第三章 电力电子技术实验

实验一  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性负载、电阻—电感性负载及反电势负载下的工作情况；

(3) 熟悉TCA785锯齿波移相触发电路的工作原理。

二、实验所需挂件及附件

三、实验线路及原理

图3-1为单相桥式整流带电阻电感性负载，其输出负载R用D42三相可调电阻器，将两个900Ω接成并联形式，电抗L_d用DJK02面板上的700mH，直流电压、电流表均在DJK02面板上。触发单元采用DJK03-1组件挂箱上的“TCA785锯齿波移相触发电路”。

四、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；

(3) 单相桥式全控整流电路供电给反电势负载。

五、预习要求

(1) 阅读电力电子技术教材中有关单相桥式全控整流电路的有关内容；

(2) 学习本教材第二章中有关TCA785锯齿波触发电路的有关内容，了解其工作原理及其应用。

六、实验方法

将DJK01电源控制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交流电压接到DJK03-1的“外接220V”端，按下“启动”按钮，打开DJK03-1电源开关，用示波器观察锯齿波同步触发电路各观察孔的电压波形。

将锯齿波触发电路的输出脉冲端分别接至全控桥中相应晶闸管的门极和阴极（G1、K1接VT1，G4、K4接VT6，G2、K2接VT4，G3、K3接VT3），注意不能把相序接反，否则无法进行整流并有可能损坏电路。将DJKO2上的正桥和反桥触发脉冲开关都打到“断”的位置,并使U_lf和U_lr悬空，以确保晶闸管不被误触发。

带反电势负载时，需要注意直流电动机必须先加励磁。

1．单相桥式全控整流电路供电给电阻负载。

接上电阻负载R，并调节电阻使其阻值最大。合上主电路电源，逐渐增加U _ct（调节RP2），测量在不同a角（60°、90°）时整流电路的输出电压U _d=f（t），晶闸管的端电

图3-1  单相桥式整流实验原理图

压U_VT=f（t）的波形，并记录相应a时的U_d和交流输入电压U₂的值于表3－1中。

表3－1

2．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U_ct时的输出电压U_d=f（t），晶闸管端电压U_VT=f（t）波形，并记录相应a时的U_d和交流输入电压U₂的值于表3－2中。

表3－2

3．单相桥式全控整流电路供电给反电势负载（选做）。

拆除平波电抗器与负载电阻R，接入直流电动机，直流电动机须先加励磁。

（a）      调节U_ct（RP2），使直流电动机的转速在1500 r/min左右，记录此时交流输入电压U₂的值、U_d值与波形。

（b） 直流电动机回路中串入平波电抗器（L=700mH），重复（a）的观察。

七．实验报告

1．绘出单相桥式晶闸管全控整流电路带电阻性负载情况下， a=60°、90°时的U_d、U_VT波形。

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a=60°、90°时的U_d、U_VT波形，并加以分析且与理想波形相比较。

3．作出实验整流电路的特性U_d/U₂=f（a）。

4．实验心得体会。

实验二  单相桥式有源逆变电路实验

一．实验目的

1．加深理解单相桥式有源逆变的工作原理，掌握实现有源逆变的条件。

2．了解产生逆变颠覆现象的原因。

二、实验设备及仪表

三．实验线路及原理

图3－2为单相桥式有源逆变原理图，三相电源经三相不控整流，得到一个上负下正的直流电源，供逆变桥路使用，逆变桥路逆变出的交流电压经升压变压器返馈回电网。“三相不控整流”是DJK10上的一个模块，其“心式变压器”在此做为升压变压器用，从晶闸管逆变出的电压接“心式变压器”的中压端Am、Bm，返回电网的电压从其高压端A、B输出，为避免输出的逆变电压过高而损坏心式变压器，故将变压器接成Y/Y接法。图中的电阻R和触发电路与整流电路所用相同。另外，将DJK10挂件中的X与Y相连，Xm与Ym相连。

