電力電子技術(shù)實驗指導書級自動化匯總

年4月19日電力電子技術(shù)實驗指導書級自動化匯總文檔僅供參考，不當之處，請聯(lián)系改正。南昌大學科技學院信息學科部自動化系（第二版）（9月開始執(zhí)行）11月（適合電氣專業(yè)和自動化專業(yè)）目錄實驗一、單相鋸齒波移相觸發(fā)電路的研究…………1實驗二、單相全波可控整流電路……………………3實驗三、單相橋式半控整流電路……………………5實驗四、三相橋式全控整流電路……………………7實驗五、Buck—Boost變換電路研究………………10實驗六、單相交流調(diào)壓電路…………12實驗七、單相交流調(diào)功電路…………14實驗八、半橋型開關(guān)電源電路的研究………………16實驗九、晶閘管直流電機調(diào)速電路研………………18附錄（接線圖）實驗一單相鋸齒波移相觸發(fā)電路的研究一、實驗?zāi)康?、了解鋸齒波移相觸發(fā)電路的工作原理。2、了解鋸齒波移相觸發(fā)電路的一般特點。二、實驗內(nèi)容1、用示波器觀察觸發(fā)電路各測試點，記錄各點波形，分析電路的工作原理。三、實驗設(shè)備與儀器1、觸發(fā)電路掛箱Ⅰ（DST01）DT02單元。2、“電源及負載掛箱Ⅰ（DSP01）”或者“電力電子變換技術(shù)掛箱Ⅱa（DSE03）”DP01單元。3、慢掃描雙蹤示波器、數(shù)字萬用表等測試儀器四、實驗電路的組成及實驗操作圖1集成鋸齒波移相觸發(fā)電路1、實驗電路的組成：集成單相鋸齒波移相觸發(fā)電路的面板布置見圖1，圖中給出了集成電路的內(nèi)部原理示意圖。集成電路由同步檢測電路、鋸齒波形成電路、偏移電路、移相電壓及鋸齒波電壓綜合比較放大電路和功率放大電路組成。2、實驗操作：打開系統(tǒng)總電源，系統(tǒng)工作模式設(shè)置為“電力電子”。將主電源電壓選擇開關(guān)置于“3”位置，即將主電源相電壓設(shè)定為220V；取出主電路的一路輸出“U”和輸出中線“L01”連接到“DP01”單元隔離變壓器的交流輸入端“U”和“L01”；“DP01”單元的同步信號輸出端“A”和“B”連接到鋸齒波移相觸發(fā)電路（DT02）的同步信號輸入端“A”和“B”。然后，依次閉合控制電路、掛箱上的電源開關(guān)以及主電路。調(diào)節(jié)DT02單元的移相控制電位器“RP1”，用示波器分別觀測觸發(fā)器單元各測試點，并記錄各點波形，參考教材相關(guān)章節(jié)的內(nèi)容，分析電路工作原理。實驗完畢，依次切斷主電路、掛箱電源開關(guān)、控制電路以及系統(tǒng)總電源開關(guān)，最后拆除實驗導線。五、實驗報告1、觀察并記錄觸發(fā)電路各測試點電壓波形。2、分析觸發(fā)電路的組成和工作原理。3、分析鋸齒波觸發(fā)電路與單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的區(qū)別。實驗二、單相全波可控整流電路一、實驗?zāi)康?、掌握單相全波可控整流電路的基本組成和工作原理。2、熟悉單相半全波可控整流電路的基本特性。二、實驗內(nèi)容1、驗證單相全波可控整流電路的工作特性。