《电力电子技术》实验 指导书.docx
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《电力电子技术》实验指导书
《电力电子技术》
实验指导书
兰州工业高等专科学校
电气工程系实验中心
目录
实验安全操作规程┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄Ⅰ
实验一单结晶体管触发电路实验┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄1
实验二正弦波同步移相触发电路实验┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄3
实验三锯齿波同步移相触发电路实验┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄5
实验四西门子TCA785集成触发电路实验┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄7
实验五单相半波可控整流电路实验┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄11
实验六单相桥式半控整流电路实验┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄14
实验七单相桥式全控整流及有源逆变电路实验┄┄┄┄┄┄┄17
实验八三相半波可控整流电路实验┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄20
实验九三相半波有源逆变电路实验┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄23
实验十三相桥式半控整流电路实验┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄26
实验十一三相桥式全控整流及有源逆变电路实验┄┄┄┄┄┄29
实验十二单相交流调压电路实验
(1)┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄33
实验十三单相交流调压电路实验
(2)┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄36
实验十四单相交流调功电路实验┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄39
实验十五三相交流调压电路实验┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄42
实验十六直流斩波电路原理实验┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄45
实验十七单相正弦波脉宽调制(SPWM)逆变电路实验┄┄┄┄48
实验十八全桥DC-DC变换电路实验┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄53
实验十九直流斩波电路的性能研究(六种典型线路)┄┄┄┄55
实验二十单相斩控式交流调压电路实验┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄61
实验安全操作规程
为了顺利完成电力电子技术实验,确保实验时人身安全与设备可靠运行要严格遵守如下安全操作规程:
(1)在实验过程时,绝对不允许实验人员双手同时接到隔离变压器的两个输出端,将人体作为负载使用。
(2)为了提高学生的安全用电常识,任何接线和拆线都必须在切断主电源后方可进行。
(3)为了提高实验过程中的效率,学生独立完成接线或改接线路后,应仔细再次核对线路,并使组内其他同学引起注意后方可接通电源。
(4)如果在实验过程中发生过流告警,应仔细检查线路以及电位器的调节参数,确定无误后方能重新进行实验。
(5)在实验中应注意所接仪表的最大量程,选择合适的负载完成实验,以免损坏仪表、电源或负载。
(6)电源控制屏以及各挂件所用保险丝规格和型号是经我们反复实验选定的,不得私自改变其规格和型号,否则可能会引起不可预料的后果。
