电力电子器件特性和驱动实验一
电力电子技术实验指导书
实验一单结晶体管触发电路及示波器使用班级学号姓名同组人员实验任务一．实验目的1．熟悉单结晶体管触发电路的工作原理及各元件的作用。
2．掌握单结晶体管触发电路的调试步骤和方法。
3．详细学习万用表及示波器的使用方法。
二．实验设备及仪器1．教学实验台主控制屏2．NMCL—33组件3．NMCL—05E组件4．MEL—03A组件5．双踪示波器（自备）6．万用表（自备）7. 电脑、投影仪三．实验线路及原理将NMCL—05E面板左上角的同步电压输入接SMCL-02的U、V输出端，触发电路选择单结晶体管触发电路，如图1所示。
图1单结晶体管触发电路图四．注意事项双踪示波器有两个探头，可以同时测量两个信号，但这两个探头的地线都与示波器的外壳相连接，所以两个探头的地线不能同时接在某一电路的不同两点上，否则将使这两点通过示波器发生电气短路。
为此，在实验中可将其中一根探头的地线取下或外包以绝缘，只使用其中一根地线。
当需要同时观察两个信号时，必须在电路上找到这两个被测信号的公共点，将探头的地线接上，两个探头各接至信号处，即能在示波器上同时观察到两个信号，而不致发生意外。
五．实验内容1.实验预习（1）画出晶闸管的电气符号图并标明各个端子的名称。
（2）简述晶闸管导通的条件。
（3）示波器在使用两个探针进行测量时需要注意的问题。
2. 晶闸管特性测试请用万用表测试晶闸管各管脚之间的阻值，填写至下表。
+A K G-AKG3.单结晶体管触发电路调试及各点波形的观察按照实验接线图正确接线，但由单结晶体管触发电路连至晶闸管VT1的脉冲U GK不接（将NMCL—05E面板中G、K接线端悬空），而将触发电路“2”端与脉冲输出“K”端相连，以便观察脉冲的移相范围。
合上主电源，即按下主控制屏绿色“闭合”开关按钮。
这时候NMCL—05E内部的同步变压器原边接有220V，副边输出分别为60V（单结晶触发电路）、30V（正弦波触发电路）、7V（锯齿波触发电路），通过直键开关选择。
电力电子技术实验指导书(1).docx
《电力电子技术》实验指导书电力电子实验室编华北电力大学二00六年十月1. 实验总体目标《电力电子技术》是电气工程及其自动化专业必修的专业基础课。
本实验是《电力电子技术》课程内实验，实验的主要目的是使学生在学习的过程屮通过实验环节进一步加深对电力电子电路工作原理的认识和理解，掌握测试电力电子电路的技能和方法，为后续课程打好基础。
2. 适用专业电气工程及其自动化以及和关各专业本科3・先修课程模拟电子技术基础，数字电子技术基础4.实验课时分配5. 实验环境实验室要求配有电力电子专用实验台，示波器，万用表等实验设备。
6. 实验总体要求掌握电力电子电路的测试和实验方法，拿握双踪示波器的使用方法；通过对实验电路的波形分析加深对电力电子电路工作原理的理解，建立电力电子电路的整体概念。
7. 本实验的重点、难点及教学方法建议《电力电子技术》实验的重点是：熟悉各种电力电子器件的特性和使用方法；掌握常用电力电子电路的拓扑、工作原理、控制方法和实验方法。
《电力电子技术》实验的难点是：电力电子电路的工作原理的理解和示波器的使用方法。
教学方法建议：在开始实验之前，通过多媒体设备对实验原理及实验方法进行讲解，同时对示波器的使用方法进行详细的讲解，对以通过实验演示的形式加深学牛对于实验内容的理解。
实验一、电力电子器件特性实验 (4)实验二、整流电路实验 (8)实验三、直流斩波电路实验（一）11实验四、直流斩波电路实验（二）14实验五、SPWM逆变电路实验17实验一、电力电子器件特性实验一、实验目的1 •熟悉MOSFET主要参数与开关特性的测童方法2.熟悉IGBT主要参数与开关特性的测试方法。
二、实验类型（验证型）木实验为验证型实验，通过实验对MOSFET和IGBT的主要参数和特性的测量，验证其开关特性。
三、实验仪器1 • MCL-07电力电子实验箱中的MOSFET与IGBT器件及英驱动电路部分2.双踪示波器3.毫安表4.电流表5.电压表四.实验原理MOSFET主要参数的测量电路原理图如图所示。
电力电子实验内容
实验一 单相桥式全控整流电路实验一．实验目的1．了解单相桥式全控整流电路的工作原理。
2．研究单相桥式全控整流电路在电阻负载、阻—感性负载及反电势负载时的工作。
3．熟悉NMCL —05锯齿波触发电路的工作。
二．实验线路及原理1、参见图4-7。
2、晶闸管导通条件：承受正向电压、控制极有触发脉冲；3、电阻负载时，输出电压平均值为：21cos 0.9()2d U U θ+=，且0θπ≤≤； 阻感负载时，输出电压平均值为：20.9cos d U U θ=，且02πθ≤≤；4、阻感负载情况下，阻抗角==控制角的时候，负载电流临界连续；因此，调整负载R 的大小、控制角的大小，均可以改变负载电流的连续情况。
三．实验内容1．单相桥式全控整流电路供电给电阻负载。
2．单相桥式全控整流电路供电给电阻—电感性负载。
3．单相桥式全控整流电路供电给反电势负载。
四．实验设备及仪器1．NMCL 系列教学实验台主控制屏。
2．NMCL —18组件（适合NMCL —Ⅱ)或NMCL —31组件（适合NMCL —Ⅲ）。
3．NMCL —33组件或NMCL —53组件（适合NMCL —Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ） 4．NMCL —05组件或NMCL —05A 组件5．NMEL —03三相可调电阻器或自配滑线变阻器。
6．NMCL-35三相变压器。
7．双踪示波器 (自备) 8．万用表 (自备)五．注意事项1．实验开始前，先将NMCL-33组件上脉冲开关关闭（按下去），以免引起误触发；2．调节电阻RP到最大值，以免电流过大烧坏晶闸管；3．电感的值可根据需要选择，需防止过大的电感造成可控硅不能导通。
4．NMCL-05面板的锯齿波触发脉冲需导线连到NMCL-33面板，应注意连线不可接错，否则易造成损坏可控硅。
同时，需要注意同步电压的相位，若出现可控硅移相范围太小（正常范围约30°～180°），可尝试改变同步电压极性。
5．逆变变压器采用NMCL-35三相变压器，原边线电压为220V，低压绕组为110V。
电气传动实验报告模板(黑龙江科技大学)
