电力电子试验指导书.docx
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电力电子试验指导书
实验一晶闸管(SCR)特性与触发实验
一、实验目的
1、了解晶闸管的基本特性。
2、熟悉晶闸管的触发电路。
二、实验内容
1、晶闸管的导通与关断条件的验证。
2、晶闸管的触发与吸收电路。
三、实验设备与仪器
1、典型器件及驱动挂箱(DSE01)—DE01单元
2、触发电路挂箱Ⅰ(DST01)—DT02单元
3、触发电路挂箱Ⅰ(DST01)—DT03单元(也可用DG01取代)
4、电源及负载挂箱Ⅰ(DSP01)或“电力电子变换技术挂箱Ⅱa(DSE03)”—DP01、DP02单元
5、慢扫描双踪示波器、数字万用表等测试仪器
四、实验步骤
1、晶闸管的导通与关断条件的验证:
实验单元提供了一个脉冲变压器作为脉冲隔离及功率驱动,脉冲变压器的二次侧有相同的两组输出,使用时可以任选其一;打开系统总电源,将系统工作模式设置为“电力电子”。
将主电源电压选择开关置于“3”位置,即将主电源相电压设定为220V;将“DT03”单元的钮子开关“S1”波向上,用导线连接模拟给定输出端子“K”和信号地与“DE01”单元的晶闸管T1的门极和阴极;取主电源“MP001”单元的一路输出“U”和输出中线“L01”连接到“DP01”单元的交流输入端子“U”和“L01”,交流主电源输出端“AC15V”和“O”分别接至整流桥输入端“AC1”和“AC2”,整流桥输出接滤波电容(“DC+”、“DC-”端分别接“C1”、“C2”端);“DP01”单元直流主电源输出正端“DC+”接“DP02”单元R1的一端,R1的另一端接“DE01”单元单向可控硅T1的阳极,T1的阴极接“DP01”单元直流主电源输出负端“DC-”。
闭合控制电路及挂箱上的电源开关,调节“DT03”单元的电位器“RP2”使“K”点输出电压为“0V”;闭合主电路,用示波器观测T1两端电压;调节“DT03”单元的电位器“RP2”使“K”点电压升高,监测T1的端电压情况,记录使T1由截止变为开通的门极电压值,它正比于通入T1门极的电流IG;T1导通后,反向改变“RP2”使“K”点电压缓慢变回“0V”,同时监测T1的端电压情况。
断开主电路、挂箱电源、控制电路。
将加在晶闸管和电阻上的主电源换成交流电源,即“AC15V”直接接“R1”一端,T1的阴极直接接“O”;依次闭合控制电路、挂箱电源、主电路。
调节“DT03”单元的电位器“RP2”使“K”点电压升高,监测T1的端电压情况;T1导通后,反向改变“RP2”使“K”点电压缓慢变回“0V”,同时监测并记录T1的端电压情况。
通过实验结果,参考教材相关章节的内容,分析晶闸管的导通与关断条件。
实验完毕,依次断开主电路、挂箱电源、控制电路。
2、晶闸管的触发电路:
将主电源电压选择开关置于“3”位置,即将主电源相电压设定为220V;用导线连接“DT02”单元输出端子“OUT11”和“OUT12”与“DE01”单元的脉冲变压器输入端“IN1”和“IN2”;取主电源的一路输出“U”和输出中线“L01”连接到“DP01”单元的交流输入端子“U”和“L01”;“DP01”单元的同步信号输出端“A”和“B”连接到锯齿波移相触发电路的同步信号输入端“A”和“B”;将“DE01”的脉冲变压器输出“g1”和“k1”分别接至单向可控硅“T1”的“G”和“K”两极上;“DP01”单元交流主电源输出同相端“AC15V”接“DP02”单元R1的一端,R1的另一端接“DE01”单元单向可控硅T1的阳极,T1的阴极接“DP01”单元交流主电源输出中心点“O”。
