电力电子技术实验指导书

电力电子技术实验指导书第一章电力电子实验的基本要求及注意事项§1－1电力电子实验的重要性和基本要求电力电子实验是《电力电子技术》课程理论与实践相结合的重要环节，由于电力电子技术的广泛应用，其重要性愈加突出，目前，电力电子技术已成为一门基础性和支持性很强的技术。电力电子技术是一门实用性很强的技术，因此实验环节就显得很重要。电力电子实验的目的就在于培养学生掌握基本的实验方法与操作技能，因此同学们在实验前一定要认真复习电力电子技术的有关内容，对实验有一个全面的了解，诸如实验线路如何连接？实验有哪几个步骤？要测量哪些波形、数据等？做了这些必要的准备工作后，就能在实验中做到心中有数。实验结束后通过对所得到波形、数据的整理、分析和计算，得出必要的结论，并写出完整的实验报告。整个实验过程中必须严肃认真，集中精力，以严谨的科学态度做好实验，切实掌握好电力电子这门技术。一、实验前的准备实验前应充分复习电力电子技术的有关内容，认真阅读《电力电子实验指导书》，了解实验目的、内容、方法与步骤，并应写出预习报告，其中包括实验名称、实验线路图、实验步骤、数据计算公式等。二、实验的进行１．每次实验以小组为单位，每组由2～3人组成并推选组长1人。组长负责组织实验的进行，合理分配接线、调节、测量及记录等项工作。２．实验接线前应首先熟悉各个组件。３．接线要讲究文明，即导线长短选取要合适，最好任意一个结点不要多于两根导线，并应尽量减少导线的相互交叉，提高实验的安全性。４．接线完毕后务必请实验指导教师检查线路，确认合格后方可合闸进行实验。若实验过程中需改换接线，一定要断电操作，并仍须经指导教师检查。５．在实验操作过程中，如发生故障，首先应立即切断电源，并请指导教师检查分析故障原因，待故障排除后再进行实验。６．实验完毕后，应先将数据交指导教师审阅，经指导教师认可后才允许拆线，然后将实验设备、导线及工具等整理归位。三、实验报告实验报告应根据实验目的、实测数据及在实验中观察和发现的问题，经分析研究得出结论，或通过分析讨论写出心得体会。实验报告应简明扼要，字迹清楚，图表整洁，结论明确，内容包括：１．实验名称、专业班级、组别、姓名、同组同学姓名、实验日期。２．扼要写出实验目的和实验项目。３．绘出实验所用线路图。４．整理实验中记录下的各个波形。５．绘制曲线时必须使用坐标纸，图纸尺寸不应小于80×80（毫米×毫米），坐标比例应适当选取，曲线要用曲线板光滑绘出，不在曲线上的点仍要按实际数据予以标出。６．结论部分。根据实验结果进行计算分析，最后得出结论乃是由实践上升到理论的巩固提高过程，是实验报告很重要的一部分。结论可以根据不同实验方法所得结果进行比较，讨论各种不同实验方法的优缺点，说明实验结果与理论是否相符及原因分析，亦可写出通过实验的收获和心得体会。实验报告应写在统一规格的实验报告纸上，并保持清洁整齐。每次实验每人独立完成实验报告一份，按时交指导教师批阅。§1－2电力电子实验安全操作注意事项电力电子实验所用电压为强电，因此安全问题相当重要，为确保实验时人身安全与设备安全，要严格遵守实验室的安全操作规程，电力电子实验的安全操作注意事项如下：一、人体不可接触带电线路或带电端子。二、学生独立完成接线或改接线路后，必须经指导教师检查允许，招呼全组同学引起注意后，才可合上电源。实验中如发生故障，应首先立即切断电源，保护现场，并报告指导教师，待查清问题并妥善处理故障后，才能继续进行实验。三、决不允许带电进行改接线路。四、示波器使用时应注意不可同时测量主回路和控制回路。五、实验室总电源由实验室工作人员掌管，其它人员不得擅自乱动。第二章电力电子教学实验§2－1三相桥式全控整流及有源逆变电路实验一、实验目的１．熟悉MCL—31组件。２．熟悉三相桥式全控整流有源逆变电路的接线及工作原理。３．了解集成触发器的调整方法及各点波形。二、实验内容１．MCL—31的调试。２．三相桥式全控整流电路。３．三相桥式有源逆变电路。４．