电力电子实验报告.docx

电力电子实验报告.docx

《电力电子实验报告.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电力电子实验报告.docx（19页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

电力电子实验报告

电力电子实验报告

姓名：

不告诉你

班级：

O（∩_∩）O~

指导老师：

钟春富

实验一控制电路及交流调压实验

一、实验目的和要求

本实验是利用单结晶体管来构成的最简单的控制电路。

但具有触发电路的四要素，这种电路的中小功率电路中仍广泛使用。

1.每一个人都必须学会制作单结晶体管控制电路，以实现对小功率电力电子电路的控制，通过实验学习触发电路的设计及测量方法。

2.了解脉冲变压器在可控硅触发电路中的应用，学习脉冲变压器的制作及同名端的测试方法。

3.学习双向晶闸管在调压电路中的应用，在制作简单的控制电路的基础上，完成用双向晶闸管实现交流调压，用来控制灯光的亮度。

二、实验内容

1．单结晶体管BT33构成的控制电路调试，记录各级波形，形成控制脉冲。

2．单相交流调压电路调试，实现灯光亮度调节。

三、实验仪器、设备（软、硬件）及仪器使用说明）

1．单相或三相电源变压器一台。

2．模拟或数字示波器一台。

3．单结晶体管、可控硅及实验板一套。

四、实验原理

1．把交流电整流成脉动直流电，再经过二极管限幅，形成同步梯形波，再把此电压加给电容器，使其充电，当其电压到达单结晶体管的峰点电压时，单结晶体管导通，电容器放电。

我们正是利用单结晶体管BT33的负阻区形成触发脉冲，如图1所示。

2．双向晶闸管具有双向调节电压的的作用，图2的上半部分给出了双向晶闸管调压电路，所采用的双向晶闸管是BT136塑封管，其管脚图如图2的右下角BT136管脚的正视图，有字一面正对自己，最左边的为第一脚是门极，最右边的一脚是T1极，中间的是T2极。

3．利用单结晶体管BT33在负阻区形成触发脉冲作为控制信号，加在门极和T1极上去控制双向晶闸管工作，使其在交流电的正半周和负半周各有一段时间不导通，控制不导通的时间长短就达到了调压调光目的。

4．利用示波器找出脉冲变压器的同名端，目的是把正极性的控制信号加到可控硅的门极上，图中有黑点的端为同名端。

五、实验方法与步骤

1．图1的电路给出了控制电路的几种形式，包括了了脉冲形成电路、同步电路、移相电路、输出电路等。

同学们可参照图1的电路在面包板上插接电路：

1）先用整流桥搭接整流电路，把交流电整流成脉动直流电，通电后观察并在座标纸上记录A点显示的波形；

2）断电后串电阻接上稳压二极管，经过二极管限幅，形成同步梯形波；再加电测量并记录B点显示的同步梯形波波形；

3）断电后插上R2、R3、W1、C1、BT33和R4，再加电后用示波器测量C点、D点波形，看C点是否是锯齿波，D点有无脉冲输出。

4）若有波形，看脉冲多少，应控制脉冲在5~20个之间，并调节W1，看锯齿波的个数有无增加或减少，有变化为正常。

正常后调节到脉冲较少时记录波形，注意用双踪示波器对应测量C点和D点波形，观察D点的脉冲是在锯齿波的上升边还是在锯齿波的下降沿。

5）去掉电阻R4，换上脉冲变压器B，

（1）测量变压器输出头的同名端，方法是用示波器探头的接地端接一个输出头，用示波器探头接另一个输出头，若输出脉冲为正极性则示波器探头所接的输出头为同名端，如图2中脉冲变压器B中分别带点的输出头。

