电力电子技术 实验指导书电子版

电力电子技术实验指导书机电学院汤青波梁建伟编著二0一0年六月目录第一部分实验一单结晶体管触发电路及单相半波可控整流电路实验………………………………………2实验二正弦波同步移相触发电路实验………………………………………………………………6实验三1锯齿波同步移相触发电路实验………………………………………………………………8实验四单相桥式半控整流电路实验…………………………………………………………………10实验五2单相桥式全控整流电路实验…………………………………………………………………13实验六4单相桥式有源逆变电路实验…………………………………………………………………16实验七3三相半波可控整流电路的研究………………………………………………………………19实验八三相桥式半控整流电路实验…………………………………………………………………21实验九三相桥式全控整流及有源逆变电路实验……………………………………………………24实验十6单相交流调压电路实验………………………………………………………………………26第二部分实验一电力晶体管（GTR）驱动研究…………………………………………………………………29实验二电力晶体管（GTR）特性研究…………………………………………………………………33实验三功率场效应晶体管（MOSFET）特性与驱动电路研究…………………………………………37实验四绝缘栅双极型晶体管（IGBT）特性与驱动电路研究…………………………………………41实验五采用自关断器件的单相交流调压电路研究…………………………………………………45实验六5直流斩波电路的性能研究……………………………………………………………………48实验七单相交直交变频电路的性能研究……………………………………………………………51实验八半桥型开关稳压电源的性能研究……………………………………………………………54实验九整流电路的有源功率因数校正研究…………………………………………………………56实验十移相控制全桥零电压开关PWM变换器研究…………………………………………………60实验十一直流斩波电路（设计性）的性能研究…………………………………………………………64实验十二单相交直交变频电路…………………………………………………………………………67第一部分实验一单结晶体管触发电路及单相半波可控整流电路实验一．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。3．对单相半波可控整流电路在电阻负载及电阻电感负载时工作情况作全面分析。4．了解续流二极管的作用。二．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波形的观察。3．单相半波整流电路带电阻性负载时特性的测定。4．单相半波整流电路带电阻—电感性负载时，续流二极管作用的观察。三．实验线路及原理将单结晶体管触发电路的输出端“G”“K”端接至晶闸管VT1的门阴极，即可构成如图1-1所示的实验线路。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—05(A)组件4．NMEL—03组件5．二踪示波器6．万用表五．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—05组件中单结晶触发电路控制晶闸管，注意须断开NMCL—33的内部触发脉冲。六．实验方法1．单结晶体管触发电路调试及各点波形的观察将NMCL—05（或MCL—05A，以下均同）面板左上角的同步电压输入接NMCL—32的U、V输出端，“触发电路选择”拨至“单结晶”。按照实验接线图正确接线，但由单结晶体管触发电路连至晶闸管VT1的脉冲UGK不接（将NMCL—05面板中G、K接线端悬空），而将触发电路“2”端与脉冲输出“K”端相连，以便观察脉冲的移相范围。NMCL-32的“三相交流电源”开关拨向“直流调速”。合上主电源，即按下主控制屏绿色“闭合”开关按钮，这时候主控制屏U、V、W端有电压输出，NMCL—05内部的同步变压器原边接有220V，原边输出分别为60V（单结晶触发电路）、30V（正弦波触发电路）、7V（锯齿波触发电路），通过直键开关选择。合上NMCL—05面板的右下角船形开关，用示波器观察触发电路单相半波整流输出（“1”），梯形电压（“3”），锯齿波电压（“4”）及单结晶体管输出电压（“5”、“6”）和脉冲输出（“G”、“K”）等波形。调节移相可调电位器RP，观察输出脉冲的移相范围能否在30°～180°范围内移。注：由于在以上操作中，脉冲输出未接晶闸管的控制极和阴极，所以在用示波器观察触发电路各点波形时，特别是观察脉冲的移相范围时，可用导线把触发电路的地端（“2”）和脉冲输出“K”端相连。但一旦脉冲输出接至晶闸管，则不可把触发电路和脉冲输出相连，否则造成短路事故，烧毁触发电路。