2024-2025-1电力电子实验

试验一 SCR、GTO、MOSFET、GTR、IGBT特性试验每五个人一组按学号来 1号到5号一组 6号-10号 11 12 14 17 18一组19-23 24-28 29-33 34-38 39-43 44-47 高健等人一组 要写试验报告一、试验目的 1驾驭各种电力电子器件的工作特性。 2驾驭各器件对触发信号的要求。 二、试验仪器1DJK01电源限制屏 2DJK06 给定及试验器件3、DJK07新器件特性试验4、万用表三、试验原理新器件特性试验原理图如图11所示：图11：新器件特性试验原理图将电力电子器件和负载电阻R串联后接至直流电源的两端，由DJK06上的给定为新器件供应触发信号，使器件触发导通。图中的电阻R用DJK06上的灯泡负载，直流电压和电流表可从DJK01电源限制屏上获得，电力电子器件在DJK07挂箱上，直流电源从电源限制屏的励磁电源取得。四、试验内容1、晶闸管（SCR）特性试验。2、可关断晶闸管（GTO）特性试验。3、功率场效应管（MOSFET）特性试验4、大功率晶体管（GTR）特性试验5、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）特性试验五、试验步骤1、按图11接线，将晶闸管（SCR）接入电路，在试验起先时，将给定电位器逆时针旋究竟，关闭励磁电压。按下“启动”按钮，打开DJK06电源开关，缓慢调整给定输出，同时监视电压表、电流表的读数，使之指示接近于零（表示管子完全导通），记录给定电压、回路电流以及器件的管压降。2、将晶闸管换成可关断晶闸管（GTO），重复上述步骤，并记录数据。3、换胜利率场效应管（MOSFET），重复上述步骤，并记录数据。4、换成大功率晶体管（GTR），重复上述步骤，并记录数据。5、换成绝缘栅双极型晶体管（IGBT），重复上述步骤，并记录数据。六、试验报告依据得到的数据，绘出各器件的输出特性。七、思索题各种器件对触发脉冲要求的异同点。八、留意事项1、在本试验中，触发脉冲是从外部接入DJK02面板上晶闸管的门极和阴极，此时，应将所用晶闸管对应的正桥触发脉冲或反桥触发脉冲的开关拨向“断”的位置，并将及悬空，避开误触发。2、为了保证从逆变到整流不发生过流，其回路的电阻R应取比较大的值，但也要考虑到晶闸管的维持电流，保证牢靠导通。试验三 单结晶体管触发电路试验一、试验目的 1熟识单结晶体管触发电路的工作原理及电路中各元件的作用。 2驾驭单结晶体管触发电路的调试步骤和方法。 二、试验仪器1DJK01电源限制屏 2DJK03晶闸管触发电路3、数字存储示波器三、试验原理1单结晶体管：单结晶体管又称双基极二极管，它是在一个PN结的N型材料上引出两个基极b1、b2，分别称为第一基极和其次基极；P型材料为放射极e；e和b1、b2间为二极管特性。图31等效电路图32：特性2 单结晶体管触发电路：图33：单结晶体管触发电路工作原理：由同步变压器副边输出60V的沟通同步电压，经VD1半波整流，再由稳压管V1、V2进行削波，从而得梯形波电压。梯形波通过R7及等效可变电阻V5向电容C1充电，当充电电压达到单结晶体管V6的峰值电压Up时，V6导通，电容通过脉冲变压器原边放电，脉冲变压器副边输出脉冲。由于放电时间常数很小，C1两端的电压很快下降到谷点电压Uv，使V6关断，C1再次充电，如此反复在电容C1两端呈现锯齿波，在脉冲变压器副边输出尖脉冲。调整RP1可以变更C1的充电时间，限制第一个脉冲出现的时刻，实现脉冲的移相限制。电位器RP1已安装在挂箱的面板上，同步变压器副边已在挂箱内部接好，全部的测试信号都在面板上引出。四、试验内容1、单结晶体管触发电路的调试。2、单结晶体管触发电路各点电压波形的视察。五、试验步骤1、将DJK01电源限制屏的电源选择开关打到“直流调速”侧，使输出电压为200V。