电力电子技术实验指导书实验指导书

电力电子技术实验指导书实验指导书内容摘要：

选择开关置于“ 3”位置，即将主电源相电压设定为 220V；将“ DT03”单元的钮子开关“ S1”拨向上，用导线连接模拟给定输出端子“ K” 和信号地与“ DE04”单元的 IGBT 的G 极和 E 极；取主电源“ DSM00”单元的一路输出“ U”和输出中线“ L01”连接到“ DP01”单元的交流输入端子“ U”和“ L01”，交流主电 源输出端“ AC15V” 和“ O” 分别接至整流桥输入端“ AC1”和“ AC2”，整流桥输出接滤波电容（“ DC+”、“ DC”端分别接“ C1”、“ C2”端）；“ DP01”单元直流主电源输出正端“ DC+”接“ DSM08”单元 R1 的一端， R1 的另一端接“ DE04” 单元 IGBT 的 C 极， IGBT的 E 极经取样电阻接“ DP01”单元直流主电源输出负端“ DC”。 闭合控制电路及挂箱上的电源开关，调节“ DT03”单元的电位器“ RP2”使“ K”点输出电压为“ 0V”；闭合主电路，用示波器观测 IGBT 两端电压；调节“ DT03”单元 的电位器“ RP2”使“ K”点电压升高，监测 IGBT 的端电压情况，记录使 IGBT 由截止变为开通的门极电压值；继续检测 IGBT 端电压情况，反方向调节 RP2，使“ K”点电压降低。 通过实验结果，分析 IGBT 工作特性，实验完毕，断电，拆线。 实验操作： IGBT 的驱动与保护实验：将“ DT03”单元的钮子开关“ S1”拨向下，波形发生器设为 PWM 工作模式；用导线连接“ DT03”单元脉冲输出“ P+”和脉冲驱动输入端“ IN1”，输出端子“ OUT11”和“ OUT12”与“ DE10”单元的一组驱动电路“ V1”的输入端相连；驱 动电路输出端“ G1”和“ S1”分别与“ DE04”单元的脉冲驱动输入端“ IN”和“ COM”相连；驱动电路输出端“ HO”和“ VS”分别接 IGBT 的“ G”和“ E”；同时将“ VS”与地相连。 取主电源的一路输出“ U”和输出中线“ L01”连接到“ DP01”单元的交流输入端子“ U”和“ L01”，交流主电源输出端“ AC15V” 和“ 0” 分别接至整流桥输入端“ AC1”和“ AC2”，整流桥输出接滤波电容（“ DC+”、“ DC”端分别接“ C1”、“ C2”端）；“ DP01”单元直流主电源输出正端“ DC+”接“ DSM08” 单元 R1 的一端， R1 的另一端接“ DE04” 单元 IGBT 的 C 极， IGBT 的 E 极经过一个电流取样电阻接“ DP01”单元直流主电源输出负端“ DC”。 依次闭合控制电路、挂箱上的电源开关以及主电路。 用示波器观 IGBT 两端电压波形；调节 DT03 单元控制电位器“ RP2”使控制信号占空比为 50%附近，以便波形观察。 断电，将“ DE03” 单元的“ RC”吸收电路并接于 IGBT 两端，上电，用示波器观测 IGBT 两端电压波形；参考教材相关章节的内容，分析驱动电路的工作原理。 实验完毕，依次断开主电路、挂箱电源、控制电路。 五、实验报告 通过实验，掌握 IGBT 工作特性。 黑龙江工商职业技术学院电子工程系电力电子技术实验指导书 20 通过波形观测，定性分析 IGBT 驱动电路的原理和作用。 通过波形比较分析吸收电路的作用。 分析 IGBT 与可晶闸管导通关断条件的区别。 黑龙江工商职业技术学院电子工程系电力电子技术实验指导书 21 第二部分、电力电子变换技术实验 一、 ACDC 变换技术 实验一、单相半波可控整流电路 一、实验目的 掌握单相半波可控整流电路的基本组成。 熟悉单相半波可控整流电路的基本工作特性。 二、实验内容 验证单相半波可控整流电路的工作特性。 