山东建筑大学电力电子技术实验指导书(09最终)

1电力电子技术实验指导书山东建筑大学信息与电气工程学院李艳萍张元国前言I前言一、实验目的《电力电子技术》是工业电气自动化专业的一门重要的专业基础课，是在学习了基础课和部分专业基础课后开设的。其任务是培养学生掌握利用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术，包括对电压、电流、频率和相位的变换。使学生通过本课程的学习和实践能够掌握电力电子器件器件的特性和对电能进行变换的基本电路的工作原理及计算方法。本课程的实验是重要的教学环节，其目的是训练学生的基本实验技能，树立理论联系实际的科学观点，提高学生分析综合问题与解决问题的能力，培养学生的创新能力和协作精神，以及提高学生针对实际问题进行变流电路设计制作的能力。通过实验掌握各种电力电子元器件的原理、性能及使用场合，熟悉掌握各类变流电路的接线、调试及运行方法。二、实验前预习每次实验前，学生须仔细阅读本实验指导书的相关内容，明确实验目的、要求；明确实验步骤、测试数据及需观察的现象；复习与实验内容有关的理论知识；预习仪器设备的使用方法、操作规程及注意事项；做好预习要求中提出的其它事项。三、实验注意事项1．实验开始前，应先检查本组的仪器设备是否齐全完备，了解设备使用方法及线路板的组成和接线要求。2．实验时每组同学应分工协作，轮流接线、记录、操作等，使每个同学受到全面训练。3．接线前应将仪器设备理顺，然后按电路图接线。实验电路走线、布线应简洁明了、便于测量。前言II4．完成实验系统接线后，必须进行复查，确定无误后，方可通电进行实验。5．实验中严格遵循操作规程，改接线路和拆线一定要在断电的情况下进行。绝对不允许带电操作。如发现异常声、味或其它事故情况，应立即切断电源，报告指导教师检查处理。6．测量数据或观察现象要认真细致，实事求是。使用仪器仪表要符合操作规程，切勿乱调旋钮、档位。注意仪表的正确读数。7．未经许可，不得动用其它组的仪器设备或工具等物。8．实验结束后，实验记录交指导教师查看并认为无误后，方可拆除线路。最后，应清理实验桌面，清点仪器设备。9．爱护公物，发生仪器设备等损坏事故时，应及时报告指导教师，按有关实验管理规定处理。10．自觉遵守学校和实验室管理的其它有关规定。四、实验总结每次实验后，应对实验进行总结，即实验数据进行整理，绘制波形和图表，分析实验现象，撰写实验报告。实验报告除写明实验名称、日期、实验者姓名、同组实验者姓名外，还包括：1．实验目的；2．实验仪器设备（名称、型号）；3．实验原理；4．实验主要步骤及电路图；5．实验记录（测试数据、波形、现象）；6．实验数据整理（按每项实验的实验报告要求进行计算、绘图、误差分析等）；7．回答每项实验的有关问答题。目录1目录目录............................................................................................................................1NMCL-Ш现代电力电子技术及交流调速实验装置介绍..........................................2实验一单相半波可控整流电路的研究..................................................................3实验二单相桥式半控整流电路的研究....................................................................7实验三三相桥式全控整流电路的研究..................................................................11实验四单相交流调压电路的研究..........................................................................16NMCL-III现代电力电子技术及交流调速实验装置介绍2NMCL-Ш现代电力电子技术及交流调速实验装置介绍一．特点：（1）采用组件式结构，可根据不同内容进行组合，故结构紧凑，使用方便灵活，并且可随着功能的扩展只需增加组件即可，能在一套装置上完成《电力电子学》，《电力拖动自动控制系统》等课程的主要实验。（2）装置布局合理，外形美观，面板示意图明确，直观，学生可通过面板的示意查寻故障，分析工作原理。电机采用导轨式安装，更换机组简捷，方便，所采用的电机经过特殊设计，其参数特性能模拟3KW左右的通用实验机组，能给学生正确的感性认识。除实验控制屏外，还设置有实验用台，内可放置机组，实验组件等，并有可活动的抽屉，内可放置导线，工具等，使实验更方便。（3）实验线路典型，配合教学内容，满足教学大纲要求。控制电路全部采用模拟和数字集成芯片，可靠性高，维修，检测方便。触发电路采用数字集成电路双窄脉冲。（4）装置具有较完善的过流、过压、RC吸收、熔断器等保护功能，提高了设备的运行可靠性和抗干扰能力。（5）面板上有多只发光二极管指示每一个脉冲的有无和熔断器的通断。