电力电子技术实验指导书

1合肥经济技术职业学院《电力电子技术》实验指导书电子信息系唐家运编2实验一单结管触发器与单相桥式半控整流电路实验一、实验目的(1)熟悉单结管触发器电路中各元件的作用(2)加深对单相桥式半控整流电路带电阻性、电阻电感性负载时各工作情况的理解。(3)了解续流二极管在单相桥式半控整流电路中的作用，学会对实验中问题加以分析和解决。二、实验所需挂件及附件序号型号备注1DJK01电源控制屏该控制屏包含“三相电源输出”，“励磁电源”等几个模块。2DJK02晶闸管主电路该挂件包含“晶闸管”以及“电感”等几个模块。3DJK03-1晶闸管触发电路该挂件包含“锯齿波同步触发电路”模块。4DJK06给定及实验器件该挂件包含“二极管”等几个模块。5D42三相可调电阻6双踪示波器自备7万用表自备三、实验线路及原理如图1所示，为单结管触发器电路图。是分析各部分的作用及工作原理。图1单结管触发器电路图3单相桥式半控整流电路实验线路图2所示，两组锯齿波同步移相触发电路均在DJK03-1挂件上，它们由同一个同步变压器保持与输入的电压同步，触发信号加到共阴极的两个晶闸管，图中的R用D42三相可调电阻，将两个900Ω接成并联形式，二极管VD1、VD2、VD3及开关S1均在DJK06挂件上，电感Ld在DJK02面板上，有100mH、200mH、700mH三档可供选择，本实验用700mH，直流电压表、电流表从DJK02挂件获得。图2单相桥式半控整流电路实验线路图四、实验内容(1)锯齿波同步触发电路的调试。(2)单相桥式半控整流电路带电阻性负载。(3)单相桥式半控整流电路带电阻电感性负载。(4)单相桥式半控整流电路带反电势负载（选做）。五、预习要求(1)阅读电力电子技术教材中有关单相桥式半控整流电路的有关内容。(2)了解续流二极管在单相桥式半控整流电路中的作用。六、思考题(1)单相桥式半控整流电路在什么情况下会发生失控现象?(2)在加续流二极管前后，单相桥式半控整流电路中晶闸管两端的电压波形如何?七、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，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，用双踪示波器观察“锯齿波同步触发电路”各观察孔的波形。4(2)锯齿波同步移相触发电路调试：其调试方法与实验三相同。令Uct=0时（RP2电位器顺时针转到底）α＝170o。(3)单相桥式半控整流电路带电阻性负载：按原理图5-1接线，主电路接可调电阻R，将电阻器调到最大阻值位置，按下“启动”按钮，用示波器观察负载电压Ud、晶闸管两端电压UVT和整流二极管两端电压UVD1的波形，调节锯齿波同步移相触发电路上的移相控制电位器RP2，观察并记录在不同α角时Ud、UVT、UVD1的波形，测量相应电源电压U2和负载电压Ud的数值，记录于下表中。α30°60°90°120°150°U2Ud(记录值)Ud/U2Ud(计算值)计算公式:Ud=0.9U2(1+cosα)/2(4)单相桥式半控整流电路带电阻电感性负载①断开主电路后，将负载换成将平波电抗器Ld(70OmH)与电阻R串联。②不接续流二极管VD3，接通主电路，用示波器观察不同控制角α时Ud、UVT、UVD1、Id的波形，并测定相应的U2、Ud数值，记录于下表中：α30°60°90°U2Ud(记录值)Ud/U2Ud(计算值)③在α=60°时，移去触发脉冲(将锯齿波同步触发电路上的“G3”或“K3”拔掉)，观察并记录移去脉冲前、后Ud、UVT1、UVT3、UVD1、UVD2、Id的波形。④接上续流二极管VD3，接通主电路，观察不同控制角α时Ud、UVD3、Id的波形，并测定相应的U2、Ud数值，记录于下表中：5α30°60°90°U2Ud(记录值)Ud/U2Ud(计算值)⑤在接有续流二极管VD3及α=60°时，移去触发脉冲(将锯齿波同步触发电路上的“G3”或“K3”拔掉)，观察并记录移去脉冲前、后Ud、UVT1、UVT3、UVD2、UVD1和Id的波形。(5)单相桥式半控整流电路带反电势负载（选做）要完成此实验还应加一只直流电动机。①断开主电路，将负载改为直流电动机，不接平波电抗器Ld，调节锯齿波同步触发电路上的RP2使Ud由零逐渐上升，用示波器观察并记录不同α时输出电压Ud和电动机电枢两端电压Ua的波形。②接上平波电抗器，重复上述实验。八、实验报告(1)画出①电阻性负载，②电阻电感性负载时Ud/U2=f(α)的曲线。(2)画出①电阻性负载，②电阻电感性负载，α角分别为30°、60°、90°时的Ud、UVT的波形。(3)说明续流二极管对消除失控现象的作用。九、注意事项(1)参照实验三的注意事项。