電力電子變換與控制實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)

1、電力電子變換與控制實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)南京理工大學(xué)能源與動(dòng)力學(xué)院新能源科學(xué)與技術(shù)教研室2012.120 預(yù)備知識(shí)0.1 THMPE-2型現(xiàn)代電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)臺(tái)簡(jiǎn)介 一、特點(diǎn) (1)實(shí)驗(yàn)裝置采用掛件結(jié)構(gòu)，可根據(jù)不同實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行自由組合。 (2)實(shí)驗(yàn)裝置占地面積小，實(shí)驗(yàn)裝置只需三相四線的電源即可投入使用。 (3)裝置面板示意圖明確、清晰、直觀。實(shí)驗(yàn)連接線采用強(qiáng)、弱電分開(kāi)的手槍式插頭，實(shí)驗(yàn)線路連接方式安全、可靠、迅速、簡(jiǎn)便。 (4)控制屏供電采用三相隔離變壓器隔離，設(shè)有電壓型漏電保護(hù)裝置和電流型漏電保護(hù)裝置，切實(shí)保護(hù)實(shí)驗(yàn)操作者的人身安全。 (5)掛件面板分為三種接線孔，強(qiáng)電、弱電及波形觀測(cè)孔，三者有明顯的區(qū)別

2、。 二、技術(shù)參數(shù) (1)輸入電壓：三相四線制，交流380V±10%，50Hz。 (2)工作環(huán)境：環(huán)境溫度范圍為-540，相對(duì)濕度<75%，海拔<1000m。 (3)裝置容量：.0kVA (4)外形尺寸：長(zhǎng)×寬×高=1550×795×1470 圖0.1 THMPE-2型現(xiàn)代電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)臺(tái)三、PE-01電源控制屏 電源控制屏主要為實(shí)驗(yàn)提供各種電源，如三相交流電源、直流電源；同時(shí)也為實(shí)驗(yàn)提供所需的儀表和負(fù)載，如直流電壓電流表，交流電壓電流表及可調(diào)電阻負(fù)載等；屏上還設(shè)有定時(shí)器兼報(bào)警記錄儀；在控制屏正面的大凹槽內(nèi)，可掛置實(shí)驗(yàn)所需掛件；在控

3、制屏兩邊還設(shè)有單相三極220V電源插座及三相四極380V電源插座。 圖0.2 主控制屏上面板圖MPE01控制屏面板的功能包括： (1)三相電網(wǎng)電壓指示：用于檢測(cè)輸入的電網(wǎng)電壓是否有缺相的情況，操作交流電壓表下面的切換開(kāi)關(guān)，觀測(cè)三相電網(wǎng)各線間電壓是否平衡。 (2)定時(shí)器兼報(bào)警記錄儀：可作為時(shí)鐘使用，具有設(shè)定實(shí)驗(yàn)時(shí)間、定時(shí)報(bào)警、切斷電源等功能，它還可以自動(dòng)記錄由于接線操作錯(cuò)誤所導(dǎo)致的告警次數(shù)。 (3)電源控制部分：由電源總開(kāi)關(guān)(鑰匙式)、啟動(dòng)按鈕及停止按鈕組成；當(dāng)打開(kāi)電源總開(kāi)關(guān)前時(shí)，設(shè)備上只有定時(shí)器兼報(bào)警記錄儀工作；打開(kāi)電源總開(kāi)關(guān)，紅燈亮，電源控制屏處于待機(jī)狀態(tài)；當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕后，紅燈滅，綠燈亮，

4、此時(shí)控制屏的三相主電路及直流電源均有電壓輸出，控制屏處于運(yùn)行狀態(tài)；如果想切斷電源輸出，則按下停止按鈕，綠燈滅，紅燈亮，重新回到待機(jī)狀態(tài)。 (4)三相主電路輸出：可提供三相線電壓為220V/1.5A電源，在A、B、C三相輸出附近裝有黃、綠、紅發(fā)光二極管，用以指示輸出電壓，當(dāng)有輸出電壓后，相應(yīng)的發(fā)光管發(fā)光，主電路輸出還設(shè)有電子式過(guò)流保護(hù)，當(dāng)發(fā)生過(guò)流的情況，控制屏發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)并及時(shí)切斷主電源。 (5)直流電源：在按下啟動(dòng)按鈕后將直流電源開(kāi)關(guān)撥向“開(kāi)”側(cè)，則直流電源輸出為220V的直流電壓，并設(shè)有發(fā)光二極管指示輸出是否正常，直流電源輸出由0.5A 熔絲做短路保護(hù)；由于該電源的容量有限，一般不要作為

5、大電流的直流電源使用。 (6)面板儀表：控制屏面板上部設(shè)有量程分別為 500V和5A的真有效值交流電壓表、電流表，精度為0.5 級(jí)，供精確測(cè)量非正弦交流電壓信號(hào)；控制屏面板下部設(shè)置有±300V數(shù)字式直流電壓表和±5A數(shù)字式直流電流表，精度為0.5 級(jí)。圖0.3 主控制屏左下面板圖MPE01控制屏面板位于主控制屏面板的正下方，主要提供“給定”部分、“三相整流濾波電路”和“單相自耦調(diào)壓器”三塊功能，分別敘述如下： (1)給定：電壓給定由兩個(gè)電位器RP1、RP2及兩個(gè)鈕子開(kāi)關(guān)S1、S2組成；S1為正、負(fù)極性切換開(kāi)關(guān)，當(dāng)S1開(kāi)關(guān)撥到“正給定”側(cè)，則可輸出正電壓，反之則輸出負(fù)電壓；輸

6、出的正、負(fù)電壓的大小分別由RP1和RP2電位器來(lái)調(diào)節(jié)，順時(shí)針調(diào)節(jié)輸出增大，輸出電壓范圍為0士l5V，S2為輸出控制開(kāi)關(guān)，打到“運(yùn)行”側(cè)，允許正負(fù)給定電壓輸出，打到“停止”側(cè)，則輸出恒為零。元件RP1、RP2、S1及S2均安裝在面板上，方便操作；此外給定輸出由一只3位半的直流數(shù)字電壓表指示輸出電壓值。 注意：不允許長(zhǎng)時(shí)間將給定輸出端直接接地，特別是輸出電壓比較高的時(shí)候，可能會(huì)將RP1 、RP2 觸點(diǎn)燒壞。 (2)整流濾波電路：整流濾波電路完成將三相或單相交流整流為直流電壓，供實(shí)驗(yàn)中的直流電壓源使用 ，輸出端接有2A的保險(xiǎn)絲，防止輸出短路。 (3)單相自耦調(diào)壓器：提供了一只0250V/0.5KVA

7、 單相交流自耦調(diào)壓器，提供單相可調(diào)交流電源，最大輸出電流為 2A，輸出側(cè)設(shè)有電子式過(guò)流保護(hù)，當(dāng)發(fā)生過(guò)流情況，控制屏發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)并及時(shí)切斷主電源；面板上設(shè)有電源控制開(kāi)關(guān)，當(dāng)控制屏啟動(dòng)后，將開(kāi)關(guān)撥到“開(kāi)”側(cè)，調(diào)壓器的原邊得電，調(diào)節(jié)控制屏左側(cè)的調(diào)壓器旋鈕，可得到0250V的可調(diào)交流電壓。 圖0.4 主控制屏右下面板圖MPE03 控制屏面板位于控制屏大凹槽下部，主要有“指針式直流電壓、電流表”、“平波電抗器”、“三相芯式變壓器”和“可調(diào)電阻”四部分內(nèi)容： (1)指針式直流電壓、電流表：直流電壓表測(cè)量范圍 0±300V ，為中零式，精度為 1.0 級(jí)；直流電流表測(cè)量范圍 0±2A

