电力电子实验指导书.docx
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电力电子实验指导书
《电力电子技术》
实验指导书
实验三单相桥式全控整流电路实验
实验一锯齿波同步移相触发电路实验
一.实验目的
1.加深理解锯齿波同步移相触发电路的工作原理及各元件的作用。
2.掌握锯齿波同步触发电路的调试方法。
二.实验内容
1.锯齿波同步触发电路的调试。
2.锯齿波同步触发电路各点波形观察,分析。
三.实验线路及原理
锯齿波同步移相触发电路主要由脉冲形成和放大,锯齿波形成,同步移相等环节组成,其工作原理可参见“电力电子技术”有关教材。
四.实验设备及仪器
1.教学实验台主控制
(由于实验具体要求,实验接线图NMCL-002已经由MEL-002T替换以下实验类似)
2.NMCL—33挂箱
3.NMCL—36B组件
(由于实验具体要求,实验接线图NMCL-36已经由NMCL-36B替换以下实验类拟)
4.NMEL—03/4挂箱
5.NMCL—31A组件
(由于实验具体要求,实验接线图NMCL-31已经由NMCL-31A替换以下实验类拟)
6.双踪示波器(自备)
7.万用表(自备)
五.实验方法
1.将NMCL-36B面板上的同步电压输入接MEL—002T的U、V端。
2.三相调压器逆时针调到底,合上主电路电源开关,调节主控制屏输出电压Uuv=220v。
用示波器观察各观察孔的电压波形,示波器的地线接于“7”端。
同时观察“1”、“2”孔的波形,了解锯齿波宽度和“1”点波形的关系。
观察“3”~“5”孔波形及输出电压UG1K1的波形,调整电位器RP1,使“3”的锯齿波刚出现平顶,记下各波形的幅值与宽度,比较“3”孔电压U3与U5的对应关系。
3.调节脉冲移相范围
将NMCL—31A的“G”输出电压调至0V,即将控制电压Uct调至零,用示波器观察U2电压(即“2”孔)及U5的波形,调节偏移电压Ub(即调RP),使=180O。
调节NMCL—31A的给定电位器RP1,增加Uct,观察脉冲的移动情况,要求Uct=0时,=180O,Uct=Umax时,=30O,以满足移相范围=30O~180O的要求。
4.调节Uct,使=60O,观察并记录U1~U5及输出脉冲电压UG1K1,UG2K2的波形,并标出其幅值与宽度。
用导线连接“K1”和“K3”端,用双踪示波器观察UG1K1和UG3K3的波形,调节电位器RP3,使UG1K1和UG3K3间隔1800。
六.实验报告
1.整理,描绘实验中记录的各点波形,并标出幅值与宽度。
2.总结锯齿波同步触发电路移相范围的调试方法,移相范围的大小与哪些参数有关?
3.如果要求Uct=0时,=90O,应如何调整?
