南昌大学电子电子实验第4567Word下载.docx
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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4-6。
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)。
3.单相桥式半控整流电路供电给反电势负载(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.MCL系列教学实验台主控制屏。
2.MCL—18组件(适合MCL—Ⅱ)或MCL—31组件(适合MCL—Ⅲ)。
3.MCL—33组件或MCL—53组件(适合MCL—Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ)
4.MCL—05组件或MCL—05A组件
5.MEL—03三相可调电阻器或自配滑线变阻器。
6.MEL—02三相芯式变压器。
7.二踪示波器
8.万用电表
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.MCL—33(或MCL—53组件)的内部脉冲需断开。
5.接反电势负载时,需要注意直流电动机必须先加励磁
六.实验方法
1.将MCL—05(或MCL—05A,以下均同)面板左上角的同步电压输入接MCL—18的U、V输出端(如您选购的产品为MCL—Ⅲ、Ⅴ,则同步电压输入直接与主控制屏的U、V输出端相连),“触发电路选择”拨向“锯齿波”。
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,并打开MCL—05面板右下角的电源开关。
观察MCL—05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°
。
注意观察波形时,须断开MEL-02和MCL-33(或MCL—53组件)的连接线。
注:
如您选购的产品为MCL—Ⅲ、Ⅴ,无三相调压器,直接合上主电源。
以下均同
2.单相桥式晶闸管半控整流电路供电给电阻性负载:
连接MEL-02和MCL-33(或MCL—53组件)。
(a)把开关S2合向左侧连上负载电阻Rd(可选择900Ω电阻并联,最大电流为0.8A),并调节电阻负载至最大。
MCL-18(或MCL—Ⅲ型主控制屏,以下均同)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MCL-18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)把开关S1合向左侧接上续流二极管,把开关S2合向右侧接上平波电抗器,短接直流电动机电枢绕组A1A2。
MCL-18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),电感上的电流iL=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—电感性负载以及反电势负载情况下,当α=90°
时的Ud、id、UVT、iVD等波形图并加以分析。
测得各相应图如所附图所示;
2.分析续流二极管作用及电感量大小对负载电流的影响。
续流二极管是为了避免发生失控现象,若无二极管,当a突然增加到180°
时或触发脉冲丢失时,会发生一个晶闸管持续导通而两个二极管轮流导通的情况,使Ud成为正弦半波,相当于单相半波不可控整流电路的波形,称为失控。
有续流二极管时,续流过程由续流二极管完成,续流阶段晶闸管关断,避免某一个晶闸管持续导通的失控情况。
八.思考题
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?
答:
由此可知当a较大接近于180°
时应当有此续流二极管。
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?
能,需要确保触发电路和整流电路的地是共地的才能进行同时测试,否则容易使被测电路发生短路。
九、实验心得
此次实验稍微有点复杂,实验难度加大,但实验得出了较为理想的结果,此次实验对器材可能还不够熟悉或运用不够灵活,各种操作还是不够快,效率不够好,可能是没有好好预习,只能在旁边帮同学做辅助操作,实验需要细心,做好预习准备,才能做好实验。
晶闸管电压波形
电流波形
电压波形
a=120°
a=90°
a=60°
实验五三相桥式全控整流电路
1.熟悉三相桥式全控整流及有源逆变电路的接线及工作原理。