8、，為中零式，精度為1.0 級(jí)。 (2)平波電抗器：有3 檔電感量可供選擇，分別為 100mH、200mH 及700mH，各檔在 1A 電流下均能保持線性，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要選擇合適的電感值，電抗器回路中串有3A熔絲保護(hù)，熔絲座安裝在控制屏內(nèi)電抗器旁。 (3)三相芯式變壓器：在逆變實(shí)驗(yàn)中作為升壓變壓器使用，該變壓器有2套副邊繞組，原、副邊繞組的相電壓為127V/63.5V/31.8V，如果是Y/Y/Y 接法，則線電壓為220V/110V/55V。 (4)可調(diào)瓷盤電阻：面板上共有三個(gè)瓷盤電阻，一個(gè)90/1.3A電阻，兩個(gè) 900/0.41A電阻，通過(guò)旋轉(zhuǎn)手柄調(diào)節(jié)電阻值的大小，單個(gè)電阻回路中均設(shè)有熔絲保

9、護(hù)。0.2 電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)的基本要求 通過(guò)實(shí)驗(yàn)，可以加深對(duì)理論的理解，培養(yǎng)和提高學(xué)生獨(dú)立動(dòng)手能力和分析、解決問(wèn)題的能力。電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容較多、較新，實(shí)驗(yàn)也比較復(fù)雜，系統(tǒng)性較強(qiáng)。一、在完成指定的實(shí)驗(yàn)后，應(yīng)具備以下能力: (1)掌握電力電子變流裝置觸發(fā)、主電路及驅(qū)動(dòng)電路的構(gòu)成及調(diào)試方法，能初步設(shè)計(jì)和應(yīng)用這些電路。 (2)熟悉并掌握基本實(shí)驗(yàn)設(shè)備、測(cè)試儀器的性能及使用方法。 (3)能夠運(yùn)用理論知識(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、結(jié)果進(jìn)行分析和處理，解決實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題。 (4)能夠綜合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，編寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。 二、實(shí)驗(yàn)過(guò)程電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)包括準(zhǔn)備、實(shí)施和總結(jié)三個(gè)主要階段。 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備即為實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)階段

10、，是保證實(shí)驗(yàn)?zāi)芊耥樌M(jìn)行的必要步驟；每次實(shí)驗(yàn)前都應(yīng)先進(jìn)行預(yù)習(xí)，從而提高實(shí)驗(yàn)質(zhì)量和效率，否則就有可能在實(shí)驗(yàn)時(shí)不知如何下手，即浪費(fèi)時(shí)間，也完不成實(shí)驗(yàn)要求，甚至有可能損壞實(shí)驗(yàn)裝置；因此，實(shí)驗(yàn)前應(yīng)做到： (1)復(fù)習(xí)教材中與實(shí)驗(yàn)有關(guān)的內(nèi)容，熟悉與本次實(shí)驗(yàn)相關(guān)的理論知識(shí)。 (2)閱讀本教材中的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，了解本次實(shí)驗(yàn)的目的和內(nèi)容；掌握本次實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的工作原理和方法；明確實(shí)驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題。 (3)寫(xiě)出預(yù)習(xí)報(bào)告，其中應(yīng)包括實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的詳細(xì)接線圖、實(shí)驗(yàn)步驟、數(shù)據(jù)記錄表格等。 (4)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分組，一般情況下，為每組12 人。 在完成理論學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)等環(huán)節(jié)后，就可進(jìn)入實(shí)驗(yàn)實(shí)施階段。實(shí)驗(yàn)時(shí)要做到以下幾點(diǎn)： (1)實(shí)

11、驗(yàn)開(kāi)始前，檢查預(yù)習(xí)報(bào)告，要求學(xué)生了解本次實(shí)驗(yàn)的目的、內(nèi)容和方法，只有滿足此要求后，方能允許實(shí)驗(yàn)。 (2)熟悉本次實(shí)驗(yàn)使用的實(shí)驗(yàn)設(shè)備、儀器，明確這些設(shè)備的功能與使用方法。 (3)按實(shí)驗(yàn)小組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)小組成員應(yīng)進(jìn)行明確的分工，以保證實(shí)驗(yàn)操作協(xié)調(diào)，記錄數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，各人的任務(wù)應(yīng)在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行中實(shí)行輪換，以便實(shí)驗(yàn)參加者能全面掌握實(shí)驗(yàn)技術(shù)，提高動(dòng)手能力。 (4)按預(yù)習(xí)報(bào)告上的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)詳細(xì)線路圖進(jìn)行接線，一般情況下，接線次序?yàn)橄戎麟娐罚罂刂齐娐?；先串?lián)，后并聯(lián)。 (5)完成實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)接線后，必須進(jìn)行自查；串聯(lián)回路從電源的某一端出發(fā)，按回路逐項(xiàng)檢查各儀表、設(shè)備、負(fù)載的位置、極性等是否正確；并聯(lián)支路則檢查其兩

12、端的連接點(diǎn)是否在指定的位置；距離較遠(yuǎn)的兩連接端必須選用長(zhǎng)導(dǎo)線直接跨接，不得用兩根導(dǎo)線在實(shí)驗(yàn)裝置上的某接線端進(jìn)行過(guò)渡性連接。 (6)實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)按實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)所提出的要求及步驟，逐項(xiàng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和操作；系統(tǒng)啟動(dòng)前，應(yīng)使負(fù)載電阻值最大，給定電位器處于零位；測(cè)試記錄點(diǎn)的分布應(yīng)均勻；如需改接實(shí)驗(yàn)線路時(shí)，必須斷開(kāi)主電源方可進(jìn)行；實(shí)驗(yàn)中應(yīng)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是否正常，所得數(shù)據(jù)是否合理，實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否與理論相一致。 (7)完成實(shí)驗(yàn)全部?jī)?nèi)容后，應(yīng)請(qǐng)指導(dǎo)教師檢查實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、記錄的波形。經(jīng)指導(dǎo)教師認(rèn)可后方可拆除接線，整理好連線、儀器、工具，使之物歸原位。 實(shí)驗(yàn)的最后階段是實(shí)驗(yàn)總結(jié)，即對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、繪制波形和圖表、分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、