三、实验设备 与仪器 “电力电子变换技术挂箱Ⅱ a（ DSE03）” — DE0 DE09 单元 “触发电路挂箱Ⅰ（ DST01） — DT01 单元 “电源及负载挂箱Ⅰ（ DSP01） — DP01 单元 逆变变压器配件挂箱（ DSM08） — 电阻负载单元 慢扫描双踪示波器、数字万用表等测试仪器 四、实验电路的组成及实验操作 实验电路的组成： 实验电路主要由触发电路、脉冲隔离、功率开关（晶闸管）、电源及负载组成。 实验系统提供了单结晶体管触发电路和集成单相锯齿波移相触发电路可供选择。 实验指南以前者构成实验电路。 主电路开关元件只有一个单向晶闸管，在交流电源的正半周波，触发信号来临时，晶闸管满足条件开通，直到管子两端电位反向或者电路中的电流减小到晶闸管维持电流以下时管子关断。 控制触发脉冲的相位，从而控制每个周期晶闸管开通的起始时刻。 因为电路中只有一个开关管，所以只能完成半个周波范围内的相位控制，故此称 图 21 单相半波整流电路原理示意图 黑龙江工商职业技术学院电子工程系电力电子技术实验指导书 22 ud ω t ud ω t 其为半波可控整流电路。 单相半波整流电路的原理示意见图 21。 实验操作： 打开系统总电源，系统工作模式设置为“高级应用”。 将主电源面板上的电压选择开关置于“ 3”位置，即主电源 相电压输出设定为 220V。 按 附图 完成实验接线。 将 DT01 单元的控制电位器逆时针旋到头，经指导教师检查无误后，可上电开始实验。 依次闭合控制电路、挂箱上的电源开关、主电路；用示波器监测负载电阻两端的波形，顺时针缓慢调节 DT01 单元的控制电位器，观察并记录负载电压波形及变化情况；依次关闭系统主电路、挂箱上的电源开关、控制电路；改变电路的负载特性，在负载回路内串入大电感，重复以上操作，观察并记录相应波形；对比实验结果，参照教材相关内容，分析电路工作原理。 实验完毕，依次关断系统主电路、挂箱电源开关、控制电路电源以及系 统总电源。 拆除实验导线，并整理实验器材。 五、实验报告 通过实验，掌握单相半波可控整流电路的工作原理和工作特性。 拟定数据表格，分析实验数据。 观察并绘制有关实验波形。 （ 1）、带电阻负载时的整流电压波形 （ 2）、带电阻串联大电感负载时的整流电压波形 黑龙江工商职业技术学院电子工程系电力电子技术实验指导书 23 黑龙江工商职业技术学院电子工程系电力电子技术实验指导书 24 实验二、单相全波可控整流电路 一、实验目的 掌握单相全波可控整流电路的基本组成和工作原理。 熟悉单相半全波可控整流电路的基本特性。 二、实验内容 验证单相全波可控整流电路的工作特性。 三、实验设备与仪器 “电力电子变换技术挂箱Ⅱ a（ DSE03）” — DE0 DE09 单元 “触发电路挂箱Ⅰ（ DST01） — DT02 单元 “电源及负载挂箱Ⅰ（ DSP01）” 或“电力电子变换技术挂箱Ⅱ a（ DSE03）”— DP01 单元 “逆变变压器配件挂箱（ DSM08） — 电阻负载单元 慢扫描双踪示波器、数字万用表等测试仪器 四、实验电路的组成及实验操作 实验电路的组成原理： 实验电路主要由触发电路、脉冲隔离、功率开关（晶闸管）、电源及负载组成。 主电路原理示意见 图22。 单相全波可控整流电路又叫单相双半波可控整流电路，它采用带中心抽头的电源变压器配合两只晶闸管实现全波可控整流电路。 就其输入输出特性而言与桥式全控整流电路类似，区别在于电源变压器的结构、晶闸管上的耐压以及整流电路的管压降大小。 其电路自身特点决定了单相全波整流电路适合应用于低输出电压的场合。 实验操作： 打开系统总电源，系统工作模式设置为“高级应用”。 将主电源面板上的电 图 22 单相全波可控整流电路示意图 黑龙江工商职业技术学院电子工程系电力电子技术实验指导书 25 ud ω t ud ω t 压选择开关置于“ 3”位置，即主电源相电压输出设定为 220V。 按 附图 完成实验接线。 将 DT02 单元的控制电位器逆时针旋到头，经指导教师检 查无误后，可上电开始实验。 依次闭合控制电路、挂箱上的电源开关、主电路；用示波器监测负载电阻两端的波形，顺时针缓慢调节 DT02 单元的控制电位器，观察并记录负载电压波形及变化情况，分析电路工作原理。 