观察整流或逆变状态下，模拟电路故障现象时的波形。三、实验线路及原理实验线路如图2—1所示。主电路由三相全控整流及作为逆变直流电源的三相不控整流桥电路组成。触发电路为数字集成电路，可输出经高频调制后的双窄脉冲链。四、实验设备及仪器１．电力电子及电气传动教学实验台主控制屏２．MCL—31、MCL—32、MCL—33、MCL—35、MEL—03组件、二极管及开关板３．二踪示波器４．万用表五、实验方法１．按图接线，未上主电源之前，检查晶闸管的脉冲是否正常。①用示波器观察双脉冲观察孔，应有间隔均匀，幅度相同的脉冲串。②检查相序用示波器观察“1”，“2”双脉冲观察孔波形，“1”脉冲超前“2”脉冲60°，则相序正确，否则，应调整输入电源相序。③用示波器观察每只晶闸管的控制极，阴极，应有幅度为1V—2V的脉冲。注：将面板上的Ublf（当三相桥式全控整流电路使用I组桥晶闸管VT1~VT6时）接地，将I组桥触发脉冲的六个开关均拨到“接通”。２．三相桥式全控整流电路按图2—1接线，将Rp调至最大（450Ω）(若按图2—2接线时，则开关S1拨向左边短接线端)合上主电源。调节Uct，使α在30º~90º范围内变化，并用示波器观察并记录α＝30º~90º时，整流电压Ud＝ｆ(t)晶闸管两端电压UVT1=f(t)的波形，并记录相应的Ud和交流输入电压U2的数值填入下表。注意电流不低于0.5A。α30°45°60°75°90°UdU2．电路模拟故障现象观察。在整流状态下，断开某一晶闸管元件的触发脉冲开关，则该元件无触发脉冲，即该支路不能导通，观察并纪录此时的Ud的波形。恢复脉冲，改变主回路电源的相序，使它与触发脉冲不对应，观察并纪录此时的Ud的波形。４．三相桥式有源逆变电路断开主电源开关后按图2—2接线，将开关S1拨向右边的不控整流桥，合主电源开关，调节Uct，观察β＝90°、120°、150°时，电路中Ud、UVT1的波形，并记录相应的Ud和交流输入电压U2数值填入下表。β90°120°150°UdU2六、实验报告１．根据三相桥式整流电路接线图画出实验电路的原理图，并做出三相全控桥式整流电路的移相特性Ud＝f(α)曲线。２．画出三相桥式全控整流电路时，α角为60°时Ud、UVT1的波形。２．画出三相桥式有源逆变电路时，β角为120°时Ud、UVT1的波形。４．简单分析模拟故障现象。图2－1三相桥式全控整流电路接线图图2－2三相桥式全控整流及有源逆变电路接线图§2－2实验二三相交流调压电路实验一、实验目的１．加深理解三相交流调压电路的工作原理。２．了解三相交流调压电路带不同负载时的工作情况。３．了解三相交流调压电路触发电路原理。二、实验内容三相交流调压电路带电阻负载实验。三、实验线路及原理实验线路如图2－３所示。三相交流调压器为三相三线制，由于没有中线，每相电流必须从另一相构成回路。交流调压应采用宽脉冲或双窄脉冲进行触发。本实验采用的是后沿固定，前沿可变的宽脉冲链。四、实验设备及仪器１．电力电子及电气传动教学实验台主控制屏２．MCL—31、MCL—32、MCL—33、MCL—35、MEL—03组件３．二踪示波器４．万用表五、实验方法１．按图接线，未上主电源之前，检查晶闸管的脉冲是否正常。①用示波器观察双脉冲观察孔，应有间隔均匀，幅度相同的双脉冲。②检查相序，用示波器观察“1”，“2”双脉冲观察孔波形，“1”脉冲超前“2”脉冲60°，则相序正确，否则，应调整输入电源相序。③用示波器观察每只晶闸管的控制极，阴极，应有幅度为1V—2V的脉冲。２．三相交流调压器带电阻性负载按图构成调压器主电路，使用I组晶闸管VT1~VT6，其触发脉冲已通过内部连线接好，只要将I组触发脉冲的六个开关拨至“接通”即可，接上三相电阻负载（每相可采用两900Ω电阻并联），并调节电阻负载至最大。①合上主电源。用示波器观察并纪录α＝30°——150°时的输出电压及晶闸管VT1的电压波形UVT1，并纪录相应的输出电压有效值U数值填入下表。