采用正弦波触发电路、锯齿波触发电路或其它触发电路，同样需要注意，谨慎操作。2．单相半波可控整流电路带电阻性负载断开触发电路“2”端与脉冲输出“K”端的连接，“G”、“K”分别接至NMCL—33的VT1晶闸管的控制极和阴极，注意不可接错。负载Rd接可调电阻（可把NMEL—03的900Ω电阻盘并联，即最大电阻为450Ω，电流达0.8A），并调至阻值最大。合上主电源，调节脉冲移相电位器RP，分别用示波器观察=30°、60°、90°、120°时负载电压Ud，晶闸管VT1的阳极、阴极电压波形UVt。并测定Ud及电源电压U2，验证　　αU2,ud30°60°90°120°UdU23．单相半波可控整流电路带电阻—电感性负载，无续流二极管串入平波电抗器，在不同阻抗角（改变Rd数值）情况下，观察并记录=30O、60O、90O、120O时的Ud、id及Uvt的波形。注意调节Rd时，需要监视负载电流，防止电流超过Rd允许的最大电流及晶闸管允许的额定电流。4．单相半波可控整流电路带电阻，电感性负载，有续流二极管。接入续流二极管，重复“3”的实验步骤。七．实验内容1．画出触发电路在α=90°时的各点波形。2．画出电阻性负载，α=90°时，Ud=f（t），Uvt=f（t），id=f（t）波形。3．分别画出电阻、电感性负载，当电阻较大和较小时，Ud=f（t）、UVT=f（t），id=f（t）的波形（α=90°）。4．画出电阻性负载时Ud/U2=f（a）曲线，并与进行比较。5．分析续流二极管的作用。八．思考1．本实验中能否用双踪示波器同时观察触发电路与整流电路的波形？为什么？2．为何要观察触发电路第一个输出脉冲的位置？3．本实验电路中如何考虑触发电路与整流电路的同步问？实验二正弦波同步移相触发电路实验一．实验目的1．熟悉正弦波同步触发电路的工作原理及各元件的作用。2．掌握正弦波同步触发电路的调试步骤和方法。二．实验内容1．正弦波同步触发电路的调试。2．正弦波同步触发电路各点波形的观察。三．实验线路及原理电路分脉冲形成，同步移相，脉冲放大等环节，具体工作原理可参见“电力电子技术”有关教材。四．实验设备及仪器1．教学实验台主控制屏2．NMCL—33组件3．NMCL—05组件4．NMEL—03组件5．二踪示波器6．万用表五．实验方法1．将NMCL—05面板上左上角的同步电压输入端接NMCL—32的U、V端，将“触发电路选择”拨至“正弦波”位置。2．合上主电路电源开关，并打开NMCL—05面板右下角的电源开关。用示波器观察各观察孔的电压波形，测量触发电路输出脉冲的幅度和宽度，示波器的地线接于“8”端。3．确定脉冲的初始相位。当Uct=0时，调节Ub（调RP）要求接近于180O。4．保持Ub不变，调节NMCL-31的给定电位器RP1，逐渐增大Uct，用示波器观察U1及输出脉冲UGK的波形，注意Uct增加时脉冲的移动情况，并估计移相范围。5．调节Uct使=60O，观察并记录面板上观察孔“1”~“7”及输出脉冲电压波形。六．实验1．画出=60O时，观察孔“1”~“7”及输出脉冲电压波形。2．指出Uct增加时，应如何变化？移相范围大约等于多少度？指出同步电压的那一段为脉冲移相范围。七．注意事项参照实验一的注意事项。实验三锯齿波同步移相触发电路实验(2015.9.22)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．教学实验台主控制屏2．NMCL—33组件3．NMCL—05(A)组件或NMCL—36组件4．NMEL—03组件5．二踪示波器6．万用表五．实验方法1．将NMCL-05(A)面板上左上角的同步电压输入接NMCL—32的U、V端，“触发电路选择”拨向“锯齿波”。2．合上主电路电源开关，并打开MCL—05面板右下角的电源开关。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—31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—31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．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．注意事项参见实验一的注意事项。实验四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—05(A)组件（或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—05(A)组件或NMCL—36组件4．NMEL—03组件5．二踪示波器6．万用表五．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．NMCL—33的内部脉冲需断开。六．实验方法1．将NMCL—05(A)面板左上角的同步电压输入接NMCL—32的U、V输出端，“触发电路选择”拨向“锯齿波”。