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-9-
前言试验的根本要求
《电力电子技术》是电气工程及其自动化、自动化等专业的三大电子技术根底课程之一,而《电力拖动自动把握系统》又是其这些专业的重要专业课程之一,内容包括电力、电子、把握、计算机技术等多个方面,而试验环节是这些课程的重要组成局部。通过试验,可以加深对理论的理解,培育和提高学生独立动手力量和分析问题、解决问题的力量。
试验的特点和要求
电力电子技术和电力拖动把握系统试验的内容较多、较,试验系统也比较简单,系统性较强。该试验是理论教学的重要的补充和连续,而理论教学则是试验教学的根底。学生在试验中应学会运用所学的理论学问去分析和解决实际系统中消灭的各种问题,提高动手能力;同时通过试验来验证理论,促使理论和实践相结合,使生疏不断提高、深化。具体地说,学生在完成指定的试验后,应具备以下力量:
把握电力电子变流装置主电路、触发或驱动电路的构成及调试方法,能初步设计和应用这些电路。
生疏并把握根本试验设备、测试仪器的性能及使用方法。
把握交、直流电机把握系统的组成和调试方法,系统参数的测量和整定方法。
能设计交、直流电机把握系统的具体试验线路,列出试验步骤。
能够运用理论学问对试验现象、结果进展分析和处理,解决试验中遇到的问题。
能够综合试验数据,解释试验现象,编写试验报告。
二试验前的预备
试验预备即为试验的预****阶段,是保证明验能否顺当进展的必要步骤。每次试验前都应先进展预****从而提高试验质量和效率,否则就有可能在试验时不知如何下手,铺张时间,完不成试验要求,甚至有可能损坏试验装置。因此,试验前应做到:
复****教材中与试验有关的内容,生疏与本次试验相关的理论学问。
阅读本教材中的试验指导,了解本次试验的目的和内容;把握本次试验系统的工作原理和方法;明确试验过程中应留意的问题。
写出预****报告,其中应包括试验系统的具体接线图、试验步骤、数据记录表格等。
三试验实施
在完成理论学****试验预****等环节后,就可进入试验实施阶段。试验时要做到以下几点:
试验开头前,指导教师要对学生的预****报告作检查,要求学生了解本次试验的目的、内容和方法,只有满足此要求后,方能允许试验。
指导教师对试验装置作介绍,要求学生生疏本次试验使用的试验设备、仪器,明确这些设备的功能与使用方法。
按试验小组进展试验,试验小组成员应进展明确的分工,以保证明验操作协调,记录数据准确牢靠,各人的任务应在试验进展中实行轮换,以便试验参与者能全面把握试验技术,提高动手力量。
按预****报告上的试验系统具体线路图进展接线,一般状况下,接线次序为先主电路,后把握电路;先串联,后并联。在进展调速系统试验时,也可由2人同时进展主电路和把握电路的接线。
完成试验系统接线后,必需进展自查。串联回路从电源的某一端动身,按回路逐项检查各仪表、设备、负载的位置、极性等是否正确;并联支路则检查其两端的连接点是否在指定的位置。距离较远的两连接端必需选用长导线直接跨接,不得用2根导线在试验装置上的某接线端进展过渡连接。
试验时,应按试验教材所提出的要求及步骤,逐项进展试验和操作。除作阶跃启动试验外,系统启动前,应使负载电阻值最大,给定电位器处于零位;测试记录点的分布应均匀;改接线路时,必需断开主电源方可进展。试验中应观看试验现象是否正常,所得数据是否合理,试验结果是否与理论相全都。
完本钱次试验全部内容后,应请指导教师检查试验数据、记录的波形。经指导教师认可前方可撤除接线,整理好连接线、仪器、工具,使之物归原位。
四试验总结
试验的最终阶段是试验总结,即对试验数据进展整理、绘制波形和图表、分析试验现象、撰写试验报告。每位试验参与者都要独立完成一份试验报告,试验报告的编写应持严峻认真、实事求是的科学态度。照试验结果与理论有较大出入时,不得任凭修改试验数据和结果,不得用凑数据的方法来向理论靠拢,而是用理论学问来分析试验数据和结果,解释试验现象,找出引起较大误差的缘由。
试验报告的一般格式如下:
(1)试验名称、专业、班级、试验学生姓名、同组者姓名和试验时间。(2)试验目的、试验线路、试验内容。
(3)试验设备、仪器、仪表的型号、规格、铭牌数据及试验装置编号。(4)试验数据的整理、列表、计算,并列出计算所用的计算公式。
画出与试验数据相对应的特性曲线及记录的波形。
用理论学问对试验结果进展分析总结,得出明确的结论。
对试验中消灭的某些现象、遇到的问题进展分析、争辩,写出心得体会,并对试验提出自己的建议和改进措施。
试验报告应写在肯定规格的报告纸上,保持干净。
每次试验每人独立完成一份报告,按时送交指导教师批阅。
电力电子技术/拖动把握系统试验指导书
-9-
试验一单结晶体管触发电路及单相半波可控整流电路试验

