电力电子实验报告

1第三章实验一单结晶体管触发电路实验一、原理概述：本电路利用单结晶体管的负阻特性和RC的充放电特性，组成频率可调的自激振荡电路。RC充放电在电容C1两端呈现锯齿波形，在脉冲变压器副边输出尖脉冲。电容C1的充电时间常数由等效电阻等决定，调节RP1可改变C1的充电的时间，控制第一个尖脉冲的出现时刻，实现脉冲的移相控制。二、实验报告：2三、思考题：（1）由111RCTf，知C1越大，f越小，反之，C1越小，f越大。（2）不能,因为脉冲产生是在电容放电那一瞬间，而电容充电需要一定的时间，即脉冲产生有一定的滞后性，因此移相范围达不到180°。3第三章实验二正弦波同步移相触发电路实验一、原理概述：本电路由同步移相，脉冲放大等环节组成。通过调节RP1及RP2均可改变V1三极管的翻转时刻，从而控制触发角的位置。二、实验报告：（1）4（2）Uct增加时，控制角α减小，移相范围大约为0°~90°，同步电压从过零点到正半周90°一段为脉冲移相范围。（3）当逆时针旋转RP3时，输出脉冲变窄；当顺时针调节RP3时，输出脉冲变宽。三、思考题：（1）正弦波同步移相触发电路由脉冲形成、脉冲放大、同步移相等几个环节组成。（2）不能，因为触发脉冲的形成是在V1三极管的翻转时刻，而V1的翻转不能在0°~180°范围内任一时刻发生。5第三章实验三锯齿波同步移相触发电路实验一、原理概述本电路由同步检测、锯齿波形成、移相控制、脉冲形成、脉冲放大等环节组成。同步检测是利用同步电压来控制锯齿波产生的时刻及锯齿波的宽度，利用恒流源中电位器RP1的调节来改变锯齿波的斜率。通过控制偏移电压及移相控制电压的大小来控制脉冲出现的时刻，再经过脉冲形成放大环节对形成脉冲进行放大。二、实验报告（1）6（2）当Uet=0时，调节偏移电压Ub大小，使α=90°。三、思考题（1）锯齿波同步移相触发电路增加了同步检测环节，保证了触发脉冲的完全同步。移相范围大，输出两组互差180°的脉冲，可为单相桥式电路提供触发信号。（2）锯齿波同步移相触发电路的移相范围与RP1阻值有关。（3）因为锯齿波的形成过程大于半个周期，而脉冲形成在锯齿波形成周期内，而正弦波同步移相范围在半个周期内。7第三章实验四西门子TCA785集成触发电路一、原理概述：本电路通过设置集成块Tca785各引脚参数值从而产生两路互差180°的触发脉冲，其中电位器RP1主要调节锯齿波的斜率，电位器RP2则调节输入的移相控制电压，从而控制触发脉冲出现的时刻。二、实验报告（1）8（2）VD1、VD2形成一个双向限幅电路，对同步信号进行双向限幅形成“1”点波形，通过对C4充放电形成锯齿波，通过调节电位器RP1调节锯齿波的斜率。三、思考题（1）Tca785触发电路触发脉冲由芯片Tca785产生，集成度高，控制简单。（2）Tca785触发电路的移相范围的脉冲宽度与电容C5的值有关。9第三章实验五单相半波可控整流电路实验一、原理概述本电路主要通过控制DJK03-1上触发脉冲出现时刻即触发角α大小来控制输出电压Ud的大小。晶闸管VT1由反桥中任一晶闸管提供，其门极G和阴极K分别与DJK03-1上一晶闸管G、K相连。二、实验报告（1）当α=90°时，Ud、UVT波形如图所示。（2）（3）由波形可以看出当晶闸管导通时输入电压全部加在输出电压Ud两端，当晶闸管截止时，输入电压全部加在晶闸管两端；带感性负载时，由于电流不能突变，输出电压出现负压，此时电压由变压器提供。三、思考题（1）由111RCTf知C1越大，f越小，反之，C1越小，f越大。（2）单相半波可控整流电路接感性负载时会出现负压，为消除负压，可在电路负载两端并联一二极管，称为续流二极管，从而使电感中储存的能量通过续流二极管放掉。10第三章实验六单相桥式半控整流电路一、原理概述本电路由2个全控型器件和2个不控型器件组成桥式半控整流电路，通过控制触发角α的大小来控制输出电压的大小。VT1、VT3两组触发脉冲分别由锯齿波同步触发电路Ⅰ、Ⅱ提供，两路脉冲相位互差180°。