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电力电子技术实验指导书改后

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2020年4月19日
文档仅供参考

电力电子技术
实验指导书

哈尔滨理工大学荣成学院
-11-03

目录

实验一 锯齿波同步移相触发电路实验 1
实验二 单相桥式半控整流电路实验 3
实验三 单相桥式全控整流电路实验 6
实验四 单相桥式有源逆变电路实验 9
实验五 三相半波可控整流电路的研究 12
实验六 晶闸管三相半波有源逆变电路的研究 14
实验七 三相桥式半控整流电路实验 17
实验八 三相桥式全控整流及有源逆变电路实验 20

实验二 单相桥式半控整流电路实验

一．实验目的
1．研究单相桥式半控整流电路在电阻负载，电阻—电感性负载及反电势负载时的工作。
2．熟悉NMCL—05组件（或NMCL-36）锯齿波触发电路的工作。
3．进一步掌握双踪示波器在电力电子线路实验中的使用特点与方法。

二．实验线路及原理
见图1-2。

三．实验内容
1．单相桥式半控整流电路供电给电阻性负载。
2．单相桥式半控整流电路供电给电阻—电感性负载（带续流二极管）。
4．单相桥式半控整流电路供电给电阻—电感性负载（断开续流二极管）。

四．实验设备及仪器
1．教学实验台主控制屏；
2．NMCL—33组件；
3．NMCL—05组件或NMCL—36组件；
4．NMEL—03A组件；
5．二踪示波器（自备）；
6．万用表（自备）。

五．注意事项
1．实验前必须先了解晶闸管的电流额定值（本装置为5A），并根据额定值与整流电路形式计算出负载电阻的最小允许值。
2．为保护整流元件不受损坏，晶闸管整流电路的正确操作步骤
（1）在主电路不接通电源时，调试触发电路，使之正常工作。
（2）在控制电压Uct=0时，接通主电源。然后逐渐增大Uct，使整流电路投入工作。
（3）断开整流电路时，应先把Uct降到零，使整流电路无输出，然后切断总电源。
3．注意示波器的使用。
4．NMCL—33的内部脉冲需断开。

六．实验方法
1．将NMCL—05面板左上角的同步电压输入接NMCL—32的U、V输出端， “触发电路选择”拨向“锯齿波”。 如果是NMCL—36则220V电源输入端直接和NMCL—32的U、V电源相连。

合上主电路电源开关，并打开NMCL—05面板右下角的电源开关，如果是NMCL—36则主控制屏合上设备即可得电。观察锯齿波触发电路中各点波形是否正确，确定其输出脉冲可调的移相范围。并调节偏移电阻RP2，使Uct=0时，α=150°。
2．单相桥式晶闸管半控整流电路供电给电阻性负载：
按图1-2接线，并短接平波电抗器L。调节电阻负载RD（可选择900Ω电阻并联，最大电流为0.8A）至最大。
（a）NMCL-31A的给定电位器RP1逆时针调到底，使Uct=0。
合上主电路电源， 调节NMCL-31的给定电位器RP1，使α=90°，测取此时整流电路的输出电压Ud=f（t），输出电流id=f（t）以及晶闸管端电压UVT=f（t）波形，并测定交流输入电压U2、整流输出电压Ud，验证

若输出电压的波形不对称，可分别调整锯齿波触发电路中RP1，RP3电位器。
（b）采用类似方法，分别测取α=60°，α=30°时的Ud、id、Uvt波形。
3．单相桥式半控整流电路供电给电阻—电感性负载
（a）接上续流二极管，接上平波电抗器。
NMCL-31的给定电位器RP1逆时针调到底，使Uct=0。
合上主电源。
（b）调节Uct，使α=90°，测取输出电压Ud=f（t），整流电路输出电流id=f（t）以及续流二极管电流iVD=f（t）波形，并分析三者的关系。调节电阻RD，观察id波形如何变化，注意防止过流。
（c）调节Uct，使α分别等于60°、90°时，测取Ud，iL，id，iVD波形。
（d）断开续流二极管，观察Ud=f（t），id=f（t）。
突然切断触发电路，观察失控现象并记录Ud波形。若不发生失控现象，可调节电阻Rd。

七．实验报告
1．绘出单相桥式半控整流电路供电给电阻负载，电阻—电感性负载情况下，当α=90°时的Ud、id、UVT、iVD等波形图并加以分析。
2．作出实验整流电路的输入—输出特性Ud=f（Uct），触发电路特性Uct=f（α）及Ud/U2=f（α）曲线。
3．分析续流二极管作用及电感量大小对负载电流的影响。

八．思考
1．在可控整流电路中，续流二极管VD起什么作用？在什么情况下需要接入？
2．能否用双踪示波器同时观察触发电路与整流电路的波形？

实验三 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负载、电阻—电感性负载及反电势负载时的工作。
3．熟悉NMCL—05组件或NMCL—36组件。