4.讨论分析其它实验现象。
七.注意事项
1.双踪示波器有两个探头,可以同时测量两个信号,但这两个探头的地线都与示波器的外壳相连接,所以两个探头的地线不能同时接在某一电路的不同两点上,否则将使这两点通过示波器发生电气短路。
为此,在实验中可将其中一根探头的地线取下或外包以绝缘,只使用其中一根地线。
当需要同时观察两个信号时,必须在电路上找到这两个被测信号的公共点,将探头的地线接上,两个探头各接至信号处,即能在示波器上同时观察到两个信号,而不致发生意外。
2.为保护整流元件不受损坏,需注意实验步骤:
(1)在主电路不接通电源时,调试触发电路,使之正常工作。
(2)在控制电压Uct=0时,接通主电路电源,然后逐渐加大Uct,使整流电路投入工作。
(3)正确选择负载电阻或电感,须注意防止过流。
在不能确定的情况下,尽可能选择较大的电阻或电感,然后根据电流值来调整。
(4)晶闸管具有一定的维持电流IH,只有流过晶闸管的电流大于IH,晶闸管才可靠导通。
实验中,若负载电流太小,可能出现晶闸管时通时断,所以实验中,应保持负载电流不小于100mA。
(5)本实验中,因用NMCL—36组件中锯齿波触发电路控制晶闸管,注意须断开NMCL—33的内部触发脉冲。
实验二单相桥式半控整流电路实验
一.实验目的
1.研究单相桥式半控整流电路在电阻负载,电阻—电感性负载及反电势负载时的工作。
2.熟悉NMCL—36锯齿波触发电路的工作。
3.进一步掌握双踪示波器在电力电子线路实验中的使用特点与方法。
二.实验线路及原理
见图1-2。
三.实验内容
1.单相桥式半控整流电路供电给电阻性负载。
2.单相桥式半控整流电路供电给电阻—电感性负载(带续流二极管)。
4.单相桥式半控整流电路供电给电阻—电感性负载(断开续流二极管)。
四.实验设备及仪器
1.教学实验台主控制屏
2.NMCL—33组件
3.NMCL—36B组件
4.NMEL—03/4组件
5.NMCL—31A组件
6.双踪示波器(自备)
7.万用表(自备)
五.注意事项
1.实验前必须先了解晶闸管的电流额定值(本装置为5A),并根据额定值与整流电路形式计算出负载电阻的最小允许值。
2.为保护整流元件不受损坏,晶闸管整流电路的正确操作步骤
(1)在主电路不接通电源时,调试触发电路,使之正常工作。
(2)在控制电压Uct=0时,接通主电源。
然后逐渐增大Uct,使整流电路投入工作。
(3)断开整流电路时,应先把Uct降到零,使整流电路无输出,然后切断总电源。
3.注意示波器的使用。
4.NMCL—33的内部脉冲需断开。
六.实验方法
1.将NMCL—36B面板上的同步电压输入接MEL—002T的U、V输出端。
三相调压器逆时针调到底,合上主电路电源开关,调节主控制屏输出电压Uuv=220v。
观察NMCL—36锯齿波触发电路中各点波形是否正确,确定其输出脉冲可调的移相范围。
并调节偏移电阻RP2,使Uct=0时,α=150°。
2.单相桥式晶闸管半控整流电路供电给电阻性负载:
按图1-2接线,并短接平波电抗器L。
调节电阻负载RD(可选择NMEL-03/4中R2的两只电阻并联,最大电流为1A)至最大。
(a)NMCL-31A的给定电位器RP1逆时针调到底,使Uct=0。
三相调压器逆时针调到底,合上主电路电源,调节主控制屏输出Uuv=220V。
调节NMCL-31A的给定电位器RP1,使α=90°,测取此时整流电路的输出电压Ud=f(t),输出电流id=f(t)以及晶闸管端电压UVT=f(t)波形,并测定交流输入电压U2、整流输出电压Ud,验证
。
若输出电压的波形不对称,可分别调整锯齿波触发电路中RP1,RP3电位器。
(b)采用类似方法,分别测取α=60°,α=30°时的Ud、id、Uvt波形。
3.单相桥式半控整流电路供电给电阻—电感性负载
(a)接上续流二极管,接上平波电抗器。
NMCL-31A的给定电位器RP1逆时针调到底,使Uct=0。
三相调压器逆时针调到底,合上主电源,调节主控制屏输出使Uuv=220V。
(b)调节Uct,使α=90°,测取输出电压Ud=f(t),整流电路输出电流id=f(t)以及续流二极管电流iVD=f(t)波形,并分析三者的关系。
调节电阻RD,观察id波形如何变化,注意防止过流。
(c)调节Uct,使α分别等于60°、90°时,测取Ud,iL,id,iVD波形。
(d)断开续流二极管,观察Ud=f(t),id=f(t)。
突然切断触发电路,观察失控现象并记录Ud波形。
若不发生失控现象,可调节电阻Rd。
七.实验报告
1.绘出单相桥式半控整流电路供电给电阻负载,电阻—电感性负载情况下,当α=90°时的Ud、id、UVT、iVD等波形图并加以分析。
2.作出实验整流电路的输入—输出特性Ud=f(Uct),触发电路特性Uct=f(α)及Ud/U2=f(α)曲线。
3.分析续流二极管作用及电感量大小对负载电流的影响。
八.思考
1.在可控整流电路中,续流二极管VD起什么作用?