(7)在完成电流、转速闭环实验前一定要确保反馈极性是否正确,应构成负反馈,避免出现正反馈,造成过流。
(8)除作阶跃起动试验外,系统起动前负载电阻必须放在最大阻值,给定电位器必须退回至零位后,才允许合闸起动并慢慢增加给定,以免元件和设备过载损坏。
(9)在直流电机启动时,要先开励磁电源,后加电枢电压。
在完成实验时,要先关电枢电压,再关励磁电源。
实验一单结晶体管触发电路实验
一、实验目的
1.熟悉单结晶体管触发电路的工作原理及电路中各元件的作用。
2.掌握单结晶体管触发电路的调试步骤和方法。
二、实验材料及工具
序号
型号
备注
1
DJK01电源控制屏
该控制屏包含“三相电源输出”等几个模块。
2
DJK03-1晶闸管触发电路
该挂件包含“单结晶体管触发电路”等模块。
3
双踪示波器
自备
三、实验内容
1.单结晶体管触发电路的调试。
2.单结晶体管触发电路各点电压波形的观察。
四、实训方法
1.单结晶体管触发电路的观测
将DJK01电源控制屏的电源选择开关打到“直流调速”侧,使输出线电压为200V(不能打到“交流调速”侧工作,因为DJK03-1的正常工作电源电压为220V±10%,而“交流调速”侧输出的线电压为240V。
如果输入电压超出其标准工作范围,挂件的使用寿命将减少,甚至会导致挂件的损坏。
在“DZSZ-1型电机及自动控制实验装置”上使用时,通过操作控制屏左侧的自藕调压器,将输出的线电压调到220V左右,然后才能将电源接入挂件),用两根导线将200V交流电压接到DJK03-1的“外接220V”端,按下“启动”按钮,打开DJK03-1电源开关,这时挂件中所有的触发电路都开始工作,用双踪示波器观察单结晶体管触发电路,经半波整流后“1”点的波形,经稳压管削波得到“2”点的波形,调节移相电位器RP1,观察“4”点锯齿波的周期变化及“5”点的触发脉冲波形;最后观测输出的“G、K”触发电压波形,其能否在30°~170°范围内移相。
2.单结晶体管触发电路各点波形的记录
当α=30o、60o、90o、120o时,将单结晶体管触发电路的各观测点波形描绘下来,并与各波形进行比较。
五、实验报告
画出α=60°时,单结晶体管触发电路各点输出的波形及其幅值。
六、注意事项
双踪示波器有两个探头,可同时观测两路信号,但这两探头的地线都与示波器的外壳相连,所以两个探头的地线不能同时接在同一电路的不同电位的两个点上,否则这两点会通过示波器外壳发生电气短路。
为此,为了保证测量的顺利进行,可将其中一根探头的地线取下或外包绝缘,只使用其中一路的地线,这样从根本上解决了这个问题。
当需要同时观察两个信号时,必须在被测电路上找到这两个信号的公共点,将探头的地线接于此处,探头各接至被测信号,只有这样才能在示波器上同时观察到两个信号,而不发生意外。
七、思考题
1.单结晶体管触发电路的振荡频率与电路中C1的数值有什么关系。
2.单结晶体管触发电路的移相范围能否达到180°。
实验二正弦波同步移相触发电路实验
一、实验目的
1.熟悉正弦波同步移相触发电路的工作原理和各元件的作用。
2.掌握正弦波同步移相触发电路的调试步骤和方法。
二、实验所需挂件及附件
序号
型号
备注
1
DJK01电源控制屏
该控制屏包含“三相电源输出”等几个模块。
2
DJK03-1晶闸管触发电路
该挂件包含“正弦波同步移相触发电路”等模块。
3
双踪示波器
自备
三、实验内容
1.正弦波同步移相触发电路的调试。
2.正弦波同步移相触发电路中各点波形的观察。
四、实验方法
1.将DJK01电源控制屏的电源选择开关打到“直流调速”侧,使输出线电压为200V(不能打到“交流调速”侧工作,因为DJK03-1的正常工作电源电压为220V±10%,而“交流调速”侧输出的线电压为240V。
如果输入电压超出其标准工作范围,挂件的使用寿命将减少,甚至会导致挂件的损坏。
在“DZSZ-1型电机及自动控制实验装置”上使用时,通过操作控制屏左侧的自藕调压器,将输出的线电压调到220V左右,然后才能将电源接入挂件),用两根导线将200V交流电压接到DJK03的“外接220V”端,按下“启动”按钮,打开DJK03-1电源开关,这时挂件中所有的触发电路都开始工作,用双踪示波器观察正弦波触发电路各观察点的电压波形。
2.确定脉冲的初始相位
当Uct=0时(将RP1电位器逆时针旋到底),调节Ub(调RP2),使U4波形与图2-1中的TP4波形相同,使得触发脉冲的后沿接近90°。