不能打到“沟通调速”侧，它的输出电压为240V。2、用两根导线将200V沟通电压（A、B、C任选两相）接到DJK03的“外接220V”端。3、按下“启动”按钮，打开DJK03的电源开关，这时挂件中全部触发电路都起先工作。4、用数字存储示波器视察：半波整流“TP1”点波形；稳压管削波“TP2”点波形；调整RP1，视察锯齿波“TP4”点波形及触发脉冲波形“TP5”点。5、调整RP1，使，记录各观测点处的波形。六、试验报告1、画出单结晶体管触发电路的原理图。2、画出时，单结晶体管触发电路各点输出的波形并标出其幅值。七、思索题1、单结晶体管触发电路的振荡频率与电路中的C1的数值有什么关系？ 2、单结晶体管触发电路的移相范围能否达到。八、留意事项数字存储示波器的接地：示波器两个探头的地线都与示波器的外壳相连，因此在用两个探头同时测量两个信号时，必需将两个探头的地线接在同一电位点，或将其中一根探头取下或外包绝缘，否则会通过示波器外壳发生电气短路。试验四 正弦波同步移相触发电路试验一、试验目的 1熟识正弦波同步移相触发电路的工作原理及电路中各元件的作用。 2驾驭正弦波同步移相触发电路的调试步骤和方法。 二、试验仪器1DJK01电源限制屏 2DJK03晶闸管触发电路3、数字存储示波器三、试验原理正弦波同步移相触发电路由同步移相、脉冲放大等环节组成。其原理图如图41所示：图41：正弦波同步移相触发电路工作原理：同步信号由同步变压器副边供应，为30V的沟通同步电压。三极管V1左边部分为同步移相环节，在V1的基极综合了同步信号电压、偏移电压及限制电压（RP1电位器调整，RP2调整）。调整RP1及RP2均可变更V1的翻转时刻，从而限制触发角的位置。脉冲形成整形环节是一个由分立元件构成的集基耦合单稳态脉冲电路，V2的集电极耦合到V3的基极，V3的集电极通过C4、RP3耦合到V2的基极。当V1未导通时，R6供应V2足够的基极电流使之饱和导通，V3截止。电源电压通过R9、T1、VD6对C4充电到15V左右，极性为左负右正。当V1导通时，V1的集电极从高电位翻转为低电位，V2截止，V3导通，脉冲变压器输出脉冲。由于设置了C4、RP3阻容正反馈电路，使V3加速导通，提高输出脉冲的前沿陡度。同时V3导通经正反馈耦合，使V2的基极保持低电位，V2维持截止状态。电容通过RP3、V3放电到零，再反向充电，当V2的基极升到0.7V后，V2从截止变为导通，V2的基极电位上升0.7V的时间由其充放电时间常数所确定，变更RP3的阻值就可变更其时间常数，也就变更了输出脉冲的宽度。电位器RP1、RP2、RP3均已安装在挂箱的面板上，同步变压器副边已在挂箱内部接好，全部的测试信号都在面板上引出。四、试验内容1、正弦波同步移相触发电路的调试。2、正弦波同步移相触发电路各点电压波形的视察。五、试验步骤1、将DJK01电源限制屏的电源选择开关打到“直流调速”侧，使输出电压为200V。不能打到“沟通调速”侧，它的输出电压为240V。2、用两根导线将200V沟通电压（A、B、C任选两相）接到DJK03的“外接220V”端。3、按下“启动”按钮，打开DJK03的电源开关，这时挂件中全部触发电路都起先工作。用数字存储示波器视察正弦波同步移相触发电路各观测点的电压波形。4、确定脉冲的初始相位：使0（当RP1电位器顺时针旋究竟），调整（即调整RP2），使波形与图42中的波形相同，这时脉冲变压器的副边正好有脉冲输出，此时的触发延迟角接近于。图42：初始脉冲相位的确定 5、保持RP2电位器不变，逆时针旋转RP1（即渐渐增大），用示波器视察同步电压信号及输出脉冲“TP5”点的波形，留意增加时脉冲的移动状况，并估计移相范围。6、调整RP1，使，视察、记录各观测点“TP1TP5”及输出脉冲“G1、K1”的电压波形、幅值。六、试验报告1、画出正弦波同步移相触发电路的原理图。