在什么情况下需要接入?
2.能否用双踪示波器同时观察触发电路与整流电路的波形?
实验三单相桥式全控整流电路实验
一.实验目的
1.了解单相桥式全控整流电路的工作原理。
2.研究单相桥式全控整流电路在电阻负载、电阻—电感性负载及反电势负载时的工作。
3.熟悉NMCL—36B组件。
二.实验线路及原理
参见图1-3。
三.实验内容
1.单相桥式全控整流电路供电给电阻负载。
2.单相桥式全控整流电路供电给电阻—电感性负载。
四.实验设备及仪器
1.教学实验台主控制屏
2.NMCL—33组件
3.NMCL—35组件
4.NMEL—03/4组件
5.NMCL—36B组件
6.NMCL—31A组件
7.双踪示波器(自备)
8.万用表(自备)
五.注意事项
1.本实验中触发可控硅的脉冲来自NMCL-36,故NMCL-33的内部脉冲需断,以免造成误触发。
2.电阻RD的调节需注意。
若电阻过小,会出现电流过大造成过流保护动作(熔断丝烧断,或仪表告警);若电阻过大,则可能流过可控硅的电流小于其维持电流,造成可控硅时断时续。
3.电感的值可根据需要选择,需防止过大的电感造成可控硅不能导通。
4.NMCL-36面板的锯齿波触发脉冲需导线连到NMCL-33面板,应注意连线不可接错,否则易造成损坏可控硅。
同时,需要注意同步电压的相位,若出现可控硅移相范围太小(正常范围约30°~180°),可尝试改变同步电压极性。
5.逆变变压器采用NMCL—35变压器,原边为220V,副边为110V。
6.示波器的两根地线由于同外壳相连,必须注意需接等电位,否则易造成短路事故。
六.实验方法
1.将NMCL—36B上的同步电压输入接MEL—002T的U、V输出端。
2.断开NMCL-35和NMCL-33的连接线,合上主电路电源,调节主控制屏输出电压Uuv至220V,此时锯齿波触发电路应处于工作状态。
NMCL-31A的给定电位器RP1逆时针调到底,使Uct=0。
调节偏移电压电位器RP2,使=90°。
断开主电源,连接NMCL-35和NMCL-33。
3.单相桥式全控整流电路供电给电阻负载。
接上电阻负载(可采用NMEL-03/4中R2的两只电阻并联),并调节电阻负载至最大,短接平波电抗器。
合上主电路电源,调节Uct,求取在不同角(30°、60°、90°)时整流电路的输出电压Ud=f(t),晶闸管的端电压UVT=f(t)的波形,并记录相应时的Uct、Ud和交流输入电压U2值。
若输出电压的波形不对称,可分别调整锯齿波触发电路中RP1,RP3电位器。
4.单相桥式全控整流电路供电给电阻—电感性负载。
断开平波电抗器短接线,求取在不同控制电压Uct时的输出电压Ud=f(t),负载电流id=f(t)以及晶闸管端电压UVT=f(t)波形并记录相应Uct时的Ud、U2值。
注意,负载电流不能过小,否则造成可控硅时断时续,可调节负载电阻RP,但负载电流不能超过1A,Uct从零起调。
改变电感值(L=100mH),观察=90°,Ud=f(t)、id=f(t)的波形,并加以分析。
注意,增加Uct使前移时,若电流太大,可增加与L相串联的电阻加以限流。
七.实验报告
1.绘出单相桥式晶闸管全控整流电路供电给电阻负载情况下,当=60°,90°时的Ud、UVT波形,并加以分析。
2.绘出单相桥式晶闸管全控整流电路供电给电阻—电感性负载情况下,当=90°时的Ud、id、UVT波形,并加以分析。