（2）测量输出脉冲的波形，这时脉冲的波形有正有负，这是由于脉冲变压器的电感引起的。

并上反向二极管，可去掉负半边。

2．图2给出了单结晶体管控制电路组成的调光电路。

这里包括了调光主回路用的双向晶闸管BT136和发光元件普通的220V/40W灯泡。

从图上显而易见脉冲变压器同名端是接到了BT136的门极上（这就是同名端的用处）。

1）控制电路调整好后，接上双向晶闸管BT136，连上40W灯泡；

2）查看无误后再把BT136的T2端接到变压器的110伏输出的一个端子上，40W灯泡的另一端接到变压器的110伏输出的另一个端子上。

3）最后接上控制脉冲信号，脉冲变压器的同名端接BT136的G极，另一端接BT136的T1端。

4）通电，灯泡应该亮，若不亮，用示波器查看控制脉冲有无、BT136好坏、电源接通与否；

5）正常后，调节W1，灯泡的亮度应随着调节而变化；

6）测量并记录可控硅两端的波形和负载灯泡两端的波形（分别标明BT136导通段和截止段）。

六、实验数据

1．A点显示的波形：

此为桥式整流之后形成的波形，为脉动直流电。

2．B点的波形

此为经过限流后得到的梯形波。

3.C点波形。

由于稳压管的作用，使当电压超过某一值时，电压不变，出现稳压，形成梯形波。

图中下面的为C点处的正确波形。

由此波形可以看出，平均一个梯形波可产生三个锯齿波，说明半个周期内电容充放电三次。

而改变可变电阻W1的值可改变电容充放电的时间，W1越大电容器电压上升时间越长，振荡频率越低，半周期内产生的脉冲越少。

4.D点的波形

其中上面的为电容器两端的波形，下面的为D点即输出的脉冲波。

由图可看出，每个锯齿波的下降沿都对应一个脉冲波的上升沿。

因为每个锯齿波的下降沿都对应一个电容放电过程，这个过程单结晶体管处于负阻状态，对随着发射极电压减小，发射极电流反而增大，同时b1端电流增大，故电阻两端电压在极短时间内骤增，形成脉冲波。

当W1阻值变大时，产生的周期内的脉冲波会减少，即振荡频率降低。

1.负载电路：

由于没有获得标准脉冲波，所以这个实验也没有成功。

但从网上找到理论波形如下图：

其中uvt为BT136两端电压波形，u0为灯泡两端电压波形，u1为输入的交流电波形。

BT136为双向晶闸管，可双向导通。

在一个周期内的波形变化为：

开始输入电压处于正半周，BT136导通，此时电源电压全部加在灯泡两端。

当输入电压过零点时，由于BT136承受反向电压，BT136截止，灯泡两端电压变为0，电源电压全加在BT136两端。

当给BT136加触发脉冲时，BT136重新导通，电源电压又回到灯泡两端。

由实验原理可知调节W1的电阻值可改变控制脉冲在半周期内的数量，当电阻值增大时，半周期内脉冲数减少，第一个脉冲相对于交流电过零点往后推迟的时间就长，相对应的电角度就大，BT136截止的时间就变长，灯泡亮的时间变短，则灯泡亮度减小。

