电力电子专业技术实验讲义.docx

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电力电子专业技术实验讲义

电力电子技术实验讲义

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实验一晶闸管的简易测试及导通关断条件实验

一、实验目的

1.掌握晶闸管的简易测试方法。

2.验证晶闸管的导通条件及关断方法。

二、实验线路

图1-1测试晶闸管图1-2晶闸管导通条件实验电路

图1-3晶闸管关断条件实验电路

三、实验设备

1.晶闸管导通关断实验板

2.万用表

3.晶闸管

四、实验内容及步骤

1.鉴别晶闸管好坏

见图1-1。

用万用表R×1kΩ的电阻档测量两只晶闸管的阳极（A）、阴极（K）及门极（G）之间的正反向电阻，再用万用表R×10Ω电阻档测量两只晶闸管的门极（G）和阴极（K）之间的正反向电阻。

将所测数据填入下表，并鉴别晶闸管好坏。

被测晶闸管

RAK

RKA

RAG

RGA

RGK

RKG

结论

KP1

KP2

2.晶闸管的导通条件（见图1-2）

①加30V正向阳极电压，门极开路或接-4.5V电压，观看晶闸管是否导通，灯泡是否亮。

②加30V正向阳极电压，门极开路、接-4.5V或接4.5V电压，观看晶闸管是否导通，灯泡是否亮。

③阳极、门极都加正向电压，观看晶闸管是否导通，灯泡是否亮。

④灯亮后去掉控制极电压，看灯泡是否亮；再加-4.5V反向门极电压，看灯泡是否继续亮。

⑤写出导通条件，说明控制极作用。

3.晶闸管关断条件实验（见图1-3，开关均在断开位置）

①接通30V电源电压，再接通4.5V正向控制极电压使晶闸管导通，灯泡亮，接着断开控制极电压。

②去掉30V阳极电压，观察灯泡是否亮。

③去掉30V正向阳极电压及正向门极电压使灯点燃，而后闭合Q1，断开门极电压，然后接通Q2，看灯泡是否熄灭。

④在1、2端换接上0.22μF/50V的电容再重复步骤③的实验，观察灯泡是否熄灭。

⑤把晶闸管导通，断开门极电压，然后闭合Q3，再打开Q3，观察灯泡是否熄灭。

⑥再导通晶闸管，断开门极电压。

逐渐减小阳极电压，当时电流表指针由某值突降到零时，该值就是被测量晶闸管的维持电流。

此时若再升高阳极电源电压，灯泡也不再发亮，说明晶闸管已关断。

⑦总结关断晶闸管的方法，说出电容的作用。

若电容量过小就会出现什么问题，为什么？

五、实验说明及注意问题

①用万用表测试晶闸管门极与阴极间正反向电阻时，发现有的晶闸管正反向电阻很接近，这种现象并不能说明晶闸管已经损坏，只要正向电阻比反向电阻小些，该晶闸管就是好的。

②在用万用表测量晶闸管门极与阴极间的电阻时，不能用R×10kΩ档，以防损坏门极，一般用R×10Ω档测量。

六、实验报告

①回答实验中提出的问题。

②总结简易判断晶闸管好坏的方法。

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—电感性负载及反电势负载时的工作。

3．熟悉NMCL—05（A）组件或NMCL—36组件。

二．实验线路及原理

参见图1-3。

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。

四．实验设备及仪器

1．教学实验台主控制屏；

2．NMCL—33组件；

3．NMCL—05（A）组件或NMCL—36组件；

4．NMEL—03组件；

5．NMEL—02组件或NMCL—35组件；

6．NMCL—31A组件；

7．二踪示波器（自备）；

8．万用表（自备）。

五．注意事项

1．本实验中触发可控硅的脉冲来自NMCL-05挂箱（或NMCL—36组件），故NMCL-33的内部脉冲需断，以免造成误触发。

2．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。

3．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。

4．NMCL-05（或NMCL—36）面板的锯齿波触发脉冲需导线连到NMCL-33面板，应注意连线不可接错，否则易造成损坏可控硅。

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。

5．逆变变压器采用NMEL-02三相芯式变压器（或NMCL—35组式变压器），原边为220V，副边为110V。

6．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

1．将NMCL—05（A）（或NMCL—36）面板左上角的同步电压输入接NMCL—002的U、V输出端），“触发电路选择”拨向“锯齿波”。

2．断开NMEL-02和NMCL-33的连接线，合上主电路电源，调节主控制屏输出电压Uuv至220V，此时锯齿波触发电路应处于工作状态。

NMCL-31A的给定电位器RP1逆时针调到底，使Uct=0。

调节偏移电压电位器RP2，使α=90°。

断开主电源，连接NMEL-02（NMCL-35）和NMCL-33。

3．单相桥式全控整流电路供电给电阻负载。

接上电阻负载（可采用两只900Ω电阻并联），并调节电阻负载至最大，短接平波电抗器。

合上主电路电源，调节Uct，求取在不同α角（30°、60°、90°）时整流电路的输出电压Ud=f（t），晶闸管的端电压UVT=f（t）的波形，并记录相应α时的Uct、Ud和交流输入电压U2值。