生疏单结晶体管触发电路的工作原理及各元件的作用。
把握单结晶体管触发电路的调试步骤和方法。
对单相半波可控整流电路在电阻负载及电阻电感负载时工作状况作全面分析。
了解续流二极管的作用。

单结晶体管触发电路的调试。
单结晶体管触发电路各点波形的观看。
单相半波整流电路带电阻性负载时特性的测定。
单相半波整流电路带电阻—电感性负载时,续流二极管作用的观看。
三、试验所需挂件及附件
1
DJK01
电源把握屏
2
DJK02
晶闸管主电路
3
DJK03
晶闸管触发电路
4
DJK06
给定及试验器件
序号




该把握屏包含“三相电源输出”,“励
磁电源”等几个模块。
该挂件包含“晶闸管”,以及“电感”等几个模块。
该挂件包含“单结晶体管触发电路”模块。
该挂件包含“二极管”以及“开关”
等几个模块。
5
D42三相可调电阻
6
7
双踪示波器
万用表
四、试验线路及原理
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挂件面板上的反桥中的任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900Ω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,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。
电力电子技术/拖动把握系统试验指导书
-9-
图3-3单相半波可控整流电路
五、试验内容
单结晶体管触发电路的调试。
单结晶体管触发电路各点波形的观看。
单相半波整流电路带电阻性负载时特性的测定。
单相半波整流电路带电阻—电感性负载时,续流二极管作用的观看。
六、试验方法
单结晶体管触发电路的调试
将DJK01电源把握屏的电源选择开关打到“直流调速”侧,使输出线电压为200V,用两根导线将200V沟通电压接到DJK03的“外接220V”端,按下“启动”按钮,翻开DJK03电源开关,用双踪示波器观看单结晶体管触发电路中整流输出的梯形波电压、锯齿波电压及单结晶体管触发电路输出电压等波形。调整移相电位器RP1,观看锯齿波的周期变化及输出脉冲波形的移相范围能否在30°~170°范围内移动?
单相半波可控整流电路接电阻性负载
触发电路调试正常后,按电路图接线。将电阻器调在最大阻值位置,按下“启动”按钮,用示波器观看负载电压Ud、晶闸管VT两端电压UVT的波形,调整电位器RP1,观看α =30°、60°、90°、120°时Ud、UVT的波形,并测量直流输出电压Ud和电源电压U2,记录于下表中。
电力电子技术/拖动把握系统试验指导书
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α
U2
Ud〔记录值〕Ud/U2Ud〔计算值〕
Ud=(1+cosα)/2
30° 60° 90° 120°
电力电子技术/拖动把握系统试验指导书
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单相半波可控整流电路接电阻电感性负载
串入平波电抗器,在不同阻抗角〔转变Rd数值〕状况下,观看并记录=30O、60O、90O、120O时的Ud、Uvt的波形。留意调整Rd时,需要监视负载电流,防止电流超过Rd允许的最大电流及晶闸管允许的额定电流。
