西电电力电子实验报告.docx
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西电电力电子实验报告
实验一控制电路及交流调压实验
一、实验目的和要求
1.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，
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DT33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。
2．双向晶闸管具有双向调节电压的的作用；
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。
五．实验波形记录
A点波形如下（整流桥输出，半波）
B点波形如下（稳压二极管限幅，梯形波）
C、D点波形（锯齿波，脉冲波形）
四、讨论与思考
1．晶闸管的控制电路由哪几部分组成？
答：
晶闸管的控制电路包括了了脉冲形成电路、同步电路、移相电路、输出电路等
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
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（黑体小四号）
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．实验数据及波形记录
1.电阻负载时输出波形
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°
120°
输入相电压
50
50
50
50
50
输出直流电压
117
101.32
58.5
0
-58.5
2.电机负载下输出波形
α=0,30,60时与纯电阻负载基本相同
α=90时，电压依旧保持连续，这区别于电阻负载
α
0°
30°
60°
90°
输入相电压
50
50
50
50
输出直流电压
114.0
102.0
68.0
34.0
四、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？
答：
把示波器的双探头一个接1，一个接2，同时接1的探头要有接到线路板上的地端。
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？
答：
能正常工作，只是输出电压少了一部分。
3．若一只晶闸管不能导通，可能是哪儿出问题了？
答：
该晶闸管的触发脉冲失效，没有触发脉冲。
实验五无源逆变（变频调速）实验
一、实验目的和要求
1．掌握三相无源逆变电路的工作原理及调速特性
2．学会用示波器观察SPWM波形，了解GTR和IGBT的工作状况
3．理解电动机的小电压工作特性和变频器对其性能的改变
二、实验内容
1．当负载不变时，测量交流电机输入电源的频率与转速的关系，作频率、转速曲线。
2．观察输入电机电源（变频器输出电源）的三相波形之间的相位、幅度与频率的关系
3．间接观察SPWM的波形
三、实验仪器、设备（软、硬件）及仪器使用说明
1．变频器P189一台
2．交直流电机组一套
3．测量转接板一块
4．模拟或数字示波器一台
5．数字转速表一只
四、实验原理
1．实验原理图见图11，变频器输入三相交流电，经二极管不可控整流成一直流电，经电容器滤波，形成电压型逆变器。
变频器内的计算机产生SPWM信号，按照三相交流电的规律供给六个GTR或IGBT工作，在U、V、W处输出变频电源供给三相异步电动机。
2．调节频率调节电位器，可调节输出电源的频率
3．转接测量板是专门用来测量变频器输出电压的。
电路用了9只电阻构成分压电路，接成Y型接法连接到变频器的输出U、V、W相上。
用4个滤波电容器滤去输出电压的高频分量。
平时O1、O2、O3三点并不连接在一起，对电源无影响，当需要测量时，把O1、O2、O3三点连接起来成为中点。
4．测量时，用示波器探头地线接O1、O2、O3三点连接起来的中点，探头接A点测量电压是W相的电压的分压，经电容器C1滤波，可以看到是正弦波。
用双踪示波器一探头接A点，另一探头接B点，同学们可以比较输出电压的相位关系。
用双踪示波器一探头接A点，另一探头接C点，同学们可以看到A点输出电压为正弦波，但C点输出电压是一组高低座落有置的脉冲电压。
但有些地方亮度高，有些地方亮度低，这就是所谓的SPWM波形（只不过本来SPWM波是在GTR的基极上，我们是通过GTR的输出来间接测量的）。
5．在接线柱A和D之间接有0.1Ω电阻可作为测量该相电流用，电路正常工作时可用短路线将电阻短接，其它两相也一样。
五．实验测量记录
A点测量的波形：
A、B点测量的波形：
可以看出W、V相输出正弦波，W、V两相相差120度。
C点测量的波形：
用数字转速表记录电机负载的转速：
交流输入电压
220V
变频器输出频率
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
电机转速
141.8
300
446
596
739.7
897.5
1047
1193
1347
1497
四、讨论与思考
1．三相逆变器的输出电压是否是三相正弦交流电？
用测量的结果回答。
答：
不是三相正弦交流电，输出的是含有各次谐波的的复合交流电，正如C点输出所示，外包络是正弦交流电。
2．若想使输出电压的频率大于50HZ，设想要改变电路中的什么参数？
答：
改变SPWM输出的频率，即改变斩波脉冲的频率来改变斩波后交流电的频率。
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