触发脉冲可外加，也可采用内部的脉冲触发可控硅，并可模拟整流缺相和逆变颠覆等故障现象。二．技术参数（1）输入电源：380V10%50HZ1HZ（2）工作条件：环境温度：-5~400C相对湿度：〈75%海拔：〈1000m（3）装置容量：〈1KVA（4）电机容量：〈200W（5）外形尺寸：长1600mmX宽700mm（长1300mmX宽700mm）三．能开设的实验《电力电子技术》课程实验、《现代交流调速系统》课程实验、《控制电机》课程实验。实验一单相半波可控整流电路3实验一单相半波可控整流电路一、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、实验原理1．单结晶体管触发电路的原理。2．单相半波整流电路带电阻性负载时的工作原理3．单相半波整流电路带电阻—电感性负载时，带续流二极管电路的原理。三、实验仪器和设备1．NMCL—Ⅲ实验台主控制屏2．NMCL—31组件3．NMCL—05E组件4．NMCL—33组件5．MEL—03A三相可调电阻器6．双踪示波器7．万用表四、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实验一单相半波可控整流电路4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—05E组件中单结晶触发电路控制晶闸管，注意须断开NMCL—33组件的内部触发脉冲。五、实验内容及步骤1．单结晶体管触发电路调试及各点波形的观察将NMCL—05E面板左上角的同步电压输入与NMCL—32电源控制屏的U、V输出端相连，按照实验接线图正确接线，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。本实验中Uuv=220V，这时候NMCL—05E内部的同步变压器原边接有220V，副边输出分别为60V（单结晶触发电路）、30V（正弦波触发电路）、7V（锯齿波触发电路）。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°～150°范围内移相。2．单相半波可控整流电路带电阻性负载“G”、“K”分别接至NMCL—33的VT1晶闸管的门极和阴极，注意不可接错。负载Rd接可调电阻（可把MEL—03A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。实验一单相半波可控整流电路5合上主电源，主控制屏输出电压Uuv=220V，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2cos1245.0UUdαUd,U230°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=30°、60°、90°、120°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．实验报告要求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2cos1245.0UUd进行比较。5．分析续流二极管的作用。实验一单相半波可控整流电路6八．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题？实验二单相桥式可控整流电路的研究7实验二单相桥式半控整流电路的研究一、实验目的1、研究单相桥式半控整流电路在电阻性负载、电阻—电感性负载及反电势负载时的工作情况。2．熟悉NMCL—05E组件锯齿波触发电路的工作原理。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、实验原理1．单相桥式半控整流电路供电给电阻性负载时的工作原理。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）时的工作原理。3．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）时的工作原理。三、实验仪器和设备1．NMCL—Ⅲ实验台主控制屏2．NMCL—31组件3．NMCL—05E组件4．NMCL—33组件5．MEL—03A三相可调电阻器6．NMCL—35三相变压器7．双踪示波器8．万用表四、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：实验二单相桥式可控整流电路的研究8（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组件的内部脉冲需断开。五、实验内容及步骤1．将NMCL—05E面板左上角的同步电压输入接NMCL—32的U、V输出端。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（逆时针调到底）。合上主电路电源开关，主控制屏输出电压Uuv=220V。观察NMCL—05E锯齿波触发电路中各点波形是否正确，确定