合上主电路电源开关，并打开NMCL—05(A)面板右下角的电源开关。观察NMCL—05(A)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900Ω电阻并联，最大电流为0.8A）至最大。（a）NMCL-31A的给定电位器RP1逆时针调到底，使Uct=0。合上主电路电源，调节NMCL-31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-31的给定电位器RP1逆时针调到底，使Uct=0。合上主电源。（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？实验五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—05(A)组件或NMCL—36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—05(A)组件或NMCL—36组件4．NMEL—03组件5．NMCL—35组件6．二踪示波器7．万用表五．注意事项1．本实验中触发可控硅的脉冲来自NMCL-05挂箱（或NMCL—36组件），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-05（或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组式变压器，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—05(A)（或NMCL—36）面板左上角的同步电压输入接NMCL—32的U、V输出端），“触发电路选择”拨向“锯齿波”。2．断开NMCL-35和NMCL-33的连接线，合上主电路电源，此时锯齿波触发电路应处于工作状态。NMCL-31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（可采用两只900Ω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0.8A，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．实验体会。实验六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NMEL—02芯式变压器（或NMCL—35组式变压器），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—05(A)组件或NMCL—36组件4．NMEL—03组件5．NMCL—35组件6．二踪示波器7．万用表五．注意事项1．本实验中触发可控硅的脉冲来自NMCL-05挂箱，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-05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组式变压器，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—05(A)面板左上角的同步电压输入接NMCL—32的U、V输出端，“触发电路选择”拨向“锯齿波”。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调整至最大（约450Ω），先断开NMCL-35和NMCL-33的连接线，参考图1-3，连接控制回路。合上主电源，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。合上主电源，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。当关断NMCL—05(A)面板的电源开关，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？实验七三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组件4．二踪示波器5．万用表五．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。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MCL-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：（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）。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？