【正文】 黑龍江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子工程系電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 1 電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 黑龍江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電子工程系 黑龍江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子工程系電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 2 電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng) （一）“綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)” 及其掛箱初次使用或較長時(shí)間未用時(shí)，實(shí)驗(yàn)前應(yīng)首先對(duì)“實(shí)驗(yàn)臺(tái)”及其相關(guān)掛箱進(jìn)行全面檢查和單元環(huán)節(jié)調(diào)試，確保主電源、保護(hù)電路和相關(guān)觸發(fā)電路單元工作正常。 （二）每次實(shí)驗(yàn)前，務(wù)必設(shè)置“狀態(tài)”開關(guān)，并檢查其它開關(guān)和旋鈕的位置。實(shí)驗(yàn)接線，必須經(jīng)教師審核無誤后方可開始實(shí)驗(yàn)。 （三）負(fù)載和電源的選用要嚴(yán)格參考有關(guān)掛件的使用說明，電力電子實(shí)驗(yàn)除需要 電動(dòng)機(jī)作負(fù)載的綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目外，一律采用“ DP01”單元提供的低壓電源和“ DP02”單元提供的小功率負(fù)載。 （四）除非特定的實(shí)驗(yàn)操作要求（必要的實(shí)驗(yàn)方法），任何需要改接線時(shí)，必須先切除系統(tǒng)工作電源：首先使系統(tǒng)的給定為零，然后依次斷開主電路總電源、斷開控制電路電源。 （五）雙蹤示波器的兩個(gè)探頭，其地線已通過示波器機(jī)殼短接。使用時(shí)務(wù)必使兩個(gè)探頭的地線等電位（或只用一根地線即可），以免測試時(shí)系統(tǒng)經(jīng)示波器機(jī)殼短路。 （六）每個(gè)掛箱都有獨(dú)立電源，使用時(shí)要打開上面的電源開關(guān)才能工作，同時(shí)在不同掛件上的單元電路配合使用時(shí)需 要共信號(hào)地。 （七）本實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)，適用于電力電子所有典型實(shí)驗(yàn)，敬請(qǐng)注意。 黑龍江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子工程系電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 3 目 錄 第一部分 典型電力電子器件實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)一 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的研究 實(shí)驗(yàn)二 單相鋸齒波移相觸發(fā)電路的研究 實(shí)驗(yàn)三 三相鋸齒波移相觸發(fā)電路的研究 實(shí)驗(yàn)四 SCR（單向和雙向）特性與觸發(fā)實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)五 GTR 的特性、驅(qū)動(dòng)與保護(hù)實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)六 MOSFET 的特性、驅(qū)動(dòng)與保護(hù)實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)七 IGBT 的特性、驅(qū)動(dòng)與保護(hù)實(shí)驗(yàn) 第二部分 電力電子變換技術(shù)實(shí)驗(yàn) 一、 AC— DC 變換技術(shù) 實(shí)驗(yàn)一 單相半波可控整流電路 實(shí)驗(yàn)二 單相全波可控整流電路 實(shí)驗(yàn)三 單相橋式半控整流電路 實(shí)驗(yàn)四 單相橋式全控整流電路 實(shí)驗(yàn)五 三相半波可控整流電路 實(shí)驗(yàn)六 三相橋式半控整流電路 實(shí)驗(yàn)七 三相橋式全控整流電路 二、 DC— DC 變換技術(shù) 實(shí)驗(yàn)一 Buck 變換電路研究 實(shí)驗(yàn)二 Boost 變換電路研究 實(shí)驗(yàn)三 Buck — Boost 變換電路研究 實(shí)驗(yàn)四 