东华大学2014电力电子技术 实验指导书

图 1－1 锯齿波触发电路原理和接线图 注：G 给定的 Ug 孔连接到触发电路的 Uct 孔(Uct 为触发电路的控制电压)。
四．实验设备及仪器
1．教学实验台主控制屏 3．锯齿波触发电路 NMCL-36C 5. 二踪示波器 2．G 给定 NMCL-31A 4．三相触发电路和晶闸管主回路 NMCL-33F
注：回路电流不能超过所选电阻器的额定值。 表 2-1 单相桥式整流电路电阻负载时输入输出电压值 a=150 Ud（V） U2（V） a=120 a=90 a=60 a=30
图 2－3
单相半控桥整流电路电阻负载 u d、u VT 的波形
3．单相桥式半控整流电路电阻—电感性负载测试 保持前面接线不变， 只撤除平波电抗器上的短接线， 使回路保持 R、 L 串联形式的阻感性负载。 电感性负载的单相桥式半控整流电路初始相位角为=180°。前已满足，不必重设。 本实验直流主回路接线分两种情况：a.无续流二极管 b.有续流二极管。 （1）无续流二极管 （a）将 G 给定电位器 RP1 逆时针调到底，使 Ug=0，即 Uct=0。电阻负载 Rd 调节至最大。 （b）主电源送电，此时 α=180°（初始相位角）。 增大 Ug，观察 α=30°、60°、90°、120°、150° 时 u d、uVT 波形并记录 uVT 的波形于图 2－4 a)。 （c）在某一 α 值时突然关断触发电路电源（自身的电源开关），观察是否出现 ud 失控波形。 如不发生失控现象，重新使电路工作，然后通过减小控制角 α 或电阻 R 使电流增大后再试。 记录发生失控时的 U2 值，并记录失控时的 ud、uVT1、uVT3 波形于图 2－5。 （2）有续流二极管
1. 均以“0V”为参考点，利用示波器分别观察同步电压的波形和触发脉冲波形 a. 三相同步电压与三相交流电源的频率相同，且字母（u/v/w) 对应的相其相位相同，只是前者 幅值较小。观察同步电压三相波形是否依次滞后 120°。 b. 检查触发双脉冲的波形与相序：双脉冲波形周期与同步电压相同，一对双脉冲由两个幅值、 脉宽完全相同，相位相差 60°的单脉冲组成。6 个脉冲观察孔从左到右依次记为 1# ~ 6#触发 脉冲（分别控制 1 ~ 6#晶闸管），且从 1#至 6#其波形相位依次滞后 60°。 2. 估算触发角 α 移动范围 任选一脉冲观测孔（如 1#）。当 Ug ＝0 时，改变 NMCL-33F 的偏移电压“Ub”使 1#脉冲 波形向右移动，及至不能再移之时停止改变 Ub ，此处为 α 值增大的极限位置，读取 α 角位置 并保持“Ub”不变；再自零起增大 Ug，双脉冲波形将向左移动，不断增大 Ug 直至脉冲不再移动 时停止，此处为 α 值最小的位置。两个 α 值（最大和最小）之间的角度即为脉冲的移相范围。 3. 以同步电压正弦波为参考，记录 α = 60°时 UG1～UG6 的脉冲波形于图 1－4 中。 触发角读取方法举例见下图 1－3：
图 1－3 三相整流触发角读取方法 Uu： 交流输出电源 U 相电压 Usu： U 相同步电压 UG1：“1”的输出脉冲 Uu 与 Usu 波形频率、相位完全一致。 以上电压均以“0V”为参考点 注意：同步电压正半周 30°处(自然换相点处)定义为三相整流触发电路的 α = 0°
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图 1—4
双脉冲触发电路波形
“主电源送电”的含义是：按下交流电源“闭合“的绿色按钮。
6. 数字表计的读数显示滞后于调节进程，因此相应的操作的宜缓。 固纬 GRS-6032A 示波器的使用 1. 示波器调节的主要目标显示为： 屏幕上方显示信息：“ smpl ” 屏幕下方显示信息：“DC 2V（或 5V） 2 mS （或 5mS） LINEf AC”
六．实验方法
1．触发电路控制回路调试： 将主电源控制屏的电源输出 U、V 端接入锯齿波触发电路同步电压的 u、v 端。主回路线不接。 a)．主电源送电（按下交流电源绿色闭合按钮），用示波器检查各观察孔对 7#孔的电压波形。 b)．调节脉冲移相范围：按图 2－2 所示α读取方法来设定单相整流电路初始相位角。 用示波器观察 G1/K1 相对于同步电压的位置，当“G”输出电压 Ug=0 时，调节偏移电压 Ub， 在脉冲波形刚好不再右移的瞬间， 立刻停止调节。 此时角应接近初始触发角 180°， 对应于 Ud=0。 此后 Ub 保持不变。 注意：在调节偏移电压 Ub 时，要注意捕捉脉冲波形刚刚不再右移的瞬间，此时应立刻停止 调节，以免调过头后形成控制死区，影响 Ug 给定电压对角的线性控制。 调节 Ug，即增加 Uct，脉冲将向左移动，继续增大直至脉冲刚刚消失为止，此时触发角 min≈30°。移相范围为=30°~180°。观察后 Ug 重新归零。
东华大学信息学院
电力电子技术
实验指导书
2014 年 4 月
目录
实验一 实验二 实验三 实验四
晶闸管触发电路研究 单相桥式半控整流电路 三相桥式整流电路 三相有源逆变电路
附录一 附录二
固纬 GRS-6032A 示波器使用简介 固纬 GRS-6032A 示波器面板图片
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《电力电子实验》一般注意事项： 1. 每次合、分主回路电源前要将各高、低压调压器（如：三相交流调压 器、G 给定 Ug 电位器）旋至最小位置，电阻器置最大值。 2. 晶闸管控制极内部已连线至触发电路，面板上插孔禁止连接导线。 3. 使用双踪示波器时两个探头的接地线要共点，以免因电压差造成过流。 测量 Ud 时示波器探头的正极（红线）置晶闸管共阴极，负极（黑线） 置晶闸管共阳极； UVT 是晶闸管阳极对阴极的电压，测量时探头红线 置阳极，黑线置阴极。 4. 交直流表要分清，选择量程要符合要求。 5.