九、讨论与思考

1．晶闸管的控制电路由哪几部分组成？

答：

由同步电路、移相电路、脉冲形成电路、脉冲放大电路、脉冲输出电路组成。

2．Re变得太大或太小时都可以使单结晶体管停振，为什么？

答：

Re太大会使电容器上的电压上升到最大的时间长，振荡频率低，这样第一个脉冲相对于交流电过零往后推迟的时间就大大加长，电角度过大而使单结晶管停震。

同理，Re太小会使电容器上的电压上升到最大的时间短，振荡频率高，这样第一个脉冲相对于交流电过零往后推迟的时间就大大缩短，电角度过小而使单结晶管停震。

3．要使振荡频率升高，Re是变大还是变小？

答：

变小。

8、实验中遇到的问题、原因及解决问题的方法。

　　实验开始时有些波折，原因是板子上没有电压，及线路中多出断路，最终找到合适的板子，成功做出实验。

　　实验由于电路的电阻，电容及电感非理想状态，输出波形中有毛刺和干扰，但整体变化趋势与理论相符，本次实验成功。

实验四三相桥式可控整流电路实验

一、实验目的和要求

通过三相全桥可控整流实验掌握三相电路中电流的流向及负载特性，进一步理解晶闸管的驱动电路在桥式电路中的的作用特点。

1．学会用示波器观察三相桥式电路中田闸管的工作波形来了解晶闸管的工作状况

2．根据实验，研究电路在不同负载下的特性

3．验证晶闸管导通角与负载的关系及三相桥式整流电路中平均电压的计算公式

二、实验内容

1．调试三相可控整流电路

2．调试和测量三相可控整流电路的控制回路实验板

3．测量三相桥式整流电路电阻负载下不同α角的输出电压的波形和有效值

4．测量三相桥式整流电路电阻负载下不同α角的晶闸管两端电压波形

5．测量三相桥式整流电路电机负载下不同α角的输出电压波形和有效值

6．测量三相桥式整流电路电机负载下不同α角的晶闸管两端电压波形

三、实验仪器、设备（软、硬件）及仪器使用说明

1．三相变压器一台、三相同步变压器一台、可控硅实验盒一台，三相电实验台

2．模拟或数字示波器一台

3．350W直流电机一台（包括220V激磁电源一台）

4．数字或模拟三用表一只

四、实验原理

1．三相可控整流电路是由共阴极的三相半桥和共阳极的三相半桥组成的。

实验电路分为主回路和控制回路，主回路由6个晶闸管组成，控制回路由TA787A集成电路芯片为主的控制电路板来完成的。

2．三相电源和三相同步信号是经过CZ1插座引入到可控硅实验盒中，三相电源再经交流接触器J1引入到主回路上，三相同步电源是经CZ1直接引入，另外CZ1还引入了双15V的交流电源，用以在控制板上形成正负15V直流电源供给集成电路工作。

3．控制电路板是把三相30V的同步信号形成三相同步锯齿波，通过TA787A集成电路芯片产生六路双脉冲控制信号，经过放大，再经脉冲变压器隔离驱动六个晶闸管工作。

4．控制板是插入在CZ2的插座上。

其产生的6路双脉冲信号，经过放大通过CZ2直接加到6个脉冲变压器上，经隔离后加到六个晶闸管的门极上。

6路脉冲信号是按照DT1-DT2、DT2-DT3、DT3-DT4、DT4-DT5、DT5-DT6、DT6-DT1、DT1-DT2的顺序循环供给6个晶闸管，6个晶闸管则按照这个顺序循环工作，每60度有一个晶闸管换相，每个晶闸管各导通120度，完成三相整流工作。

调节α角就调节了延迟时间，也就调节了输出电压的值。

5．整流输出的直流电源也是经CZ1插座输出的，如图8所示。

五、实验方法与步骤

1．如图7线路和图8实物图，插上CZ1插头和J2插头。

1）合上电源开关，三相变压器工作，控制板上已有三路30V的同步电压，

2）按下K0自锁开关，K0上指示灯亮，接触器吸合，再按一下K开关，接触器断开，即断开给晶闸管的供电电源。

2．测量控制板

1）测量三路控制脉冲波形：

（1）用示波器双路探头测量控制板上的三路锯齿波，记录比较三路锯齿波的相位，

（2）打开禁止钮子开关，用示波器双路探头测量实验盒上的六个测试点，测量脉冲变压器输入端的脉冲电压波形，比较其相位关系（测量时按照管子1-2-3-4-5-6-1的顺序比较测量，看是否在驱动DT1的时候也给DT6的门极加上驱动信号，驱动DT2的时候也给DT1的门极加上驱动信号------）每隔60度应有两个对应的晶闸管工作。

