三相桥式全控整流及有源逆变电路实验.docx

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1、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 MCL-31A,MCL-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。3. 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4-9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.实验所需挂件及附件序号1型号MCL-32A电源控制屏备

2、注该控制屏包含三相电源输出， “励磁电源等几个模块。2MCL-31A低压电源和仪表该挂件包含“给定 电源和15V低压电源等模块。3MCL-33晶闸管主电路和触发电路等 该挂件包含晶闸管、二极管”“电感、触发电路等几个模块。4MEL-03三相可调电阻56MEL-O2芯式变压器双踪示波器和万用表自备五.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MCL31A电源开关，给定电压有电压显示。(2)用示波器观察MCL-33的脉冲观察孔，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，用示波器观察脉冲观察孔，1脉冲超前“2脉 冲600,则相序正确，否则，应

3、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IV2V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。(5)将给定器输出Ug接至MCL-33面板的Uct端，调节偏移电压Ub, 在 UCt=O 时,使=1500。2 .三相桥式全控整流电路按图4 9接线，S拨向左边短接线端，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=300、600、 900 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

4、入电压U2数值。3 .三相桥式有源逆变电路断开电源开关后，将S拨向右边的不控整流桥，调节Uct,使仍为1500 左右。合上主电源，调节Uct,观察二900、1200、1500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。说明：如果采用的组件为MCL33,则触发电路是KJoo4集成电路，具 体应用可参考相关教材。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一输出特性UdU2=f()3 .画出三相桥式全控整流电路

5、时，角为300、600、900时的ud、VT 波形4.画出三相桥式有源逆变电路时，B角为1500、1200、900时的 ud、UVT波形5.简单分析模拟故障现象实验四采用自关断器件的单相交流调压电路研究 一.实验目的1.掌握采用自关断器件的单相交流调压电路的工作原理、特点、波形 分析与使用场合。2.熟悉PWM专用集成电路SG3525的组成、功能、 工作原理与使用方法。二.实验内容1. PWM专用集成电路SG3525性能测试。2.控制电路相序与驱动波形 测试。3.带与不带滤波环节时的负载与MOS管两端电压波形测试。4.滤 波环节性能测试。5.在不同占空比条件下，负载端电压、负载端谐波 与输入电流

6、的位移因数测试。OWtU(t)(a)三.实验系统组成及工作原理 U随着自关断器件的迅速发展，采用晶闸管移相控制的交流调压设备, 已逐渐被采用自关断器件(GTR、MOSFET. IGBT )的交流斩波调压所 代替，与移相控制相比，斩波调压具有下列优点：(1)谐波幅值小， 且最低次谐波频率高，故可采用小容量滤波元件；(2)功率因数高， 经滤波后，功率因数接近于Io (3)对其他用电设备的干扰小。 0wt(b)U(t)0(c)wt图5-9因此,斩波调压是一种很有发展前途的调压方法, 可用于马达调速、调温、调光等设备。本实验系统以调光为例，进行斩 波调压研究。斩波调压的主回路由MOSFET及其反并联的

7、二极管组成双 向全控电子斩波开关。当MOS管分别由脉宽调制信号控制其通断时， 则负载电阻RL上的电压波形如图5-9b所示(输出端不带滤波环节时), 显然，负载上的电压有效值随脉宽信号的占空比而变，当输出端带有滤 波环节时的负载端电压波形如图5-9c所示。脉宽调制信号由专用集成芯片SG3525产生，有关SG3525的内部结构、 功能、工作原理与使用方法等可参阅双闭环可逆直流脉宽调速系统实验。控制系统中由变压器T、比较器和或非门等组成同步控制电路以确保交 流电源的2端为正时，MOS管VTl导通；而当交流电源的1端为正时， MOS管VT2导通。四.实验设备和仪器1. MeL-11实验挂箱2.万用表3

8、.双踪示波器五.实验方法1 .认真阅读实验指导书，掌握采用自关断器件的单相交流调压电路的 工作原理、特点、波形分析与使用场合。2. SG3525性能测试（1）锯齿波周期与幅值测量（分开关S2合上与断开两种情况）。测量 “18端。（2）输出最大与最小占空比。测量“16端。3.控制电路相序 与驱动波形测试将电位器RP左旋到底，2之间施加220交流电压，用双踪示波 器观察并记录下列各点波形:(1)13、“14与地端间波形，应仔细测量该波形是否对称互补；(2) 12、15与地端间波形；(3) 9与 10及“11与 10端间波形。4.不带滤波环节时的负载与 MOS管两端电压波形测试(1)将主电路的与6端

9、相连，开关S2放在断开位置，合上电源后 将电位器RP右旋到大致中间的位置。(2)测量并记录负载与MOS管两端电压波形。5.带滤波环节时的负 载与MOS管两端电压波形测试(1)将主电路的3与”4及5与”6端相连，电位器RP仍旋在上述位 置。(2)测量并记录负载与MOS管两端电压波形。34L561AC220V21AVD1VD28CFU1ARVT1VT2S1T7910111516 隔离及驱动电 路 1213111613141718S215SG352565R2712 断+15V 断通 9RPR1S2C1C2 通 图5-10采用自关断器件的单相交流调压电路6.不同占空比D时的负 载端电压测试与灯泡亮度比

