电力电子实验报告Word格式.docx
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打开系统总电源，将系统工作模式设置为“高级应用”。
将主电源电压选择开关置于“3”位置，即将主电源相电压设定为220V；
将“DT03”单元的钮子开关“S1”拨向上，用导线连接模拟给定输出端子“K”和信号地与“DE01”单元的晶闸管T1的门极和阴极；
取主电源“DSM00”单元的一路输出“U”和输出中线“L01”连接到“DP01”单元的交流输入端子“U”和“L01”，交流主电源输出端“AC15V”和“O”分别接至整流桥输入端“AC1”和“AC2”，整流桥输出接滤波电容（“DC+”、“DC-”端分别接“C1”、“C2”端）；
“DP01”单元直流主电源输出正端“DC+”接“DSM08”单元R1的一端，R1的另一端接“DE01”单元单向可控硅T1的阳极，T1的阴极接“DP01”单元直流主电源输出负端“DC-”。
闭合控制电路及挂箱上的电源开关，调节“DT03”单元的电位器“RP2”使“K”点输出电压为“0V”；
闭合主电路，用示波器观测T1两端电压；
调节“DT03”单元的电位器“RP2”使“K”点电压升高，监测T1的端电压情况，记录使T1由截止变为开通的门极电压值，它正比于通入T1门极的电流IG；
T1导通后，反向改变“RP2”使“K”点电压缓慢变回“0V”，同时监测T1的端电压情况。
断开主电路、挂箱电源、控制电路。
将加在晶闸管和电阻上的主电源换成交流电源，即“AC15V”直接接“R1”一端，T1的阴极直接接“O”；
依次闭合控制电路、挂箱电源、主电路。
调节“DT03”单元的电位器“RP2”使“K”点电压升高，监测T1的端电压情况；
T1导通后，反向改变“RP2”使“K”点电压缓慢变回“0V”，同时监测并记录T1的端电压情况。
通过实验结果，参考教材相关章节的内容，分析晶闸管的导通与关断条件。
实验完毕，依次断开主电路、挂箱电源、控制电路。
2、晶闸管的触发与吸收电路：
用导线连接“DT02”单元输出端子“OUT11”和“OUT12”与“DE01”单元的脉冲变压器输入端“IN1”和“IN2”；
取主电源的一路输出“U”和输出中线“L01”连接到“DP01”单元的交流输入端子“U”和“L01”；
“DP01”单元的同步信号输出端“A”和“B”连接到锯齿波移相触发电路的同步信号输入端“A”和“B”；
将“DE01”的脉冲变压器输出“g1”和“k1”分别接至单向可控硅“T1”的“G”和“K”两极上；
“DP01”单元交流主电源输出同相端“AC15V”接“DSM08”单元R1的一端，R1的另一端接“DE01”单元单向可控硅T1的阳极，T1的阴极接“DP01”单元交流主电源输出中心点“O”。
依次闭合控制电路、挂箱上的电源开关以及主电路。
调节“DT02”单元的移相控制电位器“RP1”使可控硅导通；
用示波器观测T1两端电压波形；
依次断开主电路、挂箱电源开关以及控制电路；
将“DE01”单元的阻容吸收网络并接在T1阳极与阴极的两端；
依次闭合控制电路、挂箱上的电源开关以及主电路，用示波器观测T1两端电压波形；
记录增加吸收环节前后T1两端的电压波形，参考教材相关章节的内容，分析吸收电路的作用。
实验完毕，依次断开主电路、挂箱电源、控制电路以及系统总电源，拆除实验接线。
3、双向晶闸管的特性实验：
可以参照以上实验步骤进行实验，在此不再赘述，有兴趣的同学可以参考有关教材，自拟实验过程，通过实验分析双向晶闸管与单向晶闸管的区别。
（注：