2、画出时，正弦波同步移相触发电路各点输出的波形、幅值。3、分析RP3对输出脉冲宽度的影响。七、思索题1、正弦波同步移相触发电路由哪些主要环节组成。 2、正弦波同步移相触发电路的移相范围能否达到。试验六 单相半波可控整流电路试验一、试验目的1、驾驭单结晶体管触发电路的调试步骤和方法。2、驾驭单相半波可控整流电路在电阻负载及阻感负载时的工作。3、了解续流二极管的作用。二、试验仪器1DJK01电源限制屏 2DJK02晶闸管主电路3、DJK03晶闸管触发电路4、DJK06给定及试验器件5、D42三相可调电阻6、数字存储示波器7、万用表三、试验原理单相半波可控整流电路如图61所示：图61单相半波可控整流电路将DJK03挂件上的单结晶体管触发电路的输出端“G”和“K”接到DJK02挂件面板的反桥中的随意一个晶闸管的门极和阴极，并将相应的触发脉冲的钮子开关关闭（防止误触发），图中的R负载用D42三相可调电阻，将两个900欧电阻接成并联形式。二极管VD1和开关S1均在DJK06挂件上，电感Ld在DJK02面板上，有100mH、200mH、700mH三档可供选择，在本试验中选用700mH。直流电压表及直流电流表从DJK01挂件上得到。四、试验内容1、单结晶体管触发电路的调试。2、单结晶体管触发电路各点电压波形的视察与记录。3、单相半波可控整流电路带电阻负载时特性的测定。4、单相半波可控整流电路带阻感负载时续流二极管作用的视察。五、试验步骤1.将DJK01电源限制屏的电源选择开关打到“直流调速”侧，使输出电压为200V。不能打到“沟通调速”侧，它的输出电压为240V。2.用两根导线将200V沟通电压（A、B、C任选两相）接到DJK03的“外接220V”端。3.按下“启动”按钮，打开DJK03的电源开关，这时挂件中全部触发电路都起先工作。用数字存储示波器视察各点波形。4. 单相半波可控整流电路带电阻负载状况：触发电路调试正常后，按图41接线。将电阻器在最大阻值，按下“启动”按钮，用示波器视察负载电压、晶闸管VT两端电压的波形。5. 调整RP1，视察并记录时，、的波形，并测量直流输出电压和电源电压，记录于下表中： 波形波形（记录值）（计算值）6、单相半波可控整流电路带阻感负载状况：将负载电阻改成阻感负载（由电阻器和平波电抗器Ld串联而成）。暂不接续流二极管VD1，在不同阻抗角（阻抗角，保持电感量不变，变更R的电阻值，留意电流不要超过1A）状况下，视察记录时，、的波形，并测量直流输出电压和电源电压，记录于下表中：波形波形（记录值）（计算值）7、接入续流二极管VD1，重复上述试验，视察续流二极管的作用，以及波形的变更。波形波形（记录值）（计算值）六、试验报告1、画出时，电阻负载和阻感负载的、波形。2、画出电阻负载时的试验曲线，并与计算值的对应曲线相比较。3、分析试验中出现的现象，写出体会。七、思索题1、单结晶体管触发电路的振荡频率与电路中的C1的数值有什么关系？ 2、单相半波可控整流电路带电感负载时会出现什么现象？如何解决？八、留意事项1、在本试验中触发电路选用的是单结晶体管触发电路，同样也可以用锯齿波同步移相触发电路来完成试验。2、在试验中，触发脉冲是从外部接入DJK02面板上晶闸管的门极和阴极，此时，应将所用晶闸管对应的与正桥触发脉冲或反桥脉冲的开关拨向“断”的位置，避开误触发。3、在主电路未接通时，首先要调试触发电路，只有触发电路工作正常后，才可以接通主电路。4、在接通主电路前，必需先将限制电压调到零，且将负载电阻调到最大阻值处；接通主电路后，才可渐渐加大限制电压，避开过流。5、由于晶闸管具有肯定的维持电流，故要使晶闸管牢靠工作，其通过电流不能过小，否则会造成晶闸管时断时续，工作不行靠。在本试验装置中，要保证晶闸管正常工作，负载电流必需大于50mA以上。