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电力电子技术实验.doc

发布时间：2022-06-09 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.20M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    一．MCL-॥ 电机电力电子及电气传动教学实验台特点
    二．实验挂箱
    三．触发电路实验挂箱 MCL05
    1．单结晶体管触发电路
    2．集成电路触发电路
    KJ004可控硅移相电路
    3．锯齿波同步移相触发电路
    四．桥式主电路挂箱 MCL-33
    实验三 单相桥式半控整流电路实验
    一．实验目的
    二．实验线路及原理
    三．实验内容
    四．实验设备及仪器
    五．注意事项
    六．实验方法
    七．实验报告
    八．思考
    实验四 直流斩波电路的性能研究
    一．实验目的
    二．实验内容
    三．实验设备及仪器
    四．实验方法
    五．注意事项
    六．实验报告
    电力电子技术实验内容 实验一 认知实验 1．实验目的 （1）熟悉并了解MCL- 电机电力电子及电气传动教学实验台的构成；各功能区及主要 挂箱的工作原理 （2）熟悉并掌握实验用测试仪表如：数字万用表，数字记忆示波器的基本使用方法。 一．MCL- 电机电力电子及电气传动教学实验台特点 （1）采用组件式结构，可根据不同内容进行组合，故结构紧凑，能在一套装置上完成 《电力电子学》，《电力电子器件》，《开关电源》等课程的主要实验。 （2）实验配合教学内容，满足教学大纲要求。控制电路全部采用模拟和数字集成芯片， 可靠性高，维修，检测方便。触发电路采用数字集成电路双窄脉冲。 （3）装置具有较完善的过流、过压、RC 吸收、熔断器等保护功能，提高了设备的运 行可靠性和抗干扰能力。 （4）面板上有多只发光二极管指示每一个脉冲的有无和熔断器的通断。触发脉冲可外 加，也可采用内部的脉冲触发可控硅，并可模拟整流缺相和逆变颠覆等故障现象。 二．实验挂箱 （1）MCL-01 触发电路，电流互感器，电压互感器,过流保护，给定，电流反馈 （2）MCL-02 Ⅰ组晶闸管，Ⅱ组晶闸管，平波电抗器，RC 阻容吸收,二极管三相整流桥， 晶闸管状态指示 （3）MCL-03 速度变换器，转速调节器，电流调节器 （4）MCL-04 反号器，转矩极性鉴别器，零电流检测器,逻辑控制器. （5）MCL-05 单结晶体管，正弦波，锯齿波触发电路 （6）MCL-06 单相并联逆变器，斩波器 （7）MCL-07 （8）MCL-08 直流斩波电路（Buck-Boost）和电流控制型脉宽调制开关稳压电源实验箱 （9）MCL-09 微机控制的 SPWM 变频调速及空间矢量控制变频调速实验箱 （10）MCL-10 全桥 DC/DC 变换、直流脉宽调速系统实验箱 （11）MCL-11 单相交流调压实验、单相正弦波（SPWM）逆变电路实验 IGBT、VDMOS、GTR 电力电子器件实验箱
    （12）MCL-12 电子模拟系统 （13）MCL-13 采用 DSP 控制的变频调速实验箱 （14）MCL-14 采用 DSP 控制的直流方波无刷电机调速实验箱 （15）MCL-15 整流电路的有源功率因数校正实验箱 （16）MCL-16 直流斩波电路（升压斩波、降压斩波）、单相交直交变频电路的性能研 究、半桥型开关稳压电源的性能研究 （17）MCL-18 速度变换器，转速调节器，电流调节器，电流互感器，电压互感器,过流保 护，给定，电流反馈 （18）MCL-20 给定，触发电路，Ⅰ组晶闸管，平波电抗器，RC 阻容吸收,二极管三相整 流桥 （19）MCL-33 触发电路，Ⅰ组晶闸管，Ⅱ组晶闸管，平波电抗器，RC 阻容吸收,二极管 三相整流桥 （20）MEL-11 电容箱 （21）MEL-02 三相芯式变压器 （22）MCL-34 挂箱：反号器(AR)，转矩极性鉴别器(DPT)，零电流检测器(DPZ)，逻辑控制 器(DLC) 三．触发电路实验挂箱 MCL05 MCL-05 挂箱为触发电路专用挂箱，其中有单结晶体管，正弦波，锯齿波同步移相触发 电路。 面板左上方装有同步变压器原边组的接线柱，下有“触发选择开关”，可根据需要选择 “单结管”，“锯齿波”等触发电路。 当外加同步电压 220V 为时，通过触发电路选择直键开关可选择输出至单结管触发电路, 锯齿波触发电路的同步电压分别为 60V、7V 1．单结晶体管触发电路 由单结晶体管 V3，整流稳压环节，及由 V1,V2 等组成的等效可变电阻等组成，其原理 图如图 1－1 所示。
