《电力电子技术》实训指导书

1《电力电子技术》实训报告册学号：姓名：班级：新能源工程系二〇一六年九月2实训一示波器的使用一、实训目的1.了解示波器的基本结构和工作原理，学会正确使用示波器。2.掌握用示波器观察各种电信号波形、测量电压和频率的方法。二、实训内容1．示波器的波形调试。2．用示波器观察各种电信号波形、测量电压和频率。三．实训线路及原理示波器是利用示波管内电子束在电场或磁场中的偏转，显示电压信号随时间变化波形的一种电子观测仪器。在各行各业与各个研究领域都有着广泛的应用。其基本结构与工作原理如下1.示波器的基本结构与显示波形的基本原理本次实验使用的是台湾固纬公司生产的通用双踪示波器。基本结构大致可分为示波管（CRT）、扫描同步系统、放大与衰减系统、电源系统四个部分。“示波管（CRT）”是示波器的核心部件如图1所示的。可细分为电子枪，偏转系统和荧光屏三部分。1）电子枪电子枪包括灯丝F，阴极K，控制栅极G，第一阳极A1，第二阳极A2等。阴极被灯丝加热后，可沿轴向发射电子。并在荧光屏上显现一个清晰的小圆点。2）偏转系统偏转系统由两对互相垂直的金属偏转板x和y组成，分别控制电子束在水平方向和竖直方向的偏转。从电子枪射出的电子束若不受横向电场的作用，将沿轴线前进并在荧光屏的中F灯丝，K阴极，G控制栅极，A1、A2第一、第二阳极，Y、X竖直、水平偏转板图1示波管结构简图3心呈现静止的光点。若受到横向电场的作用，电子束的运动方向就会偏离轴线，屏上光点的位置就会移动。x偏转板之间的横向电场用来控制光点在水平方向的位移，y偏转板用来控制光点在竖直方向的位移。如果两对偏转板都加上电场，则光点在二者的共同控制下，将在荧光屏平面二维方向上发生位移。3）荧光屏荧光屏的作用是将电子束轰击点的轨迹显示出来以供观测。4）显示波形的原理在竖直偏转板上加一交变正弦电压，可看到一条竖直的亮线，如图3所示。在水平偏转板上加“锯齿波电压”扫描电压，使荧光屏上的亮点沿水平方向拉开。电子的运动是两相互相垂直运动的合成。当锯齿波电压与正弦电压的变化周期相等时，在荧光屏上将显示出一个稳定的正弦电压波形图如图4所示。当波形信号的频率等于锯齿波频率的整数倍时，荧光屏上将呈现整数个完整而稳定的被测信号的波形，当两者不成整数倍时，对于被测信号来说，每次扫描的起点都不会相同，结果造成波形在水平方向上不断的移动。为了消除这一现象，必须使被测信号的起点与扫描电压的起点保持“同步”，这一功能由机内“触发同步”电路来完成。2.利用利萨如图测正弦电压的频率基本原理通过观察荧光屏上利萨如图形进行频率对比的方法称之为利萨如图形法。此法于1855年由利萨如所证明。将被测正弦信号yf加到y偏转板，将参考正弦信号xf加到x偏转板，当两者的频率之比xyff是整数时，在荧光屏上将出现利萨如图。图5给出了几种不同频率比的利萨如图形。判断两个电压信号频率比的条件是屏上出现了利萨如图形稳定不动，方法是对稳定不动的图形分别做水平直线和竖直图2图3图44直线与图形相切，设水平线上的切点数最多为NX，竖直线上的切点数最多为NY，则yxxyNNff图5的第一个图形，2xN，4yN，x轴上的信号频率xf与y轴上的信号频率yf之比为2:1，若xf已知，则yf可求。四．实训设备及仪器1．JQS－DLZ2．二踪示波器（自备）五．注意事项双踪示波器（自备）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，在实训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。六．实训方法开机前完成以下准备工作：扫描微调、电压灵敏度微调置校准档（顺时针打死）、扫描方式（置自动）、触发源选项（置CH1或CH2）、耦合方式(置AC)；按压电源按钮预热3分钟。（2）初始化示波器面板获得“点”：辉度、聚焦、三个位置旋钮置于居中位置，扫描灵敏度置于正交模式。（五居中一归零）；（3）顺时针旋转扫描灵敏度选扭置0.2ms档获取扫描线；（4）利用CH1观察机内方波校准信号并作为待测电信号1，记录其相关参数填于黑板给出的数据记录表格第一行；结合扫描灵敏度参数和屏幕室信号周期长短求算信号频率、结合垂直灵敏度参数和信号幅值求算信号峰值电压。（5）分别利用CH1与CH2两个通道观察左右两个音频信号发生器提供的正弦交5流信号，并作为待测电信号2与待测电信号3，记录其相关参数于黑板给出的数据记录表格第二行与第三行。（建议两者频率比为1:1；2:1；1:2）（6）按压下触发交替旋钮，显示模式置双踪模式同时观测两个通道输入的电信号波形。扫描灵敏度旋钮置正交模式，观测不同频率比的利萨如图形。（7）申请课堂考核，归整仪器结束实验。七．实训内容表1电信号电压、频率的测量待测信号水平灵敏度T/DIV时间分度nx信号频率HZ垂直灵敏度V/DIV电压分度ny信号电压V信号波形电信号1电信号2电信号3八．思考1．本实训中能否用双踪示波器同时观察两个波形？为什么？6实训二单结晶体管触发电路及单相半波可控整流电路实训一．实训目的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．实训内容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波形的观察。3．单相半波整流电路带电阻性负载时特性的测定。4．单相半波整流电路带电阻—电感性负载时，续流二极管作用的观察。