《 电力电子与变频技术》实训指导书

《电力电子与变频技术》实验实训指导书李翔编写适用专业：电气自动化机电一体化安徽国防科技职业学院机电工程系2011年11月1第一部分电力电子技术实验指导实验一三相半波可控整流电路的研究一．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。二．实验线路及原理三相半波可控整流电路用三只晶闸管，与单相电路比较，输出电压脉动小，输出功率大，三相负载平衡。不足之处是晶闸管电流即变压器的二次电流在一个周期内只有1/3时间有电流流过，变压器利用率低。实验线路见图2-1。三．实验内容1．研究三相半波可控整流电路供电给电阻性负载时的工作。2．研究三相半波可控整流电路供电给电阻—电感性负载时的工作。四．实验设备及仪表1．MCL系列教学实验台主控制屏。2．MCL—18组件（适合MCL—Ⅱ)或MCL—31组件（适合MCL—Ⅲ）。3．MCL—33组件或MCL—53组件（适合MCL—Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ）4．MEL—03组件（900Ω，0.41A）或自配滑线变阻器.5．双踪示波器。6．万用电表。五．注意事项1．整流电路与三相电源连接时，一定要注意相序。2．整流电路的负载电阻不宜过小，应使Id不超过0.8A，同时负载电阻不宜过大，保证Id超过0.1A，避免晶闸管时断时续。3．正确使用示波器，避免示波器的两根地线接在非等电位的端点上，造成短路事故。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）打开MCL—18电源开关，给定电压有电压显示。（2）用示波器观察MCL-33（或MCL-53，以下同）的双脉冲观察孔，应有间隔均匀，幅度相同的双脉冲（3）检查相序，用示波器观察“1”，“2”单脉冲观察孔，“1”脉冲超前“2”脉冲600，则相序正确，否则，应调整输入电源。（4）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．研究三相半波可控整流电路供电给电阻性负载时的工作合上主电源，接上电阻性负载，调节主控制屏输出电压Uuv、Uvw、Uwv，从0V调至110V：2（a）改变控制电压Uct，观察在不同触发移相角α时，可控整流电路的输出电压Ud=f（t）波形，并记录相应的Ud、Id、Uct值。（b）记录α=90°时的Ud=f（t）的波形图并测量Ud。（c）求取三相半波可控整流电路的输入—输出特性Ud/U2=f（α）。（d）观察临界连续点Ud=f（t）的波形图，并测量Ud值注：如您选购的产品为MCL—Ⅲ、Ⅴ，无三相调压器，直接合上主电源。以下均同3．研究三相半波可控整流电路供电给电阻—电感性负载时的工作接入MCL—33的电抗器L=700mH，，可把原负载电阻Rd调小，监视电流，不宜超过0.8A（若超过0.8A，可用导线把负载电阻短路），操作方法同上。（a）观察不同移相角α时的输出Ud=f（t），并记录相应的Ud值，记录α=90°时的Ud=f（t）波形图。（b）求取整流电路的输入—输出特性Ud/U2=f（α）。七．实验报告1．绘出本整流电路供电给电阻性负载，电阻—电感性负载时的Ud=f（t）（在α=90°情况下）波形，并进行分析讨论。2．根据实验数据，绘出整流电路的负载特性Ud=f（Id），输入—输出特性Ud/U2=f（α）。八．思考1．如何确定三相触发脉冲的相序？它们间分别应有多大的相位差？2．根据所用晶闸管的定额，如何确定整流电路允许的输出电流？3实验二三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-18,MCL-33组件。2．熟悉三相桥式全控整流及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1．三相桥式全控整流电路2．三相桥式有源逆变电路3．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2-2所示。