    由同步变压器副边输出 60V 的交流同步电压，经全波整流，再由稳压管 VST1,VST2 进 行削波，而得到梯形波电压，其过零点与晶闸管阳极电压的过零点一致，梯形波通过 R7,V2 向电容 C2 充电，当充电电压达到单结晶体管的峰点电压时，单结晶体管 V3 导通，从而通 过脉冲变压器输出脉冲。同时 C2 经 V3 放电，由于时间常数很小，Uc2 很快下降至单结晶体 管的谷点电压,V3 重新关断，C2 再次充电。每个梯形波周期，V3 可能导通，关断多次，但 只有第一个输出脉冲起作用。电容 C2 的充电时间常数由等效电阻等决定，调节 RP1 的滑动 触点可改变 V1 的基极电压，使 V1,V2 都工作在放大区，即等效电阻可由 RP1 来调节，也 就是说一个梯形波周期内的第一个脉冲出现时候（控制角）可由 RP1 来调节。 元件 RP1 装在面板上，同步信号已在内部接好。 2．集成电路触发电路 KJ004 可控硅移相电路 KJ004 可控硅移相触发电路适用于单相、三相全控桥式供电装置中,作可控硅的双路脉 冲移相触发。器件输出两路相差 180 度的移相脉冲,可以方便地构成全控桥式触发器线路。 电路具有输出负载能力大、移相性能好、正负半周脉冲相位均衡性好、移相范围宽、对同步 电压要求低,有脉冲列调制输出端等功能与特点。 一、电路工作原理： 电路由同步检测电路、锯齿波形成电路、偏形电压、移相电压及锯齿波电压综合比较放大电 路和功率放大电路四部分组成。电原理见下图：锯齿波的斜率决定于外接电阻 R6、RW1,
    流出的充电电流和积分电容 C1 的数值。对不同的移相控制电压 VY,只有改变权电阻 R1、 R2 的比例,调节相应的偏移电压 VP。同时调整锯齿波斜率电位器 RW1,可以使不同的移相 控制电压获得整个移相范围。触发电路为正极性型,即移相电压增加,导通角增大。R7 和 C2 形成微分电路,改变 R7 和 C2 的值,可获得不同的脉宽输出。的同步电压为任意值。 二、封装形式 电路采用双列直插 C—16 白瓷和黑瓷两种外壳封装,外形尺寸按电子工业部部颁标准。《半 导体集成电路外形尺寸》SJll00—76
    输 出 空 锯齿波形 成 -Vee(1kΩ) 空 地 1 2 3 4 5 6 7 同步输 综合比 入 8 较 9 空 微分阻 封锁调 容 制 输 出 +Vcc 10 11 12 13 14 15 16 功 能 引线脚 号 三、典型接线图及各点波形 同步串联电阻 R4 的选择按右式计算：R4=同步电压/2～3×103（Ω） 各点波形式如右图所示 四、电参数： 1．电源电压：直流+15V、-15V,允许波动土 5％(±10％时功能正常)。 2．KJ004 电源电流：正电流≤15mA,负电流≤10mA。 3．同步电压：任意值。 4．同步输入端允许最大同步电流：6mA(有效值) 5．移相范围≥1700(同步电压 30V,同步输入电阻 15kΩ) 6．锯齿波幅度：≥10V(幅度以锯齿波平顶为准)。 7．输出脉冲： (1)宽度：400μS—2mS(通过改变脉宽阻容元件达到)。
    (2)幅度：≥13V。 (3)最大输出能力 100mA(流出脉冲电流)。 (4)输出管反压：BVCEO≥18V(测试条件 Ie≤100μA)。 8．正负半周脉冲相位不均衡≤±30。 9．使用环境温度为四级：C：0—70℃ R：-55—85℃ E：-40—85℃ M：-55—125℃ 3．锯齿波同步移相触发电路 锯齿波同步移相触发电路由同步检测，锯齿波形成，移相控制，脉冲形成，脉冲放大等 环节组成，其原理图如图 1－3 所示。 由 VD1,VD2,C1,R1 等元件组成同步检测环节，其作用是利用同步电压来控制锯齿波产 生的时刻和宽度。由 VST1,V1,R3 等元件组成的恒流源电路及 V2,V3,C2 等组成锯齿波形成 环节。控制电压 Uct,偏移电压 Ub 及锯齿波电压在 V4 基极综合叠加，从而构成移相控制环节。 V5,V6 构成脉冲形成放大环节，脉冲变压器输出触发脉冲。 元件 RP 装在面板上 ，同步变压器副边已在内部接好。 四．桥式主电路挂箱 MCL-33 MCL—33 由脉冲控制及移相，双脉冲观察孔，一组可控硅，二组可控硅及二极管，RC
