实验一、电力电子器件的驱动与保护电路实验
电力电子技术实验指导(2014下)
《电力电子技术》实验指导书自动化教研室二○一四年八月实验一单项桥式半控整流电路实验实验性质：验证性实验实验日期：一、实验目的1.加深对单相桥式半控整流电路带电阻性、电阻电感性负载时各工作情况的理解。
2.了解单相桥式半控整流电路的工作原理，学会对实验中出现的问题加以分析和解决。
二、实验设备三、实验线路及原理本实验电路图如图1-1 所示，实验线路图如图1-2 所示。
两组锯齿波同步移相触发电路均在TK-12挂件上，触发信号加到两个晶闸管（锯齿波触发脉冲G1，K1加到VT1的控制极和阴极，G3，K3加到VT3控制极和阴极），图中的R电阻900Ω，电感L d用100mH，直流电压表、电流表从电源控制屏获得。
四、实验内容1.锯齿波同步触发电路的调试。
2.单相桥式半控整流电路带电阻性负载。
3.单相桥式半控整流电路带电阻电感性负载。
图1-1 电路图图1-2 接线路图五、预习要求1.阅读电力电子技术教材中有关单相桥式半控整流电路的有关内容。
2.了解单相桥式半控整流电路的工作原理。
六、思考题1.单相桥式半控整流电路在什么情况下会发生失控现象?七、实验方法1.用两根导线将220V将TKDD-2电源控制屏的交流电压接到TK-12的“外接220V”端，按下“启动”按钮，打开TK-12电源开关，用双踪示波器观察“锯齿波同步触发电路”各观察孔的波形。
2.锯齿波同步移相触发电路调试。
令U ct=0时（RP2电位器顺时针转到底），α＝170o。
3.单相桥式半控整流电路带电阻性负载：按原理图1-2接线，主电路接可调电阻R，将电阻器调到最大阻值位置，按下“启动”按钮，用示波器观察负载电压U d、晶闸管两端电压U VT，调节锯齿波同步移相触发电路上的移相控制电位器RP2，观察并记录在不同α角时U d的波形，测量相应电源电压U2、负载电压U d、电流I d计算公式: U d = 0.9U2(1+cosα)/24.单相桥式半控整流电路带电阻电感性负载①断开主电路后，将负载换成将平波电抗器L d(10OmH)与电阻R串联。
现代电力电子技术硬件实验 (2)
实验一半桥型开关稳压电源的性能研究实验时间：（10月13日）一、实验目的(1)熟悉典型开关电源主电路的结构，元器件和工作原理。
(2)了解 PWM 控制与驱动电路的原理和常用的集成电路。
二、实验所需挂件及附件序号型号备注1HK01电源控制屏该控制屏包含“三相电源输出”等几个模块。
2PE-18半桥型开关稳压电源3双踪示波器自备4万用表自备三、原理说明(1)半桥型开关直流稳压电源的电路结构原理和各元器件均已画在PE-18挂箱的面板上，并有相应的输入与输出接口和必要的测试点。
主电路结构拓扑图如图1所示。
图1 主电路结构拓扑图(2)逆变电路采用的电力电子器件为美国IR公司生产的全控型电力MOSFET管，其型号为IRFP450，主要参数为：额定电流16A，额定耐压500V，通态电阻0.4Ω。
两只MOSFET管与两只电容C1、C2组成一个逆变桥，在两路PWM信号的控制下实现了逆变，将直流电压变换为脉宽可调的交流电压，并在桥臂两端输出开关频率约为26KHz、占空比可调的矩形脉冲电压。
然后通过变压器降压、整流、滤波后获得可调的直流电源电压输出。
(3)控制与驱动电路：控制电路以SG3525为核心构成，SG3525为美国Silicon General 公司生产的专用PWM控制集成电路，其内部电路结构及各引脚功能如图2所示，它采用恒频脉宽调制控制方案，其内部包含有精密基准源、锯齿波振荡器、误差放大器、比较器、分频器和保护电路等。
调节Vref的大小，在A、B两端可输出两个幅度相等、频率相等、相位相互错开180度、占空比可调的矩形波（即PWM信号）。
它适用于各开关电源、斩波器的控制。
图2 SG3525引脚分布图四、预习思考题(1)开关稳压电源的工作原理是什么？有什么优点？答：开关稳压电源的主要构成部分是一个变压器和一个充当“开和关”功能的开关管，变压器和开关管串联于电路中，直流电经过开关管的“开和关”状态在电路上形成脉冲电压，这个脉冲电压在变压器的磁芯上面形成瞬间变化的磁场，然后在同一个磁场里的另一个线圈上就感应出了脉冲电压，这个脉冲电压经过整流和滤波，即输出直流电压。
实验二 IGBT管的驱动、保护电路的测试及直流斩波降压电路的研究
实验二 IGBT管的驱动、保护电路的测试及直流斩波降压电路的研究一、实验目的1．掌握IGBT驱动与保护电路的基本要求，熟悉驱动模块EXB841电路的驱动与保护环节的测试；2．掌握脉宽调制信号发生原理，能对脉宽调制电路的调试及负载电压波形进行分析；3．熟悉直流斩波降压电路的工作原理。
