电力电子技术实验大纲

电力电子技术实验大纲
一、要紧内容
1.实现操纵触发脉冲与晶闸管同步；
2.观测单相半控桥在纯阻性负载时u d，u VT波形，测量最大移相范畴及输入-输出特性；
3.单相半控桥在阻-感性负载时，测量最大移相范畴，观看失控现象并讨论解决方案；
二、方法和要领
1.实现同步：
◆从三相交流电源进端取线电压Uuw〔约230v〕到降压变压器〔MCL-35〕,输出单相电压〔约124v〕作
为整流输入电压u2；
◆在〔MCL-33〕两组基于三相全控整流桥的晶闸管阵列〔共12只〕中，选定两只晶闸管，与整流二极
管阵列〔共6只〕中的两只二极管组成共阴极方式的半控整流桥，保证操纵同步，并外接纯阻性负载。

摸索：接通电源和操纵信号后，如何判定移相操纵是否同步？
2.半控桥纯阻性负载实验：
◆连续改变操纵角α，测量并记录电路实际的最大移相范畴，用数码相机记录α最小、最大和90o时的输
出电压u d波形〔注意：负载电阻不宜过小，确保当输出电压较大时，Id 不超过0.6A〕；
摸索：如何利用示波器测定移相操纵角的大小？
◆在最大移相范畴内，调剂不同的操纵量，测量操纵角α、输入交流电压u2、操纵信号u ct和整流输出
Ud的大小，要求不低于8组数据。

3.半控桥阻-感性负载〔串联L=200mH〕实验：
◆断开总电源，将负载电感串入负载回路；
◆连续改变操纵角α，记录α最小、最大和90o时的输出电压u d波形，观看其特点〔Id 不超过0.6A〕；
◆固定操纵角α在较大值，调剂负载电阻由最大逐步减小〔分别达到电流断续、临界连续和连续0.5A值
下测量。

注意Id ≤0.6A〕，并记录电流Id波形，观看负载阻抗角的变化对电流Id的滤波成效；
摸索：如何在负载回路猎取负载电流的波形？
◆调整操纵角α或负载电阻，使Id≈0.6A，突然断掉两路晶闸管的脉冲信号〔模拟将操纵角α快速推到
180o〕，制造失控现象，记录失控前后的u d波形，并摸索如何判定哪一只晶闸管失控；
三、实验报告要求
1．实验差不多内容〔实验项目名称、条件及实验完成目标〕
2．实验条件描述〔要紧设备仪器的名称、型号、规格等；小组人员分工：要紧操作人、辅助操作人、数据记录人和报告完成人〕
3．实验过程描述〔含每个步骤的实验方法、电路原理图、使用仪器名称型号、使用量程等〕；
4．实验数据处理〔含原始数据记录单、运算结果及工程特性曲线，〕；
5．实验综合评估〔对实验方案、结果进行可信度分析，提出可能的优化改进方案〕；
6．摸索：
◆阐述选择实验面板晶闸管序号构成半控桥的依据。

◆测绘电阻负载时u d = f (α)和u d = f (u ct)的实验特性曲线〔注：由数据处理软件自动生成〕，其中将实
验u d = f (α)与理论推算u d = f (α)特性曲线比较〔在同一坐标系内〕，假设存在误差，分析成因。

◆分析阻-感性负载时，什么缘故减小负载电阻输出电流的波形越趋平稳？基于有较大的感抗值，电路能
否接纯感性负载工作，什么缘故？
◆分析同样的阻感负载时，本电路与单相全控桥电路的输出电压u d特点差异，说明缘故。

◆假设以u d = f (u ct)的实验特性曲线作为操纵电源的静态模型建模依据，该电源的近似放大系数Ks≈？
我们需要什么样的专业课实验报告书？
当进入大三以后，会面对专门多专业课程的实验项目，如何让这些实验的报告表达出它应该有的〝专业〞性？
撇开具体的实验内容不谈，实验报告应该具有以下共同的特质：
1．报告具有尽可能丰富的实验信息。