依次闭合控制电路、挂箱上的电源开关以及主电路。
调节“DT02”单元的移相控制电位器“RP1”使可控硅导通;用示波器观测T1两端电压波形;实验完毕,依次断开主电路、挂箱电源、控制电路以及系统总电源,拆除实验接线。
五、实验注意事项
1、每次实验前,务必设置“状态”开关,并检查其它开关和旋钮的位置。
实验接线,必须经教师审核无误后方可开始实验。
2、任何需要改接线时,必须先切除系统工作电源:
首先使系统的给定为零,然后依次断开主电路总电源、断开控制电路电源。
3、每个挂箱都有独立电源,使用时要打开上面的电源开关才能工作。
六、实验报告
1、通过实验数据验证晶闸管的导通与关断条件。
2、结合教材,分析脉冲变压器在实验中的作用;思考,如果不用脉冲变压器,实验中要注意哪些问题。
实验二单相桥式半控整流电路
一、实验目的
1、掌握单相桥式半控整流电路的基本组成。
2、熟悉单相桥式半控整流电路的基本特性。
二、实验内容
1、验证单相桥式半控整流电路的工作特性。
三、实验设备与仪器
1、“电力电子变换技术挂箱Ⅱa(DSE03)”—DE08、DE09单元
2、“触发电路挂箱Ⅰ(DST01)—DT02单元
3、“电源及负载挂箱Ⅰ(DSP01)”或“电力电子变换技术挂箱Ⅱa(DSE03)”—DP01、DP02单元
4、慢扫描双踪示波器、数字万用表等测试仪器
四、实验步骤
图2-3 单相桥式半控整流电路示意图
1、打开系统总电源,将系统工作模式设置为“高级应用”。
将主电源面板上的电压选择开关置于“3”位置,即主电源相电压输出设定为220V。
按附图3完成实验接线。
2、将DT02单元的控制电位器逆时针旋到头,经指导教师检查无误后,可上电开始实验。
依次闭合控制电路、挂箱上的电源开关、主电路;用示波器监测负载电阻两端的波形,顺时针缓慢调节DT02单元的控制电位器,观察并记录负载电压波形及变化情况,分析电路工作原理。
3、依次关断系统主电路、挂箱上的电源开关、控制电路电源;将负载换成电阻串联大电感,并且在负载两端反向并联续流二极管,上电,重复上述操作,观察并记录负载电压波形。
实验完毕,依次关断系统主电路、挂箱电源开关、控制电路以及系统总电源。
五、实验注意事项
1、双踪示波器的两个探头,其地线已通过示波器机壳短接。
使用时务必使两个探头的地线等电位(或只用一根地线即可),以免测试时系统经示波器机壳短路。
2、续流二极管可选用DP01单元的二极管。
六、实验报告
1、通过实验,分析单相半控整流电路的工作特性和工作原理。
2、拟定数据表格,分析实验数据。
3、观察并绘制有关实验波形。
(1)、带电阻负载时的整流电压波形
ωt
ud
(2)、带电阻串联大电感负载时的整流电压波形
ωt
ud
4、分析电感负载并联反向续流二极管的作用。
实验三三相桥式全控整流电路
一、实验目的
1、掌握三相桥式全控整流电路的基本组成和工作原理。
2、熟悉三相桥式全控整流电路的基本特性。
二、实验内容
1、验证三相桥式全控整流电路的工作特性。
2、验证不同负载对整流输出电压波形的影响。
三、实验设备与仪器
1、“电力电子变换技术挂箱Ⅳ(DSE05)”或“可控硅主电路挂箱(DSM01)”—DM01单元
2、“触发电路挂箱Ⅱ(DST02)—DT04单元
3、主控“信号检测电路”—DD05单元
4、“电源及负载挂箱Ⅰ(DSP01)”—DP03单元(灯泡负载)
5、主控“电机接口电路”—DD11、DD16单元(电阻和电感负载)
6、慢扫描双踪示波器、数字万用表等测试仪器
图3-7 三相桥式全控整流电路示意图
四、实验说明
