上海大学电力电子实验报告

实验一 三相半波可控整流电路实验、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 性负载时的工作情况。二、实验所需挂件及附件序号型号备注1MECD1电源控制屛该控制屏相交菰电源”等模块2PACI4晶闸管触发电路组件该库箱包含锯齿波同少移相処发电路等模块3PAC09A交直流也源、变压益 及极管俎件该挂箱包含“土 15V直匾电源等几个模块4双踪示波器自备三、实验线路图图3.1 三相半波可控整流电路实验原理图四、实验内容(1) 研究三相半波可控整流电路带电阻性负载。(2) 研究三相半波可控整流电路带电阻电感性负载。五、思考题(1) 如何确定三相触发脉冲的相序，主电路输出的三相相序能任意改变吗？ 答：三相触发脉冲应该与电源电压同步，每相相差120；主电路输出的三相相序不能任 意改变。三相触发脉冲的相序和触发脉冲的电路及主电源变压器时钟(钟点数)有关。(2) 根据所用晶闸管的定额，如何确定整流电路的最大输出电流？ 答：晶闸管的额定工作电流可作为整流电路的最大输出电流。六、实验结果(1)三相半波可控整流电路带电阻性负载按图3-10接线，将电阻器放在最大阻值处，按下“启动”按钮，DJK06上的“给定” 从零开始，慢慢增加移相电压，使a能从30。至到170范围内调节，用示波器观察并纪录a=30 、60、90、120、150时整流输出电压Ud和晶闸管两端电压UVT的波形，并纪录 相应的电源电压U及U的数值于下表中2da306090120150U219.019.5419419619. 74Ud (记录0.381492.061.82110值)Ud/U20.020.080130.090.06Ud(计算19.2513.196.551770值)计算公式：Ud=1.17U2cosa(030 )U =0.675U21+cos(a+n/6)(30 150 )d2(2)三相半波整流带电阻电感性负载将DJK02上700mH的电抗器与负载电阻R串联后接入主电路，观察不同移相角a时U、dI的输出波形，并记录相应的电源电压U及U、I值，画出a=90。时的U及I波形图。d2 d dd da306090120U218.3618.061818Ud (记录0.240.520. 670.53值）Ud/U20.010.030.040.03Ud（计算18.612.176. 070值）七、实验报告1）整流输出电压Ud和晶闸管两端电压UVT的波形（2）绘出当a=90。时，整流电路供电给电阻性负载、电阻电感性负载时的U及I的波dd形，并进行分析讨论。a =30o时Ud的波形a =30o时Uvt的波形a =60o时Ud的波形a =60o时Uvt的波形a =90o时Ud的波形a =90o时Uvt的波形a =120o时Ud的波形a =120o时Uvt的波形a =150o时Ud的波形a =150o时Uvt的波形a =90o时Ud的波形实验总结：第一次去实验的时候，并没有完成第一个实验，只是熟悉了实验仪器，加上没有对实 验内容进行预习，所以没有完成实验内容。第二次去实验的时候才开始做第一个实验， 在实验中遇到了许多问题，尤其是在使a =1700,必须弄清示波器每一格的分度值。 还有整流电路与三相电源连接时，一定要注意相序，必须一一对应。实验二 三相桥式半控整流电路实验一、实验目的(1) 了解三相桥式半控整流电路的工作原理及输出电压，电流波形。(2) 了解晶闸管在带电阻性及电阻电感性负载，在不同控制角a下的工作情况。二、实验所需挂件及附件三、实验线路图3.2 三相桥式半控整流电路实验原理图四、实验内容(1) 三相桥式半控整流供电给电阻负载。(2) 三相桥式半控整流供电给电阻电感性负载。五、思考题(1) 为什么说可控整流电路供电给电动机负载与供电给电阻性负载在工作上有很大 差别?答：电阻负载的电流和电压是同相位的，电压过零时电流也同时过零，所以导通角 =180-触发角(单相的情况)，在整个波形的任意角度都可以触发并可控；而电机是一 个感性负载，电流的相位滞后于电压，电压过零时电流不一定过零，使可控触发的角度 大大减小。