有关实现有源逆变的必要条件等内容可参见电力电子技术教材的有关内容。

                    图3－2 单相桥式有源逆变原理图

四．实验内容

1．单相桥式有源逆变电路的波形观察。

2．有源逆变到整流过渡过程的观察。

3．逆变颠覆现象的观察。

五、预习要求

阅读电力电子技术教材中有关有源逆变电路的内容，掌握实现有源逆变的基本条件。

六．实验方法

1．单相有源逆变实验

按图接线。

（a）将限流电阻R调整至最大。

（b）合上主电源，用示波器观察逆变电路输出电压U_d=f（t），晶闸管的端电压U_VT=f（t）波形，并绘出β在分别等于30°、60°和90°时，U_d、U_VT波形并记录相应β时的U_d和交流输入电压U₂的值于表3－3中。

2．逆变到整流过程的观察

当β大于90°时，晶闸管有源逆变过渡到整流状态，此时输出电压极性改变，可用示波器观察此变化过程。注意，当晶闸管工作在整流时，有可能产生比较大的电流，需要注意监视。

4．逆变颠覆的观察

当β=30°时，继续减小U_ct(RP2)，此时可观察到逆变输出突然变为一个正弦波，表明逆变颠覆。

七．实验报告

1．画出β=60°、90°时，U_d、U_VT的波形。

2．分析逆变颠覆的原因，逆变颠覆后会产生什么后果？

实验三   三相桥式半控整流电路实验

一．实验目的

1．了解三相桥式半控整流电路的工作原理及输出电压，电流波形。

2．了解晶闸管—电动机系统工作情况的内容，分析不同控制角α及不同电感量时反电势及负载电流的关系。

二．实验内容

1．三相桥式半控整流供电给电阻负载。

2．三相桥式半控整流供电给反电势负载。

3．观察平波电抗器的作用。

三．实验线路及原理

在中等容量的整流装置或要求不可逆的电力拖动中，可采用比三相全控桥式整流电路更简单、经济的三相桥式半控整流电路。它由共阴极接法的三相半波可控整流电路与共阳极接法的三相半波不可控整流电路串联而成，因此这种电路兼有可控与不可控两者的特性。共阳极组三个整流二极管总是自然换流点换流，使电流换到比阴极电位更低的一相中去，而共阴极组三个晶闸管则要在触发后才能换到阳极电位高的一相中去。输出整流电压U_d的波形是三组整流电压波形之和，改变共阴极组晶闸管的控制角α，可获得0～2.34×U₂的直流可调电压。

具体线路参见图3-3。

四．实验设备及仪器

五．注意事项

1．供电给电阻负载时，注意负载电阻允许的电流，电流不能超过负载电阻允许的最大值，供电给反电势负载时，注意电流不能超过电机的额定电流（I_d=1A）。

2．在电动机起动前必须做好以下几点：

（1）先加上电动机的励磁电流，然后才可使整流装置工作。

（2）起动前，必须置控制电压U_ct(由RP2控制)于零位，使得整流装置的输出电压U_d最小。合上主电路后，才可逐渐加大控制电压。

3．主电路的相序不可接错，否则可能烧毁晶闸管。

4．示波器的两根地线与外壳相连，使用时必须注意两根地线需要等电位，避免造成短路事故。

图3－3 三相桥式半控整流电路工作原理图

六．实验方法

1．三相半控桥式整流电路供电给电阻负载时的工作研究

合上主电源，调节负载电阻，使I_d不小于100mA，否则可控硅由于存在维持电流，容易时断时续。

（1）调节U_ct， ，观察在30°、90°等不同移相范围内，整流电路的输出电压U_d=f（t），晶闸管端电压U_VT=f（t）的波形，并加以记录。

（2）读取本整流电路的特性U_d/U₂=f（α）。

  2．三相半控桥式整流电路供电给电阻—电感性负载时的工作研究(观察平波电抗器的作用)

（a）观察不同移相角α（30°、90°）时的输出U_d=f（t），并记录相应的U_d、I_d值以及U_d=f（t）波形图。

（b）求取整流电路的输入—输出特性U_d/U₂=f（α）。

3．三相半控桥式整流电路在供电给反电势负载时的工作研究

置电感量较大时（L=700mH），调节U_ct，，使直流电动机的转速在1200 r/min左右，记录此时交流输入电压U₂的值、整流后的输出电压U_d值与波形。

七．实验报告

1．作出整流电路的输入—输出特性U_d/U₂=f（α）。

2．比较本整流装置在电阻性负载和电阻电感性负载下工作时U_d的波形。

八．思考题

本实验电路在电阻性负载、电动机负载工作时能否突加一阶跃控制电压？为什么？

实验四单相交流调压电路实验

一、实验目的

1、加深理解单相交流调压电路的工作原理；

2、加深理解交流调压电路感性负载对移相范围的要求；

3、了解KC05晶闸管移相触发器的原理与应用。

二、实验设备及仪器

三、实验线路与原理

本实验采用KC05晶闸管集成移相触发器。该触发器适用于双向晶闸管或两个反向并联晶闸管电路的交流相位控制，它具有锯齿波线性好，移相范围宽，控制方式简单，有失交保护且输出电流大等优点。