实验完毕，依次关闭系统主电路、挂箱上的电源开关、控制电路以及系统总电源。 五、实验报告 通过实验，分析单相全波可控整流电路的工作原理和工作特性。 拟定数据表格，分析实验数据。 观察并绘制有关实验波形。 （ 1）、带电阻负载时的整流电压波形 （ 2）、带电阻串联大电感负载时的整流电压波形 黑龙江工商职业技术学院电子工程系电力电子技术实验指导书 26 黑龙江工商职业技术学院电子工程系电力电子技术实验指导书 27 实验三、单相桥式半控整流电路 一、实验目的 掌握单相桥式半控整流电路的基本组成。 熟悉单相桥式半控整流电路的基本特性。 二、实验内容 验证单相桥式半控整流电路的工作特性。 三、实验设备与仪器 “电力电子变换技术挂箱Ⅱ a（ DSE03）” — DE0 DE09 单元 “触发电路挂箱Ⅰ（ DST01） — DT02 单元 “电源及负载挂箱Ⅰ（ DSP01）” 或“电力电子变换技术挂箱Ⅱ a（ DSE03）”— DP01 单元 “逆变变压器配件挂箱（ DSM08） — 电阻负载单元 慢扫描双踪示波器、数字万用表等测试仪器 四、实验电路的组成及实验操作 实验电路的组成： 实验电路主要由触发电路、脉冲隔离、功率开关（晶闸管）、续流二极管、电源及负载组成。 主电路原理见图23。 半控整流电路是全控整流电路的简化，单相全控整流电路采用两只晶闸管来限定一个方向的电流流通路径，实际上，每个支路只要有一个晶闸管来限定电流路径对于可控整流电路来说就可以满足要求，于是将全控桥电路中的上半桥或者下半桥的一对管替换成二极管，就构成了单相半控整流电路。 实验 操作： 图 23 单相桥式半控整流电路示意图 黑龙江工商职业技术学院电子工程系电力电子技术实验指导书 28 ud ω t ud ω t 打开系统总电源，系统工作模式设置为“高级应用”。 将主电源面板上的电压选择开关置于“ 3”位置，即主电源相电压输出设定为 220V。 按 附图 完成实验接线。 将 DT02 单元的控制电位器逆时针旋到头，经指导教师检查无误后，可上电开始实验。 依次闭合控制电路、挂箱上的电源开关、主电路；用示波器监测负载电阻两端的波形，顺时针缓慢调节 DT02 单元的控制电位器，观察并记录负载电压波形及变化情况，分析电路工作原理。 依次关断系统主电路、挂箱上的电源开关、控制电路电源；将负载换成电阻串联大电感，并且在负载两端反向并联续流二极管， 上电，重复上述操作，观察并记录负载电压波形。 实验完毕，依次关断系统主电路、挂箱电源开关、控制电路以及系统总电源。 五、实验报告 通过实验，分析单相半控整流电路的工作特性和工作原理。 拟定数据表格，分析实验数据。 观察并绘制有关实验波形。 （ 1）、带电阻负载时的整流电压波形 （ 2）、带电阻串联大电感负载时的整流电压波形 分析电感负载并联反向续流二极管的作用。 黑龙江工商职业技术学院电子工程系电力电子技术实验指导书 29 黑龙江工商职业技术学院电子工程系电力电子技术实验指导书 30 实验四、单相桥式全控整流电路 一、实验目的 掌握单相桥式全控整流电路的基本组成和工作原理。 熟悉单相桥式全控整流电路的基本特性。 二、实验内容 验证单相桥式全控整流电路的工作特性。 三、实验设备与仪器 “电力电子变换技术挂箱Ⅱ（ DSE03）” — DE0 DE09 单元 “触发电路挂箱Ⅰ（ DST01） — DT02 单元 “电源及负载挂箱Ⅰ（ DSP01）” 或“电力电子变换技术挂箱Ⅱ a（ DSE03a）”— DP01 单元 “逆变变压器配件挂箱（ DSM08） — 电阻负载单元 慢扫描双踪示波器、数字万用表等测试仪器 四、实验电路的组成及实验操作 实验电路的组成： 实验电路主要由触发电路、脉冲隔离、功率开关（晶闸管）、电源及负载组成。 主电路原理见图 24。 单相全控电路的主电路是由四只晶闸管构成的全控桥，把不可控桥式整流电路中的四只不可控导通的二极管换成四只可控的晶闸管，就成为了全控整流电路。 在交流电源的每一个半波内有一对晶闸管来限定电流的通路， 实验操作： 打开系统总电源，系统工作模式设置为“。