电力电子实验指导书2016.4

三、实验报告
1. 绘制完整的实验电路原理图，分析电压型三相桥式逆变电路的工作波形产生 的原因。 2. 对比电阻负载和阻感负载下的波形，并进行讨论分析。 3. 分析说明上下桥臂切换时，为什么要设置死区时间。 4. 讨论并分析出现的异常现象和故障。
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负载电压输出波形图 13
PWM1
t
PWM2
t
PWM3
t PWM4
t
PWM5
t
PWM6
t
PWM1 和 PWM2 之间的死区
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t 5）按下主电源底柜可变交流输出闭合开关，调节“交流电压输出调节器” ，用万 用表将输出相电压调到 25V。用示波器测量主电路中整流滤波模块输出的直流电压 Ud 波形，并测出其平均值。 Ud t
6）当三相负载为电阻（100Ω） ，观测负载电压波形，记录其波形、幅值、频率于 负载电压输出波形图中（注意示波器参考地的正确使用） 。在三相 PWM 控制模块的 调制波频率可调范围内，改变其频率值，观察相应的负载电压波形、幅值和频率的变 化。 7）当三相负载为阻感时（100Ω、100mH） ，观测负载电压波形，记录其波形、 幅值、频率。在三相 PWM 控制模块的调制波频率可调范围内，改变其频率值，观察 相应的负载电压波形、幅值和频率的变化。
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注：实验中，当 Ud 较大（<60）时，负载电阻会发烫，不要用手长时间 接触电阻负载部分的外壳，以免烫伤，故避免长时间运行在 Ud 较大电压 （<60）下，以及主电路输入电压不要超过交流 25V。
UUV(V) Ud(V) Ud (30°) 30 60 90
uVT (30°)
Ud (60°)
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实验一
一、实验目的
三相桥式全控整流电路的性能研究
1、熟悉三相桥式全控整流电路的组成。 2、熟悉三相桥式全控整流电路中各元器件的作用、工作原理。 3、分析三相桥式全控整流电路在电阻负载、阻感负载时的工怍特性，改变控制 角，观测对电路波形的影响。
二、实验项目及实验步骤 1. 实验原理
图 1-1 三相桥式全控整流电路 整流输出电压平均值理论公式： 阻感负载时，Ud = 2.34*U2*cos (0 ≤ ≤ 90) 电阻负载时，Ud = 2.34*U2*cos (0 ≤ ≤ 60) Ud = 2.34*U2*[1+cos(60+)] (60 < ≤ 90)
实验二 三相方波逆变电路的性能研究
一、实验目的
1. 熟悉电压型三相桥式逆变电路结构、元器件和工作原理，了解、掌握以 下内容。 2. 绝缘栅双极晶体管 IGBT 器件的工作原理和应用。 3. PWM 控制电路的工作原理。 4. 电压型三相桥式逆变电路的结构和工作原理。
二、实验项目及实验步骤 1. 实验原理
ωt
GV-、VU
ωt
GW-、WV
ωt
d. 调节“Uct”旋钮，即调节控制角，且保证<90，重复步骤 c，观察相序 变化。 4）断开主电路交流电以及 24V 直流电（注意：先断主电路，再断 24V)，将脉 冲变压器模块（编号 20）和晶闸管模块（编号 17）之间的扁平线缆连接，并按 正确的上电顺序上电（注意：先接通 24V，再闭合主电路)。 a. 当负载为电阻（300Ω） ，缓慢调节“Uct”旋钮，用示波器观察控制角=30、 60、90时的负载电压 ud、晶闸管 VT1 两端电压 uVT 的波形(注意示波器参考地 的用法，不要接错） ；测量负载电压 Ud 的值，将实验数据记录在下表中。
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的相位，以确保上述相位关系。 U
t
b. 以地为参考点，用示波器测量并记录双窄脉冲输出“GU-、GU+、GV-、 GV+、GW-、GW+”的波形和相位关系，测量电压幅值。 GUωt GW+ ωt GVωt GU+ ωt GWωt GV+ ωt
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GU-、GU+（GV-、GV+或 GW-、GW+）
ωt c. 以地为参考点，用示波器同时观测及记录双窄脉冲“GU-”与同步电压信 号“UW”的对应关系；双窄脉冲“GV-”与同步电压信号“VU”的对应 关系；双窄脉冲“GW-”与同步电压信号“WV”的对应关系。 GU-、UW
图 2-1 三相方波逆变电路
2、模块对应关系
模块名称 IGBT 半桥模块 eEEPm-03-01 整流滤波模块 eEEPm-05-02 底柜负载箱 eHCP2000-RL 底柜主电源箱 eHCP2000-P V1-6 D1-4、RV、L1、C1-2、F R1、R2、R3 L2、L3、L4 模块供电电源， 即 24V 直流电源； 主电路输入， 即 25V 交流电压源。 电路元件组成 编号 3 4-1-2-3 6 底柜 底柜 三相 PWM 控制模块 eEEPm-02-02 三相 PWM 控制模块
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注：