全橋 DC— DC 變換電路研究 三、 DC— AC 變換技術(shù) 實(shí)驗(yàn)一 單相 SPWM 電壓型逆變電路研究 實(shí)驗(yàn)二 基本型三相 SPWM 電壓型逆變電路研究 實(shí)驗(yàn)三 改進(jìn)型型三相 SPWM 電 壓型逆變電路研究 實(shí)驗(yàn)四 三相有源逆變電路研究 四、 AC— AC 變換技術(shù) 實(shí)驗(yàn)一 單相交流調(diào)壓電路 實(shí)驗(yàn)二 三相交流調(diào)壓電路 實(shí)驗(yàn)三 單相交流調(diào)功電路 黑龍江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子工程系電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 4 第一部分 典型電力電子器件實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)一 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的研究 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 了解單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的組成和工作原理。 驗(yàn)證單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的各點(diǎn)工作波形。 二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 用示波器觀察觸發(fā)電路各測試點(diǎn)，記錄波形，分析電路的工作原理。 三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與儀器 觸發(fā)電路掛箱Ⅰ（ DST01） — DT01 單元 。 “電源及負(fù)載掛箱 Ⅰ（ DSP01）” 或者“電力電子變換技術(shù)掛箱Ⅱ a（ DSE03）” — DP01 單元 。 慢掃描雙蹤示波器、數(shù)字萬用表等測試儀器 四、實(shí)驗(yàn)電路的組成及實(shí)驗(yàn)操作 驗(yàn)電路組成及原理： 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的面板布置見圖 11，圖中給出了觸發(fā)電路的原理圖示意圖，交流電源由 A 和 A1 端輸入經(jīng)過整流和穩(wěn)壓管削波后變成梯形波，作為用于 VT2 為電容 C1 提供恒流充電，使移相控制均勻。電容電位大到一定值使得單結(jié)晶體管進(jìn)入負(fù)組區(qū)，從而通過單結(jié)晶體管進(jìn)行放電，當(dāng)電容電壓放至低于單結(jié) 圖 11 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路 黑龍江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子工程系電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 5 晶體管的谷點(diǎn)以下時(shí)， 單結(jié)晶體管阻斷，電容電位再次升高，如此電路就產(chǎn)生一系列脈沖電流。由于同步信號(hào)的作用，脈沖列的第一個(gè)脈沖同步與交流電源，控制該脈沖的相位，并使之作用于晶閘管門極，則可實(shí)現(xiàn)相控整流。 實(shí)驗(yàn)操作： 打開系統(tǒng)總電源，系統(tǒng)工作模式設(shè)置為“高級(jí)應(yīng)用”。將主電源面板上的電壓選擇開關(guān)置于“ 3”位置，即主電源相電壓輸出設(shè)定為 220V。取出主電路的一路輸出“ U”和中線“ L01”連接到電源單元“ DP01”隔離變壓器的輸入端子“ U”和 “ L01”；“ DP01”單元的單相同步信號(hào)輸出端“ A”和“ A1”分別接觸發(fā)電路（ DT01 單元 ）的同步輸入端“ A”和“ A1”；注意連線的極性。之后依次閉合控制電路、掛箱上的電源開關(guān)以及主電路。調(diào)節(jié)“ DT01”單元的“移相”電位器，用示波器觀測電路單元上的各測試點(diǎn)“ C”、“ D”、“ F”、“ G”，并記錄各點(diǎn)波形。參考教材，分析電路工作原理。實(shí)驗(yàn)完畢，依次關(guān)閉系統(tǒng)主電路、掛箱上的電源開關(guān)、控制電路最后關(guān)閉系統(tǒng)總電源。 五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 觀察并記錄觸發(fā)電路各測試點(diǎn)電壓波形。 通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析觸發(fā)電路的工作原理。 