2.了解集成触发器的调整方法及各点波形。
二.实验内容
1.三相桥式全控整流电路带纯电阻负载时的工作特性。
2.三相桥式全控整流电路带阻感负载时的工作特性。
三.实验线路及原理
实验线路如图所示。
主电路由三相全控变流电路组成。
触发电路为数字集成电路,可输出经高频调制后的双窄脉冲信号。
三相桥式整流及有源逆变电路的工作原理可参见“电力电子技术”的有关教材。
3.MCL—33(A)组件或MCL—53组件(适合MCL—Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ)
4.MEL-03可调电阻器(或滑线变阻器1.8K,0.65A)
5.MEL-02芯式变压器
6.二踪示波器
7.万用表
五.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)打开MCL-32电源开关,给定电压有电压显示。
(2)用示波器观察MCL-32(或MCL-53,以下同)的双脉冲观察孔,应有间隔均匀,相互间隔60o的幅度相同的双脉冲。
(3)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。
(4)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。
将面板上的Ublf(当三相桥式全控变流电路使用I组桥晶闸管VT1~VT6时)接地,将I组桥式触发脉冲的六个开关均拨到“接通”。
(5)将给定器输出Ug接至SMCL-01面板的Uct端,调节偏移电压Ub,在Uct=0时,使=150o。
2.三相桥式全控整流电路
(1)、带电阻负载
按图接线,将负载电阻R调至最大,合上主电源,调节Uct,使
六.实验报告
1.画出三相桥式全控整流电路时,角为30O、60O、90O时的ud、uVT波形。
如图所示,为示波器测量所得各输出电压电流波形。
七、实验心得
继续做实验已对实验器材有了较多的理解,虽然实验还不能有较好的理解和较高的实验效率,但实验已经可以较成功地完成,团队的作用也很大,大家一起动手,连接线路,检查线路,测量相应部位电压电流,对比理论结果,一起才能做得更好效率更高,预习也是很重要的一个部分,没有预习做实验时进展缓慢,得出来试验结果也不太理想,出现前错误也不能快速查找出来,下次需要好好预习细心实验。
纯电阻负载Ud波形a=30°
阻感负载Ud波形
a>
60°
继续增大a将出现失控情况,最多只能得到为此时情况的电压波形。
a=30°
实验六直流斩波电路实验
1.加深理解斩波器电路的工作原理
2.掌握斩波器的主电路,触发电路的调试步骤和方法。
3.熟悉斩波器各点的波形。
1.触发电路调试
2.斩波器接电阻性负载。
3.斩波器接电阻—电感性负载。
三.实验线路与原理
本实验采用脉宽可调逆阻型斩波器。
其中VT1为主晶闸管,当它导通后,电源电压就加在负载上。
VT2为辅助晶闸管,由它控制输出电压的脉宽。
C和L1为振荡电路,它们与VT2、VD1、L2组成VT1的换流关断电路。
斩波器主电路如图4-14所示。
接通电源时,C经VD1,负载充电至+Udo,VT1导通,电源加到负载上,过一段时间后VT2导通,C和L1产生振荡,C上电压由+Vdo变为-Vdo,C经VD1和VT1反向放电,使VT1、VT2关断。
从以上斩波器工作过程可知,控制VT2脉冲出现的时刻即可调节输出电压的脉宽,从而达到调压的目的,VT1、VT2的脉冲间隔由触发电路决定。
3.MCL—33组件或MCL—53组件(适合MCL—Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ)。
4.MCL—06组件或MCL—37
5.MEL—03三相可调电阻器(或自配滑线变阻器450,1A)
6.双踪示波器
1.斩波电路的直流电源由三相不控整流桥提供,整流桥的极性为下正上负,接至斩波电路时,极性不可接错。
2.实验时,每次合上主电源前,须把调压器退至零位,再缓慢提高电压。
3.实验时,若负载电流过大,容易造成逆变失败,所以调节负载电阻,电感时,需注意电流不可超过0.5A。
4.若逆变失败,需关断主电源,把调压器退至零位,再合上主电源。
5.实验时,先把MCL-18的给定调到0V,再根据需要调节。
打开MCL—06面板右下角的电源开关(或接人MCL—37低压电源)。
调节电位器RP,观察“2”端的锯齿波波形,锯齿波频率为100Hz左右。
调节“3”端比较电压(由MCL-18给定提供),观察“4”端方波能否由0.1T连续调至0.9T(T为斩波器触发电路的周期)。
用示波器观察“5”、“6”端脉冲波形,是否符合相位关系。
