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：

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

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：

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。

第二篇：浙大电工电子学实验报告 实验十二 集成运算放大器及应用(一)模拟信号运算电路

课程名称： 指导老师： 实验名称：集成运算放大器及应用(一)

实验报告

一、实验目的

1.了解集成运算放大器的基本使用方法和三种输入方式。

2.掌握集成运算放大器构成的比例、加法、减法、积分等运算电路。

二、主要仪器设备

1.MDZ-2型模拟电子技术实验箱 2.实验板及元器件 3.直流稳压电源 4.万用表

三、实验内容

在实验中，各实验电路的输入电压均为直流电压，并要求大小和极性可调。因此在实验箱中安放了电位器，并与由集成运算放大器构成的电压跟随其联结，如图12-7所示。当在电位器两端分别加+5V和-5V电源电压时，调节电位器就可在集成运算放大器构成的跟随器的输出端得到稳定而可调的正、负直流电压，此电压即作

为各实验电路的输入电压。 图12-7 1.同相输入比例运算

图12-1

按图12-1接线，输入端加直流电压信号Ui，适当改变Ui，分别测量相应的Uo值，记入表12-1中，并

2.加法运算

图12-2

按图12-2电路接线，适当调节输入直流信号Ui1和Ui2的大小和极性，册书Uo，计入表12-2。

表12-2

3.减法运算

图12-4

按图12-4电路完成减法运算，并将结果记入表12-4。

表12-4

4.积分运算

图12-5

按图12-5电路连接(注意：电路中的电容C是有极性的电解电容，当Ui为负值时，Uo为正值，电容C

的正极应接至输出端；如Ui为正值时，则接法相反)。将Ui预先调到-0.5V，开关S合上(可用导线短接)

时，电容短接，保证电容器五初始电压，Uo=0。当开关S断开时开始计时，每隔10秒钟读一次Uo，记入表12-5，直到Uo不继续明显增大为止。

表12-5(Ui=-0.5V)

四、实验总结

1.画出各实验电路图并整理相应的实验数据及结果。 实验电路图已在上文中画出，下面处理实验数据。 (1).同相输入比例运算

作Ui-Uo图如下：

(2).加法运算

作Ui1-Ui2-Uo图如下：

(3).减法运算

作Ui1-Ui2-Uo图如下：

(4).积分运算 作T-Uo图如下：

2.总结集成运放构成的各种运算电路的功能。

(1).同相输入比例运算

根据所作的Ui-Uo图，可以看出同相输入比例运算电路在线性区Uo和Ui呈良好的线性关系，Uo约为Ui的11倍，方向相同，因此该电路主要起到同向放大输入电压信号的功能。当图线处于

饱和区时，Uo处于稳定值，不再具有放大功能。

(2).加法运算

根据所作的Ui1-Ui2-Uo图，在线性区中，可以看出图线的斜率为负，可见Uo与Ui1是反向的；比较三条线可知，Uo与Ui2也呈反向关系。同时，结合其线性关系，可以看出Uo是由Ui1和Ui2按某

种比例相加后取负的结果。因此该电路起到了电压信号相加并取负的作用。而线性区两端为非线性区，Uo趋于定值，电路进入饱和状态，不再具有加法功能。 (3).减法运算

根据所作的Ui1-Ui2-Uo图，在线性区中，可以看出图线的斜率为负，可见Uo与Ui1是反向的；比较三条线可知，Uo与Ui2呈正向关系。同时，结合其线性关系，可以得出Uo是由Ui2与Ui2按某种比例取差后的结果。因此该电路起到了电压信号相减(αUi2-βUi1)的作用。而线性区两端为非线性区，Uo趋于定值，电路进入饱和状态，不再具有减法功能。

(4).积分运算

根据所作的T-Uo图，可见在170s之前，图线基本呈一条直线，可见Uo随时间匀速增长，积分运算正常。而在170s之后，Uo很快趋于定值，输出电压达到饱和，无法继续运算。 3.总结输入电压大小对运放电路工作状态(线性工作状态和非线性工作状态)的影响。