13、撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。每位實(shí)驗(yàn)參與者都要獨(dú)立完成一份實(shí)驗(yàn)報(bào)告，實(shí)驗(yàn)報(bào)告的編寫(xiě)應(yīng)持嚴(yán)肅認(rèn)真、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。如實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論有較大出入時(shí)，不得隨意修改實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果，不得用湊數(shù)據(jù)的方法來(lái)向理論靠攏，而是用理論知識(shí)來(lái)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果，解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，找出引起較大誤差的原因。 實(shí)驗(yàn)報(bào)告的一般格式如下: (1)實(shí)驗(yàn)名稱、專業(yè)、班級(jí)、實(shí)驗(yàn)學(xué)生姓名、同組者姓名和實(shí)驗(yàn)時(shí)間。 (2)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)線路、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。 (3)實(shí)驗(yàn)設(shè)備、儀器、儀表的型號(hào)、規(guī)格、銘牌數(shù)據(jù)及實(shí)驗(yàn)裝置編號(hào)。 (4)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理、列表、計(jì)算，并列出計(jì)算所用的計(jì)算公式。 (5)畫(huà)出與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的特性曲線及記錄的波形。 (6)用理論知識(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)

14、結(jié)果進(jìn)行分析總結(jié)，得出明確的結(jié)論。 (7)對(duì)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的某些現(xiàn)象、遇到的問(wèn)題進(jìn)行分析、討論，寫(xiě)出心得體會(huì)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)提出自己的建議和改進(jìn)措施。 (8)實(shí)驗(yàn)報(bào)告應(yīng)寫(xiě)在一定規(guī)格的報(bào)告紙上，保持整潔。 (9)每次實(shí)驗(yàn)每人獨(dú)立完成一份報(bào)告，按時(shí)送交指導(dǎo)教師批閱。 0.3 實(shí)驗(yàn)安全操作規(guī)程 為了順利完成電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)，確保實(shí)驗(yàn)時(shí)人身安全與設(shè)備可靠運(yùn)行要嚴(yán)格遵守如下安全操作規(guī)程： (1)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程時(shí)，絕對(duì)不允許雙手同時(shí)接到”三相主電路輸出”的兩個(gè)輸出端，將人體作為負(fù)載使用。 (2)提高安全用電常識(shí)，任何接線和拆線都必須在切斷主電源后方可進(jìn)行。 (3)獨(dú)立完成接線或改接線路后，應(yīng)仔細(xì)再次核對(duì)線路是否正確，并

15、使組內(nèi)其他同學(xué)引起注意后方可接通主電源。 (4)如果在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)生告警情況，應(yīng)仔細(xì)檢查實(shí)驗(yàn)線路以及電位器的調(diào)節(jié)參數(shù)，確定無(wú)誤后方能重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 (5)在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意所接儀表的最大量程，選擇合適的負(fù)載完成實(shí)驗(yàn)，以免損壞儀表、電源或負(fù)載。 (6)電源控制屏以及各掛件上所用保險(xiǎn)絲規(guī)格和型號(hào)不得私自改變，否則可能會(huì)引起不可預(yù)料的后果。 (7)控制屏起動(dòng)前負(fù)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(dòng)，啟動(dòng)后必須緩慢增加給定，以免元器件和設(shè)備過(guò)載損壞。0.4 常用實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備 電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)常用的儀器設(shè)備主要有萬(wàn)用表和示波器，萬(wàn)用表可以用來(lái)測(cè)量交直流電壓、電流和電阻值等，還經(jīng)

16、常用來(lái)檢驗(yàn)是否有電和判斷線路通斷。示波器用來(lái)觀察波形，需要使用探頭來(lái)連接測(cè)量對(duì)象。無(wú)論使用萬(wàn)用表還是示波器，都需要確保測(cè)量對(duì)象與儀器設(shè)備的設(shè)置是一致的，并且不能超過(guò)儀器的最大量程。1 晶閘管觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)1.1 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)熟悉單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的工作原理及電路中各元件的作用。 (2)掌握單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的基本調(diào)試步驟。 二、實(shí)驗(yàn)所需掛件及附件序號(hào)型 號(hào)備 注1PE-01 電源控制屏該控制屏包含“三相電源輸出”等幾個(gè)模塊。2PE-12 晶閘管觸發(fā)電路（一）該掛件包含“單結(jié)晶體管觸發(fā)電路”等模塊。3雙通道示波器PE-12面板三、實(shí)驗(yàn)線路及原理單結(jié)晶體管觸發(fā)電路利用單

17、結(jié)晶體管(又稱雙基極二極管)的負(fù)阻特性和RC 充放電特性，可組成頻率可調(diào)的自激振蕩電路，如圖1.1所示。圖1.1 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路原理圖圖中V6 為單結(jié)晶體管，其常用型號(hào)有BT33和BT35兩種，由等效電阻V5和C1組成RC 充電回路，由C1-V6-脈沖變壓器原邊組成電容放電回路，調(diào)節(jié)RP1電位器即可改變C1充電回路中的等效電阻，即改變電路的充電時(shí)間。 工作原理簡(jiǎn)述如下： 由同步變壓器副邊輸出60V的交流同步電壓，經(jīng)VD1半波整流，再由穩(wěn)壓管V1、V2進(jìn)行削波，從而得到梯形波電壓，其過(guò)零點(diǎn)與電源電壓的過(guò)零點(diǎn)同步，梯形波通過(guò)R7 及等效可變電阻V5向電容C1充電，當(dāng)充電電壓達(dá)到單結(jié)晶體管的峰值

18、電壓UP時(shí)，V6導(dǎo)通，電容通過(guò)脈沖變壓器原邊迅速放電，同時(shí)脈沖變壓器副邊輸出觸發(fā)脈沖；同時(shí)由于放電時(shí)間常數(shù)很小，C1兩端的電壓很快下降到單結(jié)晶體管的谷點(diǎn)電壓Uv，使得V6重新關(guān)斷，C1再次被充電，周而復(fù)始，就會(huì)在電容C1兩端呈現(xiàn)鋸齒波形，在每次V6導(dǎo)通的時(shí)刻，均在脈沖變壓器副邊輸出觸發(fā)脈沖；在一個(gè)梯形波周期內(nèi)，V6可能導(dǎo)通、關(guān)斷多次，但對(duì)晶閘管而言只有第一個(gè)輸出脈沖起作用。電容C1的充電時(shí)間常數(shù)由等效電阻等決定，調(diào)節(jié)RP1電位器改變C1的充電時(shí)間，控制第一個(gè)有效觸發(fā)脈沖的出現(xiàn)時(shí)刻，從而實(shí)現(xiàn)移相控制；單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的各點(diǎn)典型波形如圖1.2 所示。 電位器RP1 已裝在面板上，同步信號(hào)已在內(nèi)部

19、接好無(wú)需外接，所有的測(cè)試信號(hào)均在面板上引出。 圖1.2 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路各點(diǎn)典型波形(=90°) 四、實(shí)驗(yàn)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(diǎn)電壓波形的觀察。 五、預(yù)習(xí)要求閱讀電力電子技術(shù)教材中有關(guān)單結(jié)晶體管的內(nèi)容，理解弄清單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的工作原理。 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C1的數(shù)值有什么關(guān)系? (2)單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的移相范圍能否達(dá)到180°?七、實(shí)驗(yàn)方法 (1)單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的波形觀測(cè)用兩根導(dǎo)線將PE-01電源控制屏的“三相主電路”A、B、C輸出任意兩相與PE-12的“外接220V”端連接；按下控制屏