例如实验的工作条件描述、实验团队的分工构成描述、实验预期结果的描述等等，这些都在为成就一个专业工程师做着有益的铺垫。

2．实验数据的处理手段应表达专业性。

面对大量的数据运算和分析，必须充分利用信息化手段，请即刻摒弃手绘坐标纸之类的落后方法处理数据，不要让报告失去应有的客观性和专业性。

3．实验结果不能如同陈设的僵尸躺在报告上，应该给予它鲜活的血肉和生命力。

●测试结果〔数据或波形图等〕应附有明确的测试条件说明，应有足够的量纲标识；
●实验结果与理论预期的比对是必要的，误差分析应该是实实在在的，不要务虚；
●实验结果说明了什么？请拿出你的看法，如同一场电影看罢，总会有所评判一样，提炼和升华是学习
的终极；
●对现有实验方案的优劣应有所摸索，能够试试提出优化方案或展望；
●数据结果能够不准确，方案能够不完美，但发自内心原生态的摸索是绝对不可或缺的和最最重要的，
它是一份报告的价值所在，也为老师所乐见。

4．一次实验是有限的，但对它的摸索应该是无限的。

报告在具备差不多要素的前提下，不要太拘泥于固定的模板格式，不要太局限于实验本身的范畴，假如报告上显现了由此而衍生的许许多多，例如扩展仿真实验、扩展的方案讨论、扩展的的器件或设备描述、扩展的应用案例、扩展的…，对于教授者和学业者，确实是莫大的幸事。

假如你是如此做的，就不用去重复做许多的实验，举一反三即可。

5．请强化报告的可读性，表现出你的热忱和投入。

写作考虑到读者的体验度了吗？要尽可能的提升条理性和可视性，不要提交一份只有自己才能读明白的报告，当你调用所有的资源和手段投入到这份报告之中时，或许能从中读出你的热情和心血，我们就该向你致敬了。

一句话概之，实验报告不仅仅是记录，更应该有摸索和扩展……
实验二、三相全桥整流及有源逆变实验
四、要紧内容
1.观测整流状态下阻性负载、阻-感性负载时u d，u VT波形；
2.观测逆变状态下〔阻-感性-反电动势负载〕u d，u VT波形及逆变功率测量；
五、方法和要领
1.连接三相整流桥及逆变回路
◆由三相隔离变压器〔MCL-32〕二次绕组接至三相降压变压器〔MCL-35〕,输出三相电源〔线电压约110~130v〕
作为三相变流桥的交流输入；
◆由三相隔离变压器〔MCL-32〕二次绕组接至由二极管组成的三相不可控全波整流桥，作为逆变时负载回路
的电动势源〔大小恒定的电压源〕；
◆由双刀双置开关构成整流和逆变选择回路〔严禁主回路带电时切换此开关〕；
◆约定整流、逆变临界操纵点为Uct = 0，当Uct﹥0时，处于整流移相操纵；Uct﹤0时处于逆变移相操纵：
2.整流工作
◆阻性(450Ω)负载测试：双置开关选择整流回路，负载电阻设定为最大〔约450Ω〕，加正给定电压。

1)观测并记录整流状态下α≈0O，60O，90O时u d、u VT波形〔注意限制Id≤0.6A〕；
2)α≈0O时封锁任1只晶闸管的脉冲信号，记录u d的波形及大小值；
3)α≈0O时封锁任2只晶闸管的脉冲信号，记录u d的波形及大小值；〔一次：共阴极组2只；一次：阴极阳
极组各1只〕
◆阻-感〔300Ω+ 700mH )负载测试：双置开关选择整流回路，观测并记录α=30O，90O时u d、u VT波形〔注
意限制Id≤0.6A〕；α=60O封锁分别1只和2只晶闸管的脉冲信号，记录u d的波形及大小值。

3.逆变工作
断掉主回路电源，将负载回路切换到逆变条件，注意逆变电动势源的直流极性。

◆选负给定信号，保持负载为〔450Ω+700mH〕，再合上电源，观测逆变状态下β=60O，90O时u d，u VT波形；
◆在恒定负载情形下〔电阻450Ω，电感700mH，直流反电动势E差不多恒定〕，在最大逆变移相范畴内，测
定电网实际吸取直流功率Pk = f (Ud)的函数曲线〔不低于8组数据点〕。

