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电力电子实验指导书电气.doc
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1、实验一 SCR、GTO、MOSFET、GTR、IGBT特性实验一、 实验目的(1)掌握各种电力电子器件的工作特性。(2)掌握各器件对触发信号的规定。二、实验所需挂件及附件序号型号备注1DJK01 电源控制屏该控制屏包含“三相电源输出”,“励磁电源”等几个模块。2DJK06 给定及实验器件该挂件包含“二极管”以及“开关”。3DJK07 新器件特性实验4DJK09 单相调压与可调负载5万用表自备三、 实验线路及原理将电力电子器件(涉及SCR、GTO、MOSFET、GTR、IGBT五种)和负载电阻R串联后接至直流电源的两端,由DJK06上的给定为新器件提供触发电压信号,给定电压从零开始调节,直至器件
2、触发导通,从而可测得在上述过程中器件的V/A特性;图中的电阻R用DJK09 上的可调电阻负载,将两个90的电阻接成串联形式,最大可通过电流为1.3A;直流电压和电流表可从DJK01电源控制屏上获得,五种电力电子器件均在DJK07挂箱上;直流电源从电源控制屏的输出接DJK09上的单相调压器,然后调压器输出接DJK09上整流及滤波电路,从而得到一个输出可以由调压器调节的直流电压源。实验线路的具体接线如下图所示:图11 新器件特性实验原理图四、实验内容(1)晶闸管(SCR)特性实验。(2)可关断晶闸管(GTO)特性实验。(3)功率场效应管(MOSFET)特性实验。(4)大功率晶体管(GTR)特性实验
3、。(5)绝缘双极性晶体管(IGBT)特性实验。五、预习规定阅读电力电子技术教材中有关电力电子器件的章节。六、思考题各种器件对触发脉冲规定的异同点?七、实验方法(1)按图1-1接线,一方面将晶闸管(SCR)接入主电路,在实验开始时,将DJK06上的给定电位器RP1沿逆时针旋到底,S1拨到“正给定”侧,S2拨到“给定”侧,单相调压器逆时针调到底,DJK09上的可调电阻调到阻值为最大的位置;打开DJK06的电源开关,按下控制屏上的“启动”按钮,然后缓慢调节调压器,同时监视电压表的读数,当直流电压升到40V时,停止调节单相调压器(在以后的其他实验中,均不用调节);调节给定电位器RP1,逐步增长给定电压
4、,监视电压表、电流表的读数,当电压表指示接近零(表达管子完全导通),停止调节,记录给定电压Ug调节过程中回路电流Id以及器件的管压降Uv。UgIdUv(2)按下控制屏的“停止”按钮,将晶闸管换成可关断晶闸管(GTO),反复上述环节,并记录数据。UgIdUv(3)按下控制屏的“停止”按钮,换成功率场效应管(MOSFET),反复上述环节,并记录数据。UgIdUv(4)按下控制屏的“停止”按钮,换成绝缘双极性晶体管(IGBT),反复上述环节,并记录数据。UgIdUv (5)按下控制屏的“停止”按钮,换成大功率晶体管(GTR),反复上述环节,并记录数据。UgIdUv八、实验报告根据得到的数据,绘出各器
5、件的输出特性。九、注意事项(1)注意示波器的用法。(2)为保证功率器件在实验过程中避免功率击穿,应保证管子的功率损耗(即功率器件的管压降与器件流过的电流乘积)小于8W。(3)为使GTR特性实验更典型,其电流控制在0.4A以下。(4)在本实验中,完毕的是关于器件的伏安特性的实验项目。实验二 单相桥式全控整流实验一、实验目的(1)加深理解单相桥式全控整流工作原理。(2)研究单相桥式变流电路整流的全过程。二、实验所需挂件及附件序号型号备注1DJK01 电源控制屏该控制屏包含“三相电源输出”,“励磁电源”等几个模块。2DJK02 晶闸管主电路该挂件包含“晶闸管”以及“电感”等几个模块。3DJK03-1
6、 晶闸管触发电路该挂件包含“锯齿波同步触发电路”模块。4DJK10 变压器实验该挂件包含“逆变变压器”以及“三相不控整流” 等模块。5D42三相可调电阻6双踪示波器自备7万用表自备三、实验线路及原理图2-1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900接成并联形式,电抗Ld用DJK02面板上的700mH,直流电压、电流表均在DJK02面板上。触发电路采用DJK03-1组件挂箱上的“锯齿波同步移相触发电路”和“”。四、实验内容单相桥式全控整流电路带电阻电感负载。五、预习规定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。图2-1 单相桥式整流实验原理图
7、七、实验方法(1)触发电路的调试将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,用示波器观测锯齿波同步触发电路各观测孔的电压波形。将控制电压Uct调至零(将电位器RP2逆时针旋到底),观测同步电压信号和“6”点U6的波形,调节偏移电压Ub(即调RP3电位器),使=180。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,注意不要把相序接反了,否则无法进行整流和逆变。将DJKO2上的正桥和反桥触发脉冲开关都打到“断”的位置,并使Ulf和