【实践数据】αUd（V）测量Id（A）测量Ud（v）计算U2(V) Id（A）计算α=78°10 0.1 31.15 64 0.33α=60°66 0.65 70 60 0.76α=30°110 1.05 111.45 55 1.21 βUd(V)测量Id（A）测量Ud（v）计算U2(V)β=90°0 -0.45 0 121β=120°155 -0.25 146.25 125β=150°290 0 253.31 125【数据分析】所用公式：Ud=-2.34*U2*COSα；R=92Ω， Id=Ud/Rα=78° Ud=2.34*64*0.2079=31.15VId=Ud/R=0.33Aα=60° Ud=2.34*60*1/2=70V Id=Ud/R=0.76Aα=30° Ud=2.34*55*0.82=111.45V Id=Ud/R=1.21A【实践结果图】图15 α=30°幅值【三相桥式有源逆变电路】合上主电源。
调节Uct,观察ß=90°,120°,150°时，电路中Ud,Uvt的波形。
R=92Ω。
图19 β=90°时输出波形图此时U=0V I=-0.45A图20 β=120°时输出波形图此时U=155V I=-0.25A图21 β=150°时输出波形此时U=290V I=0A【小结】通过老师的讲解我们了解到，要实现有源逆变，必须满足以下两个要求：其一，要有直流电动势，其极性需和晶闸管的导通方向一致，其值应大于变流器直流侧的平均电压。
其二，要求晶闸管的控制角a>Π/2，使Ud为负值。
我们做的三项有源逆变是由单相有源逆变转化而来的，逆变和整流的区别仅仅是控制角a的不同。
0<a<Π/2时，电路工作在整流状态，Π/2<a<Π时，电路工作在逆变状态。
电力电子器件特性和驱动实验一
实验三常用电力电子器件的特性和驱动实验、实验目的(1) 掌握常用电力电子器件的工作特性。
(2) 掌握常用器件对触发MOSFET、信号的要求。
(3) 理解各种自关断器件对驱动电路的要求。
(4) 掌握各种自关断器件驱动电路的结构及特点。
(5) 掌握由自关断器件构成的PWM 直流斩波电路原理与方法。
、预习内容(1)了解SCR、GTO、GTR、MOSFET、IGBT 的结构和工作原理。
(2)了解SCR、GTO、GTR、MOSFET、IGBT 有哪些主要参数。
(3)了解SCR、GTO、GTR、MOSFET、IGBT 的静态和动态特性。
(4)阅读实验指导书关于GTO、GTR、MOSFET、IGBT的驱动原理。
三、实验所需设备及挂件序号型号备注1DJK01电源控制屏主电源控制屏(已介绍)2DJK06给定及实验器件包含二极管、开关，正、负15伏直流给定等3DJK07新器件特性试验含SCR、GTO、GTR、MOSFET、IGBT五种器件4DJK09单相调压与可调负载5DJK12功率器件驱动电路实验箱6万用表1 )设备及列表7件2)挂图片*牢辛牛甲耳电用宜盟陌X-2虚框中五种器件的1、2、3标号连接示意图3、GTO 、MOSFET 、GTR 、图X-4 GTO 、MOSFET 、GTR 、IGBT 四种驱动实验的流程框图五、实验内容四、实验电路原理图 图X-1特性实验原理电路图1、SCR 、 GTO 、MOSFET 、 GTR 、IGBT 五种器件特性的测试MOSFET 、GTR 、IGBT 四种驱动实验原理电路框图 图 X-3 GTO 、2、GTO 、MOSFET 、GTR 、IGBT 四种驱动实验原理电路框图如下图X-3所示:IGBT 四种驱动实验的流程框图如图X-42、GTO、MOSFET、GTR、IGBT 驱动电路的研究。
六、注意事项(1 )注意示波器使用的共地问题。
(2)每种器件的实验开始前，必须先加上器件的控制电压，然后再加主回路的电源；实验结束时，必须先切断主回路电源，然后再切断控制电源。
电力电子实验报告
电力电子实验报告学院名称电气信息学院专业班级电气自动化03班学号学生姓名指导教师实验一电力晶体管(GTR)驱动电路研究一．实验目的1．掌握GTR对基极驱动电路的要求2．掌握一个实用驱动电路的工作原理与调试方法二．实验内容1．连接实验线路组成一个实用驱动电路2．PWM波形发生器频率与占空比测试3．光耦合器输入、输出延时时间与电流传输比测试4．贝克箝位电路性能测试5．过流保护电路性能测试三．实验线路四．实验设备和仪器1．MCL-07电力电子实验箱2．双踪示波器3．万用表4．教学实验台主控制屏五．实验方法1．检查面板上所有开关是否均置于断开位置2．PWM波形发生器频率与占空比测试（1）开关S1、S2打向“通”，将脉冲占空比调节电位器RP顺时针旋到底，用示波器观察1和2点间的PWM波形，即可测量脉冲宽度、幅度与脉冲周期，并计算出频率f与占空比D当S2通，RP右旋时：当S2断，RP右旋时：当S2通，RP左旋时：当S2断，RP左旋时：（2）将电位器RP左旋到底，测出f与D。
（3）将开关S2打向“断”，测出这时的f与D。
（4）电位器RP顺时针旋到底，测出这时的f与D。
（5）将S2打在“断”位置，然后调节RP，使占空比D=0.2左右。
3．光耦合器特性测试（1）输入电阻为R1=1.6K 时的开门，关门延时时间测试a．将GTR单元的输入“1”与“6”分别与PWM波形发生器的输出“1”与“2”相连，再分别连接GTR单元的“3”与“5”，“9”与“7”及“6”与“11”，即按照以下表格的说明连线。
b．GTR单元的开关S1合向“”，用双踪示波器观察输入“1”与“6”及输出“7”与“11”之间波形，记录开门时间ton（含延迟时间td和下降时间tf）以及关门时间toff（含储存时间ts和上升时间tr）对应的图为：（2）输入电阻为R2=150 时的开门，关门延时时间测试将GTR单元的“3”与“5”断开，并连接“4”与“5”，调节电位器RP顺时针旋到底（使RP短接），其余同上，记录开门、关门时间。
电力电子实验指导书
《电力电子技术》实验指导书南阳师范学院物理与电子工程学院编订人：刘红钊实验一GTR、GTO、MOSFET、IGBT的特性与驱动电路研究一．实验目的1．熟悉GTR、GTO、MOSFET、IGBT的开关特性。
2．掌握GTR、GTO、MOSFET、IGBT缓冲电路的工作原理与参数设计要求。
3．掌握GTR、GTO、MOSFET、IGBT对驱动电路的要求。
4．熟悉GTR、GTO、MOSFET、IGBT主要参数的测量方法。
二．实验内容1．GTR的特性与驱动电路研究。
2．GTO的特性与驱动电路研究。
3．MOSFET的特性与驱动电路研究。
4．IGBT的特性与驱动电路研究。
