电力电子技术实验指导书 第三版

南昌大学科技学院信息学科部自动化系（第三版）（适合电气专业和自动化专业）目录实验一、单相锯齿波移相触发电路的研究…………………………………………1实验二、单相全波可控整流电路……………………………………………………3实验三、单相桥式半控整流电路……………………………………………………5实验四、三相桥式全控整流电路……………………………………………………7实验五、直流斩波电路研究…………………………………………………………10实验六、单相交流调压调功电路……………………………………………………15实验七、半桥型开关电源电路的研究………………………………………………18实验八、晶闸管直流电机调速电路研究……………………………………………20实验九、PWM直流电机调速电路研究…………………………………………………21附录（接线图）1实验一单相锯齿波移相触发电路的研究一、实验目的1、了解锯齿波移相触发电路的工作原理。2、了解锯齿波移相触发电路的一般特点。二、实验内容1、用示波器观察触发电路各测试点，记录各点波形，分析电路的工作原理。三、实验设备与仪器1、触发电路挂箱Ⅰ（DST01）—DT02单元。2、“电源及负载挂箱Ⅰ（DSP01）”或者“电力电子变换技术挂箱Ⅱa（DSE03）”—DP01单元。3、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图1集成锯齿波移相触发电路21、实验电路的组成：集成单相锯齿波移相触发电路的面板布置见图1，图中给出了集成电路的内部原理示意图。集成电路由同步检测电路、锯齿波形成电路、偏移电路、移相电压及锯齿波电压综合比较放大电路和功率放大电路组成。2、实验操作：打开系统总电源，系统工作模式设置为“电力电子”。将主电源电压选择开关置于“3”位置，即将主电源相电压设定为220V；取出主电路的一路输出“U”和输出中线“L01”连接到“DP01”单元隔离变压器的交流输入端“U”和“L01”；“DP01”单元的同步信号输出端“A”和“B”连接到锯齿波移相触发电路（DT02）的同步信号输入端“A”和“B”。然后，依次闭合控制电路、挂箱上的电源开关以及主电路。调节DT02单元的移相控制电位器“RP1”，用示波器分别观测触发器单元各测试点，并记录各点波形，参考教材相关章节的内容，分析电路工作原理。实验完毕，依次切断主电路、挂箱电源开关、控制电路以及系统总电源开关，最后拆除实验导线。五、实验报告1、观察并记录触发电路各测试点电压波形。2、分析触发电路的组成和工作原理。3、分析锯齿波触发电路与单结晶体管触发电路的区别。3实验二、单相全波可控整流电路一、实验目的1、掌握单相全波可控整流电路的基本组成和工作原理。2、熟悉单相半全波可控整流电路的基本特性。二、实验内容1、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1、“电力电子变换技术挂箱Ⅱa（DSE03）”—DE08、DE09单元2、“触发电路挂箱Ⅰ（DST01）—DT02单元3、“电源及负载挂箱Ⅰ（DSP01）”或“电力电子变换技术挂箱Ⅱa（DSE03）”—DP01、DP02单元4、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1、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2。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。2、实验操作：图2单相全波可控整流电路示意图4udωtudωt打开系统总电源，系统工作模式设置为“电力电子”。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1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1、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。2、拟定数据表格，分析实验数据。3、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5实验三、单相桥式半控整流电路一、实验目的1、掌握单相桥式半控整流电路的基本组成。2、熟悉单相桥式半控整流电路的基本特性。二、实验内容1、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1、“电力电子变换技术挂箱Ⅱa（DSE03）”—DE08、DE09单元2、“触发电路挂箱Ⅰ（DST01）—DT02单元3、“电源及负载挂箱Ⅰ（DSP01）”或“电力电子变换技术挂箱Ⅱa（DSE03）”—DP01、DP02单元4、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1、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3。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。图3单相桥式半控整流电路示意图6udωtudωt2、实验操作：打开系统总电源，系统工作模式设置为“电力电子”。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2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1、通过实验，分析单相半控整流电路的工作特性和工作原理。