3.作出实验整流电路的输入—输出特性Ud=f(Uct),触发电路特性Uct=f()及Ud/U2=f()。
4.实验心得体会。
实验四单相桥式有源逆变电路实验
一.实验目的
1.加深理解单相桥式有源逆变的工作原理,掌握有源逆变条件。
2.了解产生逆变颠覆现象的原因。
二.实验线路及原理
NMCL—33的整流二极管VD1~VD6组成三相不控整流桥作为逆变桥的直流电源,逆变变压器采用NMCL-35变压器,回路中接入电感L及限流电阻Rd。
具体线路参见图1-4。
三.实验内容
1.单相桥式有源逆变电路的波形观察。
2.有源逆变到整流过渡过程的观察。
3.逆变颠覆现象的观察。
四.实验设备及仪表
1.教学实验台主控制屏
2.NMCL—33组件
3.NMCL—36组件
4.NMEL—03/4组件
5.NMCL—35组件
(由于实验具体要求,实验接线图NMEL-02已经由NMCL-35替换以下实验类拟)
6.NMCL—31A组件
7.双踪示波器(自备)
8.万用表(自备)
五.注意事项
1.本实验中触发可控硅的脉冲来自NMCL-36B,故NMCL-33的内部触发脉冲需断开,以免造成误触发。
2.电阻RP的调节需注意。
若电阻过小,会出现电流过大造成过流保护动作(熔断丝烧断,或仪表告警);若电阻过大,则可能流过可控硅的电流小于其维持电流,造成可控硅时断时续。
3.电感的值可根据需要选择,需防止过大的电感造成可控硅不能导通。
4.NMCL-36B面板的锯齿波触发脉冲需导线连到NMCL-33面板,应注意连线不可接错,否则易造成损坏可控硅。
同时,需要注意同步电压的相位,若出现可控硅移相范围太小(正常范围约30°~180°),可尝试改变同步电压极性。
5.逆变变压器采用NMCL-35三相芯式变压器,原边为220V,副边为110V。
6.示波器的两根地线由于同外壳相连,必须注意需接等电位,否则易造成短路事故。
六.实验方法
1.将NMCL—36B面板上的同步电压输入接MEL—002T的U、V输出端。
将NMCL—33的I组桥触发脉冲切断。
2.有源逆变实验
有源逆变实验的主电路如图1-4,控制回路的接线可参考单相桥式全控整流电路实验(图1-3)。
(a)将限流电阻RD(可采用NMEL-03/4中R2的两只电阻并联)调整至最大,先断开NMEL-02和NMCL-33的连接线,参考图1-3,连接控制回路。
合上主电源,调节Uuv=220V,用示波器观察锯齿波的“1”孔和“6”孔,调节偏移电位器RP2,使Uct=0时,β=10°,然后调节Uct,使β在30°附近。
(b)按图1-4连接主回路。
三相调压器逆时针调到底,合上主电源,调节主控制屏输出使Uuv=220V。
用示波器观察逆变电路输出电压Ud=f(t),晶闸管的端电压UVT=f(t)波形,并记录Ud和交流输入电压U2的数值。
(c)采用同样方法,绘出β在分别等于60°、90°时,Ud、UVT波形。
3.逆变到整流过程的观察
当β大于90°时,晶闸管有源逆变过渡到整流状态,此时输出电压极性改变,可用示波器观察此变化过程。
注意,当晶闸管工作在整流时,有可能产生比较大的电流,需要注意监视。
4.逆变颠覆的观察
当β=30°时,继续减小Uct,此时可观察到逆变输出突然变为一个正弦波,表明逆变颠覆。
当断开NMCL—36和NMCL-33的连接,使脉冲消失,此时,也将产生逆变颠覆。
七.实验报告
1.画出β=30°、60°、90°时,Ud、UVT的波形。
2.分析逆变颠覆的原因,逆变颠覆后会产生什么后果?