三．实验设备和仪器1．NMCL-07C电力电子实验箱2．双踪示波器3．万用表（自备）4．教学实验台主控制屏四．实验方法1、GTR的特性与驱动电路研究（1）不同负载时GTR的开关特性测试（a）电阻负载时的开关特性测试GTR：将开关S2拨到＋15V，PWM波形发生器的“21”与面板上的“20”相连，“24与“10”、“12”与“13”和“15”、“17”与GTR的“B”端、14”和GTR的“E”端、“18”与主回路的“3”相连、GTR“C”端与主回路的“1”相连。
E用示波器分别观察，基极驱动信号I B(“15”与“18”之间) 的波形及集电极电流I E(“14”与“18”之间) 的波形，记录开通时间ton，关断时间toff。
ton= us，toff= us（b）电阻、电感性负载时的开关特性测试除了将主回器部分由电阻负载改为电阻、电感性负载以外（即将GTR的C端与“1”断开，而与“2”相连)，其余接线与测试方法同上。
ton= us，toff= us（2不同基极电流时的开关特性测试（a）断开“13”与“15”的连接，将基极回路的“12”与“15”相连，其余接线同上，测量并记录基极驱动信号I B（“15”与“18”之间）及集电极电流I E（“14”与“18”之间）波形，记录开通时间ton，关断时间toff。
电力电子实验报告
电力电子实验报告————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：实验一SCR（单向和双向）特性与触发实验一、实验目的1、了解晶闸管的基本特性。
2、熟悉晶闸管的触发与吸收电路。
二、实验内容1、晶闸管的导通与关断条件的验证。
2、晶闸管的触发与吸收电路。
三、实验设备与仪器1、典型器件及驱动挂箱（DSE01）—DE01单元2、触发电路挂箱Ⅰ（DST01）—DT02单元3、触发电路挂箱Ⅰ（DST01）—DT03单元（也可用DG01取代）4、电源及负载挂箱Ⅰ（DSP01）或“电力电子变换技术挂箱Ⅱa（DSE03）”—DP01单元5、逆变变压器配件挂箱（DSM08）—电阻负载单元6、慢扫描双踪示波器、数字万用表等测试仪器四、实验电路的组成及实验操作图1-1 晶闸管及其驱动电路1、晶闸管的导通与关断条件的验证：晶闸管电路面板布置见图1-1，实验单元提供了一个脉冲变压器作为脉冲隔离及功率驱动，脉冲变压器的二次侧有相同的两组输出，使用时可以任选其一；单元中还提供了一个单向晶闸管和一个双向晶闸管供实验时测试，此外还有一个阻容吸收电路，作为实验附件。
打开系统总电源，将系统工作模式设置为“高级应用”。
将主电源电压选择开关置于“3”位置，即将主电源相电压设定为220V；将“DT03”单元的钮子开关“S1”拨向上，用导线连接模拟给定输出端子“K”和信号地与“DE01”单元的晶闸管T1的门极和阴极；取主电源“DSM00”单元的一路输出“U”和输出中线“L01”连接到“DP01”单元的交流输入端子“U”和“L01”，交流主电源输出端“AC15V”和“O”分别接至整流桥输入端“AC1”和“AC2”，整流桥输出接滤波电容（“DC+”、“DC-”端分别接“C1”、“C2”端）；“DP01”单元直流主电源输出正端“DC+”接“DSM08”单元R1的一端，R1的另一端接“DE01”单元单向可控硅T1的阳极，T1的阴极接“DP01”单元直流主电源输出负端“DC-”。
器件仿真实验报告
器件仿真实验报告电力电子仿真仿真实验报告目录实验一：常用电力电子器件特性测试................................................................................... 3 （一）实验目的：................................................................................................ .. (3)掌握几种常用电力电子器件（SCR、GTO、MOSFET、IGBT）的工作特性； (3)掌握各器件的参数设置方法，以及对触发信号的要求。
(3)（二）实验原理.................................................................................................... (3)（三）实验内容.................................................................................................... (3)（四）实验过程与结果分析 (3)1．仿真系统.................................................................................................... (3)2．仿真参数.................................................................................................... .. (4)3．仿真波形与分析.................................................................................................... .. (4)4．结论.................................................................................................... .. (10)实验二：可控整流电路.................................................................................................... .. (11)（一）实验目的.................................................................................................... . (11)（二）实验原理.................................................................................................... . (11)（三）实验内容.................................................................................................... . (11)（四）实验过程与结果分析 (12)1．