电力电子技术/拖动把握系统试验指导书
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接入续流二极管,重复“3”的试验步骤。
七、试验报告
=90°时1,3,5,6各点以及GK两端的波形。
d vt
,α=90°时,U=f〔t〕,U=f〔t〕波形。
d VT
、电感性负载下,当电阻较大和较小时,U=f〔t〕、U =f〔t〕的波形
〔α=90°〕,并对两者波形进展分析比较。
电力电子技术/拖动把握系统试验指导书
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画出电阻性负载时U
/U=f〔a〕曲线,并与U
=
1+cosa进展比较。
电力电子技术/拖动把握系统试验指导书
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d 2 d 2 2
分析续流二极管的作用。
八、留意事项
双踪示波器有两个探头,可以同时测量两个信号,但这两个探头的地线都与示波器的外壳相连接,所以两个探头的地线不能同时接在某一电路的不同两点上,否则将使这两点通过示波器发生电气短路。为此,在试验中可将其中一根探头的地线取下或外包以绝缘,只使用其中一根地线。当需要同时观看两个信号时,必需在电路上找到这两个被测信号的公共点,将探头的地线接上,两个探头各接至信号处,即能在示波器上同时观看到两个信号,而不致发生意外。
为保护整流元件不受损坏,需留意试验步骤:
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。
电力电子技术/拖动把握系统试验指导书
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ct
在把握电压U
=0时,接通主电路电源,然后渐渐加大U
ct,使整流电路投入工作。
电力电子技术/拖动把握系统试验指导书
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正确选择负载电阻或电感,须留意防止过流。在不能确定的状况下,尽可能选择较大的电阻或电感,然后依据电流值来调整。
H H
晶闸管具有肯定的维持电流I,只有流过晶闸管的电流大于I,晶闸管才牢靠导通。试验中,假设负载电流太小,可能消灭晶闸管时通时断,所以试验中,应保持负载电流不小于100mA。
在试验中,触发脉冲是从外部接入DJKO2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,避开误触发。
使用电抗器时要留意其通过的电流不要超过1A,保证线性。

本试验中能否用双踪示波器同时观看触发电路与整流电路的波形?为什么?
为何要观看触发电路第一个输出脉冲的位置?
本试验电路中如何考虑触发电路与整流电路的同步问题?
电力电子技术/拖动把握系统试验指导书
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试验二 三相桥式全控整流电路试验
一、试验目的
加深理解三相桥式全控整流电路的工作原理。
了解KC系列集成触发器的调整方法和各点的波形。
二、试验所需挂件及附件
序号
1