二、预习要求1．了解IGBT驱动的隔离和功率放大的要求；2．了解脉宽调制信号的发生原理；3．了解直流斩波电路的基本原理。
三、实验设备1．IGBT直流斩波电路实验装置单元2．示波器3．万用表四、实验原理及说明该实验由三个部分组成：直流斩波电路，IGBT的驱动和保护电路以及脉宽调制信号发生电路。
下面分别予以介绍。
1．直流斩波电路如图2-1所示，220V单相交流电经整流变压器TR，降为50V交流电，再经整流滤波后变为直流电，其幅值在45V～70V之间，视负载电流大小而定。
直流电路的负载为220V、15W白炽灯，用绝缘栅双极晶体管（IGBT）作为开关管，来控制直流电路的通断，以调节负载上平均电压的大小。
图2-1 IGBT 直流斩波电路2．IGBT管的驱动和保护电路（1）IGBT管IGBT管是一个复合元件，它的前半部分类似绝缘栅场效应管（是电压控制型，具有输入阻抗高的优点），后半部分类似双极管晶体管（具有输出阻抗小、导通压降小、承受电流大的优点）。
它兼有场效应管和双极晶体管的优点，因而获得日益广泛的应用。
（2）IGBT的驱动电路IGBT具有显著的优点，已日益广泛应用于通用变频调速器，位置控制和不间断电源领域。
目前有多种IGBT驱动模块。
现以EXB841为例，来介绍IGBT驱动电路的工作原理。
EBX841型模块，可驱动300A/1200V IGBT元件，驱动延迟时间小于1μs，最高工作频率可达40～50kHz。
它只需要外部提供一个+20V的单电源（它内部自生反偏电压）。
模块采用高速光电耦合（隔离）输入，信号电压经电压放大和推挽（射极跟随）功率放大输出，并有过电流保护环节。
一种简单的IGBT驱动和过流保护电路
一种简单的IGBT驱动和过流保护电路王永，沈颂华（北京航空航天大学，北京100083）摘要：讨论了IGBT驱动电路对其静态和动态特性的影响以及对驱动电路与过流保护电路的要求。
利用IGBT的通态饱和压降与集电极电流呈近似线性关系的特性，设计了一个具有完善的过流保护功能的IGBT驱动电路。
经分析和实验表明，该电路具有简单、实用、可靠性高等优点。
关键词：IGBT；驱动电路；过流保护中图分类号：TM131.4文献标识码：B文章编号：1001-1390（2004）04-0025-03Wang Yong，Shen Songhua(Beihang University，Beijing100083，China)Abstract:The infiuence of static state and dynamic characteristic by IGBT drive circuit and the reguirements for drive and over-current protection circuit are described.A new circuit of IGBT drive and over-current protection circuit with perfect performance is de-veioped.It based on the principie of coiiector-emitter saturation voitage-drop approxi-mateiy proportion to the coiiector current.Anaiysis and experiment resuits show that the new circuit has the advantages of simpie，reiiabie，great appiication vaiue and so on. Key words:IGBT；driving circuit；over-current protectionA simple IGBT drive and over-current protection circuit0前言绝缘门极双极型晶体管（Isoiated Gate Bipoiar Transistor）简称IGBT，也被称为绝缘门极晶体管。
电力电子技术课程教学大纲
《电力电子技术》课程教学大纲课程类别：专业基础课程性质：必修英文名称：Power Electronic Technology总学时：64讲授学时：48 实验学时：16学分：3.5先修课程：电路原理、模拟电子技术、数字电子技术适用专业：自动化开课单位：信息工程学院自动化教研室一、课程简介《电力电子技术》是电气工程及其自动化专业、自动化专业本科生的一门专业基础课，是一门理论与应用相结合，实践性很强的课程。