三、實驗設(shè)備與儀器1、“電力電子變換技術(shù)掛箱Ⅱa（DSE03）”DE08、DE09單元2、“觸發(fā)電路掛箱Ⅰ（DST01）DT02單元3、“電源及負載掛箱Ⅰ（DSP01）”或“電力電子變換技術(shù)掛箱Ⅱa（DSE03）”DP01、DP02單元4、慢掃描雙蹤示波器、數(shù)字萬用表等測試儀器四、實驗電路的組成及實驗操作圖2單相全波可控整流電路示意圖1、實驗電路的組成原理：實驗電路主要由觸發(fā)電路、脈沖隔離、功率開關(guān)（晶閘管）、電源及負載組成。主電路原理示意見圖2。單相全波可控整流電路又叫單相雙半波可控整流電路，它采用帶中心抽頭的電源變壓器配合兩只晶閘管實現(xiàn)全波可控整流電路。就其輸入輸出特性而言與橋式全控整流電路類似，區(qū)別在于電源變壓器的結(jié)構(gòu)、晶閘管上的耐壓以及整流電路的管壓降大小。其電路自身特點決定了單相全波整流電路適合應(yīng)用于低輸出電壓的場合。2、實驗操作：打開系統(tǒng)總電源，系統(tǒng)工作模式設(shè)置為“電力電子”。將主電源面板上的電壓選擇開關(guān)置于“3”位置，即主電源相電壓輸出設(shè)定為220V。按HYPERLINK\o"轉(zhuǎn)到附圖2"附圖1完成實驗接線。將DT02單元的控制電位器逆時針旋到頭，經(jīng)指導教師檢查無誤后，可上電開始實驗。依次閉合控制電路、掛箱上的電源開關(guān)、主電路；用示波器監(jiān)測負載電阻兩端的波形，順時針緩慢調(diào)節(jié)DT02單元的控制電位器，觀察并記錄負載電壓波形及變化情況，分析電路工作原理。實驗完畢，依次關(guān)閉系統(tǒng)主電路、掛箱上的電源開關(guān)、控制電路以及系統(tǒng)總電源。五、實驗報告1、經(jīng)過實驗，分析單相全波可控整流電路的工作原理和工作特性。2、擬定數(shù)據(jù)表格，分析實驗數(shù)據(jù)。3、觀察并繪制有關(guān)實驗波形。（1）、帶電阻負載時的整流電壓波形ωtudωtud（2）、帶電阻串聯(lián)大電感負載時的整流電壓波形ωtudωtud實驗三、單相橋式半控整流電路一、實驗?zāi)康?、掌握單相橋式半控整流電路的基本組成。2、熟悉單相橋式半控整流電路的基本特性。二、實驗內(nèi)容1、驗證單相橋式半控整流電路的工作特性。三、實驗設(shè)備與儀器1、“電力電子變換技術(shù)掛箱Ⅱa（DSE03）”DE08、DE09單元2、“觸發(fā)電路掛箱Ⅰ（DST01）DT02單元3、“電源及負載掛箱Ⅰ（DSP01）”或“電力電子變換技術(shù)掛箱Ⅱa（DSE03）”DP01、DP02單元4、慢掃描雙蹤示波器、數(shù)字萬用表等測試儀器四、實驗電路的組成及實驗操作圖3單相橋式半控整流電路示意圖1、實驗電路的組成：實驗電路主要由觸發(fā)電路、脈沖隔離、功率開關(guān)（晶閘管）、續(xù)流二極管、電源及負載組成。主電路原理見圖3。半控整流電路是全控整流電路的簡化，單相全控整流電路采用兩只晶閘管來限定一個方向的電流流通路徑，實際上，每個支路只要有一個晶閘管來限定電流路徑對于可控整流電路來說就能夠滿足要求，于是將全控橋電路中的上半橋或者下半橋的一對管替換成二極管，就構(gòu)成了單相半控整流電路。2、實驗操作：打開系統(tǒng)總電源，系統(tǒng)工作模式設(shè)置為“電力電子”。將主電源面板上的電壓選擇開關(guān)置于“3”位置，即主電源相電壓輸出設(shè)定為220V。