电力电子技术实验讲义.docx

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1、电力电子技术实验讲义（修订一）第一章实验的基本要求3第二章电力电子技术实验项目62-4西门子TCA785集成触发电路实验62-5单相半波可控整流电路实验92-7单相桥式全控整流及有源逆变电路实验122T1三相桥式全控整流及有源逆变电路实验152-12单相交流调压电路实验18第三章现代电力电子器件特性及典型线路实验213-3直流斩波电路的性能研究213-4SPWM单相交直交变频原理实验28第一章实验的基本要求一、实验前的准备实验前的预习阶段，是保证实验能否顺利进行的必要步骤。每次实验前都应先进行预习，从而提高实验质量和效率，否则就有可能在实验时不知如何下手,浪费时间，完不成实验要求，甚至有可能损

2、坏实验装置。因此，实验前应做到:(1)复习教材中与实验有关的内容，熟悉与本次实验相关的理论知识。(2)阅读本教材中的实验指导，了解本次实验的目的和内容；掌握本次实验系统的工作原理和方法；明确实验过程中应注意的问题。(3)写出预习报告，其中应包括实验系统的详细接线图、实验步骤、数据记录表格等。(4)进行实验分组,一般情况下，电力电子技术实验分组为每组12人,交、直流调速系统实验的实验小组为每组23人。二、实验的实施过程在完成理论学习、实验预习等环节后，就可进入实验实施阶段。实验时要做到以下几点：(1)实验开始前，指导教师要对学生的预习报告作检查，要求学生了解本次实验的目的、内容和方法，只有满足此

3、要求后，方能允许实验。(2)指导教师对实验装置作介绍，要求学生熟悉本次实验使用的实验设备、仪器，明确这些设备的功能与使用方法。(3)按实验小组进行实验，实验小组成员应进行明确的分工，以保证实验操作协调，记录数据准确可靠，各人的任务应在实验进行中实行轮换，以便实验参加者能全面掌握实验技术，提高动手能力。(4)按预习报告上的实验系统详细线路图进行接线，一般情况下，接线次序为先主电路，后控制电路；先串联，后并联。在进行调速系统实验时，也可由2人同时进行主电路和控制电路的接线。(5)完成实验系统接线后，必须进行自查。串联回路从电源的某一端出发,按回路逐项检查各仪表、设备、负载的位置、极性等是否正确；并

4、联支路则检查其两端的连接点是否在指定的位置。距离较远的两连接端必须选用长导线直接跨接，不得用2根导线在实验装置上的某接线端进行过渡连接。(6)实验时，应按实验教材所提出的要求及步骤，逐项进行实验和操作。除作阶跃启动试验外,系统启动前，应使负载电阻值最大，给定电位器处于零位；测试记录点的分布应均匀；改接线路时，必须断开主电源方可进行。实验中应观察实验现象是否正常，所得数据是否合理，实验结果是否与理论相一致。(7)完成本次实验全部内容后，应请指导教师检查实验数据、记录的波形。经指导教师认可后方可拆除接线，整理好连接线、仪器、工具，使之物归原位。三、实验的总结实验的最后阶段是实验总结，即对实验数据进

5、行整理、绘制波形和图表、分析实验现象、撰写实验报告。每位实验参与者都要独立完成一份实验报告，实验报告的编写应持严肃认真、实事求是的科学态度。如实验结果与理论有较大出入时，不得随意修改实验数据和结果，不得用凑数据的方法来向理论靠拢，而是用理论知识来分析实验数据和结果，解释实验现象，找出引起较大误差的原因。实验报告的一般格式如下：(1)实验名称、专业、班级、实验学生姓名、同组者姓名和实验时间。(2)实验目的、实验线路、实验内容。(3)实验设备、仪器、仪表的型号、规格、铭牌数据及实验装置编号。(4)实验数据的整理、列表、计算，并列出计算所用的计算公式。(5)画出与实验数据相对应的特性曲线及记录的波形

6、。(6)用理论知识对实验结果进行分析总结，得出明确的结论。(7)对实验中出现的某些现象、遇到的问题进行分析、讨论，写出心得体会，并对实验提出自己的建议和改进措施。(8)实验报告应写在一定规格的报告纸上，保持整洁。(9)每次实验每人独立完成一份报告，按时送交指导教师批阅。四、实验的安全操作规程为了顺利完成电力电子技术及电机控制实验，确保实验时人身安全与设备的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将双手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

7、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、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。7、除特殊说明外，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。8、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。第二

8、章电力电子技术实验项目2-1西门子TCA785集成触发电路实验一、实验目的(1)加深理解锯齿波集成同步移相触发电路的工作原理及各元件的作用。掌握西门子的Tca785集成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1DKOl电源控制屏该控制屏包含“三相电源输出”等几个模块。2DK05晶闸管触发电路该挂件包含“TCA785单相集成触发电路”等模块。3双踪示波器自备三、实验线路及原理单相集成锯齿波同步移相触发电路的内部框图如图2-10所示。Tca785集成块内部主要由“同步寄存器”、“基准电源”、“锯齿波形成电路”、“移相电压”和“锯齿波比较电路”和“逻辑控制功率放大”等功能