它包括电力电子器件、电力电子变流技术以及以微电子技术和计算机为代表的控制技术三大组成部分。
本课程的目的和任务是使学生熟悉各种电力电子器件的特性和使用方法；掌握各种电力电子电路的结构、工作原理、控制方法、设计计算方法及实验技能；熟悉各种电力电子装置的应用范围及技术经济指标，培养学生的分析问题和解决问题的能力，为《运动控制》等后续课程以及从事与电气工程有关的技术工作和科学研究打下一定的基础。
二、教学内容及基本要求0 绪论（2学时）教学内容：0.1电力电子技术的定义0.2电力电子技术的发展历史(自学)0.3电力电子技术的内涵及其相关工业0.4电力电子技术所研究的基本问题0.5电力电子技术的主要内容0.6本课程的学习方法及考核方法教学要求：1.理解电力电子技术的定义，电力电子技术所研究的基本问题。
2.了解电力电子学科的发展历史、电力电子技术的内涵及其相关工业、电力电子技术的主要内容以本课程的学习方法及考核方法。
授课方式：讲授+自学第一章：电力电子器件（10 学时）教学内容：1.1电力电子器件概述1.2不可控器件——电力二极管1.3半控型器件——晶闸管1.4典型全控型器件1.5其他新型电力电子器件1.6电力电子器件的驱动1.7电力电子器件的保护1.8电力电子器件的串联和并联使用教学要求：1.掌握各种电力电子器件的基本特性、应用场合和使用方法。
2.理解各种全控型器件、半控型器件的工作原理和主要参数选择依据.3.了解典型触发、驱动和缓冲电路的组成、工作原理和特点。
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：三相电网电压图 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。
实验二 GTO、MOSFET、GTR、IGBT驱动与保护电路实验V1.0版
实验二 GTO、MOSFET、GTR、IGBT驱动与保护电路实验一、实验目的(1)理解各种自关断器件对驱动与保护电路的要求。
(2)熟悉各种自关断器件的驱动与保护电路的结构及特点。
(3)掌握由自关断器件构成PWM直流斩波电路原理与方法。
二、实验所需挂件及附件序号型号备注1 PE-01电源控制屏该控制屏包含“单相自藕调压器”，“整流滤波”等几个模块。
2 PE-14功率器件驱动与保护电路(一) 该挂件包含“IGBT”以及“MOSFET”等。
3 PE-15功率器件驱动与保护电路(二)该挂件包含“GTR”以及“GTO”等。
4 双踪示波器自备5 万用表自备三、实验线路及原理实验接线及实验原理图如图5-2所示，图中直流电源可由控制屏上的直流电压提供(小容量)，或由控制屏上三相交流电源经整流滤波后输出(大容量)，直流电压、电流表及限流电阻R 均从电源控制屏上取，限流电阻将两个900Ω接成并联形式(或使用PE-25上的灯泡)。
控制部分共分为五部分内容，PWM发生电路、IGBT驱动保护电路、MOSFET驱动保护电路、GTO驱动保护电路及GTR驱动保护电路；其中前三个电路在PE-14挂件上，剩下部分在PE-15挂件上。
图5-2 自关断器件的实验接线及原理图四、实验内容(1)GTR的驱动与保护电路实验(2)GTO的驱动与保护电路实验(3)MOSFET的驱动与保护电路实验(4)IGBT的驱动与保护电路实验(5)研究PWM的工作频率对驱动电路的影响五、实验方法(1)GTR的驱动与保护电路实验把PE-14挂件上的PWM发生电路中的频率选择开关拨至“低频档”。
然后调节频率电位器RP1，使PWM波输出频率在“200Hz”左右。
驱动与保护电路接线时，要注意控制电源及接地的正确连接。
对于GTR器件，采用±5V电源驱动；接线时，将PE-14上的PWM波形输出端接PE-15上的GTR驱动模块的输入端，GTR所需的±5V电源也从PE-14取。
电力电子技术实验指导书
目录一、实验的基本要求 (2)二、安全操作说明 (6)三、电力电子技术实验实验一单相桥式全控整流电路实验 (7)实验二三相桥式全控整流电路实验 (11)实验三单相交流调压电路实验 (15)实验四直流斩波电路原理实验 (19)实验五SCR、GTO、MOSFET、GTR、IGBT特性实验 (26)实验六基于Multism的开环降压电路的仿真 (29)实验七基于Multism的闭环降压电路的仿真 (31)一、实验的基本要求《半导体变流技术》、《电力电子技术》是电气工程及其自动化、自动化等专业的三大电子技术基础课程之一，课程涉及面广，内容包括电力、电子、控制、计算机技术等，而实验环节是这些课程的重要组成部分。
通过实验，可以加深对理论的理解，培养和提高学生独立动手能力和分析、解决问题的能力。