三相桥式全控整流电路主要由触发电路、脉冲隔离、功率开关(晶闸管)、电源及负载组成。
负载选择灯泡或者电阻要根据设备配置情况而定。
三相全控桥主电路包含六只晶闸管,在工作时,同时有不处在同一相上的两只管导通,每隔60º会有一次换相,输出电压在每个交流电源周期内会有六次相同的脉动,就输出电压纹波而言,较三相半波可控整流电路小一半。
示意图如图3-7所示:
四、实验步骤
1、打开系统总电源,系统工作模式设置为“高级应用”。
将主电源面板上的电压选择开关置于“1”位置,即主电源相电压输出设定为52V。
按附图7完成实验接线。
2、将DG01单元的正给定电位器逆时针旋到头,经指导教师检查无误后,可上电开始实验。
依次闭合控制电路、挂箱上的电源开关;将DT04单元脉冲的初始相位整定到α=120°位置,闭合主电路;用示波器监测负载电阻两端的波形,顺时针缓慢调节DG01单元的正给定电位器,观察并记录负载电压波形跟随α的变化情况,分析电路工作原理。
实验完毕,依次断开系统主电路、挂箱上的电源开关、控制电路;
3、改变负载特性,将DD11单元的电感L1串入负载回路,重复实验,记录负载电压波形跟随α的变化情况。
若系统配有直流电动机,还可以将电动机作为负载,重复上述实验操作,记录相关波形。
实验完毕依次断开系统主电路、挂箱上的电源开关、控制电路以及系统总电源。
五、实验报告
1、通过实验,分析三相桥式全控整流电路的工作特性及工作原理。
2、拟定数据表格,分析实验数据。
3、观察并绘制有关实验波形。
(1)、带电阻负载时的整流电压波形
(2)、带电阻串联大电感负载时的整流电压波形
实验四Buck变换电路研究
一、实验目的
1、掌握Buck变换电路的基本组成和工作原理。
2、熟悉Buck变换电路的基本特性。
二、实验内容
1、验证Buck变换电路的工作特性。
三、实验设备与仪器
1、“电力电子变换技术挂箱Ⅱ(DSE03)”—DE05、DE10单元
2、“触发电路挂箱Ⅰ(DST01)—DT03单元
3、“电源及负载挂箱Ⅰ(DSP01)”或“电力电子变换技术挂箱Ⅱa(DSE03)”—DP01、DP02单元
4、慢扫描双踪示波器、数字万用表等测试仪器
四、实验说明
图4-8 Buck电路拓扑图
实验电路主要由PWM波形发生器、光电隔离、功率开关器件、电源及负载组成。
Buck电路的主电路拓扑结构见图4-8,它是基本斩波电路的一个典型电路,可以实现降压调节。
四、实验步骤
1、打开系统总电源,系统工作模式设置为“高级应用”。
将主电源面板上的电压选择开关置于“3”位置,即主电源相电压输出设定为220V。
按附图8完成实验接线。
2、将DT03单元的模式开关S1拨向下,波形发生器设定为PWM工作模式;调解电位器RP3,将三角波发生器的输出频率为5kHz;模式开关S2拨向上(占空比在1~90%内可调),将脉宽控制电位器RP2逆时针调到头,此时占空比设定为最小值;经指导教师检查无误后,闭合总电源开始实验。
依次闭合控制电路、挂箱上的电源开关、主电路;用示波器监测负载电阻两端的波形,顺时针缓慢调节DT02单元的控制电位器,观察并记录负载及各测试点电压波形及变化情况,分析电路工作原理。
实验完毕,依次关闭系统主电路、挂箱上的电源开关、控制电路以及系统总电源。
五、实验报告
1、通过实验,分析Buck电路的工作特性及工作原理。
2、观察并绘制有关实验波形。
附图3锯齿波触发单相桥式半控整流电路
附图7锯齿波移相触发的三相桥式全控整流电路
附图8 Buck变换电路实验
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