②减小负载电阻的数值，注意可调电阻要对称地减小，否则电阻会过载。使每相电阻为450Ω的一半以及1/4。重复观察输出电压的波形。③将负载中点与电源中点连接后，观察并记录U的波形有什么变化？④丢失脉冲时，观察输出波形的变化情况并记录。３．实验记录α30°45°60°75°90°105°120°135°150°U六、实验报告１．仿照书上做出原理图并作不同相位触发时的U＝f(α)的曲线。２．作出三相负载α＝90°的波形和晶闸管电压UVT1的波形。３．讨论分析实验中出现的问题。图2—3三相交流调压电路接线图§2－3实验三双闭环晶闸管不可逆直流调速实验一、实验目的１．了解双闭环晶闸管不可逆直流调速系统的工作原理。２．掌握双闭环晶闸管不可逆直流调速系统的调试步骤。二、实验内容．各控制单元调试。．测定电流反馈系数。．测定开环机械特性及闭环静特性。．闭环控制特性的测定。．观察、记录系统动态波形。三、实验线路及原理实验线路如图2－4所示。双闭环晶闸管不可逆直流调速系统由电流和转速两个调节器综合调节，由于调速系统调节的主要量为转速，故转速环作为主环放在外面，电流环作为副环放在里面，这样可抑制电网电压波动对转速的影响。系统工作时，先给电动机加励磁，改变给定电压的大小即可方便地改变电机地转速。ASR、ACR均有限幅环节，ASR的输出作为ACR的给定，利用ASR的输出限幅可达到限制启动电流的目的，ACR的输出作为移相触发电路的控制电压，利用ACR的输出限幅可达到限制αｍｉｎ和βｍｉｎ的目的。四、实验设备及仪器１．电力电子及电气传动教学实验台主控制屏２．MCL—31、MCL—32、MCL—33、MCL—35、MEL—03组件、MEL—11组件３．二踪示波器４．万用表．直流电动机M03五、注意事项．系统开环连接时，不允许突加给定信号Uｇ启动电机，同时，三相主电源输出U、V、W尽可能从0伏起调。．空载启动。．进行闭环调试时，若电机转速达最高速且不可调，注意转速反馈的极性是否接错。六、实验方法１．按图接线，未上主电源之前，检查晶闸管的脉冲是否正常。①用示波器观察双脉冲观察孔，应有间隔均匀，幅度相同的双脉冲。②检查相序，观察“1”，“2”双脉冲观察孔波形，“1”脉冲超前“2”脉冲60°，则相序正确，否则，应调整输入电源相序。③用示波器观察每只晶闸管的控制极，阴极，应有幅度为1V—2V的脉冲。２．双闭环调速系统调试原则①先部件，后系统。即先将各单元的特性调好，然后才能组成系统。②先开环，后闭环。即先使系统能正常开环运行，然后在确定电流和转速均为负反馈时组成闭环系统。③先内环，后外环。即先调试电流内环，然后调试转速外环。３．开环外特性的测定①控制电压Uｃｔ由给定信号Uｇ直接接入。②使Uｇ＝0，调节偏移电压电位器，使α稍大于90°，合上主电路电源开关，逐渐增加给定电压Uｇ，使电机启动、升速，调节Uｇ使电机空载转速ｎ0＝1500ｒ／min。改变负载，在直流电机空载至额定范围，测取7～8点，读取电机转速n，电枢电流Id，测出系统的开环外特性n＝f(Id)。ｎ（r/min）I(A)注意，若给定电压Uｇ为零时，电机缓慢转动，则表明α太小，需后移。4．单元部件调试速度调节器（ASR）和电流调节器（ACR）的原理图见第一章。①速度调节器（ASR）的调试a．调整输出正、负限幅值“5”、“6”端接MEL-11挂箱，使ASR调节器为PI调节器，加入一定的输入电压，调整正、负限幅电位器RP1、RP2，使输出正负值等于±5V。b．测定输入输出特性将“5”、“6”端短接，使ASR调节器为P调节器，向调节器输入端逐渐加入正负电压，测出相应的输出电压，直至输出限幅值，并画出曲线。②电流调节器（ASR）的调试调整输出正、负限幅值：“9”、“10”端接MEL-11挂箱，使ASR调节器为PI调节器，加入一定的输入电压，调整正、负限幅电位器RP1、RP2，使脉冲前移α≤30°，使脉冲后移β＝30°，反馈电位器RP3逆时针旋到底，使放大倍数最小。．系统调试①电流环调试．系统开环，即控制