1、实验的特点和要求电力电子技术与电机控制实验的内容较多、较新，实验系统也比较复杂，系统性较强。
学生在实验中应学会运用所学的理论知识去分析和解决实际系统中出现的各种问题，提高动手能力；同时通过实验来验证理论，促使理论和实践相结合，使认识不断提高、深化。
具体地说，学生在完成指定的实验后，应具备以下能力:(1)掌握电力电子变流装置主电路、触发或驱动电路的构成及调试方法，能初步设计和应用这些电路。
(2)熟悉并掌握基本实验设备、测试仪器的性能及使用方法。
(3)能够运用理论知识对实验现象、结果进行分析和处理，解决实验中遇到的问题。
(4)能够综合实验数据，解释实验现象，编写实验报告。
2、实验前的准备实验准备即为实验的预习阶段，是保证实验能否顺利进行的必要步骤。
每次实验前都应先进行预习，从而提高实验质量和效率，否则就有可能在实验时不知如何下手，浪费时间，完不成实验要求，甚至有可能损坏实验装置。
因此，实验前应做到：(1)复习教材中与实验有关的内容，熟悉与本次实验相关的理论知识。
(2)阅读本教材中的实验指导，了解本次实验的目的和内容；掌握本次实验系统的工作原理和方法；明确实验过程中应注意的问题。
电力电子技术实验教案(电气1501-1505、自动化1501-1504、自动化卓越1501)(2017-2018-1)
课程教案课程名称：电力电子技术实验任课教师：张振飞所属院部：电气与信息工程学院教学班级：电气1501-1504班、自动化1501-1504自动化卓越1501教学时间：2017-2018学年第一学期湖南工学院课程基本信息1P 实验一、SCR、GTO、MOSFET、GTR、IGBT特性实验一、本次课主要内容1、晶闸管（SCR）特性实验。
2、可关断晶闸管（GTO）特性实验（选做）。
3、功率场效应管（MOSFET）特性实验。
4、大功率晶体管（GTR）特性实验（选做）。
5、绝缘双极性晶体管（IGBT）特性实验。
二、教学目的与要求1、掌握各种电力电子器件的工作特性测试方法。
2、掌握各器件对触发信号的要求。
三、教学重点难点1、重点是掌握各种电力电子器件的工作特性测试方法。
2、难点是各器件对触发信号的要求。
四、教学方法和手段课堂讲授、提问、讨论、演示、实际操作等。
五、作业与习题布置撰写实验报告2P一、实验目的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。
二、实验所需挂件及附件三、实验线路及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：3P图1-1 新器件特性实验原理图四、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。
IGBT高压大功率驱动和保护电路的应用及原理
IGBT高压大功率驱动和保护电路的应用及原理IGBT高压大功率驱动和保护电路的应用及原理通过对功率器件IGBT的工作特性分析、驱动要求和保护方法等讨论，介绍了的一种可驱动高压大功率IGBT的集成驱动模块HCPL-3I6J的应用关键词：IGBT；驱动保护电路；电源IGBT在以变频器及各类电源为代表的电力电子装置中得到了广泛应用。
IGBT集双极型功率晶体管和功率MOSFET的优点于一体，具有电压控制、输入阻抗大、驱动功率小、控制电路简单、开关损耗小、通断速度快和工作频率高等优点。
但是，IGBT和其它电力电子器件一样，其应用还依赖于电路条件和开关环境。
因此，IGBT 的驱动和保护电路是电路设计的难点和重点，是整个装置运行的关键环节。
为解决IGBT的可靠驱动问题，国外各IGBT生产厂家或从事IGBT应用的企业开发出了众多的IGBT驱动集成电路或模块，如国内常用的日本富士公司生产的EXB8系列，三菱电机公司生产的M579系列，美国IR公司生产的IR21系列等。
但是，EXB8系列、M579系列和IR21系列没有软关断和电源电压欠压保护功能，而惠普生产的HCLP一316J有过流保护、欠压保护和1GBT软关断的功能，且价格相对便宜，因此，本文将对其进行研究，并给出1700V，200～300A IGBT的驱动和保护电路。
1 IGBT的工作特性IGBT是一种电压型控制器件，它所需要的驱动电流与驱动功率非常小，可直接与模拟或数字功能块相接而不须加任何附加接口电路。
IGBT的导通与关断是由栅极电压UGE来控制的，当UGE大于开启电压UGE(th)时IGBT导通，当栅极和发射极间施加反向或不加信号时，IGBT被关断。
IGBT与普通晶体三极管一样，可工作在线性放大区、饱和区和截止区，其主要作为开关器件应用。
在驱动电路中主要研究IGBT的饱和导通和截止两个状态，使其开通上升沿和关断下降沿都比较陡峭。