20、上的“啟動(dòng)”按鈕，聽(tīng)到控制屏內(nèi)有交流接觸器瞬間吸合，此時(shí)“三相主電路輸出”應(yīng)輸出線電壓為220V的交流電源；打開(kāi)PE-12電源開(kāi)關(guān)，船形開(kāi)關(guān)發(fā)光，這時(shí)掛件中所有的觸發(fā)電路都開(kāi)始工作；用雙通道示波器一路探頭觀測(cè)60V的同步電壓信號(hào)，另一路探頭觀察單結(jié)晶體管觸發(fā)電路，經(jīng)半波整流后“1”點(diǎn)的波形，經(jīng)穩(wěn)壓管削波得到“2”、“3”點(diǎn)的波形，調(diào)節(jié)移相電位器RP1，觀察“4”點(diǎn)鋸齒波的變化及“5”點(diǎn)的觸發(fā)脈沖波形；觀測(cè)輸出的“G、K”觸發(fā)電壓波形，其能否在30°170°范圍內(nèi)移相? (2)單結(jié)晶體管觸發(fā)電路各點(diǎn)波形的記錄 調(diào)節(jié)RP1電位器，當(dāng)30°、60°、90

21、76;及120°時(shí)，將單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的各觀測(cè)點(diǎn)波形描繪下來(lái)，并與圖1.2的波形進(jìn)行比較。 八、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 畫(huà)出=60°時(shí)，單結(jié)晶體管觸發(fā)電路各點(diǎn)輸出的波形及其幅值。 九、注意事項(xiàng)(1)雙通道示波器有兩個(gè)探頭，可同時(shí)觀測(cè)兩路信號(hào)，但這兩探頭的地線都與示波器的外殼相連，所以兩個(gè)探頭的地線不能同時(shí)接在同一電路的不同電位的兩個(gè)點(diǎn)上，否則這兩點(diǎn)會(huì)通過(guò)示波器外殼發(fā)生電氣短路。為此，為了保證測(cè)量的順利進(jìn)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(gè)問(wèn)題。當(dāng)需要同時(shí)觀察兩個(gè)信號(hào)時(shí)，必須在被測(cè)電路上找到這兩個(gè)信號(hào)的公共點(diǎn)，將探頭的地線接于此處，探頭各

22、接至被測(cè)信號(hào)，只有這樣才能在示波器上同時(shí)觀察到兩個(gè)信號(hào)，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(shí)，需將輸出端“G”和“K”分別接到晶閘管的門極和陰極，否則無(wú)法觀察到正確的脈沖波形。 (3)在示波器讀取波形的幅度及周期時(shí)，應(yīng)注意示波器的“V/DIV”和“t/DIV”數(shù)值，防止讀數(shù)錯(cuò)誤。1.2 鋸齒波同步移相觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn) 一、實(shí)驗(yàn)?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(shí)驗(yàn)所需掛件及附件 序號(hào)型 號(hào)備 注1PE-01 電源控制屏該控制屏包含“三相電源輸出”等幾個(gè)模塊。2PE-12

23、晶閘管觸發(fā)電路（一）該掛件包含“單結(jié)晶體管觸發(fā)電路”等模塊。3雙通道示波器三、實(shí)驗(yàn)線路及原理鋸齒波同步移相觸發(fā)電路 I、II 由同步檢測(cè)、鋸齒波形成、移相控制、脈沖形成、脈沖放大等環(huán)節(jié)組成，其原理圖如圖1.3所示。由V3、VD1、VD2、C1 等元件組成同步檢測(cè)環(huán)節(jié)，其作用是利用同步電壓U 來(lái)控制鋸齒波產(chǎn)生的時(shí)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(shí)，恒流源對(duì)C2 充電形成鋸齒波；當(dāng)V3 導(dǎo)通時(shí)，電容C2 通過(guò)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，改變對(duì)電容的充電時(shí)間，從而改變了鋸齒波的斜率；控制電壓U 、偏移電壓U 和鋸齒波電壓在 V5

24、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??；V6、V7 構(gòu)成脈沖形成放大環(huán)節(jié)，C5 為強(qiáng)觸發(fā)電容用于改善脈沖的前沿，由脈沖變壓器輸出觸發(fā)脈沖，電路的各點(diǎn)典型波形如圖1.4所示。 圖1.3 鋸齒波同步移相觸發(fā)電路I 原理圖（注：圖上的TP7在實(shí)際裝置上是TP8）本裝置設(shè)有兩路鋸齒波同步移相觸發(fā)電路，分別為I和II，它們?cè)陔娐飞贤耆粯?，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°，供完成單相整流及逆變電路實(shí)驗(yàn)用。 電位器RP1、RP2 及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(cè)試信號(hào)

25、均在面板上引出。 四、實(shí)驗(yàn)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(diǎn)波形的觀察和分析。 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，理解鋸齒波同步移相觸發(fā)電路的基本工作原理。(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(diǎn)? (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)? 圖1.4 鋸齒波同步移相觸發(fā)電路I 各點(diǎn)典型波形(90°)七、實(shí)驗(yàn)方法(1) 用兩根導(dǎo)線將PE-01電源控制屏的“三相主電路”A、B、C輸出任意兩相與PE-12的“外 接220V”端連接；

26、按下控制屏上的“啟動(dòng)”按鈕，聽(tīng)到控制屏內(nèi)有交流接觸器瞬間吸合，此時(shí)“三相主電路輸出”應(yīng)輸出線電壓為220V的交流電源；打開(kāi)PE-12電源開(kāi)關(guān)，船形開(kāi)關(guān)發(fā)光，這時(shí)掛件中所有的觸發(fā)電路都開(kāi)始工作；用雙通道示波器觀察鋸齒波同步觸發(fā)電路各觀察孔的波形。 同時(shí)觀察同步電壓和“1”點(diǎn)的電壓波形，了解“1”點(diǎn)波形形成的原因。 觀察“1”、“2”、“3”點(diǎn)的電壓波形，了解鋸齒波寬度和“1”點(diǎn)電壓波形的關(guān)系。 調(diào)節(jié)電位器RP1，觀測(cè)“3”點(diǎn)鋸齒波斜率的變化。 觀察“4”“8”點(diǎn)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“5”點(diǎn)電壓U5 和“8”點(diǎn)電壓U8的對(duì)應(yīng)關(guān)系。 (2)調(diào)節(jié)觸發(fā)脈沖的移相范圍

27、將控制電壓Uct調(diào)至零(即將電位器RP2逆時(shí)針旋到底)，用示波器觀察同步電壓信號(hào)和“8”點(diǎn)U8的波形，調(diào)節(jié)偏移電壓Ub (即調(diào)RP3電位器)，使170°。(3)調(diào)節(jié)Uct使60°，觀察并記錄U1U8及輸出 “G、K”脈沖電壓的波形，標(biāo)出其幅值與寬度，并記錄在下表中。U1U2U3U4U5U6U7U8幅值(V)寬度(ms)八、實(shí)驗(yàn)報(bào)告(1)整理、描繪實(shí)驗(yàn)中記錄的各點(diǎn)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°，應(yīng)如何調(diào)整? 九、注意事項(xiàng) 參照實(shí)驗(yàn)1.1的注意事項(xiàng)。 2 橋式全控整流及有源逆變電路