二、实验报告（2）α=30°时α=60°时α=90°时11阻感性负载和阻性负载波形相同在此略（3）在负载侧并联一个续流二极管，使负载电流通过续流二极管续流，而不再经过T1、D1或T3、D2这样可使晶闸管恢复阻断能力。三、思考题（1）电路在正常运行情况下，突然把触发脉冲切断或者α角增大到180°，就会产生“失控”。（2）加续流二极管前后，晶闸管两端电压波形不变。12第三章实验七单相桥式全控整流及有源逆变电路实验一、原理概述三相电源经三相不控整流，得到一个上负下正的直流电源，供逆变桥路使用，逆变桥路逆变出的交流电压经升压变压器反馈回电网。二、实验报告阻性负载（1）13（2）（3）本实验产生逆变颠覆的原因是触发脉冲丢失；逆变颠覆会使电路中出现很大的短路电流，可能会烧坏晶闸管。三、思考题实现有源逆变的条件有两个（1）外部条件：外部有一个直流电势，方向与晶闸管导通方向一致，值稍大于变流器侧输出的平均电压。（2）内部条件：逆变电路的主电路为全控结构，α＞90°，处于逆变区。本电路直流电势由整流输出电压提供，使用心式变压器进行升压，使直流电势值稍大于变流器侧输出的平均电压。14第三章实验八三相半波可控整流电路实验一、原理概述本电路采用三只晶闸管接成共阴极形式，由A、B、C三相电压高低及触发脉冲到来时刻来控制三个晶闸管的导通和关断，任一时刻只有一个晶闸管导通。一个周期内三个晶闸管轮流导通一次。二、实验报告α=90°时阻性负载时，α=90°时脉冲到来，A、B、C三相轮流导通60°，波形如图所示。由于阻性负载电压与电流成正比，因此电流波形与电压波形一样只是幅度成一定的比例。接阻感性负载时，由于电感的存在，使VT1、VT3、VT5在换相后继续导通一段时间，形成连续的电流。三、思考题：（1）若DJK02-1上同步信号a、b、c三者相位满足a超前b120°,b超前c120°，c超前a120°，则说明三相触发脉冲的相序正确。主电路输出的三相相序不能任意改变，因为若输入DJK02-1三相同步信号相序变化，则单次脉冲通过KC41进行补脉冲时，脉冲控制角会发生变化。（2）若已知晶闸管额定流IT，测电路的最大输出电流I2=IT。15第三章实验九三相半波有源逆变电路实验一、直流电压由励磁电源提供，经逆变电路产生的交流信号接心式变压器的中压端，返回电网的电压从高压端输出。二、实验报告（1）（2）整流状态下，Ud为正，逆变状态下Ud为负。α=90°为整流与逆变的临界点。三、思考题（1）如图所示（2）当β=60°时输出电压为负值，当β=90°时，输出电压为零。16第三章实验十三相桥式半控整流电路实验一、原理概述本电路由共阴极接法的三相半波可控整流电路与共阳极接法的三相半波不可控整流电路串联而成，因此具有可控与不可控两者的特性。改变共阴极组晶闸管的控制角α，可获得0~2.34U2的直流可调电压。二、实验报告可以看出阻性负载α=60°是整流电压波形连续与断续的临界点。感性负载时，电压波形同阻性负载，电流波形为连续波形。三、思考题（1）因为电动机负载相当于大电感负载，使输出更平稳。（2）电阻性负载时可以，电动机负载不可以，因为电感中流过电流不能突变，容易出现过流。17第三章实验十一三相桥式全控整流及有源逆变电路实验一、原理概述本电路由6个全控型器件组成，通过控制触发角α的大小，从而控制输出电压大小。相对于其它整流电路，三相桥式整流输出电压范围更大，电压利用率更高。二、实验报告（3）（4）由于晶闸管突然失去脉冲，使电源瞬时电压与E顺极性串联，出现很大的短路电流流过晶闸管与负载，造成逆变失败。三、思考题（1）触发电路的同步信号从主电路引入。若主电路三相电源的相序变化，单次脉冲通过KC41进行脉冲补偿时，脉冲控制角会发生变化，因此主电路三相电源的相序不可任意设定。（1）（2）18（2）当α在[0°，90°]之间时电路工作在整流状态，当α＞90°时电路工作在逆变状态。