单相桥式全控整流电路仿真系统，下面先以触发角为0度，负载为纯电阻负载为例.................................................................................................... .. (12)2．仿真参数.................................................................................................... (12)3．仿真波形与分析.................................................................................................... (14)实验三：交流-交流变换电路................................................................................................19（一）实验目的.................................................................................................... . (19)（三）实验过程与结果分析 (19)1）晶闸管单相交流调压电路 (19)实验四：逆变电路.................................................................................................... . (26)（一）实验目的.................................................................................................... . (26)（二）实验内容.................................................................................................... . (26)实验五：单相有源功率校正电路 (38)（一）实验目的.................................................................................................... . (38)（二）实验内容.................................................................................................... . (38)个性化作业：................................................................................................ . (40)（一）实验目的：................................................................................................ . (40)（二）实验原理：................................................................................................ . (40)（三）实验内容.................................................................................................... . (40)（四）结果分析：................................................................................................ . (44)（五）实验总结：................................................................................................ . (45)实验一：常用电力电子器件特性测试（一）实验目的：掌握几种常用电力电子器件（SCR、GTO、MOSFET、IGBT）的工作特性；掌握各器件的参数设置方法，以及对触发信号的要求。
电力电子技术实验要点
实验一、单相半控桥整流电路实验一、主要内容1.实现控制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，测量最大移相范围及输入-输出特性；3.单相半控桥在阻-感性负载时，测量最大移相范围，观察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，保证控制同步，并外接纯阻性负载。
思考：接通电源和控制信号后，如何判断移相控制是否同步？2.半控桥纯阻性负载实验：◆连续改变控制角α，测量并记录电路实际的最大移相范围，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〕；思考：如何利用示波器测定移相控制角的大小？◆在最大移相范围内，调节不同的控制量，测量控制角α、输入交流电压u2、控制信号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；◆连续改变控制角α，记录α最小、最大和90o时的输出电压u d波形，观察其特点〔Id 不超过0.6A〕；◆固定控制角α在较大值，调节负载电阻由最大逐步减小〔分别到达电流断续、临界连续和连续A值下测量。