28、實(shí)驗(yàn)2.1 單相橋式全控整流及有源逆變電路實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)加深理解單相橋式全控整流及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(guò)程。 (3)研究單相橋式變流電路逆變的全過(guò)程，掌握實(shí)現(xiàn)有源逆變的條件。 (4)了解產(chǎn)生逆變失敗的原因及預(yù)防方法。 二、實(shí)驗(yàn)所需掛件及附件 序號(hào)型 號(hào)備 注1PE-01 電源控制屏該控制屏包含“三相電源輸出”等幾個(gè)模塊。2PE-11 三相可控整流電路（一）該掛件包含“晶閘管”等幾個(gè)模塊。3PE-12 晶閘管觸發(fā)電路（一）該掛件包含“單結(jié)晶體管觸發(fā)電路”等模塊。4雙通道示波器5萬(wàn)用表PE-11面板三、實(shí)驗(yàn)線路及原理圖2.1為單相橋式整流帶電阻電感性負(fù)

29、載，其輸出負(fù)載R用控制屏右下處的可調(diào)電阻器，將兩個(gè)900 接成并聯(lián)形式，電抗Ld選用控制屏下部的700mH，直流電壓、電流表均在控制屏面板上。觸發(fā)電路采用PE-12掛件箱上的“鋸齒波同步移相觸發(fā)電路”和“”。 圖2.1 單相橋式全控整流實(shí)驗(yàn)原理圖圖2.2 單相橋式有源逆變電路實(shí)驗(yàn)原理圖圖2.2為單相橋式有源逆變實(shí)驗(yàn)原理圖，三相電源經(jīng)三相不控整流，得到一個(gè)上負(fù)下正的直流電源，供逆變橋路使用，逆變橋路逆變出的交流電壓經(jīng)升壓變壓器升壓后反饋回電網(wǎng)；“三相不控整流”從電源控制屏下獲得，其中控制屏下部分的“心式變壓器”在此作為升壓變壓器用，從晶閘管逆變出的電壓接“心式變壓器”的中壓端Am、Bm，返回電網(wǎng)

30、的電壓從其高壓端A、B輸出，為了避免輸出的逆變電壓過(guò)高而損壞心式變壓器，故將變壓器接成Y/Y接法；圖中的電阻R、電抗Ld和觸發(fā)電路與整流所用相同。 從PE-12輸出的四路觸發(fā)脈沖，在接到晶閘管主電路的時(shí)候必須要遵循以下規(guī)定：PE-12輸出的G1K1和G4K4觸發(fā)脈沖信號(hào)接到PE-11的VT3和VT4，G2K2和G3K3觸發(fā)脈沖信號(hào)接到VT1和VT6。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 (1)單相橋式全控整流電路帶電阻電感負(fù)載。 (2)單相橋式有源逆變電路實(shí)驗(yàn)。 (3)有源逆變電路逆變失敗現(xiàn)象的觀察。 五、預(yù)習(xí)要求(1)閱讀電力電子技術(shù)教材中有關(guān)單相橋式全控整流電路的有關(guān)內(nèi)容。(2)閱讀電力電子技術(shù)教材中有關(guān)有源逆變

31、電路的內(nèi)容，掌握實(shí)現(xiàn)有源逆變的必要條件。 六、思考題實(shí)現(xiàn)有源逆變的條件是什么?在本實(shí)驗(yàn)中是如何保證滿足這些條件? 七、實(shí)驗(yàn)方法(1)觸發(fā)電路的調(diào)試 用兩根導(dǎo)線將PE-01電源控制屏的“三相主電路”A、B、C輸出任意兩相與PE-12的“外接220V”端連接；按下控制屏上的“啟動(dòng)”按鈕，聽(tīng)到控制屏內(nèi)有交流接觸器瞬間吸合，此時(shí)“三相主電路輸出”應(yīng)輸出線電壓為220V的交流電源；打開(kāi)PE-12電源開(kāi)關(guān)，船形開(kāi)關(guān)發(fā)光，這時(shí)掛件中所有的觸發(fā)電路都開(kāi)始工作，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逆時(shí)針旋到底)，觀察同步電壓信號(hào)和“8”點(diǎn)U8的波形，調(diào)節(jié)偏移

32、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中相應(yīng)晶閘管的門極和陰極（PE-12輸出的G1K1和G4K4觸發(fā)脈沖信號(hào)接到PE-11的VT3和VT4，G2K2和G3K3觸發(fā)脈沖信號(hào)接到VT1和VT6），注意不要把相序接反了，否則無(wú)法進(jìn)行整流和逆變實(shí)驗(yàn)；并將PE-11上的控制觸發(fā)脈沖的開(kāi)關(guān)都打到“斷”的位置,確保晶閘管不被誤觸發(fā)。 按圖2.1接線，將電阻器放在最大阻值處，按下“啟動(dòng)”按鈕，保持Ub偏移電壓不變(即RP3固定)的情況下，逐漸增加Uct（調(diào)節(jié)RP2），輸出電壓逐步升高，在=30°、60°、90°及120

33、°時(shí)，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(fù)載電壓Ud 的數(shù)值于下表中。 30 °60 °90 °120 °U2Ud（記錄值）Ud（計(jì)算值）計(jì)算公式：Ud O.9U2 (1+cos)/2(3)單相橋式有源逆變電路實(shí)驗(yàn)按圖2.2接線，將電阻器放在最大阻值處，按下“啟動(dòng)”按鈕，保持Ub偏移電壓不變(即RP3固定)的情況下，逐漸增加Uct（調(diào)節(jié)RP2），可以觀測(cè)到輸出電壓逐步減小，當(dāng)晶閘管兩端電壓恰好為0時(shí)，為90°，此時(shí)繼續(xù)增大Uct，輸出電壓由負(fù)變到正，表明晶閘管處于整流狀態(tài)，在=30&#

34、176;、60°及90°時(shí)，觀察、記錄逆變電流Id晶閘管兩端電壓Uvt 的波形，并記錄負(fù)載電壓Ud 的數(shù)值于下表中。 30 °60 °90 °U2Ud（記錄值）Ud（計(jì)算值）(4)逆變失敗現(xiàn)象的觀察調(diào)節(jié)Uct，使=150°，觀察Ud 波形。突然關(guān)斷觸發(fā)脈沖（可將觸發(fā)信號(hào)拆去），用雙蹤慢掃描示波器觀察逆變失敗現(xiàn)象，記錄逆變失敗時(shí)的Ud波形。 八、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 (1)畫(huà)出=30°、60°、90°、120°及150°時(shí)Ud 和Uvt 的波形。(2)畫(huà)出電路的移相特性Ud=f()曲線。 (3)分析

35、逆變失敗的原因及逆變失敗后會(huì)產(chǎn)生的后果。 九、注意事項(xiàng) (1)參照實(shí)驗(yàn)1.1的注意事項(xiàng)一；(2)在本實(shí)驗(yàn)中，觸發(fā)脈沖是從外部接入PE-11面板上晶閘管的門極和陰極，此時(shí),應(yīng)將所用晶閘管對(duì)應(yīng)的觸發(fā)脈沖的開(kāi)關(guān)撥向“斷”的位置，避免誤觸發(fā)。 (3)要注意的是，供給PE-12掛件電源必須與接到主電路的電源必須是同一路，同時(shí)要保證相 位上一致，否則無(wú)法順利完成該實(shí)驗(yàn)。 (4)為了保證完成逆變實(shí)驗(yàn)時(shí)，避免不小心從逆變狀態(tài)調(diào)到整流狀態(tài)而不發(fā)生過(guò)流的情況， 應(yīng)將回路中的電阻R取比較大的值，保證晶閘管能可靠工作。2.2 三相橋式全控整流及有源逆變電路實(shí)驗(yàn) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?(1)加深理解三相橋式全控整流及有源逆變電