a. 上电顺序：先接通模块的供电电源 24V，再合上主电路部分的电，上电前
一定要检查控制模块和主电路上的各个设定旋钮和开关是否在初始位置。
b. 断电顺序：先断开主电路部分的电，再断开模块的供电电源 24V， 断电
后一定要检查控制模块和主电路上的各个设定旋钮和开关是否在初始位置。
c. 连接和调整线缆或示波器引线时，一定要断开主电路电源。 3）将脉冲变压器模块（编号 20）和晶闸管模块（编号 17）之间的扁平线缆断 开。将双窄脉冲驱动模块（编号 18）的“Uct”旋钮，向左旋转至最小，即控制 角=0。接通底柜 24V 直流电源，将双窄脉冲驱动模块的开关拨为 ON，然后 按下主电源底柜可变交流输出闭合开关，调节“交流电压输出调节器” ，用万用 表将相电压输出调到 25V，并保证三相电压正常。 a. 以地为参考点，用示波器测量并记录同步电压输出端子 UW、VU、WV 的 波形， 是否为 UW 超前 VU， VU 超前 WV， WV 超前 UW， 相位应互差 120。 否则，需要断开底柜交流电输出开关，重新调整交流电输出孔 U、V、W
2、模块对应关系
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模块名称 晶闸管模块 eEEPm-20-01 双窄脉冲驱动模块 eEEPm-21-01 脉冲变压器模块 eEEPm-22-02 电源同步模块 eEEPm-22-01 底柜负载箱 eHCP2000-RL 底柜主电源箱 eHCP2000-P VT1-VT6
电路元件组成
编号 17 18 20 19 底柜 底柜
电力电子技术
实验指导书
杨 钧 2016/4/5
电力电子实验项目
实验一 三相桥式全控整流电路的性能研究 实验二 三相方波逆变电路的性能研究 电力电子实验基本注意事项
1. 实验前应认真阅读实验指导书，严格按照实验指导书中的操作方式进行实 验。 2. 闭合以及断开可调电源时，应首先将可调电源输出值置于最小输出。 3. 完成一项实验后，应先将实验台断电，再改变系统连接，进行下一项实验。 4. 更换保险管时，须断电操作。 5. 必须按照实验设备说明书或实验指导书中描述的操作顺序对实验设备进行 上电、断电操作。 6. 使用示波器需注意的问题 1）本实验室使用的示波器为双踪示波器，提供有两根测量探头，探头带有地 线 （即小夹子这条线） ， 示波器的地线在测量信号过程中， 需接相应的参考地 （根 据测量需要选择不同的参考地） 。为防止同学们在同时测量两点信号时，将两探 头的地线接错，从而导致损坏仪器设备的情况发生，本实验室只在一根探头上 配有地线，当使用另一探头时也可利用该地线，不影响测量。 （注意：当测量参 考点一致时，两探头可同时测量不同的两个信号，这种情况可以测量出两信号 之间的相位关系；参考点不相同时，探头应单独使用） 。 2） 示波器的电压或时间量程档都带有微调开关 （TDS 1002 数字示波器除外） ， 在不需要正确读取测量信号数据时，可利用微调将测量信号调到合适的比例， 以方便观察。例如,在我们以下的实验项目中，大多数情况需要确定信号之间的 相位关系，这时我们可以通过使用时间量程档配合微调开关，将所测信号周期 调到合适位置（如，在示波器上三个大格表示一个周期） ，这样就可以快速地判 别出不同信号之间的相位差了（注意：在需要正确测量数据时，请将微调开关 关闭，一般顺时针扭到尽头为关闭） 。同样，在示波器探头上也带有电压值衰减 开关， ‘×10’位置表示所测信号的电压值经探头衰减了 10 倍再送入示波器， 因此在示波器上所读出的信号幅值要乘以 10。 ‘×1’位置为正常读数。 （注意： 如果示波器探头上未带衰减度开关，则表示探头已经衰减了 10 倍）
注：
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a. 上电顺序：先接通模块的供电电源 24主电路上的各个设定旋钮和开关是否在初始位置。
b. 断电顺序：先断开主电路部分的电，再断开模块的供电电源 24V， 断电
后一定要检查控制模块和主电路上的各个设定旋钮和开关是否在初始位置。
c. 连接和调整线缆或示波器引线时，一定要断开主电路电源。 3）将三相 PWM 控制模块（编号 3）“调制波频率”旋钮，向左旋转至最小。 4）接通底柜 24V 电源，主电路断开，将三相 PWM 控制模块的开关拨为 ON， 用示波器观测六路 PWM 信号（PWM1～PWM6） ，及 PWM1 和 PWM2、PWM3 和 PWM4、PWM5 和 PWM6 之间的死区时间。旋转“调制波频率”旋钮，再次 观测 PWM 波形变化。
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3. 实验步骤及数据记录
1）熟悉各个模块的功能，检査控制电路和主电路的电源开关是否为关闭状态。
确认底柜的“交流电压输出调节器”是否调到最小（逆时针调到尽头） 。
2）按照实验原理图“图 2-1”进行接线。实际接线可参考下图。输出负载先接 100Ω阻性负载。 参数设定： 参数名称 调制波频率 电阻负载 阻感负载 模块供电 主电路输入 设置值 200~2KHz 可调 100Ω 100Ω、100mH 直流 24V 交流 25V
b.当负载为阻感时（300Ω、300mH） ，重复步骤 a，观察波形变化。
三、 实验报告