注意Id ≤0.6A〕，并记录电流Id波形，观察负载阻抗角的变化对电流Id的滤波效果；思考：如何在负载回路获取负载电流的波形？◆调整控制角α或负载电阻，使Id≈0.6A，突然断掉两路晶闸管的脉冲信号〔模拟将控制角α快速推到180o〕，制造失控现象，记录失控前后的u d波形，并思考如何判断哪一只晶闸管失控；三、实验报告要求1．实验根本内容〔实验工程名称、条件及实验完成目标〕2．实验条件描述〔主要设备仪器的名称、型号、规格等；小组人员分工：主要操作人、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、计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，提出可能的优化改良方案〕；6．思考：◆阐述选择实验面板晶闸管序号构成半控桥的依据。
电力电子技术(含实验)第1章_绪论
1-4
课程内容简介
1-1 电力电子技术概述
电力电子技术（power electronics）：指利用电力 电子器件对电能进行变换和控制，把从电网获取的“ 粗电”变换成负载所需要的“精电”的技术。
电子技术包括：
信息电子技术 和 电力电子技术。
信息电子技术——模拟电子技术和数字电子技术。
电力电子技术主要用于电力变换，而信息电子技术
电力电子器件
①分立器件
②模块
③IGBT单管
④IGBT模块
电力电子器件的发展趋势
高频化：提高开关频率，降低设备体积，节约资源
模块化：功率部分、控制、驱动、保护集成一体
数字化：数字控制技术广泛应用 绿色化：谐波污染小、功率因数高、电磁辐射小
1-3 电力电子技术应用
电力电子技术广泛用于一般工业、交通运输、 电力系统、不间断电源和开关电源、家用电器、以 及新能源的开发及应用领域。在解决全球能源危机、 资源危机和环境污染方面发挥着重要作用。经过至 少一次电力电子装置处理以后使用的电能所占比例 已经成为一个国家经济发展水平的重要指标。
导通和关断控制的有效信号。
3.电力电子技术的研究分支及特点
研究分支:
电 力 电 子 器 件 （ element) 技 术 、 变 流 技 术 (power conversion)和控制技术（Control)三个分支。 特点:
电力电子器件是整个电力电子技术的基础，电力电子技术 的发展集中体现在电力电子器件的发展上，器件一般均工 作在开关状态，这是重要特征； 变流技术是电力电子技术的主体，控制技术是电力电力电 子技术的灵魂；
５.家用电器
照明在家用电器中有十分突出的地位。由于电力电 子照明电源体积小、发光效率高、可节省大量能源， 通常被称为“节能灯”，正逐步取代传统的白炽灯 和日光灯。
电力电子实验报告
第三章实验十二单相交流调压电路实验
一、原理概述
通过改变反并联晶闸管或双向晶闸管的控制角α，从而改变交流输出电压的大小。因为触发脉冲为窄脉冲时，会造成晶闸管工作不对称，所以交流调压电路通常采用宽脉冲或脉冲列触发。
二、实验报告
（2）α=30°时
α=60°时α=90°时
阻感性负载和阻性负载波形相同在此略
（3）在负载侧并联一个续流二极管，使负载电流通过续流二极管续流，而不再经过T1、D1或T3、D2这样可使晶闸管恢复阻断能力。
三、思考题
（1）电路在正常运行情况下，突然把触发脉冲切断或者α角增大到180°，就会产生“失控”。
三、思考题
实现有源逆变的条件有两个
（1）外部条件：外部有一个直流电势，方向与晶闸管导通方向一致，值稍大于变流器侧输出的平均电压。
（2）内部条件：逆变电路的主电路为全控结构，α＞90°，处于逆变区。
本电路直流电势由整流输出电压提供，使用心式变压器进行升压，使直流电势值稍大于变流器侧输出的平均电压。
第三章实验八三相半波可控整流电路实验
二、实验报告
（1）当α=90°时，Ud、UVT波形如图所示。
（2）
（3）由波形可以看出当晶闸管导通时输入电压全部加在输出电压Ud两端，当晶闸管截止时，输入电压全部加在晶闸管两端；带感性负载时，由于电流不能突变，输出电压出现负压，此时电压由变压器提供。
三、思考题
（1）由 知C1越大， 越小，反之，C1越小， 越大。
NMCL版电力电子技术实验一之MOSFET特性及驱动电路
示波器直流输入方式，1V/div量 程，探头衰减开关位于10X处。
示波器探头衰减开关位于10X处。
1.2
NMCL-07挂件主回路单元的“1”端与MOS 管的漏极“D”端之间串入万用表（漏极 电流ID测量）。 NMCL-31单元给定G部分输出“Ug”及地 端分别与MOS管的“G”、“S”端相连 。 示波器的测量输入接至MOS管的“G”、 “S”端（栅源极电压VGS测量）。
NMCL-07
主回路
R1 L1 R2 2 VD1 S1 3 1
功率器件
吸收电路 4 6
5
V+
7 RDC 1 RDC2
功率器件 C GTR GTO A MOSFET G S E D IGBT C
NMCL-07电
B G E GTR驱动电路 +15V 9 C2 VST C1 R3 8 10 R4 12 11 13 K
NMCL-Ⅲ电力电子技术实验台
NMCL-07
主回路
R1 L1 R2 2 VD1 S1 3 1
功率器件
吸收电路 4 6
5
V+
7 RDC 1 RDC2
功率器件 C GTR GTO A MOSFET G S E D IGBT C
NMCL-07
B G E GTR驱动电路 +15V 9 C2 VST C1 R3 8 10 R4 12 11 13 K
此时设备应有正常的控制电压LED指示。
NMCL-Ⅲ电力电子技术实验台
NMCL-32电源控制屏
FUSE
U
漏电断路器
FUSE
FUSE
V W
FUSE
电力电子技术实验报告答案(仅供参考)
(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！)第三章电力电子技术实验本章节介绍电力电子技术基础的实验内容，其中包括单相、三相整流及有源逆变电路，直流斩波电路原理，单相、三相交流调压电路，单相并联逆变电路，晶闸管(SCR)、门极可关断晶闸管(GTO)、功率三极管(GTR)、功率场效应晶体管(MOSFET)、绝缘栅双极性晶体管(IGBT)等新器件的特性及驱动与保护电路实验。
实验一单结晶体管触发电路实验一、实验目的(1)熟悉单结晶体管触发电路的工作原理及电路中各元件的作用。
(2)掌握单结晶体管触发电路的调试步骤和方法。
二、实验所需挂件及附件三、实验线路及原理单结晶体管触发电路的工作原理已在1-3节中作过介绍。
四、实验内容(1)单结晶体管触发电路的调试。
(2)单结晶体管触发电路各点电压波形的观察。
五、预习要求阅读本教材1-3节及电力电子技术教材中有关单结晶体管的内容，弄清单结晶体管触发电路的工作原理。