2 IGBT驱动电路要求在设计IGBT驱动时必须注意以下几点。
电力电子器件的特性及驱动实验
福州大学电力电子技术科实验报告专业级班姓名做实验日期年月日实验题目：电力电子器件的特性及驱动实验（目的）1、掌握各种电力电子器件的工作特性，掌握各器件对触发信号的要求。
2、理解各种自关断器件对驱动与保护电路的要求。
3、熟悉各种自关断器件的驱动与保护电路的结构及特点。
（仪器）（原理）（包括主要公式、电路图等）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 1-1 新器件特性实验原理图自关断器件的实验接线及实验原理图如图1---2所示，图中直流电源可由控制屏上的励磁电压提供，或由控制屏上三相电源中的两相经整流滤波后输出，接线时，应从直流电源的正极出发，经过限流电阻、自关断器件及保护电路、直流电流表、再回到直流电源的负端，构成实验主电路。
图1---2自关断器件的实验接线及原理图一：根据得到的数据，绘出SCR的伏安特性、MOSFET和IGBT的转移特性。
1：晶闸管（SCR）特性实验2：MOSFET的转移特性实验3：IGBT的转移特性实验二：画出Ua=f（α）的曲线。
1：IGBT的驱动与保护电路实验2：MOSFET的驱动与保护电路实验三：讨论并分析实验中出现的问题。
Q:如果不小心调大Ug 给定电压导致SCR瞬间导通无法及时记录准确的Ug给定电压,UV电压以及Id电流时该怎么办？将Ug 调至零，加反向电压是SCR关断，重新进行实验测定。
电力电子技术实验内容
电力电子技术实验内容电力电子技术实验内容电力电子技术是现代电力工业中的关键技术之一，其作用是将电能在电力系统中转换、控制、调节和保护。
电力电子技术的应用范围广泛，包括电力变换、灯光控制、电动机驱动、UPS系统、遥控、遥测、安全监控、节能措施等领域。
电力电子技术实验是电力电子理论的实践部分，通常是电力电子课程的学习和教学中重要的一环。
本文将介绍电力电子技术实验的内容，包括基础实验和高级实验两部分。
一、基础实验1. 半波整流电路实验半波整流电路是最简单的电力电子电路之一，实验主要是通过半波整流电路的实现原理，掌握半波整流电路的基本工作原理、电流及电压的波形特点、电路的计算方法、及其应用等。
2. 全波整流电路实验全波整流电路相对于半波整流电路来说功能更强大，也更加的复杂。
在全波整流电路实验中，主要是掌握全波整流电路的实现原理、工作状态、电路计算方法等。
3. 三相半波整流电路实验三相半波整流电路是工业中常用的电力电子电路之一，用于三相有源电力负载与电网间的电能转换。
在三相半波整流电路实验中，主要是通过对三相系统与半波整流电路的联接和三相半波整流电路的实现原理、工作状态、电路计算方法等的探究，从而深入理解三相半波整流电路的必要性。
4. 交流电调压电路实验交流电调压电路是电力电子技术中的一项重要技术，用于将交流电转换成直流电，实现加工、生产、交通，安全控制系统等领域的控制与输送。
在交流电调压电路实验中，主要是掌握交流电调压电路的实现原理、电路计算方法等。
5. 电容滤波电路实验电容滤波电路也是电力电子技术中的一项重要技术，主要是用于将电路中的高频信号或杂波滤除，保证电路中的信号干净。
在电容滤波电路实验中，主要是掌握电容滤波电路的实现原理、电路计算方法等方面的知识。
6. 电感滤波电路实验电感滤波电路也是电力电子技术中的一种重要技术，其作用是滤除低频杂波。
在电感滤波电路实验中，主要是掌握电感滤波电路的实现原理、电路计算方法等知识。
感应加热电源IGBT驱动及保护电路设计
感应加热电源IGBT驱动及保护电路设计摘要本文以感应加热电源IGBT驱动及保护电路为研究对象，阐述感应加热电源的现状与发展趋势、感应加热电源的优点、应用和基本原理。
其中，IGBT（绝缘栅双极晶体管）是一种复合了功率场效应管和电力晶体管的优点而产生的一种新型复合器件,它同时具有MOSFET的高速开关及电压驱动特性和双极晶体管的低饱和电压特性，易实现较大电流的能力，既具有输入阻抗高、工作速度快、热稳定性好和驱动电路简单的优点，又具有通态电压低、耐压高和承受电流大的优点。
近年来IGBT成为电力电子领域中尤为瞩目的电力电子器件，并得到越来越广泛的应用。
本文分析了感应加热电源的总体结构和介绍了IGBT的基本结构、工作原理、驱动电路，同时简要概括了IGBT模块的选择方法和保护措施等，通过对IGBT的学习，来探讨IGBT在当代感应加热领域的广泛应用和发展前景。
关键词：感应加热电源，绝缘栅双极晶体管，IGBT驱动电路，IGBT保护电路。