2、拟定数据表格，分析实验数据。3、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4、分析电感负载并联反向续流二极管的作用。7实验四、三相桥式全控整流电路一、实验目的1、掌握三相桥式全控整流电路的基本组成和工作原理。2、熟悉三相桥式全控整流电路的基本特性。二、实验内容1、验证三相桥式全控整流电路的工作特性。2、验证不同负载对整流输出电压波形的影响。三、实验设备与仪器1、“电力电子变换技术挂箱Ⅳ（DSE05）”或“可控硅主电路挂箱（DSM01）”—DM01单元2、“触发电路挂箱Ⅱ（DST02）—DT04单元3、主控“信号检测电路”—DD05单元4、“电源及负载挂箱Ⅰ（DSP01）”—DP03单元（灯泡负载）5、主控“电机接口电路”—DD11、DD16单元（电阻和电感负载）6、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1、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。负载选择灯泡或者电阻要根据设备配置情况而定。三相全控桥主电路包含六只晶闸管，在工作时，同时有不处在同一相上的两只管导通，每隔60º会有一次换相，输出电压在每个交流电源周期内会有六次相同的脉动，就输出电压纹波而言，较三相半波可控整流电路小一半。示意图如图4所示：图4三相桥式全控整流电路示意图8udωtudωt2、实验操作：打开系统总电源，系统工作模式设置为“电力电子”。将主电源面板上的电压选择开关置于“1”位置，即主电源相电压输出设定为52V。按附图3完成实验接线。将DG01单元的正给定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；将DT04单元脉冲的初始相位整定到α=120°位置，闭合主电路；用示波器监测负载电阻两端的波形，顺时针缓慢调节DG01单元的正给定电位器，观察并记录负载电压波形跟随α的变化情况，分析电路工作原理。实验完毕，依次断开系统主电路、挂箱上的电源开关、控制电路；改变负载特性，将电DD11单元的电感L1串入负载回路，重复实验，记录负载电压波形跟随α的变化情况。若系统配有直流电动机，还可以将电动机作为负载，重复上述实验操作，记录相关波形。实验完毕依次断开系统主电路、挂箱上的电源开关、控制电路以及系统总电源。五、实验报告1、通过实验，分析三相桥式全控整流电路的工作特性及工作原理。2、拟定数据表格，分析实验数据。3、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9udωt（3）、带反电动势（电动机）负载时的整流电压波形4、分析三相全控整流电路与三相半控整流电路的区别。10实验五、直流斩波电路研究Buck变换电路研究一、实验目的1、掌握Buck变换电路的基本组成和工作原理。2、熟悉Buck变换电路的基本特性。二、实验内容1、验证Buck变换电路的工作特性。三、实验设备与仪器1、“电力电子变换技术挂箱Ⅱ（DSE03）”—DE05、DE10单元2、“触发电路挂箱Ⅰ（DST01）—DT03单元3、“电源及负载挂箱Ⅰ（DSP01）”或“电力电子变换技术挂箱Ⅱa（DSE03）”—DP01、DP02单元4、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1、验电路的组成：实验电路主要由PWM波形发生器、光电隔离、功率开关器件、电源及负载组成。Buck电路的主电路拓扑结构见图2-8，它是基本斩波电路的一个典型电路，可以实现降压调节。2、实验操作：打开系统总电源，系统工作模式设置为“电力电子”。将主电源面板上的电图2-8Buck电路拓扑图11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4完成实验接线。将DT03单元的模式开关S1拨向下，波形发生器设定为PWM工作模式；调解电位器RP3,将三角波发生器的输出频率为5kHz；模式开关S2拨向上（占空比在1～90%内可调），将脉宽控制电位器RP2逆时针调到头，此时占空比设定为最小值；经指导教师检查无误后，闭合总电源开始实验。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，观察并记录负载及各测试点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1、通过实验，分析Buck电路的工作特性及工作原理。2、观察并绘制有关实验波形。返回目录Boost变换电路研究一、实验目的1、掌握Boost变换电路的基本组成和工作原理。2、熟悉Boost变换电路的基本特性。二、实验内容1、验证Boost变换电路的工作特性。三、实验设备与仪器1、“电力电子变换技术挂箱Ⅱ（DSE03）”—DE05、DE10单元2、“触发电路挂箱Ⅰ（DST01）—DT03单元3、“电源及负载挂箱Ⅰ（DSP01）”或“电力电子变换技术挂箱Ⅱa（DSE03）”—DP01、DP02单元4、慢扫描双踪示波器、数字万用表等测试仪器12四、实验电路的组成及实验操作1、实验电路的组成：实验电路主要由PWM波形发生器、光电隔离、功率开关器件、电源及负载组成。Boost电路的主电路拓扑结构见图2-9，它是基本斩波电路的一个典型电路，可以实现升压，主要用于有源功率因数校正中。1、实验操作：打开系统总电源，系统工作模式设置为“电力电子”。将主电源面板上的电压选择开关置