，三相全控桥输出等效电阻Rn=12 Ω。

六、实验报告要求：
1.实验项目名称
2.实验差不多内容〔条件及实验要求〕
3.实验条件描述〔要紧设备仪器的名称、型号、规格等；小组人员分工：要紧操作人、辅助操作人、数据记
录人和报告完成人〕
4.实验过程描述〔含每个步骤的实验方法、电路原理图、使用仪器名称型号、使用量程等〕；
5.实验数据处理〔含原始数据清单、运算结果、特性曲线等〕；
6.误差分析〔分析方案、方法、仪器、操作等带入的必定、偶然误差因素〕；
7.专门要求：
◆分析比较整流工作时，阻性负载和阻感负载再缺相(丢失一路触发信号)故障下，Ud瞬时波形的差异性？
◆整流状态下阻-感负载时，α=90O时ud的瞬时波形就一定有正负半波对称吗，什么缘故？
◆说明逆变状态下，逆变电源的负载波形是电路上哪两端的波形？什么缘故逆变输出电压Ud越高，负载电流
Id越小？
◆对Pk = f (Ud)曲线结果作趋势分析。

实验三 半桥型开关稳压电源的性能研究
一、
要紧内容
1． 熟悉PWM 专用芯片SG3525的差不多功能和应用特色，测试其典型功能端波形； 2． 测试和分析半桥型开关电源在开环和闭环两种模式下的输出性能
二、
要紧实验内容和技术要领
i. PWM 操纵芯片SG3525的测试
1) 连接：将开关S 1打向〝半桥电源〞，屏蔽误差调剂器反馈输入端。

2) 测试：用示波器分别观看锯齿波振荡器和A 〔或B 〕路PWM 信号的波形，并记录波形的频率和幅值，调剂〝脉冲宽度调剂〞电位器，记录其占空比可调范畴(最大、最小占空比)。

3) 连接：断开主电路和操纵电路的电源，将光电藕输出信号端与半桥电路中的Power-MOSFET 管正确相连。

4)
测试：接通操纵电路电源开关〝S 2〞，观看Power-MOSFET 管VT 1的栅极G 和源极S 间的电压波形，记
录波形周期宽度T 、幅值U GS 及上升t r 、下降时刻t f 。

ii. 构成开环电压系统向负载供电
1) 连接：断开主电路和操纵电路的电源，将〝主电源1〞将直流电压输出至半桥电路的输入端，连接半桥输出负载R1+R2〔负载电阻为33Ω〕。

2) 测试：调剂〝脉冲宽度调剂〞电位器，记录不同占空比〔不低于8组数据〕时输出电源电压u o 大小；
iii. 构成闭环电源系统，测试稳压性能
1)
连接：开放误差调剂器反馈输入端，从〝半桥型开关稳压电源〞输出端〝13〞取电压反馈信号连至SG3525
的反馈输入〝2〞端，并将〝半桥型稳压电源〞的〝9〞端和〝PWM 波形发生〞的地端相连〔共地〕：
2)
测试：半桥输出回路〝9〞，〝11〞端连通〔负载电阻为
3Ω〕，调剂PWM 占空比使电源输出端电压u 0
为5V ；然后断开〝9〞，〝11〞端连线，连接〝9〞，〝12〞端〔负载电阻改变至33Ω〕，测量输出电压u 0的值，运算负载强度变化十倍时的电压调整率〔抗负载变化的电压稳固能力〕：
%10050
0⨯-U V
U 断开输出端〝13〞电压反馈信号，重新屏蔽误差调剂器反馈输入端，回复到开环状态，重复上述3Ω和33Ω不同负载时〝5V 〞输出电压的电压调整率。

与闭环系统的结果进行比较。

三、
实验报告要求
1． 实验项目名称
2． 实验差不多内容〔条件及实验要求〕
3． 实验条件描述〔要紧设备仪器的名称、型号、规格等；小组人员分工：要紧操作人、辅助操作人、数据记
录人和报告完成人〕
4． 实验过程描述〔含每个步骤的实验方法、电路原理图、使用仪器名称型号、使用量程等〕；
5．实验数据处理〔含原始数据清单、运算结果及工程特性曲线，注：利用数据处理软件自动生成〕；
6．误差分析〔分析方案、方法、仪器、操作等可能带入的必定、偶然误差因素〕；
7．专门要求：
●依照实验数据，生成开环时Uo=f (σ%)的函数曲线〔负载为R1+R2，许多于8组数据点〕
●什么缘故在2、3步要分别将〝PWM波形发生〞的〝3”，〝4”两点短接或断开？分析闭环后的稳压操
纵是如何实现的。

●在系统开环工作状态下，当PWM占空比σ% < 25%时，记录变压器原边电压波形和VT1的驱动信号。