黑龍江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子工程系電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 6 實(shí)驗(yàn)二 單相鋸齒波移相觸發(fā)電路的研究 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 了解鋸齒波移相觸發(fā)電路 的工作原理。 了解鋸齒波移相觸發(fā)電路 的一般特點(diǎn)。 二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 用示波器觀察觸發(fā)電路各測試點(diǎn)，記錄各點(diǎn)波形，分析電路的工作原理。 三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與儀器 觸發(fā)電路掛箱Ⅰ（ DST01） — DT02 單元 。 “電源及負(fù)載掛箱 Ⅰ（ DSP01）” 或者“電力電子變換技術(shù)掛箱Ⅱ a（ DSE03）” — DP01 單元 。 慢掃描雙蹤示波器、數(shù)字萬用表等測試儀器 四、實(shí)驗(yàn)電路的組成及實(shí)驗(yàn)操作 實(shí)驗(yàn)電路的組成 ： 集成單相鋸齒波移相觸發(fā)電路的 面板布置見圖 12，圖中給出了集成電路的內(nèi)部原理示意圖。集成電路由同步檢測電路、鋸齒波形成電路、偏移電路、移相 圖 12 集成鋸齒波移相觸發(fā)電路 黑龍江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子工程系電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 7 電壓及鋸齒波電壓綜合比較放大電路和功率放大電路組成。 實(shí)驗(yàn)操作： 打開系統(tǒng)總電源，系統(tǒng)工作模式設(shè)置為“高級(jí)應(yīng)用”。將主電源電壓選擇開關(guān)置于“ 3”位置，即將主電源相電壓設(shè)定為 220V；取出主電路的一路輸出“ U”和輸出中線“ L01”連接到“ DP01”單元隔離變壓器的交流輸入端“ U”和“ L01” ；“ DP01”單元的同步信號(hào)輸出端“ A”和“ B”連接到鋸齒波移相觸發(fā)電路（ DT02）的同步信號(hào)輸入端“ A” 和“ B”。然后，依次閉合控制電路、掛箱上的電源開關(guān)以及主電路。調(diào)節(jié) DT02 單元的移相控制電位器“ RP1”，用示波器分別觀測觸發(fā)器單元各測試點(diǎn)，并記錄各點(diǎn)波形，參考教材相關(guān)章節(jié)的內(nèi)容，分析電路工作原理。實(shí)驗(yàn)完畢，依次切斷主電路、掛箱電源開關(guān)、控制電路以及系統(tǒng)總電源開關(guān)，最后拆除實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線。 五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 觀察并記錄觸發(fā)電路各測試點(diǎn)電壓波形。 分析觸發(fā)電路的組成和工作原理。 分析鋸齒波觸發(fā)電路與單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的區(qū)別。 黑龍江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子工程系電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 8 實(shí)驗(yàn)三 三相鋸齒波移相觸發(fā)電路的研 究 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 了解三相鋸齒波移相觸發(fā)電路的工作原理。 進(jìn)一步熟悉鋸齒波移相觸發(fā)電路的一般特點(diǎn)。 熟悉三相鋸齒波移相觸發(fā)電路的應(yīng)用。 二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 用示波器觀察觸發(fā)電路各測試點(diǎn)，記錄各點(diǎn)波形，分析電路的工作原理。 三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與儀器 “觸發(fā)電路掛箱Ⅱ”或“觸發(fā)電路掛箱Ⅱ a”（ DST02） — DT04 單元 “給定單元掛箱（ DSG01）” 或“給定及調(diào)節(jié)器掛箱（ DSG02）” — DG01單元 三相同步變壓器 DD05 單元 慢掃描雙蹤示波器、數(shù)字萬用表等測試儀器 四、實(shí)驗(yàn)電路的組成及實(shí) 驗(yàn)操作 實(shí)驗(yàn)電路的組成 ： “集成三相鋸齒波移相觸發(fā)電路”面板布置見圖 13，電路以一片集成三相鋸齒波移相觸發(fā)電路芯片（ TC787）為核心，輔以少量外圍器件構(gòu)成。