8、Ulr悬空,保证晶闸管不被误触发。(2)单相桥式全控整流按图2-1接线,将电阻器放在最大阻值处,按下“启动”按钮,保持Ub偏移电压不变(即RP3固定),逐渐增长Uct(调节RP2),在=0、30、60、90、120时,用示波器观测、记录整流电压Ud和晶闸管两端电压Uvt的波形,并记录电源电压U2和负载电压Ud的数值于下表中。 30 60 90 120U2Ud(记录值)Ud(计算值)计算公式:UdO.9U2(1+cos)/2八、实验报告(1)画出=30、60、90、120、150时Ud和UVT的波形。(2)画出电路的移相特性Ud=f()曲线。九、注意事项(1) 注意示波器的用法。(2)在本实验中
9、,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,应将所用晶闸管相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Ulf及Ulr悬空,避免误触发。(3)为了保证从逆变到整流不发生过流,其回路的电阻R应取比较大的值,但也要考虑到晶闸管的维持电流,保证可靠导通。实验三 单相桥式有源逆变电路实验一、实验目的(1)加深理解单相桥式逆变电路的工作原理。(2)研究单相桥式变流电路逆变的全过程,掌握实现有源逆变的条件。(3)掌握产生逆变颠覆的因素及防止方法。二、实验所需挂件及附件序号型号备注1DJK01 电源控制屏该控制屏包含“三相电源输出”,“励磁电源”等几个模块。2DJK02 晶
10、闸管主电路该挂件包含“晶闸管”以及“电感”等几个模块。3DJK03-1 晶闸管触发电路该挂件包含“锯齿波同步触发电路”模块。4DJK10 变压器实验该挂件包含“逆变变压器”以及“三相不控整流” 等模块。5D42三相可调电阻6双踪示波器自备7万用表自备三、实验线路及原理图3-1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,为了避免输
11、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、电抗Ld和触发电路与整流所用相同。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3-1 单相桥式有源逆变电路实验原理图四、实验内容(1)单相桥式有源逆变电路带电阻电感负载。(2)有源逆变电路逆变颠覆现象的观测。五、预习规定(1)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、思考题实现有源逆变的条件是什么?在本实验中是如何保证能满足这些条件? 七、实验方法(1)触发电路的调试将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200
12、V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,用示波器观测锯齿波同步触发电路各观测孔的电压波形。将控制电压Uct调至零(将电位器RP2逆时针旋到底),观测同步电压信号和“6”点U6的波形,调节偏移电压Ub(即调RP3电位器),使=180。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,注意不要把相序接反了,否则无法进行整流和逆变。将DJKO2上的正桥和反桥触发脉冲开关都打到“断”的位置,并使Ulf和Ulr悬空,保证晶闸管不被误触发。(2)单相桥式有源逆变电路实验按图3-1接线,将电阻器放在最大阻值处,按下“启动”按钮,保持U
13、b偏移电压不变(即RP3固定),逐渐增长Uct(调节RP2),在=30、60、90时,观测、记录逆变电流Id和晶闸管两端电压Uvt的波形,并记录负载电压Ud的数值于下表中。 30 60 90120150U2Ud(记录值)Ud(计算值)(3)逆变颠覆现象的观测调节Uct,使=150,观测Ud波形。忽然关断触发脉冲(可将触发信号拆去),用双踪慢扫描示波器观测逆变颠覆现象,记录逆变颠覆时的Ud波形。八、实验报告(1)画出=30、60、90时Ud和UVT的波形。(2)分析逆变颠覆的因素及逆变颠覆后会产生的后果。九、注意事项(1) 注意示波器的用法。(2)在本实验中,触发脉冲是从外部接入DJKO2面板上
14、晶闸管的门极和阴极,此时,应将所用晶闸管相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Ulf及Ulr悬空,避免误触发。(3)为了保证从逆变到整流不发生过流,其回路的电阻R应取比较大的值,但也要考虑到晶闸管的维持电流,保证可靠导通。实验四三相半波可控整流电路实验一、实验目的了解三相半波可控整流电路的工作原理,研究可控整流电路在电阻负载和电阻电感性负载时的工作情况。二、实验所需挂件及附件序号型号备注1DJK01 电源控制屏该控制屏包含“三相电源输出”,“励磁电源”等几个模块。2DJK02 晶闸管主电路 3DJK02-1三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
15、” 等几个模块。4DJK06 给定及实验器件该挂件包含“给定”以及“开关”等模块。5D42三相可调电阻6双踪示波器自备7万用表自备三、实验线路及原理三相半波可控整流电路用了三只晶闸管,与单相电路比较,其输出电压脉动小,输出功率大。局限性之处是晶闸管电流即变压器的副边电流在一个周期内只有1/3时间有电流流过,变压器运用率较低。图3-1中晶闸管用DJK02正桥组的三个,电阻R用D42三相可调电阻,将两个900接成并联形式,Ld电感用DJK02面板上的700mH,其三相触发信号由DJK02-1内部提供,只需在其外加一个给定电压接到Uct端即可。直流电压、电流表由DJK02获得。图4-1 三相半波可控
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