实验五三相半波可控整流电路的研究
一.实验目的
了解三相半波可控整流电路的工作原理,研究可控整流电路在电阻负载和电阻—电感性负载时的工作。
二.实验线路及原理
三相半波可控整流电路用三只晶闸管,与单相电路比较,输出电压脉动小,输出功率大,三相负载平衡。
不足之处是晶闸管电流即变压器的二次电流在一个周期内只有1/3时间有电流流过,变压器利用率低。
实验线路见图1-5。
三.实验内容
1.研究三相半波可控整流电路供电给电阻性负载时的工作。
2.研究三相半波可控整流电路供电给电阻—电感性负载时的工作。
四.实验设备及仪表
1.教学实验台主控制屏
2.NMCL—33组件
3.NMEL—03/4组件
4.NMCL—31A组件
5.双踪示波器(自备)
6.万用表(自备)
五.注意事项
1.整流电路与三相电源连接时,一定要注意相序。
2.整流电路的负载电阻不宜过小,应使Id不超过1A,同时负载电阻不宜过大,保证Id超过0.1A,避免晶闸管时断时续。
3.正确使用示波器,避免示波器的两根地线接在非等电位的端点上,造成短路事故。
六.实验方法
1.按图接线,未上主电源之前,检查晶闸管的脉冲是否正常。
(1)用示波器观察NMCL-33的双脉冲观察孔,应有间隔均匀,幅度相同的双脉冲。
(2)检查相序,用示波器观察“1”,“2”单脉冲观察孔,“1”脉冲超前“2”脉冲600,则相序正确,否则,应调整输入电源。
(3)用示波器观察每只晶闸管的控制极,阴极,应有幅度为1V—2V的脉冲。
2.研究三相半波可控整流电路供电给电阻性负载时的工作
合上主电源,接上电阻性负载(可采用NMEL-03/4中R2的两只电阻并联),调节主控制屏输出电压Uuv、Uvw、Uwv,从0V调至110V:
(a)改变控制电压Uct,观察在不同触发移相角α时,可控整流电路的输出电压Ud=f(t)与输出电流波形id=f(t),并记录相应的Ud、Id、Uct值。
(b)记录α=90°时的Ud=f(t)及id=f(t)的波形图。
(c)求取三相半波可控整流电路的输入—输出特性Ud/U2=f(α)。
(d)求取三相半波可控整流电路的负载特性Ud=f(Id)
3.研究三相半波可控整流电路供电给电阻—电感性负载时的工作
接入NMCL—331的电抗器L=700mH,,可把原负载电阻Rd调小,监视电流,不宜超过1A(若超过1A,可用导线把负载电阻短路),操作方法同上。
(a)观察不同移相角α时的输出Ud=f(t)、id=f(t),并记录相应的Ud、Id值,记录α=90°时的Ud=f(t)、id=f(t),Uvt=f(t)波形图。
(b)求取整流电路的输入—输出特性Ud/U2=f(α)。
七.实验报告
1.绘出本整流电路供电给电阻性负载,电阻—电感性负载时的Ud=f(t),id=f(t)及Uvt=f(t)(在α=90°情况下)波形,并进行分析讨论。
2.根据实验数据,绘出整流电路的负载特性Ud=f(Id),输入—输出特性Ud/U2=f(α)。
八.思考
1.如何确定三相触发脉冲的相序?
它们间分别应有多大的相位差?
2.根据所用晶闸管的定额,如何确定整流电路允许的输出电流?
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