按HYPERLINK\o"轉(zhuǎn)到附圖3"附圖2完成實驗接線。將DT02單元的控制電位器逆時針旋到頭，經(jīng)指導教師檢查無誤后，可上電開始實驗。依次閉合控制電路、掛箱上的電源開關(guān)、主電路；用示波器監(jiān)測負載電阻兩端的波形，順時針緩慢調(diào)節(jié)DT02單元的控制電位器，觀察并記錄負載電壓波形及變化情況，分析電路工作原理。依次關(guān)斷系統(tǒng)主電路、掛箱上的電源開關(guān)、控制電路電源；將負載換成電阻串聯(lián)大電感，而且在負載兩端反向并聯(lián)續(xù)流二極管，上電，重復(fù)上述操作，觀察并記錄負載電壓波形。實驗完畢，依次關(guān)斷系統(tǒng)主電路、掛箱電源開關(guān)、控制電路以及系統(tǒng)總電源。五、實驗報告1、經(jīng)過實驗，分析單相半控整流電路的工作特性和工作原理。2、擬定數(shù)據(jù)表格，分析實驗數(shù)據(jù)。3、觀察并繪制有關(guān)實驗波形。（1）、帶電阻負載時的整流電壓波形ωtudωtud（2）、帶電阻串聯(lián)大電感負載時的整流電壓波形ωtudωtud4、分析電感負載并聯(lián)反向續(xù)流二極管的作用。實驗四、三相橋式全控整流電路一、實驗?zāi)康?、掌握三相橋式全控整流電路的基本組成和工作原理。2、熟悉三相橋式全控整流電路的基本特性。二、實驗內(nèi)容1、驗證三相橋式全控整流電路的工作特性。2、驗證不同負載對整流輸出電壓波形的影響。三、實驗設(shè)備與儀器1、“電力電子變換技術(shù)掛箱Ⅳ（DSE05）”或“可控硅主電路掛箱（DSM01）”DM01單元2、“觸發(fā)電路掛箱Ⅱ（DST02）DT04單元3、主控“信號檢測電路”DD05單元4、“電源及負載掛箱Ⅰ（DSP01）”DP03單元（燈泡負載）5、主控“電機接口電路”DD11、DD16單元（電阻和電感負載）6、慢掃描雙蹤示波器、數(shù)字萬用表等測試儀器圖4圖4三相橋式全控整流電路示意圖1、實驗電路的組成：實驗電路主要由觸發(fā)電路、脈沖隔離、功率開關(guān)（晶閘管）、電源及負載組成。負載選擇燈泡或者電阻要根據(jù)設(shè)備配置情況而定。三相全控橋主電路包含六只晶閘管，在工作時，同時有不處在同一相上的兩只管導通，每隔60o會有一次換相，輸出電壓在每個交流電源周期內(nèi)會有六次相同的脈動，就輸出電壓紋波而言，較三相半波可控整流電路小一半。示意圖如圖4所示：2、實驗操作：打開系統(tǒng)總電源，系統(tǒng)工作模式設(shè)置為“電力電子”。將主電源面板上的電壓選擇開關(guān)置于“1”位置，即主電源相電壓輸出設(shè)定為52V。按HYPERLINK\o"轉(zhuǎn)到附圖3"附圖3完成實驗接線。將DG01單元的正給定電位器逆時針旋到頭，經(jīng)指導教師檢查無誤后，可上電開始實驗。依次閉合控制電路、掛箱上的電源開關(guān)；將DT04單元脈沖的初始相位整定到α=120°位置，閉合主電路；用示波器監(jiān)測負載電阻兩端的波形，順時針緩慢調(diào)節(jié)DG01單元的正給定電位器，觀察并記錄負載電壓波形跟隨α的變化情況，分析電路工作原理。實驗完畢，依次斷開系統(tǒng)主電路、掛箱上的電源開關(guān)、控制電路；改變負載特性，將電DD11單元的電感L1串入負載回路，重復(fù)實驗，記錄負載電壓波形跟隨α的變化情況。