二．实验线路及原理
参见图1-3。

三．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。

四．实验设备及仪器
1．教学实验台主控制屏；
2．NMCL—33组件；
3．NMCL—05组件或NMCL—36组件；
4．NMEL—03A组件；
5．NMCL—35或NMEL-25组件；
6．二踪示波器（自备）；
7．万用表（自备）。

五．注意事项
1．本实验中触发可控硅的脉冲来自NMCL-05挂箱（或NMCL—36组件），故NMCL-33的内部脉冲需断，以免造成误触发。
2．电阻RD的调节需注意。若电阻过小，会出现电流过大造成过流保护动作（熔断丝烧断，或仪表告警）；若电阻过大，则可能流过可控硅的电流小于其维持电流，造成可控硅时断时续。
3．电感的值可根据需要选择，需防止过大的电感造成可控硅不能导通。
4．NMCL-05（或NMCL—36）面板的锯齿波触发脉冲需导线连到NMCL-33面板，应注意连线不可接错，否则易造成损坏可控硅。同时，需要注意同步电压的相位，若出现可控硅移相范围太小（正常范围约30°～180°），可尝试改变同步电压极性。
5．逆变变压器采用NMCL—35或NMEL-25组式变压器，原边为220V，副边为110V。
6．示波器的两根地线由于同外壳相连，必须注意需接等电位，否则易造成短路事故。

六．实验方法
1．将NMCL—05（或NMCL—36）面板左上角的同步电压输入接NMCL—3 2的U、V输出端）， “触发电路选择”拨向“锯齿波”。
2．断开NMCL-35和NMCL-33的连接线，合上主电路电源，此时锯齿波触发电路应处于工作状态。
NMCL-31的给定电位器RP1逆时针调到底，使Uct=0。调节偏移电压电位器RP2，使a=90°。
断开主电源，连接NMCL-35 或NMEL-25和NMCL-33。
3．单相桥式全控整流电路供电给电阻负载。
接上电阻负载（可采用两只900Ω电阻并联），并调节电阻负载至最大，短接平波电抗器。合上主电路电源，调节Uct，求取在不同a角（30°、60°、90°）时整流电路的输出电压Ud=f（t），晶闸管的端电压UVT=f（t）的波形，并记录相应a时的Uct、Ud和交流输入电压U2值。
若输出电压的波形不对称，可分别调整锯齿波触发电路中RP1，RP3电位器。
4．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Uct时的输出电压Ud=f（t），负载电流id=f（t）以及晶闸管端电压UVT=f（t）波形并记录相应Uct时的Ud、U2值。
注意，负载电流不能过小，否则造成可控硅时断时续，可调节负载电阻RP，但负载电流不能超过0.8A，Uct从零起调。
改变电感值（L=100mH），观察a=90°，Ud=f（t）、id=f（t）的波形，并加以分析。注意，增加Uct使a前移时，若电流太大，可增加与L相串联的电阻加以限流。

七．实验报告
1．绘出单相桥式晶闸管全控整流电路供电给电阻负载情况下，当a=60°，90°时的Ud、UVT波形，并加以分析。
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=90°时的Ud、id、UVT波形，并加以分析。
3．作出实验整流电路的输入—输出特性Ud=f（Uct），触发电路特性Uct=f（a）及Ud/U2=f（a）。
4．实验心得体会。

实验五 三相半波可控整流电路的研究

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。

二．实验线路及原理
三相半波可控整流电路用三只晶闸管，与单相电路比较，输出电压脉动小，输出功率大，三相负载平衡。不足之处是晶闸管电流即变压器的二次电流在一个周期内只有1/3时间有电流流过，变压器利用率低。
实验线路见图1-5。

三．实验内容
1．研究三相半波可控整流电路供电给电阻性负载时的工作。
2．研究三相半波可控整流电路供电给电阻—电感性负载时的工作。

四．实验设备及仪表
1．教学实验台主控制屏；
2．NMCL—33组件；
3．NMEL—03A组件；
4．二踪示波器（自备）；
5．万用表（自备）。

五．注意事项
1．整流电路与三相电源连接时，一定要注意相序。
2．整流电路的负载电阻不宜过小，应使Id不超过0.8A，同时负载电阻不宜过大，保证Id超过0.1A，避免晶闸管时断时续。
3．正确使用示波器，避免示波器的两根地线接在非等电位的端点上，造成短路事故。