    吸收回路，平波电抗器 L 组成。 本实验台提供相位差为 60O，经过调制的“双窄”脉冲（调制频率大约为 310KHz）， 触发脉冲分别由两路功放进行放大，分别由 Ublr 和 Ublf 进行控制。当 Ublf 接地时，第一组脉 冲放大电路进行放大。当 Ublr 接地时，第二组脉冲放大电路进行工作。脉冲移相由 Uct 端的 输入电压进行控制，当 Uct 端输入正信号时，脉冲前移，Uct 端输入负信号时，脉冲后移， 移相范围为 100 ～ 1600。偏移电压调节电位器 RP 调节脉冲的初始相位，不同的实验初始 相位要求不一样。 双脉冲观察孔输出相位差为 60o 的双脉冲，同步电压观察孔，输出相电压为 30V 左右的 同步电压，用双踪示波器分别观察同步电压和双脉冲，可比较双脉冲的相位。 使用注意事项：单双脉冲及同步电压观察孔在面板上俱为小孔，仅能接示波器，不能 输入任何信号。 1. 脉冲控制。 面板上部的六档直键开关控制接到可控硅的脉冲，1、2、3、4、5、6 分别控制可控硅 VT1、VT2、VT3、VT4、VT5、VT6 的触发脉冲，当直键开关按下时，脉冲断开，弹出时 脉冲接通。 2. 一桥可控硅由六只 5A800V 组成。 3. 二桥可控硅由六只 5A800V 构成，另有六只 5A800V 二极管。 4. RC 吸收回路可消除整流引起的振荡。当做调速实验时需接在整流桥输出端。平波电 抗器可作为电感性负载电感使用，电感分别为 50mH、100mH、200mH、700mH, 在 1A 范 围内基本保持线性。 使用注意事项：外加触发脉冲时，必须切断内部触发脉冲。 实验二 集成电路同步移相触发电路实验 一．实验目的 1．熟悉集成电路同步触发电路的工作原理及各元件的作用。 2．掌握集成电路同步触发电路的调试步骤和方法。 二．实验内容 1．集成电路同步触发电路的调试。 2．集成电路同步触发电路各点波形的观察。
    三．实验线路及原理 电路分脉冲形成，同步移相，脉冲放大等环节，具体工作原理可参见“电力电子技术”有 关教材。 四．实验设备及仪器 1．教学实验台主控制屏 2． MCL—18 组件 3． MCL—05A 组件 4． MEL—03 组件 5．二踪示波器 6．万用表 五．实验方法 1．将 MCL—05A 面板上左上角的同步电压输入端接 MCL—18 的 U、V 端，将“触发电路选 择”拨至“集成电路”位置。 2．分别将 MCL—05A 挂箱上模拟集成触发电路单元的 Uct 端、接地端与 MCL—18 挂箱上 的给定单元中的 Ug 端、接地端相连。 3．三相调压器逆时针调到底，合上主电路电源开关，调节主控制屏输出电压 Uuv=220v， 并打开 MCL—05 面板右下角的电源开关。用示波器观察各观察孔的电压波形，测量触发电路 输出脉冲的幅度和宽度，示波器的地线接于“10”端。 4．确定脉冲的初始相位。当 Uct=0 时，调节 Ub（调 RP）要求α接近于 180°。 5．保持 Ub 不变，调节 MCL-31A 的给定电位器 RP1，逐渐增大 Uct，用示波器观察 U1 及输 出脉冲 UGK的波形，注意 Uct 增加时脉冲的移动情况，并估计移相范围。 6．调节 Uct 使α=90O、60°、30°，观察并记录面板上观察孔“5”-“7”及输出脉冲电压 波形。 六．实验报告 1．画出α=90O、60°、30°时，观察孔“5”-“7”及输出脉冲电压波形。 2．指出 Uct 增加时，α应如何变化？移相范围大约等于多少度？指出同步电压的那一 段为脉冲移相范围。 七．注意事项
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