用示波器观察输出脉冲波形,测量触发电路输出脉冲的幅度和宽度。
2.斩波器带电阻性负载
按图2-14实验线路连好斩波器主电路,接上电阻负载(可采用两只900Ω电阻并联),并调节电阻负载至最大,并将触发电路的输出G1、K1、G2、K2分别接至VT1、VT2的门极和阴极。
三相调压器逆时针调到底,合上主电源,调节主控制屏U、V、W输出电压至线电压为110V。
用示波器观察并记录触发电路“1”、“2”、“4”、“5”、“6”端及UG1K1、UG2K2的波形,同时观察并记录输出电压ud=f(t),输出电流id=f(t),电容电压uc=f(t)及晶闸管两端电压uVT1=f(t)的波形,并注意各波形间的相位关系。
调节“3”端电压,观察在不同(即UG1K1和UG2K2脉冲的间隔时间)时ud的波形,并记录Ud和数值,从而画出Ud=f(/T)的关系曲线。
其中/T为占空比。
注意负载电阻不可以太小,否则电流太大容易造成斩波失败。
3.斩波器带电阻,电感性负载
断开电源,将负载改接成电阻电感。
然后重复电阻性负载时同样的实验步骤。
1、分析PWM波形发生的基本原理。
PWM控制就是对脉冲的宽度进行调制的技术。
即通过对一系列脉冲的宽度进行调制,来等效地获得所需要波形(含形状和幅值)。
在采样控制理论中有一条重要的结论:
冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时,其效果基本相同,冲量即窄脉冲的面积。
效果基本相同是指环节的输出响应波形基本相同。
上述原理称为面积等效原理以正弦PWM控制为例。
把正弦半波分成N等份,就可把其看成是N个彼此相连的脉冲列所组成的波形。
这些脉冲宽度相等,都等于π/N,但幅值不等且脉冲顶部不是水平直线而是曲线,各脉冲幅值按正弦规律变化。
如果把上述脉冲列利用相同数量的等幅而不等宽的矩形脉冲代替,使矩形脉冲的中点和相应正弦波部分的中点重合,且使矩形脉冲和相应的正弦波部分面积(冲量)相等,就得到PWM波形。
各PWM脉冲的幅值相等而宽度是按正弦规律变化的。
根据面积等效原理,PWM波形和正弦半波是等效的。
对于正弦波的负半周,也可以用同样的方法得到PWM波形。
可见,所得到的PWM波形和期望得到的正弦波等效。
锯齿波
不同占空比的脉冲波形
不同负载R的升压斩波电路
不同负载R降压斩波电路
实验七三相半波可控整流电路的研究
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。
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4-9。
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
4.MEL—03组件(900Ω,0.41A)或自配滑线变阻器.
5.双踪示波器。
6.万用电表。
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0.8A,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。
(1)打开MCL—18电源开关,给定电压有电压显示。
(2)用示波器观察MCL-33(或MCL-53,以下同)的双脉冲观察孔,应有间隔均匀,幅度相同的双脉冲
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,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MCL—33的电抗器L=700mH,,可把原负载电阻Rd调小,监视电流,不宜超过0.8A(若超过0.8A,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)。
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)(在α=90°
情况下)波形,并进行分析讨论。
如图所示为示波器测得的图像,在纯电阻负载时,电压波形和电流波形是一样的,即只需要测量一次即可;
在负载是电阻电感情况下时,明显电压有过零点,说明在电感负载时电感的存在使负载电流不可能突变而继续导通晶闸管,此时电压电流波形不一致,电流波形是连续的,因为电感而使电流变平缓。
如图所示。
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?
三相触发脉冲应该与电源电压同步,(相差120度)。
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?