(2) 实验电路在电阻性负载工作时能否突加一个阶跃控制电压？在电动机负载工作 时呢？答：实验电路在电阻性负载工作时能突加一个阶跃控制电压，在电动机负载工作时不 能。电阻负载电压和电流同相位，任意角度都可以触发，突加一个阶跃控制电压相当于 加了一个触发信号能达到触发的目的。而电动机负载是感性负载，可控触发角范围很小， 如果阶跃控制电压加入的角度不在范围内就无法实现控制的目的。六、实验结果(1) 三相半控桥式整流电路供电给电阻负载时的特性测试。按图3.2接线，将给定输出调到零，负载电阻放在最大阻值位置，按下“启动”按钮，缓 慢调节给定，观察a在30、60、90、120等不同移相范围内，整流电路的输出电 压U,输出电流I以及晶闸管端电压U的波形，并加以记录。d d VT(2) 三相半控桥式整流电路带电阻电感性负载。将电抗700mH的L接入重复(1)步骤。d七、实验报告(1) 绘出实验的整流电路供电给电阻负载时的Ud=f(t), Id=f(t)以及晶闸管端电压UVT = f( t)的波形。(2) 绘出整流电路在a=60o与a=90o时带电阻电感性负载时的波形。a=60时电阻负载波形a=60时电阻电感负载波形a=60时Uvt波形a=90时电阻负载波形a =90时电阻电感负载波形a=90时Uvt波形实验总结：这次实验和第一次实验内容相似，开始出发电路的调试是一样的，不同的是这次实验的触发角等于150o.实验三 三相半波有源逆变电路实验一、实验目的研究三相半波有源逆变电路的工作，验证可控整流电路在有源逆变时的工作条件， 并比较与整流工作时的区别。二、实验所需挂件及附件三、实验线路图3.3 三相半波有源逆变电路实验原理图四、实验内容三相半波整流电路在整流状态工作下带电阻电感性负载的研究。五、思考题(1) 在不同工作状态时可控整流电路的工作波形。(2) 可控整流电路在B=60。和B=90。时输出电压有何差异？答：B=90时，Ud波形每60。中有30为0,直到a继续增大至120，整流输出电压Ud波形将全为0,其平均值为0,移相范围为0120六、实验结果(1) DJK02和DJK02-1上的“触发电路”调试(2) 三相半波整流及有源逆变电路 按图3.3 接线，将负载电阻放在最大阻值处，使输出给定调到零。a306090120150U10029829927.0U1(计算30.4017.550-17 35-30.40值) 按下“启动”按钮，此时三相半波处于逆变状态，a=150，用示波器观察电路 输出电压Ud波形，缓慢调节给定电位器，升高输出给定电压。观察电压表的指示，其值 由负的电压值向零靠近，当到零电压的时候，也就是a=90，继续升高给定电压，输出 电压由零向正的电压升高，进入整流区。在这过程中记录a=30、60、90、120、 150时的电压值以及波形。七、实验报告(1) 画出实验所得的各特性曲线与波形图。(2) 对可控整流电路在整流状态与逆变状态的工作特点作比较。a=30a=60a=90a=120a=150实验总结：我觉得这次实验是比较难的，虽然触发电路的调试和以前一样，但后边三相半波整流及有源逆变比较难，在实验接线过程中，注意三相心式变压器高压侧和中压侧的中线不能 接在一起。要认真观看实验指导书后边的注意事项，可以减少很多错误的发生。实验四 单相斩控式交流调压电路实验一、实验目的(1) 熟悉斩控式交流调压电路的工作原理。(2) 了解斩控式交流调压控制集成芯片的使用方法与输出波形。二、实验所需挂件及附件三、实验线路及原理斩控式交流调压主电路原理如图3.4 所示。图3.4 斩控式交流调压主电路原理图一般采用全控型器件作为开关器件，其基本原理和直流斩波电路类似，只是直流斩 波电路的输入是直流电压，而斩控式交流调压电路输入的是正弦交流电压。在交流电源 ui的正半周，用VI进行斩波控制，用V3给负载电流提供续流通道；在ui的负半周，用V2 进行斩波控制，用V4给负载电流提供续流通道。设斩波器件VI、V2的导通时间为ton,开 关周期为T，则导通比为a=ton/T，和直流斩波电路一样，通过对a的调节可以调节输出 电压U0。