36、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(diǎn)的典型波形。 二、實(shí)驗(yàn)所需掛件及附件 序號(hào)型 號(hào)備 注1PE-01 電源控制屏該控制屏包含“三相電源輸出”等幾個(gè)模塊。2PE-11 三相可控整流電路（一）該掛件包含“晶閘管”等幾個(gè)模塊。3雙通道示波器4萬(wàn)用表三、實(shí)驗(yàn)線路及原理 三相橋式全控整流主電路由三相晶閘管及負(fù)載組成，實(shí)驗(yàn)線路見(jiàn)圖2.3，觸發(fā)電路為PE-11中的集成觸發(fā)電路，由KCO4 、KC4l、KC42 等集成芯片組成，可輸出經(jīng)高頻調(diào)制后的雙窄脈沖，以上的集成電路的內(nèi)部原理可參考附錄中的相關(guān)內(nèi)容，圖中的可調(diào)電阻R、電感Ld 、直流電壓及電流表均在電源控制屏上，電阻R將兩個(gè)90

37、0接成并聯(lián)形式；電感選用700mH。 圖2.3 三相橋式全控整流電路實(shí)驗(yàn)原理圖圖2.4 三相橋式有源逆變電路實(shí)驗(yàn)原理圖在三相橋式有源逆變電路中，實(shí)驗(yàn)線路如圖2.4所示，圖中的電阻將并聯(lián)形式改為串聯(lián)形式、電感的取值與整流的完全一致，而三相不控整流及心式變壓器均在電源控制屏上，其中心式變壓器用作升壓變壓器，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，變壓器接成Y/Y接法。 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 (1)三相橋式全控整流電路。 (2)三相橋式有源逆變電路。 (3)在整流或有源逆變狀態(tài)下，當(dāng)觸發(fā)電路出現(xiàn)故障（人為模擬）時(shí)觀測(cè)主電路的各電壓波形。 五、預(yù)習(xí)要求 (1)

38、閱讀電力電子技術(shù)教材中有關(guān)三相橋式全控整流電路的有關(guān)內(nèi)容。 (2)閱讀電力電子技術(shù)教材中有關(guān)有源逆變電路的有關(guān)內(nèi)容，掌握實(shí)現(xiàn)有源逆變的基本條件。 (3)學(xué)習(xí)前面有關(guān)集成觸發(fā)電路的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，掌握該觸發(fā)電路的工作原理。 六、思考題 (1)如何解決主電路和觸發(fā)電路的同步問(wèn)題?在本實(shí)驗(yàn)中，主電路三相電源的相序可任意設(shè)定嗎? (2)在本實(shí)驗(yàn)的整流及逆變時(shí)，對(duì)角有什么要求?為什么? 七、實(shí)驗(yàn)方法 (1)PE-11上的“觸發(fā)電路”調(diào)試 打開(kāi)PE-01電源控制屏上的總電源開(kāi)關(guān)，操作“電源控制屏”上的“三相電網(wǎng)電壓指示”開(kāi)關(guān)，觀察輸入的三相電網(wǎng)電壓是否平衡。 打開(kāi)PE-11電源開(kāi)關(guān)，撥動(dòng) “觸發(fā)脈沖指示”開(kāi)關(guān)，

39、使“窄”處的發(fā)光管亮。 用雙通道示波器觀察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(cè)孔左側(cè)），使三相鋸齒波斜率盡可能一致。 將控制屏下面的“給定”輸出Ug直接與PE-11上的移相控制電壓Uct相接，將給定開(kāi)關(guān)S1撥到“正給定”位置， S2撥到“停止”位置（即Uct =0），調(diào)節(jié)PE-11上的偏移電壓電位器，用雙通道示波器同時(shí)觀察A相同步電壓信號(hào)和“脈沖觀察孔” VT1的輸出波形，使=170°。此時(shí)注意的起始點(diǎn)。 將給定開(kāi)關(guān)S2撥到運(yùn)行位置，適當(dāng)增加給定Ug 的正電壓輸出，觀測(cè)PE-11上“脈沖觀察孔”的波形，此時(shí)應(yīng)觀測(cè)到雙窄觸發(fā)脈沖。 用20芯的扁平電

40、纜，將PE-11的“觸發(fā)脈沖輸出”端與“觸發(fā)脈沖輸入”端相連，并將PE-11 “觸發(fā)脈沖控制”上的六個(gè)開(kāi)關(guān)撥至“通”側(cè)，用示波器觀察VT1VT6晶閘管門極和陰極之間的觸發(fā)脈沖是否正常。 (2)三相橋式全控整流電路按圖2.3接線，將控制屏上的 “給定”正給定輸出調(diào)到零(RP1電位器逆時(shí)針旋到底)，可調(diào)電阻器R放在最大阻值處，按下“啟動(dòng)”按鈕，逐步調(diào)節(jié)給定電位器，增大移相電壓，使角在30°150°范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，同時(shí)，根據(jù)需要不斷調(diào)整負(fù)載電阻R,使得負(fù)載電流Id 保持在0.6A左右(注意Id 不得超過(guò)0.82A) 。用示波器觀察并記錄=30°、60°及90

41、76;時(shí)的整流電壓Ud 和晶閘管兩端電壓Uvt的波形，并記錄相應(yīng)的Ud 數(shù)值于下表中。 30 °60 °90 °U2Ud（記錄值）Ud（計(jì)算值）計(jì)算公式：Ud =2.34U2 cos (3)三相橋式有源逆變電路 按圖2.4接線，將電源控制屏上的 “給定”正給定輸出調(diào)到零(RP1電位器逆時(shí)針旋到底)，將可調(diào)電阻器R放在最大阻值處，按下“啟動(dòng)”按鈕，調(diào)節(jié)給定電位器，增加移相電壓，使角在30°90°范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，同時(shí)，根據(jù)需要不斷調(diào)整負(fù)載電阻R,使得電流Id 保持在0.3A左右(注意Id 不得超過(guò)0.41A) 。用示波器觀察并記錄=30°、6

42、0 °及90°時(shí)的電壓Ud 和晶閘管兩端電壓Uvt的波形，并記錄相應(yīng)的Ud 數(shù)值于下表中。 30 °60 °90 °U2Ud（記錄值）Ud（計(jì)算值）計(jì)算公式:Ud =2.34U2 cos(180°- ) (4)故障現(xiàn)象的模擬 當(dāng)=60°時(shí)，將任意一路或幾路觸發(fā)脈沖開(kāi)關(guān)撥向“斷開(kāi)”位置，模擬晶閘管失去觸發(fā)脈沖時(shí)的故障，觀察并記錄此時(shí)的Ud 、UVT波形的變化情況。 八、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 (1)畫(huà)出電路的移相特性Ud =f()。 (2)畫(huà)出觸發(fā)電路的傳輸特性 =f(Uct)。 (3)畫(huà)出=30°、60°、90