6、在试验中要留意同步电压与触发相位的关系，例如在单结晶体管触发电路中，触发脉冲产生的位置是在同步电压的上半周，而在锯齿波触发电路中，触发脉冲产生的位置是在同步电压的下半周，所以在主电路接线时应充分考虑这个问题，否则试验无法顺当完成。7、运用电抗器时要留意其通过的电流不要超过1A，以保证线性。试验八 单相桥式全控整流及有源逆变电路试验一、试验目的1、加深理解单相桥式全控整流及有源逆变电路的工作原理。2、探讨单相桥式全控整流的全过程。3、探讨单相桥式变流电路逆变的全过程，驾驭试验有源逆变的条件。4、驾驭产生逆变颠覆的缘由及预防方法。二、试验仪器1DJK01电源限制屏 2DJK02晶闸管主电路3、DJK03晶闸管触发电路4、DJK10变压器电路5、D42三相可调电阻6、数字存储示波器7、万用表三、试验原理1、单相桥式全控整流带阻感负载电路如图81所示：图81单相桥式全控整流电路将DJK03挂件上的锯齿波同步移相触发电路1和2的输出端“G1G4”和“K1K4”分别接到DJK02挂件面板的反桥中的VT1、VT3、VT4、VT6的门极和阴极，并将相应的触发脉冲的钮子开关关闭（防止误触发），图中的R负载用D42三相可调电阻，将两个900欧电阻接成并联形式。电感Ld在DJK02面板上，有100mH、200mH、700mH三档可供选择，在本试验中选用700mH。直流电压表及直流电流表从DJK02挂件上得到。2、单相桥式有源逆变原理图如图82所示：图82单相桥式有源逆变电路三相电源经三相不行控整流，得到一个上负下正的直流电源，供逆变桥运用，逆变桥逆变出的沟通电压经升压变压器反馈回电网。“三相不行控整流”是DJK10上的一个模块，其“心式变压器”在此作为升压变压器用，从晶闸管逆变出的电压接“心式变压器”的中压端Am、Bm，返回电网的电压从其高压端A、B输出，为了避开输出的逆变电压过高而损坏心式变压器，故将变压器接成Y/Y接法。图中的电阻R、电抗器Ld和触发电路与整流所用相同。四、试验内容1、单相桥式全控整流带阻感负载。2、单相桥式有源逆变电路带阻感负载。3、有源逆变电路逆变颠覆现象的视察。五、试验步骤1.将DJK01电源限制屏的电源选择开关打到“直流调速”侧，使输出电压为200V。不能打到“沟通调速”侧，它的输出电压为240V。2.用两根导线将200V沟通电压（A、B、C任选两相）接到DJK03的“外接220V”端。3.按下“启动”按钮，打开DJK03的电源开关，这时挂件中全部触发电路都起先工作。用数字存储示波器视察锯齿波同步移相触发电路各观测点处的波形。当0时（当RP2电位器顺时针旋究竟），用示波器视察同步电压信号和“TP3”点的波形，调整偏移电压（即调整RP3），使。4. 单相桥式全控整流电路：触发电路调试正常后，按图81接线。将电阻器在最大阻值，接下“启动”按钮，保持偏移电压不变（即RP3固定），渐渐增加（调整RP2），在时，用示波器视察、记录整流电压和晶闸管两端电压的波形，测量直流输出电压和电源电压，记录于下表中：0波形波形（记录值）（计算值）5. 单相桥式有源逆变电路：按图82接线。将电阻器在最大阻值，按下“启动”按钮，保持偏移电压不变（即RP3固定），渐渐增加（调整RP2），在时，用示波器视察、记录逆变电流和晶闸管两端电压的波形，测量直流输出电压，记录于下表中：（记录值）6、逆变颠覆现象的视察：调整，使，视察波形。突然关断触发脉冲（可将触发信号拆去），用示波器视察逆变颠覆现象，记录逆变颠覆时波形。六、试验报告1、画出时，电阻负载和阻感负载的、波形，并记录、的值。2、画出整流时的试验曲线，并与计算值的对应曲线相比较。3、分析逆变颠覆产生的缘由及逆变颠覆产生的后果。七、思索题实现有源逆变的条件是什么？在本试验中是如何保证能满意这些条件？八、留意事项1、参照试验四的留意事项。