单相晶闸管交流调压器的主电路由两个反向并联的晶闸管组成，如图3－4所示。

图中电阻R用D42三相可调电阻，将两个900Ω接成并联接法。

图3－4 单相交流调压电路原理图

四、实验内容

1、 单相交流调压器带电阻性负载；

2、 单相交流调压器带电阻—电感性负载。

五、预习要求

1、阅读电力电子技术教材中有关交流调压的内容，掌握交流调压的工作原理；

2、学习本教材第二章中有关单相交流调压触发电路的内容，了解KC05晶闸管触发集成电路的工作原理以及在交流调压电路中的应用。

六、思考题

交流调压器在带电感性负载时可能会出现什么现象？如何解决？

七、实验方法

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，并将U_lf和U_lr悬空，以避免晶闸管误触发。

1、单相交流调压器带电阻性负载

将DJK02面板上的两个晶闸管反向并联构成交流调压器，将触发器的输出脉冲端G1、K1，G2、K2分别接至主电路相应晶闸管的门极和阴极，接上电阻性负载，通电后调节“单相调压触发电路”上的电位器RP2，观察在不同α角时各点波形的变化，并记录α＝30°、90°时晶闸管两端电压U_VT的波形、负载电压的波形及数值。

2、单相交流调压器带电阻—电感性负载

接入电阻电感性负载，同时使电阻R为定值（阻抗角φ一定）。通电后，调节“单相调压触发电路”上的电位器RP2，用双综示波器同时观察在不同α角（30°、90°）下负载电压和负载电流的波形并记录其数值。

八、实验报告

1、整理实验中所记录的各类波形与数据；

2、分析在电阻电感性负载时，α角与φ角相应关系的变化对调压器工作的影响。

第二篇：电力电子技术实验试题

电力

考试题目

以下4题为考试题目，并分配题目给指定学号的同学。大家提前做好实验仿真，上课的时候带着去验证实验结果并回答老师的提问（2011-12-8本周四天骄T1 6、7节），得到实验成绩。

1. 已知整流电源单相交流220V，电阻负载R=5Ω，L=0.01mH,试创建单相桥式全控整流电路的仿真模型，并对其仿真。分别得出α=10o，α=40o，α=55o，α=90o时整流电源正弦电压波形u，门极脉冲ug，整流输出电压ud，负载电流id。参考图（P228）

2. 构建三相电压源SPWM逆变器仿真模型。调制度从0~1步进0.3，分别得到逆变器输出电压波形，和逆变器输出电流波形。参考图（P253）

3. 设Cuk斩波器的电源电压Us=100V，电路中电阻负载R=30Ω,滤波电容C=5μF，储

能电感L1=2mH，L2=2mH，储能电容C1=1.5μF，二极管为多条电流提供通路。电路

采用IGBT，其开关频率为16.6667KHz。要求输出电压Uo<100V，Uo>100V。并用示

波器观察各电压、电流波形。参考图（P268）

4. 构建三相交流调压电路，采用晶闸管，三相交流调压电路RL星形负载。参考图（P275）

考试说明：

自动091：1~9号选做题1； 10~18号选做题2；19~28号选做题3；29~38号选做题4.

仿真上交的形式：仿真电路 、文档说明（实验原理与仿真结果截图），文件名为：姓名+班级+学号+题目编号

以小组的形式汇总到每题的组长处（每题学号最前的同学），由组长汇总后统一打成一个压缩包，压缩包文件名为：班级+题目编号 ，由组长上交给老师，并以组的形式回答老师问题

评分细则：

基本分：70分，仿真电路 、文档说明（实验原理与仿真结果截图）

加分项：（0~30分）

回答老师提问，并修改参数调整电路,以实验结果评定。