如果没有扩流装置,仅靠晶闸管整流,晶闸管的额定工作电流可作为确定整流电路的最大输出电流。
做此次实验较成功,由之前多次实验的各种失败教训,现在已经对实验仪器较为熟悉,所以也能较快得出较正确的实验结果,本次实验又加深了对电力电子技术的了解对整流电路更加熟悉,做实验时也知道了提前预习的好处,提前知道该怎么做,做实验做起来效率大大提高。
电阻负载a=0°
阻感负载电流波形30°
90°
电压波形30°
可看出此时电路一出现不稳定状态,a若继续增大将失去全部波形,(实验时试过),及时如此,干扰也已经较大。
实验课程心得:
相对来说,这门实验课程的线路连接及线路实验原理并不复杂,最困难的是是完成试验线路连接以后所进行的调试与操作,难以得出相关的正确的波形以及争取的结果和参数。
这是由于对实验的过程及原理理解的不深刻,对相关的知识掌握的不够透彻,不能熟练应用到实际操作以及应用当中。
并且动手能力不够强,对实验过程不熟悉,实验操作生疏,缺乏相关的实际操作经验以及实际操作技巧,遇到实际操作中的问题难以独立解决,如何下手。
对操作过程中的错误以及故障难以发现排除。
《电力电子技术》遵循的学习思路为:
理论联系实践,实践促进创新。
在学习该课程的过程中,注重对基本概念和基本方法的理解,在理论推导中引出工程应用的概念,在实例分析中强化理论概念,加深了我们对电力拖动自动控制系统的认识和理解。
本课程综合性、理论性和实践性都较强,要求我们在掌握基本理论的基础上,能综合运用学过的专业知识,根据生产工艺的具体要求,实现对电机的控制和对一般自动控制系统的分析和设计,从而培养了我们学生的理论联系实际的能力、分析问题和解决问题的能力。
虽然实验台只是一个小型的模拟平台,但是通过对它的学习和操作,我们对有关的知识将会有一个更广泛的认识,而且它对我们以后的学习也会有帮助的。
实验中个人的力量是不及群体的力量的,我们分工合作,做事的效率高了很多。
虽然有时候会为了一些细节争论不休,但最后得出的总是最好的结论。
而且实验也教会我们在团队中要善于与人相处,与人共事,不要一个人解决所有问题。
总之,这次课程设计对于我们有很大的帮助。
通过这次课程使我懂得了理论与实际相结合是很重要的,只有理论知识是远远不够的,只有把所学的理论知识与实践相结合起来,从理论中得出结论,才能真正提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
在设计的过程中遇到问题,可以说得是困难重重,这毕竟第一次做的,难免会遇到过各种各样的问题,同时在设计的过程中发现了自己的不足之处,对以前所学过的知识理解得不够深刻,掌握得不够牢固。
这次课程使我学到了更多实用的知识,让我对实验设备及实验原理有了更进一步的认识。
通过本次的实验课程,我还发现自己以前学习中所出现的一些薄弱环节,并为今后的学习指明了方向,同时也会为将来的工作打下一个良好的基础。
这次的实验课程为我们提供了一个很好的锻炼机会,使我们及早了解一些相关知识以便以后运用到实际中去。
通过这次的实验课程,我知道只有通过刻苦的学习,加强对知识的熟练掌握程度,在现实的中才会得心应手,应对自如。
总体来说,经过这次实验课程,我还从中学到了很多课本上所没有提及的知识。
我会把这此实验课程作为我人生的起点,在以后的工作学习中不断要求自己,完善自己,让自己做的更好。
实验过程中,获得了很多收获,获得了很多感悟,当然也遇到了很多困难。
但我们都一一克服了他们,成功的完成了实验。
并在解决问题,克服困难的过程中,发现了自己平时忽略的,隐藏的问题,以及一些不该出现的粗心大意的小毛病。
通过这些,我们认识的更加深刻,了解的更加深入。
做到了学以致用,对知识掌握得更加牢固。
通过了这的学习,真的对它有了一个全新的认识,我会坚持对它的学习,使自己一个长足的提高。
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