屏該控制屏包含“三相電源輸出”，“勵磁電源”等幾個模塊。2DJK02 晶閘管主電路該掛件包含“晶閘管”以及“電感”等幾個模塊。3DJK03-1 晶閘管觸發(fā)電路

9、該掛件包含“鋸齒波同步觸發(fā)電路”模塊。4D42 三相可調(diào)電阻5雙蹤示波器自備6萬用表自備三、實驗原理圖2為單相橋式整流帶電阻電感性負載，其輸出負載R用D42三相可調(diào)電阻器，將兩個900接成并聯(lián)形式，電抗Ld用DJK02面板上的700mH，直流電壓、電流表均在DJK02面板上。觸發(fā)電路采用DJK03-1組件掛箱上的“鋸齒波同步移相觸發(fā)電路”和“”。 圖2 單相橋式整流實驗原理圖四、實驗內(nèi)容及步驟1、實驗內(nèi)容：(1)觸發(fā)電路的調(diào)試；(2)單相橋式全控整流電路帶電阻負載整流電壓Ud和晶閘管兩端電壓uVT的波形；(3)單相橋式全控整流電路帶電阻電感負載整流電壓Ud和晶閘管兩端電壓uVT的波形。2、實驗

10、步驟：(1)觸發(fā)電路的調(diào)試將DJK01電源控制屏的電源選擇開關(guān)打到“直流調(diào)速”側(cè)使輸出線電壓為200V，用兩根導(dǎo)線將200V交流電壓接到DJK03-1的“外接220V”端，按下“啟動”按鈕，打開DJK03-1電源開關(guān)，用示波器觀察鋸齒波同步觸發(fā)電路各觀察孔的電壓波形。 將控制電壓Uct調(diào)至零(將電位器RP2順時針旋到底)，觀察同步電壓信號和“6”點U6的波形，調(diào)節(jié)偏移電壓Ub(即調(diào)RP3電位器)，使=180°。 將鋸齒波觸發(fā)電路的輸出脈沖端分別接至全控橋相應(yīng)晶閘管的門極和陰極，注意不要把相序接反了，將DJKO2上的正橋和反橋觸發(fā)脈沖開關(guān)都打到“斷”位置,使Ulf和Ulr懸空，確保晶閘

11、管不被誤觸發(fā)。(2)單相橋式全控整流電路帶電阻性負載 按圖2接線，將平波電抗器Ld(70OmH)短接并電阻器放在最大阻值處，按下“啟動”按鈕，保持Ub偏移電壓不變(即RP3固定)，逐漸增加Uct（調(diào)節(jié)RP2），在=0°、30°、60°、90°、120°時，用示波器觀察、記錄整流電壓Ud和晶閘管兩端電壓Uvt的波形，并記錄電源電壓U2和負載電壓Ud的數(shù)值于表1中。 表1（記錄值）（計算值） (3) 單相橋式全控整流電路帶電阻電感性負載 按圖2接線，將負載換成將平波電抗器Ld(70OmH)與電阻R串聯(lián)。，并電阻器放在最大阻值處。按下“啟動”按鈕，保

12、持Ub偏移電壓不變(即RP3固定)，逐漸增加Uct（調(diào)節(jié)RP2），用示波器觀察不同控制角時Ud、UVT、UVD1、Id的波形，并測定相應(yīng)的U2、Ud數(shù)值，記錄于表2中。表2（記錄值）（計算值）五、實驗注意事項 1、 雙蹤示波器有兩個探頭，可同時觀測兩路信號，但這兩探頭的地線都與示波器的外殼相連，所以兩個探頭的地線不能同時接在同一電路的不同電位的兩個點上，否則這兩點會通過示波器外殼發(fā)生電氣短路。為此，為了保證測量的順利進行，可將其中一根探頭的地線取下或外包絕緣，只使用其中一路的地線，這樣從根本上解決了這個問題。當(dāng)需要同時觀察兩個信號時，必須在被測電路上找到這兩個信號的公共點，將探頭的地線接于此處

13、，探頭各接至被測信號，只有這樣才能在示波器上同時觀察到兩個信號，而不發(fā)生意外。2、在本實驗中，觸發(fā)脈沖是從外部接入DJKO2面板上晶閘管的門極和陰極，此時,應(yīng)將所用晶閘管對應(yīng)的正橋觸發(fā)脈沖或反橋觸發(fā)脈沖的開關(guān)撥向“斷”的位置，并將Ulf及Ulr懸空，避免誤觸發(fā)。 六、思考題 單相橋式整流電路什么情況下會逆變失??？七、實驗報告1、畫出=30°、60°、90°、120°時Ud和UVT的波形。 2、畫出電路的移相特性Ud=f()曲線。 實驗三 三相半波可控整流電路實驗一、實驗?zāi)康?1、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