实验八三相桥式半控整流电路实验一．实验目的1．熟悉NMCL—33组件。2．了解三相桥式半控整流电路的工作原理及输出电压，电流波形。二．实验内容1．三相桥式半控整流供电给电阻负载。2．三相桥式半控整流供电给反电势负载。3．观察平波电抗器的作用。三．实验线路及原理在中等容量的整流装置或要求不可逆的电力拖动中，可采用比三相全控桥式整流电路更简单、经济的三相桥式半控整流电路。它由共阴极接法的三相半波可控整流电路与共阳极接法的三相半波不可控整流电路串联而成，因此这种电路兼有可控与不可控两者的特性。共阳极组三个整流二极管总是自然换流点换流，使电流换到比阴极电位更低的一相中去，而共阴极组三个晶闸管则要在触发后才能换到阳极电位高的一相中去。输出整流电压Ud的波形是三组整流电压波形之和，改变共阴极组晶闸管的控制角α，可获得0～2.34×U2φ的直流可调电压。具体线路可参见图1-6。四．实验设备及仪器1．教学实验台主控制屏2．NMCL—33组件3．NMEL—03组件4．二踪示波器5．万用表五．注意事项1．供电给电阻负载时，注意负载电阻允许的电流，电流不能超过负载电阻允许的最大值，供电给反电势负载时，注意电流不能超过电机的额定电流（Id=1A）。2．在电动机起动前必须预先做好以下几点：（1）先加上电动机的励磁电流，然后才可使整流装置工作。（2）起动前，必须置控制电压Uct于零位，整流装置的输出电压Ud最小，合上主电路后，才可逐渐加大控制电压。3．主电路的相序不可接错，否则容易烧毁晶闸管。4．示波器的两根地线与外壳相连，使用时必须注意两根地线需要等电位，避免造成短路事故。六．实验方法1．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。2．三相半控桥式整流电路供电给电阻负载时的工作研究按图1-6接线，分别短接平波电抗器和直流电动机M03的电枢绕组。合上主电源。调节负载电阻，使RD大于200Ω，注意电阻不能过大，应保持id不小于100mA，否则可控硅由于存在维持电流，容易时断时续。（1）调节Uct，观察在30°、60°、90°、120°等不同移相范围内，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）的波形，并加以记录。（2）读取本整流电路的特性Ud/U2=f（α）。3．三相半控桥式整流电路在供电给反电势负载时的工作研究分别拆除平波电抗器和直流电动机M03电枢绕组的短接线。（1）置电感量较大时（L=700mH），调节Uct，，观察在不同移相角时整流电路供电给反电势负载的输出电压Ud=f（t），输出电流id=f（t）波形，并给出α=60°、90°时的相应波形。注意，电机空载时，由于电流比较小，有可能电流时断时续。（2）在相同电感量下，求取本整流电路在α=60°与α=90°时供电给反电势负载时的负载特性n=f（Id）。从电机空载开始，测取5～7个点，注意电流最大不能超过1A。α=60°Id（A）n（r/min）α=90°Id（A）n（r/min）4．观察平波电抗器的作用（1）在大电感量与α=120°条件下，求取反电势负载特性曲线，注意要读取从电流连续到电流断续临界点的数据，并记录此时的Ud=f（t），id=f（t）。（2）减小电感量，重复（1）的实验内容七．实验报告1．作出整流电路的输入—输出特性Ud/U2=f（α）。2．绘出实验的整流电路在供电给反电势负载时的Ud=f（t），id=f（t）波形曲线。3．绘出实验的整流电路供电给电阻负载时的Ud=f（t），id=f（t）以及晶闸管端电压UVT=f（t）的波形。4．绘出整流电路在α=60°与α=90°时供电给反电势负载时的负载特性曲线n=f（Id）。5．分析本整流电路在反电势负载工作时，整流电流从断续到连续的临界值与哪些因素有关。八．思考1．为什么说可控整流电路供电给电动机负载与供电给电阻性负载在工作上有很大差别？2．本实验电路在电阻性负载工作时能否突加一阶跃控制电压？在电动机负载工作时呢？为什么？实验九三相桥式全控整流及有源逆变电路实验一．实验目的1．熟悉NMCL-33组件。2．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。二．实验内容1．三相桥式全控整流电路2．三相桥式有源逆变电路3．观察整流或逆变状态下，模拟电路故障现象时的波形。三．实验线路及原理实验线路如图1-7所示。主电路由三相全控变流电路及作为逆变直流电源的三相不控整流桥组成。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链。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。四．实验设备及仪器1．教学实验台主控制屏2．NMCL—33组件3．NMEL—03组件4．NMCL—35组件5．二踪示波器6．万用表五．实验方法1．