(2)在本实验中，触发脉冲是从外部接入DJKO2面板上晶闸管的门极和阴极，此时,应将所用晶闸管对应的正桥触发脉冲或反桥触发脉冲的开关拨向“断”的位置，并将Ulf及Ulr悬空，避免误触发。(3)带直流电动机做实验时，要避免电枢电压超过其额定值，转速也不要超过1.2倍的额定值，以免发生意外，影响电机功能。(4)带直流电动机做实验时，必须要先加励磁电源，然后加电枢电压，停机时要先将电枢电压降到零后，再关闭励磁电源。6实验二三相半波可控整流电路实验一、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情况。二、实验所需挂件及附件序号型号备注1DJK01电源控制屏该控制屏包含“三相电源输出”等几个模块。2DJK02晶闸管主电路3DJK02-1三相晶闸管触发电路该挂件包含“触发电路”,“正反桥功放”等几个模块。4DJK06给定及实验器件该挂件包含“给定”等模块。5D42三相可调电阻6双踪示波器自备7万用表自备三、实验线路及原理三相半波可控整流电路用了三只晶闸管，与单相电路比较，其输出电压脉动小，输出功率大。不足之处是晶闸管电流即变压器的副边电流在一个周期内只有1/3时间有电流流过，变压器利用率较低。图7-1中晶闸管用DJK02正桥组的三个，电阻R用D42三相可调电阻，将两个900Ω接成并联形式，Ld电感用DJK02面板上的700mH，其三相触发信号由DJK02-1内部提供，只需在其外加一个给定电压接到Uct端即可。直流电压、电流表由DJK02获得。图1三相半波可控整流电路实验原理图7四、实验内容(1)研究三相半波可控整流电路带电阻性负载。(2)研究三相半波可控整流电路带电阻电感性负载。五、预习要求阅读电力电子技术教材中有关三相半波整流电路的内容。六、思考题(1)如何确定三相触发脉冲的相序，主电路输出的三相相序能任意改变吗？(2)根据所用晶闸管的定额，如何确定整流电路的最大输出电流？七、实验方法(1)DJK02和DJK02-1上的“触发电路”调试①打开DJK01总电源开关，操作“电源控制屏”上的“三相电网电压指示”开关，观察输入的三相电网电压是否平衡。②将DJK01“电源控制屏”上“调速电源选择开关”拨至“直流调速”侧。③用10芯的扁平电缆，将DJK02的“三相同步信号输出”端和DJK02-1“三相同步信号输入”端相连,打开DJK02-1电源开关，拨动“触发脉冲指示”钮子开关，使“窄”的发光管亮。④观察A、B、C三相的锯齿波，并调节A、B、C三相锯齿波斜率调节电位器（在各观测孔左侧），使三相锯齿波斜率尽可能一致。⑤将DJK06上的“给定”输出Ug直接与DJK02-1上的移相控制电压Uct相接，将给定开关S2拨到接地位置（即Uct=0），调节DJK02-1上的偏移电压电位器，用双踪示波器观察A相同步电压信号和“双脉冲观察孔”VT1的输出波形，使α=150°(注意此处的α表示三相晶闸管电路中的移相角，它的0°是从自然换流点开始计算，前面实验中的单相晶闸管电路的0°移相角表示从同步信号过零点开始计算，两者存在相位差，前者比后者滞后30°)。⑥适当增加给定Ug的正电压输出，观测DJK02-1上“脉冲观察孔”的波形，此时应观测到单窄脉冲和双窄脉冲。⑦用8芯的扁平电缆，将DJK02-1面板上“触发脉冲输出”和“触发脉冲输入”相连，使得触发脉冲加到正反桥功放的输入端。⑧将DJK02-1面板上的Ulf端接地，用20芯的扁平电缆，将DJK02-1的“正桥触发脉冲输出”端和DJK02“正桥触发脉冲输入”端相连，并将DJK02“正桥触发脉冲”的六个开关拨至“通”，8观察正桥VT1～VT6晶闸管门极和阴极之间的触发脉冲是否正常。(2)三相半波可控整流电路带电阻性负载按图7-1接线，将电阻器放在最大阻值处，按下“启动”按钮，DJK06上的“给定”从零开始，慢慢增加移相电压，使α能从30°到180°范围内调节，用示波器观察并纪录三相电路中α=30°、60°、90°、120°、150°时整流输出电压Ud和晶闸管两端电压UVT的波形，并纪录相应的电源电压U2及Ud的数值于下表中α30°60°90°120°150°U2Ud（记录值）Ud/U2Ud（计算值）计算公式:Ud＝1.17U2cosα(0～30O)Ud=0.675U2[1+cos(a+6)](30o～150o)(3)三相半波整流带电阻电感性负载将DJK02上700mH的电抗器与负载电阻R串联后接入主电路，观察不同移相角α时Ud、Id的输出波形，并记录相应的电源电压U2及Ud、Id值，画出α＝90o时的Ud及Id波形图。α30°60°90°120°U2Ud（记录值）Ud/U2Ud（计算值）八、实验报告绘出当α＝90o时，整流电路供电给电阻性负载、电阻电感性负载时的Ud及Id的波形，并进行分析讨论。九、注意事项整流电路与三相电源连接时，一定要注意相序，必须一一对应。