图3.5给出了电阻负载时负载电压U0和电源电流il(也就是负载电源)的波形。可以 看出电源电流的基波分量是与电源电压同相位的。即位移因数为1。电源电流不含低次谐 波，只含和开关周期T有关的高次谐波，这些高次谐波用很小的滤波器即可滤除，这时电 路的功率因数接近于1。图3.5 电阻负载斩控式交流调压电路波形斩控式交流调压控制电路方框图如图3.6所示，PWM占空比产生电路使用美国 Silicon General公司生产的专门PWM集成芯片SG3525，其内部电路结构及各引脚功能查 阅相关资料。在交流电源u的正半周，VI进行斩波控制，用V3给负载电流提供续流通道，V4关断；i在u的负半周，V2进行斩波控制，V3关断，用V4给负载电流提供续流通道。控制信号与主 i电路的电源必须保持同步。图3.6 斩控式交流调压控制电路方框图四、实验内容(1) 控制电路波形观察。(2) 交流调压性能测试。五、思考题(1) 比较斩控式交流调压电路与相控交流调压电路的调压原理、特征及其功率因 数？答：斩控式交流调压电路的基本原理和直流斩波电路有类似之处，只是输入的正玄 交流电压。用VI、V2进行斩波控制，V3、V4给负载电流提供续流通道。可通过改变导通 比调节输出电压，当滤除高次谐波时，电路的功率因数接近1。相控式交流调压电路通过 改变触发延迟角就可实现对输出电压的控制，随着触发延迟角的增大，Uo逐渐减小。直 到触发延迟角等于180, Uo=0此外，触发延迟角等于0时。功率因数等于1,随着触发 延迟角的增大，输入电流滞后于电压且发生畸变，功率因数也逐渐降低。(2) 采用何种方式可提高斩控式交流调压电路输出电压的稳定度？ 答：在输出端串联一个小的平波电抗器，可以起到稳定输出电压的作用。(3) 对斩控式交流调压电路的输出电压波形作谐波分析？答：电源电流中不含低次谐波，只含和开关周期T有关的高次谐波，这些高次谐波用 很小的滤波器即可滤除，这时电路功率因数接近1.六、实验结果由于主电路的电源必须与控制信号保持同步，因此主电路的电源不需要外部接入。但是为了能同时观察两路控制信号之间的相位关系，主电路的开关K是串接在电源开关 之后的。在观察控制信号时将开关打在断状态。（1）控制电路波形观察 断开开关K，使主电路不得电，接通电源开关，用双踪示波器观察控制电路的波 形，并记录参数。 测量控制信号VI与V4、V2与V3之间的死区时间。（2）交流调压性能测试Ur(V)1.351.51.631.751.902.052.202352.53Uo(V)36.242.749.755.762.869.174.880.586.7 接入电阻负载（220V/25W的白炽灯），接通开关K,调节PWM占空比调节电位器， 改变导通比a,（即改变Ur值）使负载电压由小增大，记录输出电压的波形，并测量输 出电压。Ur(V)1.531.551.571.581.621.801.932002.55Uo(V)29.630.031031733233247.451575.8 接入电阻、电感性负载，（即与白炽灯串接一个电感作为负载）重复上述实验步骤。七、实验报告在方格纸上画出控制信号与不同负载下的输出电压波形并分析电阻负载：Ur=1.53Ur=1.55Ur=1.57Ur=1.58Ur=1.62Ur=1.80Ur=1.93Ur=2.00阻感负载：Ur=1.63Ur=1.75Ur=1.90 Ur=2.05Ur=2.20Ur=2.35实验总结：这次实验是四个实验中最简单的一个，只需要根据直言指导书的步骤来，就可 以完成这次实验，但应该注意示波器的调试，必须熟练掌握示波器的调试方法， 这样才可以迅速的得到理想的波形。通过电力电子技术实验，我不仅学到了知识，更重要的是学会了如何跟团队一 起合作。在做实验之前，老师就告诉我们，每个组的每一位成员都要加入到实验 的过程去，这样才可以又好又快的完成实验内容。我们组每一个人都在实验过程 中做出了一定的贡献，才能按时完成这次实验。在社会中也是一样，我们要学会 与他人合作，才可以事半功倍，达到理想的效果。