3.保持RP2电位器不变,顺时针旋转RP1(即逐渐增大Uct),用示波器观察同步电压信号及输出脉冲“5”点的波形,注意Uct增加时脉冲的移动情况,并估计移相范围。
4.调节Uct(调RP1),使α=60°,观察并记录面板上观察点“1”~“5”及输出脉冲“G1”、“K1”的电压波形及其幅值。
调节RP3,观测“5”点脉冲宽度的变化。
五、实验报告
1.画出α=60°时,观察点“1”~“5”及输出脉冲电压的波形。
2.指出Uct增加时,α应如何变化,移相范围大约等于多少度,指出同步电压的哪一段为脉冲移相范围。
3.分析RP3对输出脉冲宽度的影响。
图2-1初始脉冲相位的确定(α接近90°)
六、注意事项
1.参见本教材实验一的注意事项。
2.由于正弦波触发电路的特殊性,我们设计移相电路的调节范围较小,如需将α调节到逆变区,除了调节RP1外,还需调节RP2电位器。
3.由于脉冲“G”、“K”输出端有电容影响,故观察输出脉冲电压波形时,需将输出端“G”和“K”分别接到晶闸管的门极和阴极(或者也可用约100Ω左右阻值的电阻接到“G”、“K”两端,来模拟晶闸管门极与阴极的阻值),否则无法观察到正确的脉冲波形。
七、思考题
1.正弦波同步移相触发电路由哪些主要环节组成。
2.正弦波同步移相触发电路的移相范围能否达到180。
实验三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.掌握锯齿波同步移相触发电路的调试方法。
二、实验所需挂件及附件
序号
型 号
备 注
1
DJK01电源控制屏
该控制屏包含“三相电源输出”等几个模块。
2
DJK03-1晶闸管触发电路
该挂件包含“锯齿波同步移相触发电路”等模块。
3
双踪示波器
自备
三、实验内容
1.锯齿波同步移相触发电路的调试。
2.锯齿波同步移相触发电路各点波形的观察和分析。
四、实验方法
1.将DJK01电源控制屏的电源选择开关打到“直流调速”侧,使输出线电压为200V(不能打到“交流调速”侧工作,因为DJK03-1的正常工作电源电压为220V±10%,而“交流调速”侧输出的线电压为240V。
如果输入电压超出其标准工作范围,挂件的使用寿命将减少,甚至会导致挂件的损坏。
在“DZSZ-1型电机及自动控制实验装置”上使用时,通过操作控制屏左侧的自藕调压器,将输出的线电压调到220V左右,然后才能将电源接入挂件),用两根导线将200V交流电压接到DJK03-1的“外接220V”端,按下“启动”按钮,打开DJK03-1电源开关,这时挂件中所有的触发电路都开始工作,用双踪示波器观察锯齿波同步触发电路各观察孔的电压波形。
①同时观察同步电压和“1”点的电压波形,了解“1”点波形形成的原因。
②观察“1”、“2”点的电压波形,了解锯齿波宽度和“1”点电压波形的关系。
③调节电位器RP1,观测“2”点锯齿波斜率的变化。
④观察“3”~“6”点电压波形和输出电压的波形,记下各波形的幅值与宽度,并比较“3”点电压U3和“6”点电压U6的对应关系。
2.调节触发脉冲的移相范围
将控制电压Uct调至零(将电位器RP2顺时针旋到底),用示波器观察同步电压信号和“6”点U6的波形,调节偏移电压Ub(即调RP3电位器),使α=170°,其波形如图3-1所示。
图3-1锯齿波同步移相触发电路
3.调节Uct(即电位器RP2)使α=60°,观察并记录U1~U6及输出“G、K”脉冲电压的波形,标出其幅值与宽度,并记录在下表中(可在示波器上直接读出,读数时应将示波器的“V/DIV”和“t/DIV”微调旋钮旋到校准位置)。
U1
U2
U3
U4
U5
U6
幅值(V)
宽度(ms)
五、实验报告
1.整理、描绘实验中记录的各点波形,并标出其幅值和宽度。
2.总结锯齿波同步移相触发电路移相范围的调试方法,如果要求在Uct=0的条件下,使α=90°,如何调整。
3.讨论、分析实验中出现的各种现象。
六、注意事项
参照实验一和实验二的注意事项。
七、思考题
1.锯齿波同步移相触发电路有哪些特点?
2.锯齿波同步移相触发电路的移相范围与哪些参数有关?
3.为什么锯齿波同步移相触
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- 电力电子技术 电力电子技术实验 指导书 电力 电子技术 实验