14、載時的工作情況。2、研究三相半波有源逆變電路的工作，驗證可控整流電路在有源逆變時的工作條件，并比較與整流工作時的區(qū)別。二、實驗所需掛件及附件 序號型號備注1 DJK01 電源控制屏該控制屏包含“三相電源輸出”等幾個模塊。2 DJK02 晶閘管主電路3 DJK02-1 三相晶閘管觸發(fā)電路該掛件包含“觸發(fā)電路”,“正反橋功放”等幾個模塊。4 DJK06 給定及實驗器件該掛件包含“二極管”以及“開關(guān)”等模塊。5 DJK10 變壓器實驗該掛件包含“逆變變壓器”以及“三相不控整流”。6 D42 三相可調(diào)電阻7 雙蹤示波器自備8 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

15、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3-1 中晶閘管用DJK02 正橋組的三個，電阻R 用D42 三相可調(diào)電阻，將兩個900接成并聯(lián)形式，Ld電感用DJK02面板上的700mH，其三相觸發(fā)信號由DJK02-1 內(nèi)部提供，只需在其外加一個給定電壓接到Uct端即可。直流電壓、電流表由DJK02 獲得。 圖3-1 三相半波可控整流電路實驗原理圖圖3-2 三相半波有源逆變電路實驗原理圖圖3-2中晶閘管可選用DJK02 上的正橋，電感用DJK02 上的Ld=700mH，電阻R 選用D42 三相可調(diào)電阻，將兩

16、個900接成串聯(lián)形式，直流電源用DJK01上的勵磁電源，其中DJK10 中的心式變壓器用作升壓變壓器使用，變壓器接成Y/Y 接法，逆變輸出的電壓接心式變壓器的中壓端Am、Bm、Cm,返回電網(wǎng)的電壓從高壓端A、B、C 輸出。直流電壓、電流表均在DJK02 上。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。(3) 研究三相半波可控整流電路的有源逆工作狀態(tài)。五、預(yù)習(xí)要求 閱讀電力電子技術(shù)教材中有關(guān)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

17、整流電路的最大輸出電流？ (3)可控整流電路在60o和90o時輸出電壓有何差異？七、實驗方法 (1)DJK02和DJK02-1上的“觸發(fā)電路”調(diào)試 打開DJK01總電源開關(guān)，操作“電源控制屏”上的“三相電網(wǎng)電壓指示”開關(guān)，觀察輸入的三相電網(wǎng)電壓是否平衡。 將DJK01“電源控制屏”上“調(diào)速電源選擇開關(guān)”撥至“直流調(diào)速”側(cè)。 用10芯的扁平電纜，將DJK02的“三相同步信號輸出”端和DJK02-1“三相同步信號輸入”端相連,打開DJK02-1電源開關(guān)，撥動 “觸發(fā)脈沖指示”鈕子開關(guān)，使“窄”的發(fā)光管亮。 觀察A、B、C三相的鋸齒波，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

18、相鋸齒波斜率盡可能一致。 將DJK06上的“給定”輸出Ug直接與DJK02-1上的移相控制電壓Uct相接，將給定開關(guān)S2撥到接地位置（即Uct=0），調(diào)節(jié)DJK02-1上的偏移電壓電位器，用雙蹤示波器觀察A相同步電壓信號和“雙脈沖觀察孔” VT1的輸出波形，使=170°。 適當(dāng)增加給定Ug的正電壓輸出，觀測DJK02-1上“脈沖觀察孔”的波形，此時應(yīng)觀測到單窄脈沖和雙窄脈沖。 將DJK02-1 面板上的Ulf端接地，用20 芯的扁平電纜，將DJK02-1 的“正橋觸發(fā)脈沖輸出”端和DJK02“正橋觸發(fā)脈沖輸入”端相連，并將DJK02“正橋觸發(fā)脈沖”的六個開關(guān)撥至“通”，觀察正橋VT1

19、VT6 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3-1接線，將電阻器放在最大阻值處，按下“啟動”按鈕，DJK06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)，用示波器觀察并紀(jì)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，并紀(jì)錄相應(yīng)的電源電壓U2及Ud的數(shù)值于下表中 30° 60° 90° 120° 150° U2 Ud（記錄值）Ud/U2 Ud（計算值） (3)三相半波整流帶電阻電感性負載 將DJK02 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(yīng)的電源電壓U2及Ud、Id值，畫出90o時的Ud及Id波形圖。 30° 60° 90° 120°U2 Ud（記錄值）Ud/U2 Ud（計算值）(4)三相半波整流及有源逆變電路 按圖3-2 接線，將負載電阻放在最大阻值處，使輸出給定調(diào)到零。 按下“啟動”按鈕，此時三相半波處于逆變狀態(tài)，=1