2、在本试验中，触发脉冲是从外部接入DJK02面板上晶闸管的门极和阴极，此时，应将所用晶闸管对应的正桥触发脉冲或反桥触发脉冲的开关拨向“断”的位置，并将及悬空，避开误触发。3、为了保证从逆变到整流不发生过流，其回路的电阻R应取比较大的值，但也要考虑到晶闸管的维持电流，保证牢靠导通。试验十二 三相桥式全控整流电路试验一、试验目的1、加深理解三相桥式全控整流电路的工作原理。2、了解KC系列集成触发器的调整方法和各点的波形。二、试验仪器1DJK01电源限制屏 2DJK02晶闸管主电路3、DJK06给定及试验器件4、DJK10变压器电路5、D42三相可调电阻6、数字存储示波器7、万用表三、试验原理三相桥式全控整流电路原理图如图121所示： 图121三相桥式全控整流电路原理图主电路由三相全控整流电路及作为逆变直流电源的三相不行控整流电路组成。触发电路为DJK021中的集成电路，由KC04、KC41、KC42等集成芯片组成，可输出经高频调制后的双窄脉冲链。图中的R负载用D42三相可调电阻，将两个900欧电阻接成并联形式。电感Ld在DJK02面板上，有100mH、200mH、700mH三档可供选择，在本试验中选用700mH。直流电压表及直流电流表从DJK02挂件上得到。四、试验内容三相桥式全控整流电路在不同负载及不同触发角下的工作状况。五、试验步骤（一）DJK02上触发电路调试1.打开DJK01总电源开关，操作电源限制屏上的“三相电网电压指示”开关，视察输入的三相电网电压是否平衡。2. 将DJK01电源限制屏的电源选择开关打到“直流调速”侧，使输出电压为200V。不能打到“沟通调速”侧，它的输出电压为240V。3.打开DJK02电源开关，拨动“触发脉冲指示”钮子开关，使“窄”的发光管亮。4. 视察A、B、C三相的锯齿波，并调整A、B、C三相锯齿波斜率调整电位器（在各观测孔左侧），使三相锯齿波斜率尽可能一样。5、将DJK06上的“给定”输出干脆与DJK02上的移相限制电压相接，将给定开关拨到接地位置（即0），调整DJK02上的偏移电压电位器，用数字存储示波器视察A相同步电压信号和“触发脉冲视察孔”VT1的输出波形，使（注：这不是三相桥式半控整流电路的触发延迟角）。6、适当增加给定的正电压输出，观测DJK02上“触发脉冲观测孔”的波形，此时应观测到双窄脉冲。7、将DJK02面板上的端接地，将“正桥触发脉冲”的六个开关拨至“通”，视察正桥“VT1VT6”晶闸管门极和阴极之间的触发脉冲是否正常。三相桥式半控整流电路的触发延迟角的确定，如图112所示：图123：触发延迟角的确定（二）三相桥式全控整流电路8、按图121接线，将电阻器放在最大阻值处，按下“启动”按钮，DJK06上的“给定”从零起先，渐渐增加移相电压，使能从到范围内调整，同时依据须要不断调整负载电阻R，使得负载电流保持在左右（留意不得超过）。用示波器视察并记录时整流输出电压和晶闸管两端电压的波形，测量直流输出电压和电源电压，记录于下表中：（记录值）（计算值）六、试验报告1、画出时，电阻负载和阻感负载的、波形。2、画出电路的移相特性。4、简洁分析模拟的故障现象。七、思索题如何解决主电路和触发电路的同步问题？在本试验中，主电路三相电源的相序可以随意设定吗？八、留意事项1、在本试验中，触发脉冲是从外部接入DJK02面板上晶闸管的门极和阴极，此时，应将所用晶闸管对应的正桥触发脉冲或反桥触发脉冲的开关拨向“断”的位置，并将及悬空，避开误触发。2、为了防止过流，启动时将负载电阻R调至最大阻值位置。3、三相不行控整流的输入端可加接三相自耦变压器，以降低逆变用直流电源的电压。4、有时会发觉脉冲的相位只能移动左右就消逝了，这是因为A、B两相的相位接反了，这对整流状态无影响，但在逆变时，由于调整范围只能到，使试验效果不明显，用户可自行将四芯插头内的A、C两相的导线对调，就能保证有足够的移相范围。试验十四 单相沟通调压电路试验一、试验目的1、了解KC05晶闸管移相触发器的调试步骤和方法。