主电路由三相全控变流电路及作为逆变直流电源的三相不控整流桥组成。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。三相桥式整流及有源逆变电路的工作原理可参见“电力电子技术”的有关教材。四．实验设备及仪器1．MCL系列教学实验台主控制屏。2．MCL—18组件（适合MCL—Ⅱ)或MCL—31组件（适合MCL—Ⅲ）。3．MCL—33（A）组件或MCL—53组件（适合MCL—Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ）4．MEL-03可调电阻器（或滑线变阻器1.8K,0.65A）5．MEL-02芯式变压器6．二踪示波器7．万用表五．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）打开MCL-18电源开关，给定电压有电压显示。（2）用示波器观察MCL-33（或MCL-53，以下同）的双脉冲观察孔，应有间隔均匀，相互间隔60o的幅度相同的双脉冲。（3）检查相序，用示波器观察“1”，“2”单脉冲观察孔，“1”脉冲超前“2”脉冲600，则相序正确，否则，应调整输入电源。（4）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（当三相桥式全控变流电路使用I组桥晶闸管VT1~VT6时）接地，将I组桥式触发脉冲的六个开关均拨到“接通”。（5）将给定器输出Ug接至MCL-33面板的Uct端，调节偏移电压Ub，在Uct=0时，使=150o。2．三相桥式全控整流电路按图接线，S拨向左边短接线端，将Rd调至最大(450)。三相调压器逆时针调到底，合上主电源，调节主控制屏输出电压Uuv、Uvw、Uwu，从0V调至220V。4注：如您选购的产品为MCL—Ⅲ、Ⅴ，无三相调压器，直接合上主电源。以下均同调节Uct，使在30o~90o范围内，用示波器观察记录=30O、60O、90O时，整流电压ud=f（t）的波形，并记录相应的Ud和交流输入电压U2数值。3．三相桥式有源逆变电路断开电源开关后，将S拨向右边的不控整流桥，调节Uct，使仍为150O左右。三相调压器逆时针调到底，合上主电源，调节主控制屏输出电压Uuv、Uvw、Uwu，从0V调至220V合上电源开关。调节Uct，观察=90O、120O、150O时,电路中ud、uVT的波形，并记录相应的Ud、U2数值。4．电路模拟故障现象观察。在整流状态时，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，观察并记录此时的ud波形。说明：如果采用的组件为MCL—53或MCL—33（A），则触发电路是KJ004集成电路，具体应用可参考相关教材。六．实验报告1．画出电路的移相特性Ud=f()曲线2．作出整流电路的输入—输出特性Ud/U2=f（α）3．画出三相桥式全控整流电路时，角为30O、60O、90O时的ud、uVT波形4．画出三相桥式有源逆变电路时，β角为150O、120O、90O时的ud、uVT波形5．简单分析模拟故障现象5实验三直流斩波电路(设计性)的性能研究一．实验目的熟悉四种斩波电路（buckchopper、boostchopper、buck-boostchopper、cukchopper)的工作原理，掌握这四种斩波电路的工作状态及波形情况。二．实验内容1SG3525芯片的调试2斩波电路的连接3斩波电路的波形观察及电压测试三．实验线路及原理按照面板上各种斩波器的电路图2-3所示，取用相应的元件，搭成相应的斩波电路即可.触发电路直流PWM控制电路，由SG3525触发输出，工作原理可参见“电力电子技术”的有关教材。四．实验设备及仪器1电力电子教学试验台主控制屏2MCL-22组件3示波器4万用表五．实验方法1.SG3525性能测试先按下开关s1（1）锯齿波周期与幅值测量(分开关s2、s3、s4合上与断开多种情况）。测量“1”端。（2）输出最大与最小占空比测量。测量“2”端。2．buckchopper(1)连接电路。