10、较(1)主电路接线同上。(2)将电位器RP从左至右旋转45个位置，分别观察并记录SG3525 输出13端脉冲的占空比、负载端电压U大小与波形以及灯泡亮度的变 化。DU (伏)7.不同载波频率时的滤波效果比较在S2合上与断开两种情况下，观察并记录负载两端波形。8.不同占空 比D时的负载端谐波大小的测试分别观察并记录RP左旋到底与右旋到底时的负载端波形，从而判断出 占空比D大小对负载端谐波大小的影响。9.输入电流的位移因数测试(1)将主电路的3与“6端相连，断开3与4、5与与的相连。(2) 在不同占空比条件下，用双踪示波器同时观察并记录“2与 1端和2 与”端间波形。六.实验报告1 .在开关S2断

11、开与合上条件下，画出SG3525的5脚的锯齿波并注明 周期、幅值以及最小与最大占空比值。2 .画出控制电路各点的波形。3 .画出不带与带滤波环节时的负载端与MOS管两端电压波形。4.根 据实测数据，画出负载电压UL与占空比D之间的关系曲线。5 .画出不同载波频率时的负载两端波形曲线，并说明在相同滤波环节 条件下，不同载波频率对滤波效果的影响。6 .说明占空比大小对负载端谐波大小的影响。7 .列出不同占空比条件下所测得的输入电流位移因数近似值，并说明 斩控式交流调压对提高功率因数的物理原因，以及这种调压方式特别适 用于何种应用场合。8 .试说明采用自关断器件的交流斩波调压系统的优缺点及使用场合。

12、七.思考题1 .为了减小起动时的负载电流冲击，以延长灯泡寿命，可采用软起动 的方法使灯泡两端电压逐渐上升，你能否设计一个简单使用的方案？2 .若同步变压器T原副边极性接反了，系统能否正常工作？为什么？3 .对于某些输出电压需要稳定的应用场合，你能否在实验系统的基础 上增加少量元器件，以满足该要求？八.注意事项在合上交流电源开关之前，应检查+ 15V电源开关Sl是否处于断开状 态。实验五直流斩波电路的性能研究一.实验目的熟悉降压斩波电路(BUCkChoPPer)和升压斩波电路(BootChoPPerj的工作原理，掌握这两种基本斩波电路的工作状态及波形情况。二.实验内容1 . SG3525芯片的调

13、试。2 .降压斩波电路的波形观察及电压测试。3.升压斩波电路的波形观察及电压测试。三.实验设备及仪器1.电力电子教学实验台主控制屏。2. MCL-16组件。四.实验方法1. SG3525的调试。原理框图见图5-llo将扭子开关Sl打向直流斩 波S2电源开关打向0N，将“3和”4端用导线短接，用示波器观“1端 输出电压波形应为锯齿波，记录其波形的频率和幅值。扭子开关S2扳 向OFF”,用线分别连接5、6、9，示波器观察“5端波形，并记录 其形、频率、幅度，调节脉冲宽度调电位器，记录其最大占空比和最 小占比。Dma某=Dmin=2.实验接线图见图5-12o (1)切断MCL-16 主电源，分将“主

14、电源2的 1端和直流波电路的 1端相连，“主电源 的“2端和”直流斩波电路的2相连，将“PWM波形发生的7、8端 分别和直流斩波电路VTl的GlSl端相连，直流斩波电路的“4、5 端串联MEL-03电阻箱两组900Q/0.41A的电阻并联起来，时针旋转调至 阻值最大约450Q),和流安培表(将量程切换到2A挡)。(2)检查接 线正确后，接通控电路和主电路的电源(注意：先接通1侧，端C察并 2(a)主电源导用波节VTIIGI23SlLI4空VD15别(b)降压斩波电路斩 L26G278VD2102端VT29S2C2(将11顺直(C)升压斩波电路图5-12直流斩 波电路制控制电路电源后接通主电路电

15、源)，改变脉冲占空比，每改变 一次，分别观察PWM信号的波形，MOSFET的栅源电压波形，输出电 压、u波形，输出电流i的波形，记录PWM信号占空比D, ui、u 的平均值Ui和UOo (3)改变负载R的值(注意：负载电流不能超过 1A),重复上述内容2o (4)切断主电路电源，断开主电路2和“降 压斩波电路的连接，断开PWM波形发生与VTl的连接，分别将直流 斩波电路的“6和主电路2的 1相连，直流斩波电路的”和主电 路2的2端相连,将VT2的G2S2分别接至“PWM波形发生的”和8 端，直流斩波电路的 10、Ir端，分别串联MEL-03电阻箱(两组分 别并联，然后串联在一起顺时针旋转调至阻值最大约900)和直流安 培表(将量程切换到2A挡)。检查接线正确后，接通主电路和控制电路的电源。改变脉冲占空比D, 每改变一次，分别：观察PWM信号的波形，MOSFET的栅源电压波形， 输出电压、Uo波形，输出电流i的波形，记录PWM信号占空比D, ui、 u的平均值Ui和UOo(5)改变负载R的值(注意：负载电流不能超过1A),重复上述内容 4o (6)实验完成后，断开主