2、驾驭单相沟通调压电路的工作原理。3、驾驭单相沟通调压电路带阻感负载对脉冲和移相范围的要求。二、试验仪器1DJK01电源限制屏 2DJK02晶闸管主电路3、DJK03晶闸管触发电路4、D42三相可调电阻5、数字存储示波器6、万用表三、试验原理单相沟通调压电路原理图如图141所示。 图141单相沟通调压电路原理图本试验采纳KC05晶闸管集成移相触发器。该触发器适用于双向晶闸管或两个反并联晶闸管电路的沟通相位限制，具有锯齿波线性好、移相范围宽、限制方式简洁、易于集中限制、有失交爱护、输出电流大等优点。单相晶闸管沟通调压器的主电路由两个反向并联的晶闸管组成。图中的R负载用D42三相可调电阻，将两个900欧电阻接成并联形式。电感Ld在DJK02面板上，有100mH、200mH、700mH三档可供选择，在本试验中选用700mH。沟通电压表及沟通电流表从DJK01挂件上得到。四、试验内容1、KC05集成移相触发电路的调试。2、探讨单相沟通调压电路带电阻负载。3、探讨单相沟通调压电路带阻感负载。五、试验步骤（一）KC05集成晶闸管移相触发电路调试1.将DJK01电源限制屏的电源选择开关打到“直流调速”侧，使输出电压为200V。不能打到“沟通调速”侧，它的输出电压为240V。2.用两根导线将200V沟通电压（A、B、C任选两相）接到DJK03的“外接220V”端。3.按下“启动”按钮，打开DJK03的电源开关，这时挂件中全部触发电路都起先工作。用数字存储示波器视察“TP1TP5”端及脉冲输出的波形。4、调整电位器RP1，视察锯齿波斜率是否变更；调整电位器RP2，视察输出脉冲的移相范围如何变更，移相范围能否达到，记录上述过程中视察到的各点电压波形。（二）单相沟通调压电路带电阻负载5、将DJK02面板上的两个晶闸管反向并联而构成沟通调压器，将触发器的输出脉冲端“G1”、“K1”、“G2”和“K2”分别接至主电路相应晶闸管的门极和阴极。接上电阻性负载，用示波器视察负载电压、晶闸管两端电压的波形。调整“单相调压触发电路”上的电位器RP2，视察在不同角时各点波形的变更，并记录时的波形。波形（记录值）（记录值）(三)单相沟通调压电路带阻感负载在进行阻感负载试验时，须要调整负载阻抗角的大小，因此应当知道电抗器的内阻和电感量。6、电抗器内阻和电感量的测量测量电抗器内阻常用直流伏安法，如图142所示：图142：用直流伏安法测电抗器的内阻电抗器内阻为测量电抗器的电感量常用沟通伏安法，如图143所示：图143：用沟通伏安法测电抗器的电感量由于电流大时，对电抗器的电感量影响较大，采纳自耦调压器调压，多测几次取其平均值，从而得到沟通阻抗为：，电抗器的电感为：。7、负载阻抗角的调整负载阻抗角。在试验中，只需变更电阻的值即可变更负载阻抗角。8、调整的数值，使阻抗角为肯定值，视察在不同角时波形的变更状况，记录三种状况下负载两端的电压和流过负载的电流波形。六、试验报告1、整理、画出试验中所记录的各类波形。2、分析阻感负载时，角与角相应关系的变更对调压器工作状况的影响。3、分析试验中出现的各种问题。七、思索题1、沟通调压在带电感负载时可能会出现什么现象？为什么？如何解决？ 2、沟通调压有哪些限制方式？有哪些应用场合？ 八、留意事项1、参考试验八的请留意事项。2、在试验中，触发脉冲是从外部接入DJK02面板上晶闸管的门极和阴极，此时，应将所用晶闸管对应的与正桥触发脉冲或反桥脉冲的开关拨向“断”的位置，并将及悬空，避开误触发。3、可以用DJK02上的触发电路来触发晶闸管。4、由于“G”、“K”输出端有电容影响，故视察触发脉冲电压波形时，需将输出端“G”和“K”分别接到晶闸管的门极和阴极（也可用约100欧的电阻接到“G”、“K”两端，来模拟晶闸管门极与阴极的阴值），否则，无法视察到正确的脉冲波形。20