Induction heating power IGBT drive and protective circuitdesignABSTRACTBased on the induction heating power IGBT drive and protection circuit as the research object, this paper present situation and the development trend of induction heating power supply, the advantages of induction heating power supply, the application and the basic principle. Among them, the IGBT (insulated gate bipolar transistor) is a kind of composite power field effect tube and the advantage of the power transistor and produce a new type of composite device, it also has a high-speed switching and voltage of the MOSFET drive characteristic and low of the bipolar transistor saturation voltage characteristic, easy to realize large current capacity, not only has high input impedance, working speed, good thermal stability and drive circuit, the advantages of simple and has a low voltage state, the advantages of high voltage and current under the big. In recent years the IGBT as power electronics is particularly outstanding in the field of power electronics, and get more and more widely used.This paper analyzes the overall structure of induction heating power supply, and introduces the basic structure, working principle of IGBT, drive circuit, and briefly summarizes the IGBT module selection method and protection measures, etc., through the study of IGBT, to explore the IGBT are widely used in the field of contemporary induction heating and development prospects.KEY WORDS: Induction heating power supply, insulated gate bipolar transistor, IGBT drive circuit, protection circuit for IGB目录前言 (1)第1章感应加热电源的原理 (2)1.1 感应加热电源的基本知识 (2)1.1.1感应加热电源的优点及应用 (2)1.1.2 感应加热电源的基本原理 (2)1.1.3感应加热中的三种效应和穿透深度 (2)1.2 感应加热电源发展现状及趋势 (3)1.2.1感应加热电源频率划分 (3)1.2.2国外高频感应加热电源发展现状 (3)1.2.3国内高频感应加热电源发展现状 (4)1.2.4感应加热电源的IGBT (4)1.3本文研究的内容及任务 (4)1.3.1课题主要研究内容 (4)1.3.2课题目的和要求 (5)第2章IGBT的基本结构和工作原理 (6)2.1 IGBT的工作特性 (6)2.1.1 IGBT的基本结构 (6)2.1.2 IGBT的工作原理 (8)2.1.3 IGBT的工作特性 (8)2.2 IGBT工作原理 (10)2.2.1 IGBT工作方法 (10)2.2.2 导通 (11)2.2.3关断 (11)2.2.4 阻断与闩锁 (12)2.3 英飞凌FZ400R12KS4 (12)2.4 IGBT驱动电路 (12)2.4.1分立元件驱动电路 (13)2.4.2光电耦合器驱动电路 (13)2.4.3脉冲变压器直接驱动IGBT的电路 (14)2.4.4专用集成驱动电路 (14)第3章IGBT的保护电路设计 (16)3. 