触发单元用触发电路挂箱Ⅰ（DST01）—DT01单元，将“DE01”的脉冲变压器输出“g1”和“k1”分别接至双向可控硅的“K”和“G”两极上）
五、数据记录、处理及问题讨论：
实验二、单相桥式全控整流电路
1、掌握单相桥式全控整流电路的基本组成和工作原理。
2、熟悉单相桥式全控整流电路的基本特性。
1、验证单相桥式全控整流电路的工作特性。
1、“电力电子变换技术挂箱Ⅱ（DSE03）”—DE08、DE09单元
2、“触发电路挂箱Ⅰ（DST01）—DT02单元
3、“电源及负载挂箱Ⅰ（DSP01）”或“电力电子变换技术挂箱Ⅱa（DSE03a）”—DP01单元
4、“逆变变压器配件挂箱（DSM08）—电阻负载单元
5、慢扫描双踪示波器、数字万用表等测试仪器
图2-1 单相桥式全控整流电路示意图
1、实验电路的组成：
实验电路主要由触发电路、脉冲隔离、功率开关（晶闸管）、电源及负载组成。
主电路原理见图2-1。
单相全控电路的主电路是由四只晶闸管构成的全控桥，把不可控桥式整流电路中的四只不可控导通的二极管换成四只可控的晶闸管，就成为了全控整流电路。
在交流电源的每一个半波内有一对晶闸管来限定电流的通路，
2、实验操作：
打开系统总电源，系统工作模式设置为“高级应用”。
将主电源面板上的电压选择开关置于“3”位置，即主电源相电压输出设定为220V。
按附图1完成实验接线。
将DT02单元的控制电位器逆时针旋到头，经指导教师检查无误后，可上电开始实验。
依次闭合控制电路、挂箱上的电源开关、主电路；
用示波器监测负载电阻两端的波形，顺时针缓慢调节DT02单元的控制电位器，观察并记录负载电压波形及变化情况，分析电路工作原理。
实验完毕，依次关闭系统主电路、挂箱上的电源开关、控制电路以及系统总电源。
实验三、三相桥式全控整流电路
1、掌握三相桥式全控整流电路的基本组成和工作原理。
2、熟悉三相桥式全控整流电路的基本特性。
1、验证三相桥式全控整流电路的工作特性。
2、验证不同负载对整流输出电压波形的影响。
1、“电力电子变换技术挂箱Ⅳ（DSE05）”或“可控硅主电路挂箱（DSM01）”—DM01单元
2、“触发电路挂箱Ⅱ（DST02）—DT04单元
3、主控“同步变压器单元”—DD05单元
4、“给定单元挂箱（DSG01）”—DG01单元
5、主控“电机接口电路”—DD11、DD14单元（电阻和电感负载）
6、逆变变压器配件挂箱（DSM08）—电阻负载单元
7、慢扫描双踪示波器、数字万用表等测试仪器
图4-1 三相桥式全控整流电路示意图
负载选择灯泡或者电阻要根据设备配置情况而定。
三相全控桥主电路包含六只晶闸管，在工作时，同时有不处在同一相上的两只管导通，每隔60º
会有一次换相，输出电压在每个交流电源周期内会有六次相同的脉动，就输出电压纹波而言，较三相半波可控整流电路小一半。
示意图如图4-1所示：
将主电源面板上的电压选择开关置于“1”位置，即主电源相电压输出设定为52V。
按附图3完成实验接线。
将DG01单元的正给定电位器逆时针旋到头，经指导教师检查无误后，可上电开始实验。
依次闭合控制电路、挂箱上的电源开关；
将DT04单元脉冲的初始相位整定到α=120°
位置，闭合主电路；
用示波器监测负载电阻两端的波形，顺时针缓慢调节DG01单元的正给定电位器，观察并记录负载电压波形跟随α的变化情况，分析电路工作原理。
实验完毕，依次断开系统主电路、挂箱上的电源开关、控制电路；
改变负载特性，将电DD11单元的电感L1串入负载回路，重复实验，记录负载电压波形跟随α的变化情况。
若系统配有直流电动机，还可以将电动机作为负载，重复上述实验操作，记录相关波形。