这是因为α在[0°，90°]之间时，整流输出能量大于逆变输出反馈回电网的能量，以整流为主，当α＞90°时，逆变输出能量大于整流输出能量以逆变为主。19第三章实验十二单相交流调压电路实验一、原理概述通过改变反并联晶闸管或双向晶闸管的控制角α，从而改变交流输出电压的大小。因为触发脉冲为窄脉冲时，会造成晶闸管工作不对称，所以交流调压电路通常采用宽脉冲或脉冲列触发。二、实验报告（2）由电流波形可知：当α＞时，θ＜180°；电流断续；当α=时，θ=180°，电流处于临界连续状态；当α＜时，θ仍维持180°导通，电路不起调压作用。α≥时线性变化，α＜时，缺相，非线性变化。三、思考题（1）交流调压电路带电感性负载时，不能用窄脉冲触发，否则α＜时会发生一个晶闸管无法导通的现象，电流出现很大的直流分量，会烧毁熔断器或晶闸管。可采用宽脉冲或脉冲列触发。（2）交流调压电路有移相控制和斩波控制方式，在工业加热、灯光控制，电动机调压调速等场合应用。20第三章实验十三单相交流调压电路实验（2）一、原理概述本电路利用RC充放电电路和双向触发二极管DB3的特点，在每半个周波内，通过对双向可控硅的通断进行移相触发控制，从而方便的调节输出电压的大小。二、实验报告可控硅导通前，输入信号全部加在可控硅两端，可控硅导通后，输入电压一部分加在负载两端，另一部分加在可控硅两端，输出电压波形为加触发脉冲后Ui波形，可控硅两端电压波形为加触发脉冲前Ui波形。三、思考题（1）双向晶闸管与两个单向晶闸管反并联相比是比较经济的，而且控制电路比较简单。在控制方式上，双向晶闸管可以通过控制一个脉冲的出现时刻来控制，而两上晶闸管反并联则需要两个触发脉冲来触发两个晶闸管。21第三章实验十四单相交流调功电路实验一、原理概述交流调功电路采用通断控制方式，通过改变接通周波数和断开周波数的比值来调节负载所消耗的平均功率。二、实验报告由波形图可知BCR的触发信号Ug接通两个周波断开1个周波，当BCR导通时，输入电压加在灯泡两端，当BCR截止时，输入电压加在BCR两端，二者波形呈互补关系。（2）特点：交流调功电路时间常数很大，没有必要对交流电源的各个周期进行频繁的控制，因此控制比较方便，常用于电炉的温度控制。三、思考题（1）交流调功电路的主电路和交流调压电路和的形式基本相同，但控制方式不同。交流调压是在交流电源的半个周期内作移相控制，交流调功是以交流电的周期为单位控制晶闸管的通断，采用通断控制方式。（2）交流调压电路采用相位控制，在变压器一次侧调压，其电压电流值都不太大也不太小，在这压器二次侧只要用二极管整流就可以了。这样的电路体积小、成本低、易于设计制造。而交流调功电路控制比较简单。（1）22第三章实验十五三相交流调压电路实验一、原理概述通过控制触发角α的大小，从而去控制交流调压电路输出电压的大小。交流调压电路带感性负载时，当控制角α减小到等于负载功率因数角φ时，晶闸管就全导通，进一步减小α时，若触发脉冲为窄脉冲，就会造成晶闸管工作不对称，所以交流调压电路通常都采用宽脉冲或脉冲列触发。二、实验报告23第三章实验十六直流斩波电路原理实验一、原理概述本实验采用脉宽可调的晶闸管斩波器，其中VT1为主晶闸管，VT2为辅助晶闸管，通过控制VT2脉冲出现的时刻来调节输出电压的脉宽，从而可达到调节输出直流电压的目的。二、实验报告VT1主晶闸管控制输出回路，当VT1通时输入电压全部加在输出上，当VT1载止时，输入电压加在VT1两端，即VT1、Ud波形互补，它们分别是输入电压的一部分。三、思考题1、直流斩波器主要有脉冲宽度调制、脉冲频率调制和混合型三种调制方式。本实验中的斩波器为脉冲宽度调制。2、本实验中电容C主要用来保持输出电压恒定。24第三章实验十七SCR、GTO、MOSFET、GTR、IGBT特性实验一、电路介绍本实验主要研究五种新器件的V/A特性，其中SCR为半控型器件，其余四种器件为全控型器件。它们的特性主要在管子导通过程中研究。二、实验报告25第三章实验十八GTO、MOSFET、