（3）用一路探头测量各个门极的驱动信号（注意要断开另一个探头的地线！

！

）

2）测量相移角α

双踪示波器一个探头接A相锯齿波，另一个探头接A相的双脉冲信号，调节α角调节旋钮，查看双脉冲相对于180度的锯齿波移相了多少即测量了相移角α。

3．测量电路电阻负载下的输出特性

1）接灯负载，用示波器观看并记录电阻负载两端的输出电压波形

2）固定灯负载的大小，测量不同α下输入电压和输出电压的有效值：

3）根据测量值作Ud=f（α）关系曲线。

4）用示波器观看并记录电阻负载下晶闸管两端的电压波形

4．测量直流电机负载下的输出特性

1）把输出直流电压通过电流表接直流电动机，用示波器观看电机负载下的输出波形，调节α角观察并记录输出波形

2）固定电机负载的大小，测量不同α角下输入电压和输出电压的有效值.

3）根据测量值作Ud=f（α）关系曲线。

4）用示波器观看、记录电机负载下晶闸管两端的电压波形并与灯负载的波形比较。

5．测量直流电机+大电感负载下的输出特性

1）把输出直流电压通过电流表接直流电动机，用示波器观看电机负载下的输出波形，调节α角观察并记录输出波形

2）固定电机负载的大小，测量不同α角下输入电压和输出电压的有效值.

3）根据测量值作Ud=f（α）关系曲线。

4）用示波器观看、记录电机负载下晶闸管两端的电压波形并与灯负载的波形比较。

六、实验数据

α=0°时

输出脉冲波形

电阻输出波形

晶闸管两端波形

α=30°时

电阻输出波形

晶闸管两端的电压波形

α=60°时

电阻输出波形

晶闸管两端波形

α=90°时

电阻输出波形

０°时观察电路异常时对输出波形的影响

关掉ＤＴ５时波形

再关掉ＤＴ２时的波形为

固定灯负载的大小，测量不同α下输入电压和输出电压的有效值记录于下表：

α

0°

30°

60°

90°

输入相电压

３０

３０

３０

３０

输出直流电压（V）

４7.8０

３8.５

18.5

4.9

作Ud=f（α）关系曲线：

七、讨论与思考

（1）三相桥式可控整流输出六个波头，要想输出12个波头的直流电，应该怎样实现（要做哪些工作）？

答：

采用两组六相电源并联。

变压器一次侧可接成三角形或者星形，二次侧之一接成星形，别一个接成三角形，即可得到形成相位差为30o的十二相大电流整流电路。

（2）三相桥式可控整流电路在一相控制脉冲未能加上时，电路还能不能正常工作，输出电

压将是怎样？

答：

能正常工作，只是输出电压有效值会降低。

（3）若一只晶闸管不能导通，可能是哪儿出问题了？

答：

可能1：

此晶闸管对应的脉冲触发电路出现问题导致无法产生触发脉冲

可能2：

触发脉冲的输出功率不够，不足以使晶闸管导通

可能3：

晶闸管已被烧毁。

八、实验中遇到的问题、原因及解决问题的方法。

（1）问题：

实验观察到的波形与理论的不一致

原因：

电路中晶闸管的ＤＴ３和ＤＴ４不能正常出发，输出波形缺相

解决方法：

实验时测得ＤＴ３和ＤＴ４没有触发脉冲，然后测量各个晶闸管门极和　阴极的电压，发现ＤＴ３和ＤＴ４两端的电压与其他晶闸管两端的电压值相差较多，且ＤＴ３与ＤＴ４不能触发输出波形的理论值与实际输出一致，推断出ＤＴ３与ＤＴ４断路或晶闸管不能正常触发，由于找不到合适的板子，我们根据ＤＴ３和ＤＴ４损坏的情况继续实验，分析异常时的实验电路。

（2）问题：

在测量晶闸管两端电压波形时，数字示波器显示不完整，只能显示波形中间的部分，无法看到完整波形。

　原因：

测量的电压太大，超过数字示波器可以完整显示的最大值。

　解决方法：

换一只表笔，选择×10档位。

（3）问题：

两端输出电压与实际值相差较大（测得的电压值偏小）

　　　原因：

电路中电阻的影响，和由于ＤＴ３和ＤＴ４没有触发，输出的电压偏小。