DJK01电源把握屏



该把握屏包含“三相电源输出”,“励
磁电源”等几个模块。
2
DJK02晶闸管主电路
3
DJK02-1三相晶闸管触发电路
该挂件包含“触发电路”,“正桥功
放”,“反桥功放”等几个模块。
4
该挂件包含“二极管”以及“开关”等
DJK06给定及试验器件DJK02-1三相
几个模块。
晶闸管触发电路
5
6
7
D42三相可调电阻
双踪示波器
万用表
三、试验线路及原理
试验线路如图1-1所示。主电路由三相全控整流电路组成,触发电路为DJKO2-1中的集成触发电路,由KCO4、KC4l、KC42等集成芯片组成,可输出经高频调制后的双窄脉冲链。集成触发电路的原理和三相桥式整流电路的工作原理可参见电力电子技术教材的有关内容。
图中的R利用D42三相可调电阻器,将两个900Ω电阻并联;电感Ld在DJK02面板上,选用
700mH,直流电压、电流表由DJK02获得。
四、试验内容
三相桥式全控整流电路。
在全控整流状态下,当触发电路消灭故障〔人为模拟〕时观测主电路的各电压波形。
图1-1三相桥式全控整流电路试验原理图
电力电子技术/拖动把握系统试验指导书
-9-
五、预****要求
(1)阅读电力电子技术教材中有关三相桥式全控整流电路的有关内容。(2)学****有关集成触发电路的内容,把握触发电路的工作原理。
六、思考题
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任意设定吗?
在本试验的整流时,对α角有什么要求?为什么?
七、试验方法
DJK02和DJK02-1上的“触发电路”调试
①翻开DJK01总电源开关,操作“电源把握屏”上的“三相电网电压指示”开关,观看输入的三相电网电压是否平衡。
②将DJK01“电源把握屏”上“调速电源选择开关”拨至“直流调速”侧。
③用10芯的扁平电缆,将DJK02的“三一样步信号输出”端和DJK02-1“三一样步信号输入”端相连,翻开DJK02-1电源开关,拨动“触发脉冲指示”钮子开关,使“窄”的发光管亮。
④观看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全都。
⑤将DJK06上的“给定”输出U直接与DJK02-1上的移相把握电压U相接,将给定开关S
g ct 2
拨到接地位置〔即U=0〕,调整DJK02-1上的偏移电压电位器,用双踪示波器观看A一样步电
ct
压信号和“双脉冲观看孔”VT1的输出波形,使α=90°。
⑥适当增加给定U的正电压输出,观测DJK02-1上“脉冲观看孔”的波形,此时应观测
g
到单窄脉冲和双窄脉冲。
⑦将DJK02-1面板上的U端接地,用20芯的扁平电缆,将DJK02-1的“正桥触发脉冲输出”
lf
端和DJK02“正桥触发脉冲输入”端相连,并将DJK02“正桥触发脉冲”的六个开关拨至“通”,
观看正桥VT1~VT6晶闸管门极和阴极之间的触发脉冲是否正常〔六路脉冲互差60°,双脉冲之间距离相等〕。
三相桥式全控整流电路
按图1-1接线,将DJK06上的“给定”输出调到零(逆时针旋到底),使电阻器放在最大
阻值处,按下“启动”按钮,调整给定电位器,增加移相电压,使α角在30°~90°范围内调整,同时,依据需要不断调整负载电阻R,(留意I不得超过
d d
)。用示波器观看并记录α=30°、60°、90°时的整流电压U和晶闸管两端电压U的
d vt
波形。
故障现象的模拟
当β=60°时,将触发脉冲钮子开关拨向“断开”位置,模拟晶闸管失去触发脉冲时的故障,观看并记录这时的U、U波形的变化状况。
d VT
八、试验报告
电力电子技术/拖动把握系统试验指导书
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(1)画出电路的移相特性U=f(α)。
d
(2)画出触发电路的传输特性α =f(U)。
ct
画出三相桥式全控整流电路时,角为30O、60O、90O时的ud、uVT波形;。
简洁分析模拟的故障现象。
九、留意事项
为了防止过流,启动时将负载电阻R调至最大阻值位置。
双踪示波器有两个探头,可同时观测两路信号,但这两探头的地线都与示波器的外壳相连,所以两个探头的地线不能同时接在同一电路的不同电位的两个点上,否则这两点会通过示波器外壳发生电气短路。为此,为了保证测量的顺当进展,可将其中一根探头的地线取下或外包绝缘,只使用其中一路的地线,这样从根本上解决了这个问题。当需要同时观看两个信号时,必需在被测电路上找到这两个信号的公共点,将探头的地线接于此处,探头各接至被测信号,只有这样才能在示波器上同时观看到两个信号,而不发生意外。
电力电子技术/拖动把握系统试验指导书
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试验三 直流斩波电路试验
一、试验目的
生疏直流斩波电路的工作原理。
生疏各种直流斩波电路的组成及其工作特点。
了解PWM把握与驱动电路的原理及其常用的集成芯片。
二、试验所需挂件及附件
序号
1