六、思考题(1)单结晶体管触发电路的振荡频率与电路中C1的数值有什么关系?(2)单结晶体管触发电路的移相范围能否达到180°?七、实验方法(1)单结晶体管触发电路的观测将DJK01电源控制屏的电源选择开关打到“直流调速”侧,使输出线电压为200V（不能打到“交流调速”侧工作，因为DJK03-1的正常工作电源电压为220V 10%，而“交流调速”侧输出的线电压为240V。
如果输入电压超出其标准工作范围，挂件的使用寿命将减少，甚至会导致挂件的损坏。
在“DZSZ-1型电机及自动控制实验装置”上使用时，通过操作控制屏左侧的自藕调压器，将输出的线电压调到220V左右，然后才能将电源接入挂件），用两根导线将200V交流电压接到DJK03-1的“外接220V”端，按下“启动”按钮，打开DJK03-1电源开关，这时挂件中所有的触发电路都开始工作，用双踪示波器观察单结晶体管触发电路，经半波整流后“1”点的波形，经稳压管削波得到“2”点的波形，调节移相电位器RP1，观察“4”点锯齿波的周期变化及“5”点的触发脉冲波形；最后观测输出的“G、K”触发电压波形，其能否在30°～170°范围内移相?(2)单结晶体管触发电路各点波形的记录当α＝30o、60o、90o、120o时，将单结晶体管触发电路的各观测点波形描绘下来，并与图1-9的各波形进行比较。
电力电子实验报告
西安电子科技大学电力电子实验报告实验一控制电路及交流调压实验一、实验内容1．单结晶体管BT33构成的控制电路调试，记录各级波形，形成控制脉冲。
2．单相交流调压电路调试，实现灯光亮度调节。
二、实验仪器、设备（软、硬件）及仪器使用说明）1．单相或三相电源变压器一台。
2．模拟或数字示波器一台。
3．单结晶体管、可控硅及实验板一套。
四、实验原理1．把交流电整流成脉动直流电，再经过二极管限幅，形成同步梯形波，再把此电压加给电容器，使其充电，当其电压到达单结晶体管的峰点电压时，单结晶体管导通，电容器放电。
我们正是利用单结晶体管BT33的负阻区形成触发脉冲，如图1所示。
2．双向晶闸管具有双向调节电压的的作用，图2的上半部分给出了双向晶闸管调压电路，所采用的双向晶闸管是BT136塑封管，其管脚图如图2的右下角BT136管脚的正视图，有字一面正对自己，最左边的为第一脚是门极，最右边的一脚是T1极，中间的是T2极。
3．利用单结晶体管BT33在负阻区形成触发脉冲作为控制信号，加在门极和T1极上去控制双向晶闸管工作，使其在交流电的正半周和负半周各有一段时间不导通，控制不导通的时间长短就达到了调压调光目的。
4．利用示波器找出脉冲变压器的同名端，目的是把正极性的控制信号加到可控硅的门极上，图中有黑点的端为同名端。
五、实验方法与步骤1．图1的电路给出了控制电路的几种形式，包括了了脉冲形成电路、同步电路、移相电路、输出电路等。
同学们可参照图1的电路在面包板上插接电路：1）先用整流桥搭接整流电路，把交流电整流成脉动直流电，通电后观察并在座标纸上记录A点显示的波形；2）断电后串电阻接上稳压二极管，经过二极管限幅，形成同步梯形波；再加电测量并记录B点显示的同步梯形波波形；3）断电后插上R2、R3、W1、C1、BT33和R4，再加电后用示波器测量C点、D 点波形，看C点是否是锯齿波，D点有无脉冲输出。
4）若有波形，看脉冲多少，应控制脉冲在5~20个之间，并调节W1，看锯齿波的个数有无增加或减少，有变化为正常。
电力电子实验1-单相半波
实验一单相半波可控整流电路实验实验序号：1020226001一、实验目的(1)掌握单结晶体管触发电路的调试步骤和方法。
(2)掌握单相半波可控整流电路在电阻负载及电阻电感性负载时的工作。
(3)了解续流二极管的作用。
三、实验线路及原理利用单结晶体管(又称双基极二极管)的负阻特性和RC的充放电特性，可组成频率可调的自激振荡电路，如图1所示。
图中V6为单结晶体管，其常用的型号有BT33和BT35两种，由等效电阻V5和C1组成组成RC充电回路，由C1-V6-脉冲变压器组成电容放电回路，调节RP1即可改变C1充电回路中的等效电阻。
图1 单结晶体管触发电路原理图工作原理简述如下：由同步变压器副边输出60V的交流同步电压，经VD1半波整流，再由稳压管V1、V2进行削波，从而得到梯形波电压，其过零点与电源电压的过零点同步，梯形波通过R7及等效可变电阻V5向电容C1充电，当充电电压达到单结晶体管的峰值电压U P时，单结晶体管V6导通，电容通过脉冲变压器原边放电，脉冲变压器副边输出脉冲。
同时由于放电时间常数很小，C1两端的电压很快下降到单结晶体管的谷点电压U v，使V6关断，C1再次充电，周而复始，在电容C1两端呈现锯齿波形，在脉冲变压器副边输出尖脉冲。
在一个梯形波周期内，V6可能导通、关断多次，但只有输出的第一个触发脉冲对晶闸管的触发时刻起作用。
充电时间常数由电容C1和等效电阻等决定，调节RP1改变C1的充电的时间，控制第一个尖脉冲的出现时刻，实现脉冲的移相控制。
单结晶体管触发电路的各点波形如图2所示。
图2 单结晶体管触发电路各点的电压波形(α=900)电位器RP1已装在面板上，同步信号已在内部接好，所有的测试信号都在面板上引出。
将DJK03-1挂件上的单结晶体管触发电路的输出端“G”和“K”接到DJK02挂件面板上的反桥中的任意一个晶闸管的门极和阴极，并将相应的触发脉冲的钮子开关关闭（防止误触发），图中的R负载用D42三相可调电阻，将两个900Ω接成并联形式。
#电力电子技术实验一、二、三
实验一 锯齿波同步触发电路实验、实验目的1、加深理解锯齿波同步移相触发电路的工作原理及各元件的作用。
2、掌握锯齿波同步移相触发电路的调试方法。
、实验主要仪器与设备：锯齿波同步移相触发电路的原理图如图 1-1 所示。
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，其工作原理可参见电力电子 技术教材中的相关内容。
图1-1 锯齿波同步移相触发电路原理图图 1-1 中，由 V 3、VD 1、VD 2、C 1 等元件组成同步检测环节，其作用是利用同步电压U T 来控制锯齿波产生的时刻及锯齿波的宽度。
由 V 1、V 2 等元件组成的恒流源电路，当 V 3截止时，恒流源对 C 2充电形成锯齿波；当 V 3 导通时，电容 C 2通过 R 4、V 3 放电。
调节电位 器 RP 1 可以调节恒流源的电流大小，从而改变了锯齿波的斜率。
控制电压 U ct 、偏移电压 U b 和锯齿波电压在 V 5 基极综合叠加，从而构成移相控制环节， RP 2、RP 3 分别调节控制电压U ct 和偏移电压 U b 的大小。