图 2－1 单相桥半空整流电路接线图
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。
四．实验设备及仪器
1．教学实验台主控制屏 3．G 给定 NMCL-31A 5.续流二极管 NMCL-33F 7.直流电流表 NMCL-001/1 2. 触发电路和晶闸管主回路 NMCL-36C 4．平波电抗器 NMCL-3310 6.可调电阻 NMEL-03/4 5 8 二踪示波器
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五．实验方法
（一）锯齿波移相触发电路调试及各点波形的观察 1． 将 NMCL-36C 锯齿波触发电路面板上左上角的同步电压 u、 v 对应接到交流电源输出的 U、 V 端。 2．合上 MEL-002T 操作电源绿色开关。用示波器观察触发电路各观察孔对 7#孔的电压波形。 1#孔为正弦波同步电压次级，2#为时间延伸的同步电压负半周，3#为锯齿波同步信号，4#为 脉冲转折波形，5#为脉冲形成波形，6#为脉冲放大波形，G1K1~G4K4 为脉冲输出波形。 分析、比较各波形相互的对应关系。 3． 调节脉冲移相范围 将低压单元的“G”输出电压调至 0V， 即将控制电压 Uct 调至零， 调节偏移电压 U（即调 RP） ， b 使触发脉冲向右移动，直到不再移动时为止。此点为触发角 α 值最大处。读取 α 角位置并保持 “Ub”不变；再自零起增大 Ug，脉冲波形将向左移动，不断增大 Ug 直至脉冲即将消失时停止， 此点为 α 值最小处。两个 α 值（最大和最小）间隔的角度即为脉冲的移相范围。 4．调节 Uct，使=60°，观察并记录 U1~U6（对应 1#~6#孔的电压）及输出脉冲电压 UG1K1，UG2K2 的波形，记录在图 1—2 中。各波形在横坐标时间轴上要对应起来。用同样方法观测 UG3K3，UG4K4 的波形，比较与 UG1K1，UG2K2 之间的相位关系。
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五．注意事项
1．实验前必须先了解晶闸管的电流额定值（本装置单相晶闸管为 1.7A，使用时要求主回路电流小于 1A），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。晶闸管门极不须连线。 （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。否则可能烧毁 熔丝。以后在三相整流及逆变电路负载实验中均按此原则操作，不再重申。
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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．掌握锯齿波触发电路的原理和应用方法。 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
单相桥式半控整流电路每一个导电回路只包含一个晶闸管，另外一个整流器件为二极管。见图 2－1。
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实验一
锯齿波同步移相触发电路实验
一．实验目的
1．锯齿波同步移相触发电路的工作原理。 2．掌握锯齿波同步触发电路的调试方法。 3．测试锯齿波同步触发电路各点波形及移相特性。
二．实验内容
1．锯齿波同步触发电路的调试。 2．锯齿波同步触发电路各点波形观察，分析。
三．实验线路及原理
锯齿波同步移相触发电路主要由同步电源、同步信号、锯齿波形成、脉冲移相、脉冲形成、脉冲 放大、 脉冲输出七个环节。 分别对应 1#~6#及 G1/K1 七处检测孔。 其工作原理可参见“电力电子技术” 有关教材。
（二）双脉冲触发电路 使用面板：G 给定 NMCL-31A、触发电路和晶闸管主回路 NMCL-33F 双脉冲触发电路作为两组晶闸管变流桥的内置式触发电路，晶闸管控制部分连线已内部完成，无须 外部再连。
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将 G 给定的“Ug ”接到 NMCL-33F 的“Uc t ”，NMCL-33F 的脉冲封锁控制端“Ub l f ”接参考 点“0V”（本线若不接不影响双脉冲测试），见下图，即可开始触发电路的调试。
图 2－2 单相整流电路触发角读取方法示意图 Uu：交流输出电源 U 相电压 以上电压均以“0V”为参考点
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Usu：U 相同步电压
UG1：“1”的输出脉冲