电力电子实验指导书

电力电子实验指导书目录MCL—V型电力电子教学实验台介绍.............................................................................................1实验一锯齿波同步移相触发电路实验..........................................................................................3实验二单相桥式全控整流电路实验..............................................................................................5*实验三三相桥式全控整流及有源逆变电路实验........................................................................9实验四单相交流调压电路实验......................................................................................................12实验五绝缘栅双极型晶体管（IGBT）特性与驱动电路研究....................................................15*实验六单相正弦波（SPWM）逆变电源研究............................................................................21*实验七直流斩波电路的性能研究..............................................................................................251MCL—V型电力电子教学实验台介绍一、特点（1）采用组件式结构，可根据不同内容进行组合，故结构紧凑，使用方便灵活，并且可随着功能的扩展只需增加组件即可，能在一套装置上完成《电力电子学》课程的主要实验。（2）装置布局合理，外形美观，面板示意图明确，直观，学生可通过面板的示意查寻故障，分析工作原理。电机采用导轨式安装，更换机组简捷，方便，所采用的电机经过特殊设计，其参数特性能模拟3KW左右的通用实验机组，能给学生正确的感性认识。除实验控制屏外，还设置有实验用台，内可放置机组，实验组件等，并有可活动的抽屉，内可放置导线，工具等，使实验更方便。（3）实验线路典型，配合教学内容，满足教学大纲要求。控制电路全部采用模拟和数字集成芯片，可靠性高，维修，检测方便。触发电路采用数字集成电路双窄脉冲。（4）装置具有较完善的过流、过压、RC吸收、熔断器等保护功能，提高了设备的运行可靠性和抗干扰能力。（5）面板上有多只发光二极管指示每一个脉冲的有无和熔断器的通断。触发脉冲可外加，也可采用内部的脉冲触发可控硅，并可模拟整流缺相和逆变颠覆等故障现象。二、技术参数（1）输入电源：～380V10%50HZ1HZ（2）工作条件：环境温度：—5～400C相对湿度：〈75%海拔：〈1000m（3）装置容量：〈1KVA（4）电机容量：〈200W（5）外形尺寸：长1800mmX宽700mm（长1300mmX宽700mm）2三、实验项目（1）锯齿波同步移相触发电路（2）单相桥式全控整流电路*（3）三相桥式全控整流及有源逆变电路（4）单相交流调压电路（5）绝缘栅双极型晶体管（IGBT）特性及其驱动电路的研究*（6）单相正弦波（SPWM）逆变电路实验*（7）直流斩波电路（升压斩波、降压斩波）的性能研究3实验一锯齿波同步移相触发电路实验一、实验目的1．加深理解锯齿波同步移相触发电路的工作原理及各元件的作用。2．掌握锯齿波同步触发电路的调试方法。二、实验内容1．锯齿波同步触发电路的调试。2．锯齿波同步触发电路各点波形观察分析。三、实验线路及原理MCL—V型实验台主控制屏上MCL54·3KJ004锯齿波同步移相触发电路主要由脉冲形成和放大，锯齿波形成，同步移相等环节组成，其工作原理可参见“电力电子技术”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：ａ）MCL—31低压控制电路及仪表ｂ）MCL—52电源控制屏ｃ）MCL—54·3KJ004锯齿波同步移相触发电路2．双踪示波器（TDS1002）3．万用表五．实验方法及步骤1．将MCL—V型实验台主控制屏上的MCL－52电源控制面板上的三相交流电输出线电压（220V）U1、V1分别与MCL－54·3面板上的同步电压1端、2端用导线相连。将MCL—V型实验台主控制屏上的MCL－31低压控制电路及仪表面板上的Ug与MCL－54·3面板上的UC0用导线相连，见图1－1其中电位器PR1为控制α角。2．调节脉冲移相范围打开MCL－52电源控制面板左下角的电源开关,将MCL—31面板上的电位器PR1逆时针旋到底使“Ug”输出电压为0V，即控制电压Uco为零，控制角=180º。按MCL－52电源控4制面板上的绿色闭合键，调节MCL—31的给定电位器RP1，增加Uc0，观察脉冲的移动情况，要求Uco=0时，=180°，Uco=Umax时，=30°，以满足移相范围=30°~180°的要求。用示波器观察U7电压（即“7”孔）及U5电压（即“5”孔）的波形变化。3．调节Uc0，使=60°，用示波器观察MCL－54·3锯齿波同步移相触发电路各孔的电压波形（孔U7、U3、U4、U5、U6）及输出脉冲UG1K1、UG2K2、UG3K3、UG4K4、的相位关系并记录标出其幅值与宽度。六、实验报告1．整理，描绘实验中记录的各点波形，并标出幅值与宽度。2．