(1).同相输入比例运算

由实验数据得，Uo的范围为-14.67V~13.66V，当Ui在-1.3V~1.2V区域内电路工作在线性状态；在此范围之外则进入非线性工作状态，输出电压将达到饱和，即为-14.67V或13.66V。因此

只有输入电压在线性工作区内，才能实现按比例放大的功能。 (2).加法运算

同样，Uo的范围也为-14.67V~13.66V，而根据所作图线和数据之间的关系，可得Ui1和Ui2的系数分别约为-10.29和-10.71，即为Uo=-10.29Ui1-10.71Ui2。因此可得，当Ui1和Ui2满足-14.67V<-10.29Ui1-10.71Ui2<~13.66V时，电路工作在线性状态；而当其超出该范围时，则进入非线性区域，输出电压将达到饱和，即为-14.67V或13.66V。因此，只有输入电压满足上述关系时才能实现加法运算的功能。

(3).减法运算

和加法运算电路一样，Uo的范围也为-14.67V~13.66V，而根据所作图线和数据之间的关系，可得Ui1和Ui2的系数分别约为-10.42和9.26，即为Uo=-10.42Ui1+9.26Ui2。因此可得，当Ui1和Ui2满足-14.67V<-10.42Ui1+9.26Ui2<~13.66V时，电路工作在线性状态；而当其超出该范围时，则进入非线性区域，输出电压将达到饱和，即为-14.67V或13.66V。因此，只有输入电压满足上述关系时才能实现减法运算的功能。

(4).积分运算

根据图线所示，可得，Uo最大值为13.69V，线性区域为0≤T＜170s，在此范围内能够正常进行积分运算；当超出该区域时，输出电压将达到饱和，进入非线性状态，积分运算不再进行。实际应用时，应避免进入非线性状态。

五、心得体会

误差分析：将实验实际所得的公式与代入已知量的理论公式相比较：

(1).同相输入比例运算 理论公式：uo=11ui

实验所得：U0=11.25Ui

分析：两公式系数较为接近，其中实验测得的系数比理论值稍大，可见实际情况与理论较为

相符。由于所得图线线性关系较好，因此推测存在的细微区别可能是由于电路构造上的系统误差造成。

(2).加法运算

理论公式：uo=-10ui1-10ui2

实验所得：Uo=-10.29Ui1-10.71Ui2

分析：两公式中各系数都较为接近，可见实际情况与理论较为相符，其中Ui2系数的偏差比Ui1系数的偏差稍大，且都比理论值小。由于所得的图线线性关系良好，因此也可认为所存在的区别是由于电路内部的系统误差所致。

(3).减法运算

理论公式：uo=-10ui1+10ui2 实验所得：Uo=-10.42Ui1+9.26Ui2

分析：两公式有少许差距，但基本上较为接近，其中Ui2系数的偏差比Ui1系数的偏差稍大，

且都比理论值小。同样由于所得图线的线性关系良好，因此推测其为系统误差导致，这和整个电路的构造有关。

(4).积分运算

理论公式：uo=0.106t 实验所得：Uo=0.09T

分析：两公式有所差别，但大体一致。据图可见，曲线略呈“凸”形，但弯曲程度较小。因此如从T=0开始取点，所取点越小，趋势线的拟合程度越好，且系数越大，最大系数能达到0.995，这与理论值很接近。但以多数数据点作图，则得到的系数与理论值就会有所差距。推测这是由于电路内部构造所致，属于系统误差。因此在实际应用时，所求得的积分值不易太大，否则误差会增大。

心得体会：本次实验通过多种集成运算放大电路的运用，使我们了解了集成运算放大器的基本使用方法和三种输入方式，其中包括比例、加法、减法和积分等运算电路。这次实验虽然测定的数据量较多，但由于图表易于绘制，分析起来还是比较容易得出结论的。通过对各种集成运算放大电路的测定，得到了各种电路相应的特性和实际应用时应注意的事项，这不仅将理论与实验相结合，而且对于生产上的实际应用也将会有很大帮助。