V 6、 V 7构成脉冲形成放大环节， C 5 为强触发电容改善脉冲的前沿，由脉冲变压器输出触发脉冲，电路的各点电压波形如图1-2 所示。
本装置有两路锯齿波同步移相触发电路，I 和II ，在电路上完全一样，只是锯齿波触发电路II 输出的触发脉冲相位与I 恰好互差180°，供单相整流及逆变实验用。
电位器RP1、RP2、RP3 均已安装在挂箱的面板上，同步变压器副边已在挂箱内部接好，所有的测试信号都在面板上引出。
图1-2 锯齿波同步移相触发电路各点电压波形(α =90° )四、实验内容及步骤1、实验内容：(1) 锯齿波同步移相触发电路的调试。
(2) 锯齿波同步移相触发电路各点波形的观察和分析。
2、实验步骤：(1) 将 DJK01 电源控制屏的电源选择开关打到 “直流调速” 侧,使输出线电压为 200V (不 能打到“交流调速”侧工作，因为 DJK03-1 的正常工作电源电压为 220V ± 10%，而“交流 调速”侧输出的线电压为 240V 。
4 SCR、GTO、MOSFET、GTR、IGBT 特性实验报告
实验报告课程名称：现代电力电子技术实验项目：SCR、GTO、MOSFET、GTR、IGBT 特性实验实验时间：实验班级：1总份数：指导教师：朱鹰屏自动化学院电力电子实验室二〇〇年月日广东技术师范学院实验报告学院：自动化学院专业：电气工程及其自动化班级：成绩：姓名：学号：组别：组员：实验地点：电力电子实验室实验日期：指导教师签名：实验（二）项目名称：SCR、GTO、MOSFET、GTR、IGBT 特性实验1.实验目的和要求(1)掌握各种电力电子器件的工作特性。
(2)掌握各器件对触发信号的要求。
2.实验原理将电力电子器件(包括SCR、GTO、MOSFET、GTR、IGBT五种)和负载电阻R串联后接至直流电源的两端，由DJK06上的给定为新器件提供触发电压信号，给定电压从零开始调节，直至器件触发导通，从而可测得在上述过程中器件的V/A特性；图中的电阻R用DJK09 上的可调电阻负载，将两个90Ω的电阻接成串联形式，最大可通过电流为1.3A；直流电压和电流表可从DJK01电源控制屏上获得，五种电力电子器件均在DJK07挂箱上；直流电源从电源控制屏的输出接DJK09上的单相调压器，然后调压器输出接DJK09上整流及滤波电路，从而得到一个输出可以由调压器调节的直流电压源。
实验线路的具体接线如下图所示：图3-26 新器件特性实验原理图3.主要仪器设备4.实验内容及步骤实验内容：(1)晶闸管（SCR）特性实验。
(2)可关断晶闸管（GTO）特性实验。
(3)功率场效应管（MOSFET）特性实验。
(4)大功率晶体管（GTR）特性实验。
(5)绝缘双极性晶体管（IGBT）特性实验。
实验步骤：(1)按图3-26接线，首先将晶闸管（SCR）接入主电路，在实验开始时，将DJK06上的给定电位器RP1沿逆时针旋到底，S1拨到“正给定”侧，S2拨到“给定”侧，单相调压器逆时针调到底，DJK09上的可调电阻调到阻值为最大的位置；打开DJK06的电源开关，按下控制屏上的“启动”按钮，然后缓慢调节调压器，同时监视电压表的读数，当直流电压升到40V时，停止调节单相调压器(在以后的其他实验中，均不用调节)；调节给定电位器RP1，逐步增加给定电压，监视电压表、电流表的读数，当电压表指示接近零（表示管子完全导通），停止调节，记录给定电压U g调节过程中回路电流I d以及器件的管压降U v。
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实验三 常用电力电子器件的特性和驱动实验
一、实验目的
(1) 掌握常用电力电子器件的工作特性。
(2) 掌握常用器件对触发MOSFET 、信号的要求。
(3) 理解各种自关断器件对驱动电路的要求。
(4) 掌握各种自关断器件驱动电路的结构及特点。
(5) 掌握由自关断器件构成的PWM 直流斩波电路原理与方法。
二、预习内容
(1) 了解SCR 、GTO 、GTR 、MOSFET 、IGBT 的结构和工作原理。
(2) 了解SCR 、GTO 、GTR 、MOSFET 、IGBT 有哪些主要参数。
(3) 了解SCR 、GTO 、GTR 、MOSFET 、IGBT 的静态和动态特性。
（4）阅读实验指导书关于GTO 、GTR 、MOSFET 、IGBT 的驱动原理。
三、实验所需设备及挂件
四、实验电路原理图
1、SCR 、GTO 、MOSFET 、GTR 、IGBT 五种特性实验原理电路如下图X-1所示：
图 X-1特性实验原理电路图
X-2虚框中五种器件的1、2、3标号连接示意图
三相电网电压
2、GTO、MOSFET、GTR、IGBT四种驱动实验原理电路框图如下图X-3所示：
图X-3 GTO、MOSFET、GTR、IGBT四种驱动实验原理电路框图
3、GTO、MOSFET、GTR、IGBT四种驱动实验的流程框图如图X-4
图X-4 GTO、MOSFET、GTR、IGBT四种驱动实验的流程框图
五、实验内容
1、SCR、GTO、MOSFET、GTR、IGBT 五种器件特性的测试
2、GTO、MOSFET、GTR、IGBT驱动电路的研究。
六、注意事项
（1）注意示波器使用的共地问题。
（2）每种器件的实验开始前，必须先加上器件的控制电压，然后再加主回路的电源；实验结束时，必须先切断主回路电源，然后再切断控制电源。
（3）驱动实验中，连接驱动电路时必须注意各器件不同的接地方式。
（4）不同的器件驱动电路需接不同的控制电压，接线时应注意正确选择。
七、实验方法与步骤
1、SCR、GTO、MOSFET、GTR、IGBT 五种器件特性的测试
1）关闭总电源，按图X－5的框图接主电路
图X－5实验接线框图
1 2
3
3
1 2
2
3
1 1
2
3 3
2
1 a) 部分实验图片如下：
c ）负载电阻R,用DJK09中的两个90Ω串连。
b ）直流电压表V, 直流电流表A ，用DJK01电源屏上的直流数字表。
d)DJK07中各器件图片及接线标号图如下：
2)调整直流整流电压输出Uo=40V .
DJK09调压器输出，开始时旋在最小。
DJK09整流输出Uo=40V
DJK09电阻。
将两个90Ω电阻串连且旋在最大
DJK01上直流电压表
DJK01上直流电流表
DJK06输出给定Ug ，分别接器件的3端，2端（地）
接线完毕，并检查无误后（注意调压器输出开始为最小），将DJKO1的电源钥匙拧向开，按启动按钮。
将单相调压器输出由小到大逐步增加，使整流输出Uo=40V.