若系統(tǒng)配有直流電動機，還能夠?qū)㈦妱訖C作為負載，重復(fù)上述實驗操作，記錄相關(guān)波形。實驗完畢依次斷開系統(tǒng)主電路、掛箱上的電源開關(guān)、控制電路以及系統(tǒng)總電源。五、實驗報告1、經(jīng)過實驗，分析三相橋式全控整流電路的工作特性及工作原理。2、擬定數(shù)據(jù)表格，分析實驗數(shù)據(jù)。3、觀察并繪制有關(guān)實驗波形。（1）、帶電阻負載時的整流電壓波形ωtudωtud（2）、帶電阻串聯(lián)大電感負載時的整流電壓波形ωtudωtud（3）、帶反電動勢（電動機）負載時的整流電壓波形ωtudωtud4、分析三相全控整流電路與三相半控整流電路的區(qū)別。實驗五、Buck-Boost變換電路研究一、實驗?zāi)康?、掌握Buck-Boost變換電路的基本組成和工作原理。2、熟悉Buck-Boost變換電路的基本特性。二、實驗內(nèi)容1、驗證Buck-Boost變換電路的工作特性。三、實驗設(shè)備與儀器1、“電力電子變換技術(shù)掛箱Ⅱa（DSE03）”DE05、DE10單元2、“觸發(fā)電路掛箱Ⅰ（DST01）DT03單元3、“電源及負載掛箱Ⅰ（DSP01）”或“電力電子變換技術(shù)掛箱Ⅱa（DSE03）”DP01、DP02單元4、慢掃描雙蹤示波器、數(shù)字萬用表等測試儀器四、實驗電路的組成及實驗操作圖5Buck-Boost電路拓撲結(jié)構(gòu)圖1、電路的組成：實驗電路主要由PWM波形發(fā)生器、光電隔離、功率開關(guān)、電源及負載組成。Buck-Boost電路的主電路拓撲結(jié)構(gòu)見圖5，它是基本斬波電路的一個典型電路，能夠?qū)崿F(xiàn)升、降壓斬波控制。電路中電感L3和電容CP3的值都很大，因此電感中的電流和電容兩端的電壓在一個開關(guān)周期內(nèi)能夠近似認為恒定，于是電路的輸入電壓E，輸出電壓Uo，導通占空比α之間滿足如下關(guān)系：Uo=2、實驗操作：打開系統(tǒng)總電源，系統(tǒng)工作模式設(shè)置為“電力電子”。將主電源面板上的電壓選擇開關(guān)置于“3”位置，即主電源相電壓輸出設(shè)定為220V。按HYPERLINK\o"轉(zhuǎn)到附圖10"附圖4完成實驗接線。將DT03單元的模式開關(guān)S1撥向下，波形發(fā)生器設(shè)定為PWM工作模式；調(diào)解電位器RP3,將三角波發(fā)生器的輸出頻率為5kHz；模式開關(guān)S2撥向上（占空比在1～90%內(nèi)可調(diào)），將脈寬控制電位器RP2逆時針調(diào)到頭，此時占空比設(shè)定為最小值；經(jīng)指導教師檢查無誤后，可上電開始實驗。依次閉合控制電路、掛箱上的電源開關(guān)、主電路；用示波器監(jiān)測負載電阻兩端的波形，順時針緩慢調(diào)節(jié)DT02單元的控制電位器，觀察并記錄負載及各測試點電壓波形及變化情況，分析電路工作原理。實驗完畢，依次關(guān)閉系統(tǒng)主電路、掛箱上的電源開關(guān)、控制電路以及系統(tǒng)總電源。五、實驗報告1、經(jīng)過實驗，分析Buck-Boost電路的工作特性及工作原理。2、觀察并繪制有關(guān)實驗波形。