若输出电压的波形不对称，可分别调整锯齿波触发电路中RP1，RP3电位器。

4．单相桥式全控整流电路供电给电阻—电感性负载。

断开平波电抗器短接线，求取在不同控制电压Uct时的输出电压Ud=f（t），负载电流id=f（t）以及晶闸管端电压UVT=f（t）波形并记录相应Uct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RP，但负载电流不能超过0.8A，Uct从零起调。

改变电感值（L=100mH），观察α=90°，Ud=f（t）、id=f（t）的波形，并加以分析。

注意，增加Uct使α前移时，若电流太大，可增加与L相串联的电阻加以限流。

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α=60°，90°时的Ud、UVT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α=90°时的Ud、id、UVT波形，并加以分析。

3．作出实验整流电路的输入—输出特性Ud=f（Uct），触发电路特性Uct=f（α）及Ud/U2=f（α）。

4．实验心得体会。

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NMCL-33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。

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1-7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。

四．实验设备及仪器

1．教学实验台主控制屏；

2．NMCL—33组件；

3．NMEL—03组件；

4．NMCL—31A组件；

5．NMEL-02组件或NMCL—35组件；

6．二踪示波器（自备）；

7．万用表（自备）。

五．实验方法

1．未上主电源之前，检查晶闸管的脉冲是否正常。

（1）用示波器观察NMCL-33的双脉冲观察孔，应有间隔均匀，相互间隔60o的幅度相同的双脉冲。

（2）检查相序，用示波器观察“1”，“2”单脉冲观察孔，“1”脉冲超前“2”脉冲600，则相序正确，否则，应调整输入电源。

（3）用示波器观察每只晶闸管的控制极，阴极，应有幅度为1V—2V的脉冲。

注：

将面板上的Ublf（当三相桥式全控变流电路使用I组桥晶闸管VT1~VT6时）接地，将I组桥式触发脉冲的六个开关均拨到“接通”。

（4）将NMCL-31A的给定器输出Ug接至NMCL-33面板的Uct端，调节偏移电压Ub，在Uct=0时，使α=150o。

2．三相桥式全控整流电路

按图1-7接线，AB两点断开、CD两点断开，AD连接在一起，并将RD调至最大（450Ω）。

三相调压器逆时针调到底，合上主电源，调节主控制屏输出电压Uuv、Uvw、Uwu，从0V调至220V。

调节Uct，使α在30o~90o范围内，用示波器观察记录α=30O、60O、90O时，整流电压ud=f（t），晶闸管两端电压uVT=f（t）的波形，并记录相应的Ud和交流输入电压U2数值。

3．三相桥式有源逆变电路

断开电源开关后，断开AD点的连接，分别连接AB两点和CD两点。

调节Uct，使α仍为150O左右。

三相调压器逆时针调到底，合上主电源，调节主控制屏输出电压Uuv、Uvw、Uwu，从0V调至220V合上电源开关。

调节Uct，观察α=90O、120O、150O时,电路中ud、uVT的波形，并记录相应的Ud、U2数值。

4．电路模拟故障现象观察。

在整流状态时，断开某一晶闸管元件的触发脉冲开关，则该元件无触发脉冲即该支路不能导通，观察并记录此时的ud波形。

六．实验报告

1．画出电路的移相特性Ud=f（α）曲线。

2．作出整流电路的输入—输出特性Ud/U2=f（α）。

3．画出三相桥式全控整流电路时，α角为30O、60O、90O时的ud、uVT波形。

4．画出三相桥式有源逆变电路时，β角为150O、120O、90O时的ud、uVT波形。

5．简单分析模拟故障现象。

实验四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

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．教学实验台主控制屏；

2．NMCL—33组件；

3．NMCL—05（A）组件或NMCL—36组件；

4．NMEL—03组件；

5．NMCL—31A组件；

6．二踪示波器（自备）；

7．万用表（自备）。

五．实验方法

1．将NMCL-05（A）面板上左上角的同步电压输入接NMCL—002的U、V端，“触发电路选择”拨向“锯齿波”。

2．三相调压器逆时针调到底，合上主电路电源开关，调节主控制屏输出电压Uuv=220v，并打开MCL—05面板右下角的电源开关。

用示波器观察各观察孔的电压波形，示波器的地线接于“7”端。

同时观察“1”、“2”孔的波形，了解锯齿波宽度和“1”点波形的关系。

观察“3”~“5”孔波形及输出电压UG1K1的波形，调整电位器RP1，使“3”的锯齿波刚出现平顶，记下各波形的幅值与宽度，比较“3”孔电压U3与U5的对应关系。

3．调节脉冲移相范围

将NMCL—31A的“G”输出电压调至0V，即将控制电压Uct调至零，用示波器观察U2电压（即“2”孔）及U5的波形，调节偏移电压Ub（即调RP），使α=180O。

调节NMCL—31A的给定电位器RP1，增加Uct，观察脉冲的移动情况，要求Uct=0时，α=180O，Uct=Umax时，α=30O，以满足移相范围α=30O~180O的要求。

4．调节Uct，使α=60O，观察并记录U1~U5及输出脉冲电压UG1K1，UG2K2的波形，并标出其幅值与宽度。

用导线连接“K1”和“K3”端，用双踪示波器观察UG1K1和UG3K3的波形，调节电位器RP3，使UG1K1和UG3K3间隔1800。

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．如果要求Uct=0时，α=90O，应如何调整？

4．讨论分析其它实验现象。

七．注意事项

参见实验一的注意事项。