实验完毕依次断开系统主电路、挂箱上的电源开关、控制电路以及系统总电源。
实验四、Buck变换电路研究
1、掌握Buck变换电路的基本组成和工作原理。
2、熟悉Buck变换电路的基本特性。
1、验证Buck变换电路的工作特性。
1、“电力电子变换技术挂箱Ⅱ（DSE03）”—DE05、DE10单元
2、“触发电路挂箱Ⅰ（DST01）—DT03单元
3、“电源及负载挂箱Ⅰ（DSP01）”或“电力电子变换技术挂箱Ⅱa（DSE03a）”—DP01、DP02单元
4、逆变变压器配件挂箱（DSM08）—电阻负载单元
图6-1 Buck电路拓扑图
1、验电路的组成：
实验电路主要由PWM波形发生器、光电隔离、功率开关器件、电源及负载组成。
Buck电路的主电路拓扑结构见图6-1，它是基本斩波电路的一个典型电路，可以实现降压调节。
按附图5完成实验接线。
将DT03单元的模式开关S1拨向下，波形发生器设定为PWM工作模式；
调解电位器RP3,将三角波发生器的输出频率为5kHz；
模式开关S2拨向上（占空比在1～90%内可调），将脉宽控制电位器RP2逆时针调到头，此时占空比设定为最小值；
经指导教师检查无误后，闭合总电源开始实验。
用示波器监测负载电阻两端的波形，顺时针缓慢调节DT02单元的控制电位器，观察并记录负载及各测试点电压波形及变化情况，分析电路工作原理。
实验五、Boost变换电路研究
1、掌握Boost变换电路的基本组成和工作原理。
2、熟悉Boost变换电路的基本特性。
1、验证Boost变换电路的工作特性。
2、“触发电路挂箱Ⅰ（DST01）—DT03单元
3、“电源及负载挂箱Ⅰ（DSP01）”或“电力电子变换技术挂箱Ⅱa（DSE03a）”—DP01、DP02单元
图7-1 Boost电路拓扑结构图
Boost电路的主电路拓扑结构见图7-1，它是基本斩波电路的一个典型电路，可以实现升压，主要用于有源功率因数校正中。
1、实验操作：
按附图6完成实验接线。
模式开关S2拨向下（占空比在1～45%内可调），将脉宽控制电位器RP2逆时针调到头，此时占空比设定为最小值；
实验六、单相交流调压电路
1、掌握单相交流调压电路的基本原理和组成。
2、熟悉单相交流调压电路的基本特性。
1、验证单相交流调压电路的工作特性。
2、观测单相交流调压电路的工作波形。
1、“电力电子变换技术挂箱Ⅱa（DSE03）”——DE08、DE09单元
2、“触发电路挂箱Ⅰ（DST01）——DT02单元
3、“电源及负载挂箱Ⅰ（DSP01）”或“电力电子变换技术挂箱Ⅱa（DSE03a）”——DP01、DP02单元
实验电路主要由双向晶闸管（以两个反并联单向晶闸管替代）、交流电源、单相锯齿波移相触发器、脉冲隔离以及负载组成。
在电源的正半周期，触发信号到来时，正方向的晶闸管具备条件开通，在电源的过零点自然关断；
进入电源的负半个周期，当触发脉冲到来时，反方向的晶闸管具备条件而开通，在电源再次过零时自然关断；
如此，只要控制晶闸管的导通时间，就能够控制正负半周的导通时间，从而达到调压的目的。
将主电源面板上的电压选择开关置于“3”位置，即主电源相电压输出设定为220V。
按附图完成实验接线。
将DT02单元的移相控制电位器RP1逆时针旋到头；
经指导教师检查无误后，可上电开始实验。
依次闭合控制电路、挂箱上的电源开关，最后闭合主电路；
用示波器监测负载电阻两端的波形，顺时针缓慢调节RP1，观察并记录负载电压波形的变化情况，分析电路工作原理。
将电阻负载后串入一个电感负载重复到上步骤，分析在感性负载下电路的工作情况。
实验七、三相交流调压电路