43、6;、120°及150°時(shí)的整流電壓Ud和晶閘管兩端電壓UVT 的波形。 (4)簡(jiǎn)單分析模擬的故障現(xiàn)象。 九、注意事項(xiàng) (1)可參考實(shí)驗(yàn)一的注意事項(xiàng)。 (2)為了防止過(guò)流，啟動(dòng)時(shí)必須將負(fù)載電阻R調(diào)至最大阻值位置。 (3)有時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)脈沖的相位只能移動(dòng) 120°左右就消失了，這是因?yàn)?KC04觸發(fā)電路的原因，KC04觸發(fā)電路要求電源相位關(guān)系嚴(yán)格按 A、B、C 的排列順序，如果 A、C 兩相相位接反，結(jié)果就會(huì)如此，此時(shí)對(duì)整流實(shí)驗(yàn)無(wú)影響，但在逆變時(shí)，由于整個(gè)調(diào)節(jié)范圍只能到120°，實(shí)驗(yàn)效果不明顯，可自行將四芯插頭內(nèi)的A、C 相兩相的導(dǎo)線對(duì)調(diào)，就能保證有足夠的移相

44、范圍。3 三相交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?(1) 了解三相交流調(diào)壓觸發(fā)電路的工作原理。 (2) 加深理解三相交流調(diào)壓電路的工作原理。 (3) 了解三相交流調(diào)壓電路帶不同負(fù)載時(shí)的工作特性。 二、實(shí)驗(yàn)所需掛件及附件 序號(hào)型 號(hào)備 注1PE-01 電源控制屏該控制屏包含“三相電源輸出”等幾個(gè)模塊。2PE-11 三相可控整流電路（一）該掛件包含“晶閘管”等幾個(gè)模塊。3雙通道示波器4萬(wàn)用表三、實(shí)驗(yàn)線路及原理 三相交流調(diào)壓電路由三路單相調(diào)壓電路組合而成，觸發(fā)脈沖即可以用雙窄脈沖或?qū)捗}沖進(jìn)行觸發(fā)，本實(shí)驗(yàn)中使用雙窄脈沖，具體實(shí)驗(yàn)線路如圖3.1所示。 圖中6個(gè)晶閘管均在PE-11上，所用的負(fù)載及交流電壓、電

45、流表均從控制屏上取，負(fù)載電阻將兩個(gè)900結(jié)成并聯(lián)形式。 圖3.1三相交流調(diào)壓實(shí)驗(yàn)線路圖四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 (1)三相交流調(diào)壓器觸發(fā)電路的調(diào)試。 (2)三相交流調(diào)壓電路帶電阻性負(fù)載。 (3)三相交流調(diào)壓電路帶電阻電感性負(fù)載（選做）。 五、預(yù)習(xí)要求 (1)閱讀電力電子技術(shù)教材中有關(guān)交流調(diào)壓的內(nèi)容，掌握三相交流調(diào)壓的工作原理。 (2)如何使三相可控整流的觸發(fā)電路用于三相交流調(diào)壓電路。 六、實(shí)驗(yàn)方法 (1)DJK02和DJK02-1上的“觸發(fā)電路”調(diào)試打開(kāi)PE-01電源控制屏上的總電源開(kāi)關(guān)，操作“電源控制屏”上的“三相電網(wǎng)電壓指示”開(kāi)關(guān)，觀察輸入的三相電網(wǎng)電壓是否平衡。 打開(kāi)PE-11電源開(kāi)關(guān)，撥動(dòng)“觸發(fā)脈

46、沖指示”開(kāi)關(guān)，使“窄”處的發(fā)光管亮。 用雙通道示波器觀察 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(cè)孔左側(cè)），使三相鋸齒波斜率盡可能一致。 將控制屏下面的“給定”輸出Ug直接與PE-11上的移相控制電壓Uct相接，將給定開(kāi)關(guān)S1撥到“正給定”位置， S2撥到“停止”位置（即Uct =0），調(diào)節(jié)PE-11上的偏移電壓電位器，用雙通道示波器同時(shí)觀察A相同步電壓信號(hào)和“脈沖觀察孔” VT1的輸出波形，使=170°。此時(shí)注意的起始點(diǎn)。 將給定開(kāi)關(guān)S2撥到運(yùn)行位置，適當(dāng)增加給定Ug 的正電壓輸出，觀測(cè)PE-11上“脈沖觀察孔”的波形，此時(shí)應(yīng)觀測(cè)到雙窄觸發(fā)脈沖

47、。 用20芯的扁平電纜，將PE-11的“觸發(fā)脈沖輸出”端與“觸發(fā)脈沖輸入”端相連，并將PE-11“觸發(fā)脈沖控制”上的六個(gè)開(kāi)關(guān)撥至“通”側(cè)，用示波器觀察VT1VT6晶閘管門極和陰極之間的觸發(fā)脈沖是否正常。 (2)三相交流調(diào)壓器帶電阻性負(fù)載 使用晶閘管VT1VT6，按圖3.1連成三相交流調(diào)壓主電路，其觸發(fā)脈沖己通過(guò)內(nèi)部連線接好，只要將正橋脈沖的6個(gè)開(kāi)關(guān)撥至“接通”，即再晶閘管的門極和陰極加上觸發(fā)脈沖，同時(shí)將負(fù)載的三個(gè)電阻調(diào)節(jié)到阻值基本一致，接通主電源，用示波器觀察并記錄=30°、60°、90°、120°及150°時(shí)單個(gè)電阻上的輸出電壓波形，并記錄相

48、應(yīng)的輸出電壓有效值，填入下表: 30°60°90°120°150 °U212193137.67956七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 (1)整理并畫(huà)出實(shí)驗(yàn)中記錄的波形，作不同負(fù)載時(shí)的U=f()的曲線。 (2)討論、分析實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的各種問(wèn)題。 八、注意事項(xiàng) (1)可參考實(shí)驗(yàn)一的注意事項(xiàng)。 (2)調(diào)節(jié)阻抗角時(shí)，要注意不要使回路中的電流超過(guò)電抗器的最大電流，否則電抗器會(huì)進(jìn)入飽和區(qū)。4 直流斬波電路的性能研究（三種典型線路） 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?(1)熟悉直流斬波電路的工作原理。 (2)熟悉各種直流斬波電路的組成及其工作特點(diǎn)。 (3)了解PWM控制與驅(qū)動(dòng)電路的原理及其常用的集成

49、芯片。 二、實(shí)驗(yàn)所需掛件及附件 序號(hào)型 號(hào)備 注1PE-01 電源控制屏該控制屏包含“三相電源輸出”等幾個(gè)模塊。2PE-19 直流斬波實(shí)驗(yàn)3雙通道示波器4萬(wàn)用表PE-19面板三、實(shí)驗(yàn)線路及原理 (1)主電路 降壓斬波電路(Buck Chopper) 降壓斬波電路(Buck Chopper) 的原理圖及工作波形如圖4.1所示。圖中V為全控型器件，選用IGBT。D為續(xù)流二極管。由圖4.1b中V的柵極電壓波形UGE可知，當(dāng)V處于通態(tài)時(shí)，電源Ui向負(fù)載供電，UD=Ui。當(dāng)V處于斷態(tài)時(shí)，負(fù)載電流經(jīng)二極管D續(xù)流，電壓UD近似為零，至一個(gè)周期T結(jié)束，再驅(qū)動(dòng)V導(dǎo)通，重復(fù)上一周期的過(guò)程。負(fù)載電壓的平均值為： 式