三．实训线路及原理将单结晶体管触发电路的输出端“G”“K”端接至晶闸管VT1的门阴极，即可构成如图4-1所示的实训线路。四．实训设备及仪器1．JQS－DLZ2．NMCL—31组件3．NMCL－33B4．NMCL—05E组件5．MEL—03A三相可调电阻器或自配滑线变阻器6．二踪示波器（自备）7．万用表（自备）五．注意事项1．双踪示波器（自备）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，在实训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。72．为保护整流元件不受损坏，需注意实训步骤：（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。实训中，若负载电流太小，可能出现晶闸管时通时断，所以实训中，应保持负载电流不小于100mA。（5）本实训中，因用NMCL—05组件中单结晶触发电路控制晶闸管，注意须断开NMCL－33B（NMCL－33BC组件)的内部触发脉冲。六．实训方法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主控制屏的U、V输出端相连，“触发电路选择”拨至“单结晶”。按照实训接线图正确接线，但由单结晶体管触发电路连至晶闸管VT1的脉冲UGK不接（将NMCL—05E面板中G、K接线端悬空），而将触发电路“2”端与脉冲输出“K”端相连，以便观察脉冲的移相范围。三相调压器逆时针调到底，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，NMCL－05E原边输出分别为60V（单结晶触发电路）、30V（正弦波触发电路）、7V（锯齿波触发电路），通过直键开关选择。如果您选择的是NMCL-05E则无需选择触发电路，直接可以工作。合上NMCL—05E面板的右下角船形开关，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°～180°范围内移。注：由于在以上操作中，脉冲输出未接晶闸管的控制极和阴极，所以在用示波器观察触发电路各点波形时，特别是观察脉冲的移相范围时，可用导线把触发电路的地端（“2”）和脉冲输出“K”端相连。但一旦脉冲输出接至晶闸管，则不可把触发电路和脉冲输出相连，否则造成短路事故，烧毁触发电路。采用正弦波触发电路、锯齿波触发电路或其它触发电路，同样需要注意，谨慎8操作。2．单相半波可控整流电路带电阻性负载断开触发电路“2”端与脉冲输出“K”端的连接，“G”、“K”分别接至NMCL－33B的VT1晶闸管的控制极和阴极，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。合上主电源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UUdαU2,ud30°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=30O、60O、90O、120O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”的实训步骤。七．实训内容1．画出触发电路在α=90°时的各点波形。92．画出电阻性负载，α=90°时，Ud=f（t），Uvt=f（t），id=f（t）波形。3．分析续流二极管的作用。八．思考1．本实训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．本实训电路中如何考虑触发电路与整流电路的同步问题？1011实训三单相桥式全控整流电路实训一．实训目的1．了解单相桥式全控整流电路的工作原理。2．研究单相桥式全控整流电路在电阻负载、电阻—电感性负载及反电势负载时的工作。3．熟悉NMCL—05E组件。二．实训线路及原理参见图1-3。三．实训内容1．单相桥式全控整流电路供电给电阻负载。2．单相桥式全控整流电路供电给电阻—电感性负载。四．实训设备及仪器1．教学实训台主控制屏；2．NMCL－33B组件；3．NMCL—05E；4．MEL—03A组件；5．NMCL—35组件；6．二踪示波器（自备）；7．万用表（自备）。五．注意事项1．本实训中触发可控硅的脉冲来自NMCL-05E挂箱，故NMCL-33的内部脉冲需断，以免造成误触发。2．电阻RD的调节需注意。若电阻过小，会出现电流过大造成过流保护动作（熔断丝烧断，或仪表告警）；若电阻过大，则可能流过可控硅的电流小于其维持电流，造成可控硅时断时续。3．电感的值可根据需要选择，需防止过大的电感造成可控硅不能导通。124．NMCL-05E面板的锯齿波触发脉冲需导线连到NMCL-33面板，应注意连线不可接错，否则易造成损坏可控硅。同时，需要注意同步电压的相位，若出现可控硅移相范围太小（正常范围约30°～180°），可尝试改变同步电压极性。5．逆变变压器采用NMCL—35组式变压器，原边为220V，副边为110V。6．示波器的两根地线由于同外壳相连，必须注意需接等电位，否则易造成短路事故。六．实训方法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），13“触发电路选择”拨向“锯齿波”。2．断开NMCL-