DJK01电源把握屏



该把握屏包含“三相电源输出”,“励
磁电源”等几个模块。
2
3
4
5
6
DJK09单相调压与可调负载
DJK20直流斩波电路
D42
三相可调电阻
示波器
万用表
三、试验线路及原理
1、主电路
①、降压斩波电路(BuckChopper)
降压斩波电路(BuckChopper)的原理图及工作波形如图3-1所示。
C
E
+ L
1
V
G
D
UD
-
C
1
R
+ +
Ui Uo
- -
电力电子技术/拖动把握系统试验指导书
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UGE
电路图
电力电子技术/拖动把握系统试验指导书
-9-
t
t
off
on
T
t
Ui
t
t
UD
UO
波形图
图3-1降压斩波电路的原理图及波形
图中V为全控型器件,选用IGBT。D为续流二极管。由图3-1(b)中V的栅极电压波形UGE可知,当V处于通态时,电源Ui向负载供电,UD=Ui。当V处于断态时,负载电流经二极管D续流,电压UD近似为零,至一个周期T完毕,再驱动V导通,重复上一周期的过程。负载电压的平均值为:
电力电子技术/拖动把握系统试验指导书
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电力电子技术/拖动把握系统试验指导书
off
on
-10-
t
t
U = on U
=onU
=aU
电力电子技术/拖动把握系统试验指导书
off
on
-10-
o t +t
on
i T i i
off
电力电子技术/拖动把握系统试验指导书
off
on
-10-
式中t为V处于通态的时间,t为V处于断态的时间,T为开关周期,α为导通占空比,
on off
简称占空比或导通比(α=t/T)。由此可知,输出到负载的电压平均值U最大为U,假设减小占
on O i
空比α,则U随之减小,由于输出电压低于输入电压,故称该电路为降压斩波电路。
O
②、升压斩波电路(BoostChopper)
升压斩波电路(BoostChopper)的原理图及工作波形如图3-2所示。
I1
L
-
1
C
UD
+
Ui
D
G
V
C
1
R
E
+ +
Uo
- -
t
t
t
电路图
UGEUD
UO
波形图
图3-2升压斩波电路的原理图及波形
电路也使用一个全控型器件V。由图3-2(b)中V的栅极电压波形U可知,当V处于通
GE
态时,电源U向电感L充电,充电电流根本恒定为I,同时电容C上的电压向负载供电,因
i 1 1 1
电力电子技术/拖动把握系统试验指导书
off
on
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C值很大,根本保持输出电压U为恒值。设V处于通态的时间为t,此阶段电感L
上积蓄
电力电子技术/拖动把握系统试验指导书
off
on
-10-
1 O on 1
的能量为UIt。当V处于断态时U和L共同向电容C充电,并向负载供给能量。设V处
i1on i 1 1
于断态的时间为t,则在此期间电感L释放的能量为(U-U)It。当电路工作于稳态时,
off 1 O i 1on
一个周期T内电感L积蓄的能量与释放的能量相等,即:
1
UIt=(U-U)It
i1on O i 1off
t +t T
电力电子技术/拖动把握系统试验指导书
off
on
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U =on offo t
off
U = U
i t i
off
电力电子技术/拖动把握系统试验指导书
off
on
-10-
上式中的T/t≥1,输出电压高于电源电压,故称该电路为升压斩波电路。
off
③、升降压斩波电路(Boost-BuckChopper)
升降压斩波电路(Boost-BuckChopper)的原理图及工作波形如图3-3所示。电路的根本工作原理是:当可控开关V处于通态时,电源U经V向电感L供电使其贮存能量,同时C
i 1 1
维持输出电压U根本恒定并向负载供电。此后,V关断,电感L中贮存的能量向负载释放。
O 1
可见,负载电压为上负下正,与电源电压极性相反。输出电压为:
电力电子技术/拖动把握系统试验指导书
off
on
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U =tonU =
ton U
= a U
电力电子技术/拖动把握系统试验指导书
off
on
-10-

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