圖中“ Uk2為移相控制輸入端；“封鎖”為輸出脈沖封鎖控制端；“ a、 b、 c”為同步信號(hào)測試端，其對(duì)應(yīng)左側(cè)的電位器用來調(diào)整同步信號(hào)的相位；“ u v w2”為三相鋸齒波測試端；“ G21G26”為輸出脈沖測試端；左下方三個(gè)電位器分別用來控制 圖 13 集成三相鋸齒波移相觸發(fā)電路 黑龍江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子工程系電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 9 移相角初始偏置值和最大、最小逆變角。 實(shí)驗(yàn)操作： 打開系統(tǒng)總電源 ，系統(tǒng)工作模式設(shè)置為“高級(jí)應(yīng)用”。用導(dǎo)線連接給定單元“ DG01”輸出“ Un*”觸發(fā)單元“ DT04”的輸入端“ UK1”；兩單元的信號(hào)地也要通過導(dǎo)線相連；用同步信號(hào)電纜連接“ DD05”單元輸出口“ XST1”與“ DT04”單元 GT1 的同步信號(hào)輸入口“ XST”。完成連線后，后依次閉合控制電路、掛箱上的電源開關(guān)以及主電路。將“ DG01”單元的給定極性開關(guān)撥向上，調(diào)節(jié)正給定電位器，用示波器分別觀測各測試點(diǎn)，并記錄各點(diǎn)波形，參考教材相關(guān)章節(jié)的內(nèi)容，分析電路工作原理。實(shí)驗(yàn)完畢，依次斷開主電路、掛箱電源、控制電路。 五、實(shí)驗(yàn) 報(bào)告 觀察并記錄觸發(fā)電路各測試點(diǎn)電壓波形。 結(jié)合教材及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析三相鋸齒波移相觸發(fā)電路的工作原理。 黑龍江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子工程系電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 10 實(shí)驗(yàn) 四 SCR（單向和雙向）特性與觸發(fā)實(shí)驗(yàn) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 了解晶閘管的基本特性。 熟悉晶閘管的觸發(fā)與吸收電路。 二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 晶閘管的導(dǎo)通與關(guān)斷條件的驗(yàn)證。 晶閘管的觸發(fā)與吸收電路。 三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與儀器 典型器件及驅(qū)動(dòng)掛箱（ DSE01） — DE01 單元 觸發(fā)電路掛箱Ⅰ（ DST01） — DT02 單元 觸發(fā)電路掛箱Ⅰ（ DST01） — DT03 單元（也可用 DG01 取代） 電源及負(fù)載掛箱Ⅰ（ DSP01） 或“電力電子變換技術(shù)掛箱Ⅱ a（ DSE03）”— DP01 單元 逆變變壓器配件掛箱（ DSM08） — 電阻負(fù)載單元 慢掃描雙蹤示波器、數(shù)字萬用表等測試儀器 四、實(shí)驗(yàn)電路的組成及實(shí)驗(yàn)操作 圖 14 晶閘管及其驅(qū)動(dòng)電路 黑龍江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子工程系電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 11 晶閘管的導(dǎo)通與關(guān)斷條件的驗(yàn)證 ： 晶閘管電路面板布置見圖 14，實(shí)驗(yàn)單元提供了一個(gè)脈沖變壓器作為脈沖隔離及功率驅(qū)動(dòng)，脈沖變壓器的二次側(cè)有相同的兩組輸出，使用時(shí)可以任選其一；單元中還提供了一個(gè)單向晶閘管和 一個(gè)雙向晶閘管供實(shí)驗(yàn)時(shí)測試，此外還有一個(gè)阻容吸收電路，作為實(shí)驗(yàn)附件。打開系統(tǒng)總電源，將系統(tǒng)工作模式設(shè)置為“高級(jí)應(yīng)用”。將主電源電壓選擇開關(guān)置于“ 3”位置，即將主電源相電壓設(shè)定為 220V；將“ DT03”單元的鈕子開關(guān)“ S1”撥向上，用導(dǎo)線連接模擬給定輸出端子“ K” 和信號(hào)地與“ DE01”單元的晶閘管 T1 的門極和陰極；取主電源“ DSM00”單元的一路輸出“ U”和輸出中線“ L01”連接到“ DP01”單元的交流輸入端子“ U”和“ L01”，交流主電源輸出端“ AC15V” 和“ O” 分別接至整流橋輸入端“ AC1”和“ AC2”，整流橋輸出接濾波電容（“ DC+”、“ DC”端分別接“ C1”、“ C2”端）；“ DP01”單元直流主電源輸出正端“ DC+”接“ DSM08”單元 R1 的一端， R1的另一端接“ DE01” 單元單向可控硅 T1 的陽極， T1 的陰極接“ DP01”單元直流主電源輸出負(fù)端“ DC”。閉合控制電路及掛箱上的電源開關(guān)，調(diào)節(jié)“ DT03”單元的電位器“ RP2”使“ K”點(diǎn)輸出電壓為“ 0V”；閉合主電路，用示波器觀測 T