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，相互间隔60o的幅度相同的双脉冲。（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。注：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”。（4）将NMCL-31的给定器输出Ug接至NMCL-33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按图1-7接线，AB两点断开、CD两点断开，AD连接在一起，并将RD调至最大(450)。合上主电源。调节Uct，使在30o~90o范围内，用示波器观察记录=30O、60O、90O时，整流电压ud=f（t），晶闸管两端电压uVT=f（t）的波形，并记录相应的Ud和交流输入电压U2数值。3．三相桥式有源逆变电路断开电源开关后，断开AD点的连接，分别连接AB两点和CD两点。调节Uct，使仍为150O左右。合上主电源。调节Uct，观察=90O、120O、150O时,电路中ud、uVT的波形，并记录相应的Ud、U2数值。4．电路模拟故障现象观察。在整流状态时，断开某一晶闸管元件的触发脉冲开关，则该元件无触发脉冲即该支路不能导通，观察并记录此时的ud波形。六．实验报告1．画出电路的移相特性Ud=f()曲线；2．作出整流电路的输入—输出特性Ud/U2=f（α）；3．画出三相桥式全控整流电路时，角为30O、60O、90O时的ud、uVT波形；4．画出三相桥式有源逆变电路时，β角为150O、120O、90O时的ud、uVT波形；5．简单分析模拟故障现象；实验十单相交流调压电路实验一．实验目的1．加深理解单相交流调压电路的工作原理。2．加深理解交流调压感性负载时对移相范围要求。二．实验内容1．单相交流调压器带电阻性负载。2．单相交流调压器带电阻—电感性负载。三．实验线路及原理本实验采用了锯齿波移相触发器。该触发器适用于双向晶闸管或两只反并联晶闸管电路的交流相位控制，具有控制方式简单的优点。晶闸管交流调压器的主电路由两只反向晶闸管组成，见图1-8。四．实验设备及仪器1．教学实验台主控制屏2．NMCL—33组件3．NMEL—03组件4．NMCL-05(A)组件或NMCL—36组件5．二踪示波器6．万用表五．注意事项在电阻电感负载时，当时，若脉冲宽度不够会使负载电流出现直流分量，损坏元件。为此主电路可通过变压器降压供电，这样即可看到电流波形不对称现象，又不会损坏设备。六．实验方法1．单相交流调压器带电阻性负载将NMCL-33上的两只晶闸管VT1，VT4反并联而成交流电调压器，将触发器的输出脉冲端G1、K1，G3、K3分别接至主电路相应VT1和VT4的门极和阴极。接上电阻性负载（可采用两只900Ω电阻并联），并调节电阻负载至最大。NMCL-31的给定电位器RP1逆时针调到底，使Uct=0。调节锯齿波同步移相触发电路偏移电压电位器RP2，使=150°。合上主电源，用示波器观察负载电压u=f（t），晶闸管两端电压uVT=f（t）的波形，调节Uct，观察不同角时各波形的变化，并记录=60，90，120时的波形。2．单相交流调压器接电阻—电感性负载（1）在做电阻—电感实验时需调节负载阻抗角的大小，因此须知道电抗器的内阻和电感量。可采用直流伏安法来测量内阻，电抗器的内阻为RL=UL/I电抗器的电感量可用交流伏安法测量，由于电流大时对电抗器的电感量影响较大，采用自耦调压器调压多测几次取其平均值，从而可得交流阻抗。ZL=UL/I电抗器的电感量为这样即可求得负载阻抗角在实验过程中，欲改变阻抗角，只需改变电阻器的数值即可。（2）断开电源，接入电感（L=700mH）。调节Uct，使=450。合上主电源，用二踪示波器同时观察负载电压u和负载电流i的波形。调节电阻R的数值（由大至小），观察在不同角时波形的变化情况。记录φ，=φ，φ三种情况下负载两端电压u和流过负载的电流i的波形。也可使阻抗角φ为一定值，调节观察波形。注：调节电阻R时，需观察负载电流，不可大于0.8A。六．实验报告1．整理实验中记录下的各类波形2．分析电阻电感负载时，角与角相应关系的变化对调压器工作的影响。3．分析实验中出现的问题。第二部分实验一电力晶体管(GTR)驱动电路研究一．实验目的1．掌握GTR对基极驱动电路的要求2．掌握一个实用驱动电路的工作原理与调试方法二．实验内容1．连接实验线路组成一个实用驱动电路2．PWM波形发生器频率与占空比测试3．光耦合器输入、输出延时时间与电流传输比测试4．贝克箝位电路性能测试5．过流保护电路性能测试三．实验线路见图2—1四．实验设备和仪器1．NMCL-07电力电子实验箱2．双踪示波器3．万用表4．教学实验台主控制屏五．实验方法1．检查面板上所有开关是否均置于断开位置2．PWM波形发生器频率与占空比测试（1）开关S1、S2打向“通”，将脉冲占空比调节电位器RP顺时针旋到底，用示波器观察1和2