将UPW(脉宽调制器)的输出端2端接到斩波电路中IGBT管VT的G端,分别将斩波电路的1与3，4与12，12与5，6与14，15与13，13与2相连，照面板上的电路图接成buckchopper斩波器。(2)观察负载电压波形。经检查电路无误后,按下开关s1、s8，用示波器观察VD1两端12、13孔之间电压，调节upw的电位器rp，即改变触发脉冲的占空比，观察负载电压的变化，并记录电压波形(3)观察负载电流波形。用示波器观察并记录负载电阻R4两端波形(4)改变脉冲信号周期。6在S2、S3、S4合上与断开多种情况下,重复步骤(2)、(3)(5)改变电阻、电感参数。可将几个电感串联或并联以达到改变电感值的目的，也可改变电阻，观察并记录改变电路参数后的负载电压波形与电流波形，并分析电路工作状态。3．boostchopper（1）照图接成boostchopper电路。电感任选,电容选c1,负载电阻r选r6。实验步骤同buckchopper。4．buck-boostchopper（1）照图接成buck-boostchopper电路。电感选L1+L2,电容选c1,负载电阻r选r6。实验步骤同buckchopper5．cukchopper（1）照图接成cukchopper电路。电感和电容任选,负载电阻r选r4或r6。实验步骤同buckchopper。六．实验报告1．画出各斩波电路负载电压波形与电流波形2．分析各斩波电路特点7实验四单相交直交变频电路（调速）一．实验目的熟悉单相交直交变频电路的组成，重点熟悉其中的单相桥式PWM逆变电路中元器件的作用，工作原理，对单相交直交变频电路驱动电机时的工作情况及其波形作全面分析，并研究正弦波的频率和幅值及三角波载波频率与电机机械特性的关系二．实验内容1．测量SPWM波形产生过程中的各点波形2．观察变频电路驱动电机时的输出波形3．观察电机工作情况三．实验线路及原理按照电路图2-4和1-3所示，取用相应的元件，搭成相应的控制电路。触发电路采用SPWM控制电路，直接控制电机组建，工作原理可参见“电力电子技术”的有关教材。四．实验设备和仪器1．电力电子及电气传动主控制屏2．MCL-22组件3．MEL-03组件3．MEL-11挂箱4．电机导轨及测速发电机、直流发电机M01（或电机导轨及测功机、MEL13组件）5．电容运转电机6．双踪示波器7．万用表五．实验方法1．SPWM波形的观察按下左下方的开关S5(1)观察SPWM波形发生电路输出的正弦信号Ur波形(2端与地端)，改变正弦波频率调节电位器，测试8其频率可调范围。(2)观察三角形载波Uc的波形(1端与地端)，测出其频率,并观察Uc和Ur的对应关系。(3)观察经过三角波和正弦波比较后得到的SPWM(3端与地端)。2．逻辑延时时间的测试将SPWM波形发生电路的3端与DLD的1端相连，用双踪示波器同时观察DLD的1和2端波形,并记录延时时间Td.。3．同一桥臂上下管子驱动信号死区时间测试分别将“隔离驱动”的G和主回路的G'相连，用双踪示波器分别同时测量G1、E1和G2、E2，G3、E3和G4、E2的死区时间。4．不同负载时波形的观察按图2-4接线。先断开主电源和开关S1。将三相调压器的U、V、W接主电路的相应处，，将主电路的1、3端相连，（1）当负载为电阻时（6、7端接一电阻），观察负载电压的波形，记录其波形、幅值、频率。在正弦波Ur的频率可调范围内，改变Ur的频率多组，记录相应的负载电压、波形、幅值和频率。（2）当负载为电阻电感时（6、8端相联，9端和7端接一电阻），观察负载电压和负载电流的波形。（3）电机调速（6、7端与电机电枢的主绕组两端相连）时，按下左下角的开关S1，给电机加上驱动信号，改变正弦波频率调节电位器,观察电机转速的变化，并记录几组电机的转速与正弦波频率的数据。六．实验报告1．画出三角波、正弦波和SPWM输出波形2．分析逻辑延时时间和死区时间3．画出电阻电感负载下负载电压和负载电流的波形4、根据检测数据分析电机的转速与正弦波频率的关系9第二部分变频调速技术实训项目一变频器功能参数设置与操作实训一、实训目的了解并掌握变频器、面板控制方式，参数的设置二、实训设备序号名称型号与规格数量备注1三相交流电源220V1PDX-012三相鼠笼式异步电动机