3）各种器件的伏安特性测试
a)将DJK06的给定电位器RP1逆时针旋转到底，S1拨向“正给定”，S2拨向“给定”，打开DJK06 上的电源开关，DJK06为器件提供触发电压信号。
b)逐步右旋RP1，使给定电压从零开始调节，直至器件触发导通。
记录Ug从小到大的变化过程中Id、Uv的值，从而可测得器件的V/A 特性。
（实验最大可通过电流为1.3A）。
1）关闭DJK01总电源，按图X－6的框图接线.（注意：实验接线一个个进行）
图X－6 GTO、MOSFET、GTR、IGBT驱动电路实验
a)直流励磁电源和灯泡负载图片
b)直流电压和电流表同上。
c)四种电力电子器件均在DJK07 挂箱上。
d)DJK12中图片标注如下：
2) 观察PWM 波形输出变化规律正常否？
DJK01中的励磁电源 DJK06中的灯泡负载
稳压电源部分，供各驱动电路用。
注意：各直流电压要对应。
GTO 部分
MOSFET 部分
PWM 部分
IGBT 部分。
C 端与器件IGBT 的C 连接
本实验板电源开关
GTR 部分。
C 端与器件GTR 的C 连接
GTR 部分
a)检查接线无误后，将DJK01的钥匙拧向开，不按启动按钮。
打开DJK12的电源开关。
b)将示波器的探头接在驱动电路的输入端。
选择好低频或高频后，分别旋转W1、W2看波形输出变化规律。
W1调频率；W2调占空比。
选择低频时，调W1,频率可在200～1000Hz 变化；选择高频时，调W1，频率可在2K ～10K 变化.调W2看占空比可调范围。
3）当观察PWM 波形及驱动电路正常输出且可调后，将占空比调在最小。
按DJK01的启动按钮，加入励磁电源后，再逐步加大占空比，用示波器观测、记录不同占空比时基极的驱动电压、负载上的波形。
测定并记录不同占空比α时负载的电压平均值Ua 于下表中。
GTO α
Ua
GTR α Ua MOSFET α Ua IGBT
α Ua
(1)根据得到的数据，绘出各器件的输出特性Uv=f(Id)。
(2)整理并画出不同器件的基极（或控制极）驱动电压、元件管压降的波形。
(3)画出Ua=f （α）的曲线。
(4)讨论并分析实验中出现的问题。
附：GTO 、IGBT 、MOSFET 、GTR 驱动电路原理图。
1、GTO 驱动电路如图F-1 所示
GTO 的驱动与保护电路如图F-1 所示：电路由±5V 直流电源供电，输入端接PWM 发生器输出的PWM 信号，经过光耦隔离后送入驱动电路。
当比较器LM311 输出低电平时，V2、V4 截止,V3 导通，+5V 的电源经R11、R12、R14 和C1 加速网络向GTO 提供开通电流，GTO 导通；当比较器输出高电平时，V2 导通、V3 截止、V4 导通，-5V 的电源经L1、R13、V4、R14 提供反向关断电流，关断GTO 后，再给门极提供反向偏置电压。
W1调频率范围 W2调PWM 的占空比
做GTR 、GTO 时，选低频1000Hz 。
做MOSFET 、IGBT 时选高频8KHz~10KHz
图F-1 GTO驱动与保护电路原理图
图F-2 IGBT管的驱动与保护电路
4、IGBT 驱动与保护电路
IGBT 管的驱动与保护电路如图F-2 所示，该电路采用富士通公司开发的IGBT 专用集成触发芯片EXB841。
它由信号隔离电路、驱动放大器、过流检测器、低速过流切断电路和栅极关断电源等部分组成。
EXB841 的“6”脚接一高压快恢复二极管VD1 至IGBT 的集电极，以完成IGBT 的过流保护。
正常工作时，RS 触发器输出高电平，输入的PWM 信号相与后送入EXB841 的输入端“15”脚。
当过流时，驱动电路的保护线路通过VD1 检测到集射极电压升高，一方面在10us 内逐步降低栅
极电压，使IGBT 进入软关断；另一方面通过“5”脚输出过流信号，使RS 触发器动作，从而封锁与门，使输入封锁。
5、MOSFET 驱动电路
MOSFET 的驱动与保护电路如图1-15 所示，该电路由±15V 电源供电，PWM 控制信号经光耦隔离后送入驱动电路，当比较器LM311 的“2”脚为低电平时，其输出端为高电平，三极管V1 导通，使MOSFET 的栅极接+15V 电源，从而使MOSFET 管导通。
当比较器LM311“2”脚为高电平时，其输出端为低电平-15V，三极管V1 截止，VD1 导通，使MOSFET 管栅极接-15V 电源，迫使MOSFET关断
图1-15 MOSFET 管的驱动与保护电路
6、GTR驱动与保护电路
GTR 的驱动与保护电路原理框图如图1-16 所示：该电路的控制信号经光耦隔离后输入555，555 接成施密特触发器形式，其输出信号用于驱动对管V1 和V2，V1 和V2 分别由正、负电源供电，推挽输出提供GTR 基极开通与关断的电流。
C5、C6 为加速电容，可向GTR 提供瞬时开关大电流以提高开关速度。
VD1～VD4 接成贝克钳位电路，使GTR 始终处于准饱和状态有利于提高器件的开关速度，其中VD1、VD2、VD3 为抗饱和二极管，VD4 为反向基极电流提供回路。
比较器N2 通过监测GTR 的BE 结电压以判断是否过电流，并通过门电路控制器在过电流时关断GTR。
当检测到基极过电流时，通过采样电阻R11 得到的电压大于比较器N2 的基准电压，则通过与非门使74LS38 的6 脚输出为高电平，从而使V1 管截止，起到关断GTR 的作用。
图1-16 GTR的驱动与保护电路原理图。