总结锯齿波同步触发电路移相范围的调试方法，移相范围的大小与哪些参数有关？3．讨论分析其它实验现象。图1—1锯齿波同步移相触发电路接线图5实验二单相桥式全控整流电路实验一、实验目的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—电感性负载时的工作。3．熟悉MCL—54·3锯齿波触发电路的工作。二、实验线路及原理见图2—1。注：1）G2、K2接VT1G4、K4接VT6K1、G1接VT3G3、K3接VT42）负载Rd为MCL—54·4的两组300Ω电阻串联；3）电感L为700mH图2—1单相桥式全控整流三、实验内容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。6四、实验设备及仪器1．MCL系列教学实验台主控制屏：ａ）MCL—52电源控制屏ｂ）MCL—31低压控制电路及仪表ｃ）MCL—54·1三相变压器ｄ）MCL—54·3KJ004锯齿波移相触发电路ｅ）MCL—54·4电阻、电感性负载f﹚MCL—54·5二级管2．MCL—53组件触发电路及晶闸管主回电路3．双踪示波器（TDS1002）4．万用表五、注意事项1．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。2．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。3．MCL—54·3面板的锯齿波触发脉冲需用导线连到MCL—53面板，应注意连线不可接错，否则易成损坏可控硅。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。4．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、实验方法及步骤1．单相桥式全控整流电路供电给电阻负载。a）将MCL—V型实验台主控制屏上的MCL－52电源控制面板上的三相交流电输出线电压（220V）U1、V1与MCL－54·3面板上的同步电压1端、2端用导线相连。MCL—54·3面板上的UC0与MCL—31面板上的Ug用导线相连。将MCL—31面板上的给定电位器RP1逆时针调到底，使UC0=0，控制角α为最大。b）打开MCL－52电源控制面板左下角的带锁电源开关，按绿色闭合键，用示波器检查MCL54·3KJ004锯齿波移相触发电路是否有脉冲输出。c）断开MCL－52电源控制面板上的电源开关，按图2—1所示连接将其中的“ａ”与7“ｂ”点用导线连接接上电阻负载（可采用两只300Ω电阻串联），并将MCL—54·4面板上的Rd电阻负载调到最大。d）合上MCL－52电源控制面板上的电源开关，调节MCL—31面板上的给定电位器RP1（顺时针方向）。顺时针调方向逐渐增大，Uco给定电压逐渐增大，使角逐渐减小，求取在不同角（0°、30°、60°、90°）时整流电路的输出电压Ud=f（t），晶闸管的端电压UVT1=f（t）的波形，并记录相应时的UC0、Ud和交流输入电压U2值。2．单相桥式全控整流电路供电给电阻—电感性负载断开MCL－52电源控制面板上的电源开关，断开电阻负载Rd（可采用两只300Ω电阻串联）短接线，再用导线将图2—1中的“a”与“c”、“b”与“d”用导线连接构成电阻—电感性负载（L=700mH）。合上MCL－52电源控制面板上的电源开关，求取在不同控制电压UC0时的输出电压Ud=f（t），负载电流id=f（t）以及晶闸管端电压UVT1=f（t）波形并记录相应UC0时的Ud、U2值。注意：负载电流不能过小，否则造成可控硅时断时续，可调节负载电阻Rd，但负载电流不能超过0.8A，UC0从零起调。断开MCL－52电源控制面板上的电源开关，改变电感值（L=100mH），观察=90°，Ud=f（t）、id=f（t）的波形，并加以分析。注意：调节MCL—31面板上的给定电位器RP1增加UC0使前移时，若电流太大，可增加与L相串联的电阻加以限流。3．单相桥式全控整流电路供给电感性负载将图2—1中的“a”与“c”、“b”与“d”用导线连接构成电阻—电感性负载（L=700mH）。调节负载电阻Rd（逆时方向逐渐减小）为最小，调节MCL—31面板上的给定电位器PR1顺时针调方向逐渐增大，使Uco给定电压逐渐增大，角逐渐减小，求取=90°时整流电路的输出电压Ud=f（t），晶闸管的端电压UVT1=f（t）的波形，并记录=90°时的Uco、Ud和交流输入电压U2值。8七、实验报告1．绘出单相桥式晶闸管全控整流电路供电给电阻负载情况下，当=0°，30°，60°，90°时的Ud、UVT1波形，并加以分析。2．绘出单相桥式晶闸管全控整流电路供电给电阻—电感性负载情况下，当=90°时的Ud、id、UVT1波形，并加以分析。3．给出单相桥式晶闸管全控整流电路供电给电感性负载情况下，若=90°时Ud、id、UVT1组形，并加以分析。4．作出实验整流电路的输入—输出特性Ud=f（Uc0），触发电路特性Uc0=f（）及Ud/U2=f（）。5．实验心得体会。9*实验三三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、MCL—52、MCL—53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3—1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。A：直流电流表L：平波电抗器。可取700mHRd：负载电阻，可取MCL-54.4中的两组300欧的电阻串联图3-1三相桥式整流及有源逆变RC10四、实验设备及仪器1．MCL系列教学实验台主控制屏：a）MCL—52电源控制屏b）MCL—31低压控制电路及仪表c）MCL—54·1三相变压器d）MCL—54