1、掌握三相交流调压电路的基本原理和组成。
2、熟悉三相交流调压电路的基本特性。
1、验证三相交流调压电路的工作特性。
2、观测三相交流调压电路的工作波形。
1、“触发电路挂箱Ⅱ（DST02）”—DT04单元
2、主控“同步变压器”—DD05单元（同步信号）
3、“给定单元挂箱（DSG01）”或“给定及调节器挂箱（DSG02）”—DG01单元
4、“可控硅主电路挂箱（DSM01）”—DM01单元
5、主控“电机接口电路”—DD14单元（电阻负载）
6、“电源及负载挂箱Ⅰ（DSP01）”——DP03单元（灯泡负载）
实验电路主要由三相晶闸管桥电路、三相交流电源、三相锯齿波移相触发器（DT04）、脉冲隔离以及负载组成。
三相交流调压电路的工作情况与单相类似，就每一相来说与单相基本一样。
进入电源的负半个周期，当触发脉冲到来时，反方向晶闸管获得开通条件而导通，在电源再次过零时自然关断；
如此，只要同时控制每个晶闸管的导通时间，就能够控制正负半周的导通时间，从而达到调压的目的。
将主电源面板上的电压选择开关置于“1”位置，即主电源相电压输出设定为52V。
将DG01单元的极性开关和阶跃开关都拨向上方，正给定电位器RP1逆时针旋到头；
将DT04单元输出脉冲的相位整定在同步信号的180°
过零点处，之后闭合主电路；
用示波器分别监测每相负载两端的波形，顺时针缓慢调节给定电位器RP1，观察并记录负载电压波形的变化情况，分析电路工作原理。
实验八单相PWM、SPWM脉宽调制波形发生电路研究
1、了解单相PWM、SPWM波形发生电路的工作原理。
2、熟悉单相PWM、SPWM波形发生电路的一般特点。
3、熟悉DT03单元的使用方法，为后续实验操作做准备。
1、用示波器观察触发电路各测试点，记录各点波形，分析电路的工作原理。
1、“触发电路挂箱Ⅰ”（DST01）—DT03单元
2、慢扫描双踪示波器、数字万用表等测试仪器
图1-4单相PWM、SPWM波形发生器面板
1、电路组成：
PWM、SPWM波形发生电路面板布置见图1-4，其中，P＋、P－为两路相位互差180°
的PWM或SPWM波形输出端口；
A、A1、B为同步信号引入端M为信号输出供单相调功电路使用；
PM、PA是给软开关实验中辅管脉冲输出端；
IN1、IN2为两路脉冲功率放大电路的输入端口，一般对应将P＋、P－信号输出引入其端口，通过放大输出；
图中给出了电路的原理示意图。
DT03单元为多功能波形发生器电路，可以实现PWM波形发生、SPWM波形发生以及单相调功电路的可控宽度脉冲列的产生等。
电路中包含三角波发生器、正弦波发生器、直流电压给定、死区生成电路、软开关控制脉冲生成电路、调功控制脉冲生成电路以及脉冲功率放大电路。
1）、PWM波形检测：
依次闭合控制电路、挂箱上的电源开关。
将波形发生器单元“DT03”的开关“S1”拨向下，此时波形发生器为PWM波形发生器。
调节给定电位器RP2，用示波器分别对地观测“P+”、“P-”点波形，改变给定电压，观测波形变化情况，记录不同给定情况下的输出波形。
参考教材相关章节的内容，分析电路工作原理。
实验完毕，依次断开挂箱电源开关、控制电路开关。
2）、SPWM波形检测：
将波形发生器单元“DT03”的开关“S1”拨向上，此时波形发生器为SPWM波形发生器。
调节正弦波给定电位器“RP1”，用示波器分别对地观测“P+”、“P-”点波形，改变正弦波的电压和频率（调节“RP1”），观测波形变化情况，记录不同给定情况下的输出波形。
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