9、块组成。同步信号从TCA785的第5脚输出，“过零检测”部分对同步电压信号进行检测，当检测到同步信号过零时，信号送“同步寄存器”。“同步寄存器”输出控制锯齿波发生电路，锯齿波的斜率大小由第9脚外接电阻和10脚外接电容决定；输出脉冲宽度由12脚外接电容的大小决定；14、15脚输出对应负半周和正半周的触发脉冲，移相控制电压从11脚输入。O10ifl2O2O 为T GT1T1T171T图2-10Tca785内部框图典型应用电路如下图所示:图2-11TCa785锯齿波移相触发电路原理图电位器RPl主要调节锯齿波的斜率，电位器RP2则调节输入的移相控制电压，脉冲从14、15脚输出，输出的脉冲恰好互差18

10、0n,可供单相整流及逆变实验用，各点波形请参考图2-12。图2T2单相集成锯齿波触发电路的各点电压波形=900)电位器RP1、RP2均已安装在挂箱的面板上，同步变压器副边已在挂箱内部接好，所有的测试信号都在面板上引出。四、实验内容(DTCa785集成移相触发电路的调试。(2)Tca785集成移相触发电路各点波形的观察和分析。五、预习要求阅读有关TCa785触发电路的内容，弄清触发电路的工作原理。六、思考题(I)TCa785触发电路有哪些特点？(2)TCa785触发电路的移相范围和脉冲宽度与哪些参数有关？七、实验方法特别注意：“主电路电源输出”部分左边U,V,W三相电压是未经隔离的交流380V电

11、压(两相之间线电压)，它们和中线N之间的相电压为220V左右，而“主电路电源输出”部分右边A,B,C三相电压是经隔离变压舞输出的交流220V电压(两相之间线电压它们和中线N之间的相电压为127V左右，三相输出端A、B、C处的发光管发光时，可向外电路提供220V/L5A的三相交流电源，且左右部分两个中线N之间是没有电气连接的，请不要混用。(1)用两根导线将电源控制屏“主电路电源输出”的A与B间220V交流线电压接到DK05的“外接220V”端，按下“启动”按钮，打开DK05电源开关，这时挂件中所有的触发电路都开始工作，用双踪示波器一路探头观测15V的同步电压信号，另一路探头观察Tca785触发电

12、路中同步信号“1”点的波形，“2”点锯齿波，调节斜率电位器RPL观察“2”点锯齿波的斜率变化，“3”、“4”互差180的触发脉冲；最后观测输出的四路触发电压波形，其能否在30。170。范围内移相？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。观察“2”点的锯齿波波形，调节电位器RPl,观测“2”点锯齿波斜率的变化。观察“3”、“4”两点输出脉冲的波形，记下各波形的幅值与宽度。(2)调节触发脉冲的移相范围调节RP2电位器，用示波器观察同步电压信号和“3”点Ih的波形，观察和记录触发脉冲的移相范围。(3)调节电位器RP2使=60,观察并记录UlUI及输出“G、K”脉冲电压的波形

13、，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)。UlU2U3U4幅值(V)宽度(ms)八、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)讨论、分析实验中出现的各种现象。九、注意事项参照实验一的注意事项。2-2单相半波可控整流电路实验一、实验目的(1)掌握单结晶体管触发电路的调试步骤和方法。(2)掌握单相半波可控整流电路在电阻性负载及电阻电感性负载时的工作以及其整流输出电压(Ud)波形。(3)了解续流二极管的作用。二、实驳t所需挂件及附件序号型号备注1电源控制屏该控制屏包含“三相电源输出”

14、模块2DK03晶闸管主电路该挂件包含“晶闸管”、“电感”、“二极管”等模块3DK05单相晶闸管触发电路该挂件包含“单结晶体管触发电路”模块4DQ27三相可调电阻器调到最大,最小处附近时不要用力过猛5双踪示波器实验室自备6万用表实验室自备三、实验线路及原理将DK05挂件上的单结晶体管触发电路的输出端“G”和“K”接到DK03挂件面板上的正桥中的任意一个晶闸管的门极和阴极，接线如图2T3所示。图中的R负载用450C电阻(将两个900。接成并联形式)。电感Ld在DK03面板上，有100nIH,20OnlH、70OmH三档可供选择，本实验中选用700mH.直流电压表及直流电流表从DK03挂件上得到。二

15、极管在DK03上(或选用DK08挂件)。主电路电源输出DK05 挂件单结晶 体管触 发电路电阻电感性负载电阻性负载OplR图2T3单相半波可控整流电路接线图四、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并记录。(3)单相半波可控整流电路带电阻性负载时UJL=f()特性的测定。(4)单相半波可控整流电路带电阻电感性负载时续流二极管作用的观察。五、实验方法(1)单结晶体管触发电路的调试特别注意：“主电路电源输出”部分左边U,V,W三相电压是未经隔离的交流380V电压(两相之间线电压)，它们和中线N之间的相电压为220V左右，而“主电路电源输出”部分右边A,B,C三相电压是经隔离变压器输出的交流220V电压(两相之间线电压)，它们和中线N之间的相电压为127V左右，三相输出端A、B、C处的发光管发光时，可向外电路提供220Vl5A的三相交流电源，且左右部分两个中线N之间是没有电气连接的，请不要混