實驗六、單相交流調(diào)壓電路一、實驗?zāi)康?、掌握單相交流調(diào)壓電路的基本原理和組成。2、熟悉單相交流調(diào)壓電路的基本特性。二、實驗內(nèi)容1、驗證單相交流調(diào)壓電路的工作特性。2、觀測單相交流調(diào)壓電路的工作波形。三、實驗設(shè)備與儀器1、“電力電子變換技術(shù)掛箱Ⅱa（DSE03）”DE08、DE09單元2、“觸發(fā)電路掛箱Ⅰ（DST01）DT02單元3、“電源及負載掛箱Ⅰ（DSP01）”或“電力電子變換技術(shù)掛箱Ⅱa（DSE03）”DP01、DP02單元4、慢掃描雙蹤示波器、數(shù)字萬用表等測試儀器四、實驗電路的組成及實驗操作1、實驗電路的組成：實驗電路主要由雙向晶閘管（以兩個反并聯(lián)單向晶閘管替代）、交流電源、單相鋸齒波移相觸發(fā)器、脈沖隔離以及負載組成。在電源的正半周期，觸發(fā)信號到來時，正方向的晶閘管具備條件開通，在電源的過零點自然關(guān)斷；進入電源的負半個周期，當觸發(fā)脈沖到來時，反方向的晶閘管具備條件而開通，在電源再次過零時自然關(guān)斷；如此，只要控制晶閘管的導通時間，就能夠控制正負半周的導通時間，從而達到調(diào)壓的目的。2、實驗操作：打開系統(tǒng)總電源，系統(tǒng)工作模式設(shè)置為“電力電子”。將主電源面板上的電壓選擇開關(guān)置于“3”位置，即主電源相電壓輸出設(shè)定為220V。按HYPERLINK\o"連接到附圖20"附圖5完成實驗接線。將DT02單元的移相控制電位器RP1逆時針旋到頭；經(jīng)指導教師檢查無誤后，可上電開始實驗。依次閉合控制電路、掛箱上的電源開關(guān)，最后閉合主電路；用示波器監(jiān)測負載電阻兩端的波形，順時針緩慢調(diào)節(jié)RP1，觀察并記錄負載電壓波形的變化情況，分析電路工作原理。將電阻負載后串入一個電感負載重復(fù)到上步驟，分析在感性負載下電路的工作情況。實驗完畢依次斷開系統(tǒng)主電路、掛箱上的電源開關(guān)、控制電路以及系統(tǒng)總電源。五、實驗報告1、經(jīng)過實驗，分析單相交流調(diào)壓電路的工作原理和工作特性。2、分析不同負載性質(zhì)對電路的輸出波形的影響。實驗七、單相交流調(diào)功電路一、實驗?zāi)康?、掌握單相交流調(diào)功電路的基本原理和組成。2、熟悉單相交流調(diào)功電路的基本工作特性。二、實驗內(nèi)容1、驗證單相交流調(diào)功電路的工作特性。2、觀測單相交流調(diào)功電路的工作波形。三、實驗設(shè)備與儀器1、“電力電子變換技術(shù)掛箱Ⅱa（DSE03）”DE08、DE09單元2、“觸發(fā)電路掛箱Ⅰ（DST01）DT03單元3、“電源及負載掛箱Ⅰ（DSP01）”或“電力電子變換技術(shù)掛箱Ⅱa（DSE03）”DP01、DP02單元4、慢掃描雙蹤示波器、數(shù)字萬用表等測試儀器四、實驗電路的組成及實驗操作1、實驗電路的組成：實驗電路主要由雙向晶閘管（以反并聯(lián)單向晶閘管替代）、單相交流電源、可調(diào)同步脈沖列發(fā)生器、脈沖隔離以及負載組成。交流調(diào)功電路是以交流電源周波數(shù)為單位進行控制。其主電路形式與交流調(diào)壓電路沒有區(qū)別，只是控制方式不同。