六．实验方法
1．按图接线，未上主电源之前，检查晶闸管的脉冲是否正常。
（1）用示波器观察MCL-33的双脉冲观察孔，应有间隔均匀，幅度相同的双脉冲
（2）检查相序，用示波器观察“1”，“2”单脉冲观察孔，“1” 脉冲超前“2” 脉冲600，则相序正确，否则，应调整输入电源。
（3）用示波器观察每只晶闸管的控制极，阴极，应有幅度为1V—2V的脉冲。
2．研究三相半波可控整流电路供电给电阻性负载时的工作
合上主电源，接上电阻性负载：
（a）改变控制电压Uct，观察在不同触发移相角α时，可控整流电路的输出电压Ud=f（t）与输出电流波形id=f（t），并记录相应的Ud、Id、Uct值。
（b）记录α=90°时的Ud=f（t）及id =f（t）的波形图。
（c）求取三相半波可控整流电路的输入—输出特性Ud/U2=f（α）。
（d）求取三相半波可控整流电路的负载特性Ud=f（Id）
3．研究三相半波可控整流电路供电给电阻—电感性负载时的工作
接入NMCL—331的电抗器L=700mH，，可把原负载电阻RD调小，监视电流，不宜超过0.8A（若超过0.8A，可用导线把负载电阻短路），操作方法同上。
（a）观察不同移相角α时的输出Ud=f（t）、id=f（t），并记录相应的Ud、Id值，记录α=90°时的Ud=f（t）、id=f（t），Uvt=f（t）波形图。
（b）求取整流电路的输入—输出特性Ud/U2=f（α）。

七．实验报告
1．绘出本整流电路供电给电阻性负载，电阻—电感性负载时的Ud= f（t），id= f（t）及Uvt= f（t）（在α=90°情况下）波形，并进行分析讨论。
2．根据实验数据，绘出整流电路的负载特性Ud=f（Id），输入—输出特性Ud/U2=f（α）。

八．思考
1．如何确定三相触发脉冲的相序？它们间分别应有多大的相位差？
2．根据所用晶闸管的定额，如何确定整流电路允许的输出电流？

实验八 三相桥式全控整流及有源逆变电路实验

一．实验目的
1．熟悉NMCL-33组件。
2．熟悉三相桥式全控整流及有源逆变电路的接线及工作原理。

二．实验内容
1．三相桥式全控整流电路。
2．三相桥式有源逆变电路。
3．观察整流或逆变状态下，模拟电路故障现象时的波形。

三．实验线路及原理
实验线路如图1-7所示。主电路由三相全控变流电路及作为逆变直流电源的三相不控整流桥组成。触发电路为数字集成电路，可输出经高频调制后的双窄脉冲链。三相桥式整流及有源逆变电路的工作原理可参见“电力电子技术”的有关教材。

四．实验设备及仪器
1．教学实验台主控制屏；
2．NMCL—33组件；
3．NMEL—03A组件；
4．NMCL—35或NMEL-25组件；
5．二踪示波器（自备）；
6．万用表（自备）。

五．实验方法
1．未上主电源之前，检查晶闸管的脉冲是否正常。
（1）用示波器观察NMCL-33的双脉冲观察孔，应有间隔均匀，相互间隔60o的幅度相同的双脉冲。
（2）检查相序，用示波器观察“1”，“2”单脉冲观察孔，“1” 脉冲超前“2” 脉冲600，则相序正确，否则，应调整输入电源。
（3）用示波器观察每只晶闸管的控制极，阴极，应有幅度为1V—2V的脉冲。
注：将面板上的Ublf（当三相桥式全控变流电路使用I组桥晶闸管VT1~VT6时）接地，将I组桥式触发脉冲的六个开关均拨到“接通”。
（4）将NMCL-31的给定器输出Ug接至NMCL-33面板的Uct端，调节偏移电压Ub，在Uct=0时，使a=150o。
2．三相桥式全控整流电路
按图1-7接线，AB两点断开、CD两点断开，AD连接在一起，并将RD调至最大(450W)。
合上主电源。调节Uct，使a在30o~90o范围内，用示波器观察记录a=30O、60O、90O时，整流电压ud=f（t），晶闸管两端电压uVT=f（t）的波形，并记录相应的Ud和交流输入电压U2数值。
3．三相桥式有源逆变电路
断开电源开关后，断开AD点的连接，分别连接AB两点和CD两点。调节Uct，使a仍为150O左右。
合上主电源。调节Uct，观察a=90O、120O、150O时, 电路中ud、uVT的波形，并记录相应的Ud、U2数值。
4．电路模拟故障现象观察。
在整流状态时，断开某一晶闸管元件的触发脉冲开关，则该元件无触发脉冲即该支路不能导通，观察并记录此时的ud波形。

六．实验报告
1．画出电路的移相特性Ud=f(a)曲线；
2．作出整流电路的输入—输出特性Ud/U2=f（α）；
3．画出三相桥式全控整流电路时，a角为30O、60O、90O时的ud、uVT波形；
4．画出三相桥式有源逆变电路时，β角为150O、120O、90O 时的ud、uVT波形；
5．简单分析模拟故障现象；