50、中ton為V處于通態(tài)的時(shí)間，toff為V處于斷態(tài)的時(shí)間，T為開(kāi)關(guān)周期，為導(dǎo)通占空比，簡(jiǎn)稱占空比或?qū)ū?= ton/T)。由此可知，輸出到負(fù)載的電壓平均值UO最大為Ui，若減小占空比，則UO隨之減小，由于輸出電壓低于輸入電壓，故稱該電路為降壓斬波電路。 圖4.1 降壓斬波電路的原理圖及波形升壓斬波電路(Boost Chopper) 升壓斬波電路(Boost Chopper) 的原理圖及工作波形如圖4.2所示。電路也使用一個(gè)全控型器件V。由圖4.2b中V的柵極電壓波形UGE可知，當(dāng)V處于通態(tài)時(shí)，電源Ui向電感L1充電，充電電流基本恒定為I1，同時(shí)電容C1上的電壓向負(fù)載供電，因C1值很大，基本保持

51、輸出電壓UO為恒值。設(shè)V處于通態(tài)的時(shí)間為ton，此階段電感L1上積蓄的能量為UiI1ton。當(dāng)V處于斷態(tài)時(shí)Ui和L1共同向電容C1充電，并向負(fù)載提供能量。設(shè)V處于斷態(tài)的時(shí)間為toff，則在此期間電感L1釋放的能量為(UO-Ui)I1ton。當(dāng)電路工作于穩(wěn)態(tài)時(shí)，一個(gè)周期T內(nèi)電感L1積蓄的能量與釋放的能量相等，即：上式中的T/toff1, 輸出電壓高于電源電壓，故稱該電路為升壓斬波電路。 圖4.2 升壓斬波電路的原理圖及波形Cuk斬波電路 Cuk斬波電路的原理圖如圖 4.3所示。電路的基本工作原理是：當(dāng)可控開(kāi)關(guān)V處于通態(tài)時(shí)，UiL1V回路和負(fù)載RL2C2V回路分別流過(guò)電流。當(dāng)V處于斷態(tài)時(shí)，UiL1

52、C2D回路和負(fù)載RL2D回路分別流過(guò)電流，輸出電壓的極性與電源電壓極性相反。輸出電壓為： 若改變導(dǎo)通比，則輸出電壓可以比電源電壓高，也可以比電源電壓低。當(dāng)0<<1/2時(shí)為降壓，當(dāng)1/2<<1時(shí)為升壓。圖4.3 Cuk 斬波電路原理圖(2)控制與驅(qū)動(dòng)電路 控制電路以SG3525為核心構(gòu)成，SG3525為美國(guó)Silicon General公司生產(chǎn)的專用PWM 控制集成電路，其內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)及各引腳功能如圖4.4 所示，它采用恒頻脈寬調(diào)制控制方案，內(nèi)部包含有精密基準(zhǔn)源、鋸齒波振蕩器、誤差放大器、比較器、分頻器和保護(hù)電路等。調(diào)節(jié)Ur的大小，在A、B 兩端可輸出兩個(gè)幅度相等、頻率相

53、等、相位相差、占空比可調(diào)的矩形波（即 PWM信號(hào)）。它適用于各開(kāi)關(guān)電源、斬波器的控制。詳細(xì)的工作原理與性能指標(biāo)可參閱相關(guān)的資料。 圖4.4 SG3525芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與所需的外部組件四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 (1)控制與驅(qū)動(dòng)電路的測(cè)試 (2)三種直流斬波器的測(cè)試 五、思考題 (1)直流斬波電路的工作原理是什么？有哪些結(jié)構(gòu)形式和主要元器件？ (2)為什么在主電路工作時(shí)不能用示波器的兩個(gè)普通探頭同時(shí)對(duì)兩處波形進(jìn)行觀測(cè)？ 六、實(shí)驗(yàn)方法 (1) 控制與驅(qū)動(dòng)電路的測(cè)試 啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置電源，開(kāi)啟PE-19 控制電路電源開(kāi)關(guān)。 調(diào)節(jié)PWM脈寬調(diào)節(jié)電位器改變Ur，用雙通道示波器分別觀測(cè)SG3525的第 11 腳與第14腳的

54、波形，觀測(cè)輸出光耦輸出PWM信號(hào)的變化情況，并填入下表。 Ur(V)11(A)占空比(%)14(B)占空比(%)PWM占空比(%)用示波器分別觀測(cè)A、B 和光耦輸出PWM 信號(hào)的波形，記錄其波形、頻率和幅值，并填入下表。 觀測(cè)點(diǎn)A(11腳)B(14 腳)PWM波形類型幅值A(chǔ) (V)頻率f (Hz)用雙通道示波器的兩個(gè)探頭同時(shí)觀測(cè)11 腳和14 腳的輸出波形，調(diào)節(jié)PWM脈寬調(diào)節(jié)電位器，觀測(cè)兩路輸出的PWM信號(hào)，測(cè)出兩路信號(hào)的相位差，并測(cè)出兩路PWM信號(hào)之間最小的“死區(qū)”時(shí)間。 (2)直流斬波器的測(cè)試(使用一個(gè)探頭觀測(cè)波形) 斬波電路的輸入直流電壓Ui 由三相調(diào)壓器輸出的單相交流電經(jīng)電源控制屏上的

55、橋式整流及電容濾波后得到。接通交流電源，觀測(cè) Ui 波形，記錄其平均值(注：本裝置限定直流輸出最大值為50V ，輸入交流電壓的大小由調(diào)壓器調(diào)節(jié)輸出)。 按下列實(shí)驗(yàn)步驟依次對(duì)三種典型的直流斬波電路進(jìn)行測(cè)試。 切斷電源，根據(jù)PE-19 上的主電路圖，利用面板上的元器件連接好相應(yīng)的斬波實(shí)驗(yàn)線路，并接上電阻負(fù)載，負(fù)載電流最大值限制在200mA以內(nèi)。將控制與驅(qū)動(dòng)電路的輸出“V-G”、“V-E”分別接至V的G和E端。 檢查接線正確，尤其是電解電容的極性是否接反后，接通主電路和控制電路的電源。 用示波器觀測(cè)PWM信號(hào)的波形、UGE的電壓波形、UCE的電壓波形及輸出電壓UO和二極管兩端電壓UD的波形，注意各波形間的相位關(guān)系。 調(diào)節(jié)PWM脈寬調(diào)節(jié)電位器改變Ur，觀測(cè)在不同占空比時(shí)，記錄Ui、UO和的數(shù)值于下表中，從而畫(huà)出UO=f()的關(guān)系曲線。 降壓斬波電路(Buck Chopper) Ur(V)1.41.61.82.02.22.42.5占空比 (%)Ui(V)UO(V)升壓斬波電路(Boost Chopper) Ur(V)1.41.61.82.02.22.42.5占空比 (%)Ui(V)UO(V)Cuk斬波電路Ur(V)1.41.61.82.02.22.42.5占空比