電路不是在交流電源的每個周期內(nèi)對輸出電壓波形進行控制，而是讓電源幾個周期經(jīng)過負載，再斷開幾個周期，周而復(fù)始，經(jīng)過改變周期數(shù)的比值來調(diào)節(jié)負載消耗的平均功率。正因為電路直接控制輸出的平均功率，故此被稱為交流調(diào)功電路。這種控制方式主要應(yīng)用于時間常數(shù)大，沒必要頻繁控制的場合。2、實驗操作：打開系統(tǒng)總電源，系統(tǒng)工作模式設(shè)置為“電力電子”。將主電源面板上的電壓選擇開關(guān)置于“3”位置，即主電源相電壓輸出設(shè)定為220V。按HYPERLINK\o"連接到附圖23"附圖6完成實驗接線。將DT03模式開關(guān)S1撥向下方；調(diào)節(jié)脈寬控制電位器RP2，逆時針調(diào)節(jié)電位器，占空比設(shè)定為10%；開通時間控制電位器RP4逆時針旋到頭；經(jīng)指導教師檢查無誤后，可上電開始實驗。依次閉合控制電路、掛箱上的電源開關(guān)，最后閉合主電路；用示波器監(jiān)測負載兩端的波形，順時針緩慢調(diào)節(jié)給定電位器RP4，觀察并記錄負載電壓波形的變化情況，分析電路工作原理。實驗完畢依次斷開系統(tǒng)主電路、掛箱上的電源開關(guān)、控制電路以及系統(tǒng)總電源。五、實驗報告1、經(jīng)過實驗，掌握三相交流調(diào)壓電路的工作原理和工作特性。2、分析不同負載性質(zhì)對電路的輸出波形的影響。3、記錄不同工作狀態(tài)下的輸出電壓波形。實驗八、半橋開關(guān)電源電路的研究一、實驗?zāi)康?、了解半橋開關(guān)電源電路的基本原理。2、了解SG3525控制方式和工作原理。二、實驗內(nèi)容1、觀測半橋開關(guān)電源電路的工作特性。三、實驗設(shè)備與儀器1、電力電子變換技術(shù)掛箱Ⅲ（DSE04）－DE13單元2、“電源及負載掛箱Ⅰ（DSP01）”或“電力電子變換技術(shù)掛箱Ⅱa（DSE03）”DP01、DP02單元3、慢掃描雙蹤示波器、數(shù)字萬用表等測試儀器圖6圖6半橋型開關(guān)穩(wěn)壓電源電路1、實驗電路的組成：實驗電路比較簡單，主要由半橋開關(guān)穩(wěn)壓電源（SPS）單元（如圖6）和直流電源及負載組成。實驗接線圖如HYPERLINK\o"轉(zhuǎn)到附圖26"附圖7，認真預(yù)習與本實驗相關(guān)的教材內(nèi)容，參考教材和掛箱“電力電子技術(shù)掛箱Ⅲ（DE04）”完成本實驗。2、實驗操作：打開系統(tǒng)總電源，系統(tǒng)工作模式設(shè)置為“電力電子”。將主電源面板上的電壓選擇開關(guān)置于“3”位置，即主電源相電壓輸出設(shè)定為220V。按HYPERLINK\o"轉(zhuǎn)到附圖26"附圖7完成實驗接線。將DE13單元的給定電位器逆時針旋轉(zhuǎn)至零，反饋電位器順時針旋轉(zhuǎn)至最大，經(jīng)實驗指導老師檢查無誤后，打開總電源開關(guān)，依次閉合控制電路、主電路。緩慢增大給定電壓并適當減小反饋量，觀測電路中各測試點的波形并做記錄。完成實驗后，依次閉合主電路、控制電路，最后關(guān)閉總電路開關(guān)。注意：不能用示波器同時觀測兩個MOSFET的波形，否則會造成短路，嚴重損壞實驗裝置！五、