1 IGBT过压保护电路 (16)3.1.1 IGBT栅极过压保护电路 (16)3.1.2 集电极与发射极间的过压保护电路 (17)3.1.3 直流过电压 (18)3.1.4 浪涌过电压 (18)3.1.5 IGBT开关过程中的过电压 (18)3.2 IGBT过流短路保护电路 (19)3.2.1 IGBT过流保护的分类 (19)3.2.2 过流保护检测电路 (20)3.2.3 过流和短路保护措施 (20)3.3 IGBT过热保护电路 (21)3.4 IGBT欠压保护电路 (22)第4章IGBT的驱动电路 (23)4.1 IGBT的驱动要求 (23)4.2 驱动电路的隔离方式 (23)4.2.1隔离的重要性： (23)4.2.2. 集成光电隔离驱动模块HCPL-316J (23)4.2.2器件特性 (24)4.4.3芯片管脚及其功能介绍 (24)4.4.4 内部逻辑电路结构分析 (26)4.5 IGBT驱动电路 (27)第5章辅助直流稳压电源 (29)5.1辅助直流稳压电源方案的选择 (29)5.2本次设计用的电源 (29)5.2.1 18伏, 15伏稳压电压电源 (29)5.2.2 ±12伏，±5伏双路稳压电源 (30)5.2.3 元器件选择及参数计算 (31)第6章功能仿真 (33)结论..................................................................... 错误!未定义书签。
电力电子技术实验
实验一 三相桥式全控整流电路实验
六、注意：
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。
（1） 锯齿波周期与幅值测量(分开关s2、s3、s4合上与断 开多种情况）。测量“1”端。
（2）输出最大与最小占空比测量。测量“2”端。 注意：下面（2-7）六路电路中任选择一种电路做实验
实验二 直流斩波电路的性能研究
2．buck chopper (1)连接电路 将UPW(脉宽调制器)的输出端2端接到斩波电路中IGBT管VT的G端,分别将斩
本实验室管理采用专人负责制度，能够承担与电力电子及 电气传动课程相关的各类实验，满足学生学习的需要。
电力电子技术体管触发电路及单相半波可控整流电路实 验 实验二 正弦波同步移相触发电路实验 实验三 锯齿波同步移相触发电路实验 实验四 单相桥式半控整流电路实验 实验五 单相桥式全控整流电路实验 实验六 单相桥式有源逆变电路实验 实验七 三相半波可控整流电路的研究 实验八 三相桥式半控整流电路实验 实验九 三相桥式全控整流（及有源逆变电路实验） 实验十 单相交流调压电路实验
实验三 单相交流调压电路实验
四．实验设备及仪器 1．教学实验台主控制屏 2．NMCL—33组件 3．NMEL—03组件 4．NMCL-05(A)组件或
NMCL—36组件 5．二踪示波器 6．万用表 7、U盘（自备）
可关断晶闸管(gto)触发驱动和保护电路的研究
可关断晶闸管(gto)触发驱动和保护电路的研究摘要：可关断晶闸管(GTO)是一种重要的功率半导体器件，被广泛应用于电力电子领域。
然而，GTO的触发驱动和保护电路的设计与实现是一个非常复杂的问题。
本文旨在研究可关断晶闸管的触发驱动和保护电路，提出一些新的解决方案，以改善GTO的性能和可靠性。
正文：一、GTO的触发驱动电路在GTO的工作过程中，触发驱动电路起着关键的作用。
一个好的驱动电路可以保证GTO可靠地开关，并且在关闭时可以控制漏电流。
因此，我们需要设计一种高效、精确、可靠的GTO触发驱动电路。
以下是一些常见的GTO触发驱动电路：1.电压控制触发驱动电路电压控制触发驱动电路是一种常用的GTO触发驱动电路。
它的原理是通过一个信号发生器来产生一个控制信号，然后将这个信号输入到GTO的控制端，以控制GTO的导通和断开。
电压控制触发驱动电路的优点是简单，易于实现，但是它的精度和稳定性不如其他触发驱动电路。
2.电流控制触发驱动电路电流控制触发驱动电路是一种比较精确和可靠的GTO触发驱动电路。
它的原理是将一个电流信号送入GTO的控制端，以控制GTO的导通和断开。
电流控制触发驱动电路的优点是精确、可靠，但是它的实现复杂，需要使用高精度的电流源和电流传感器。
3.光耦隔离触发驱动电路光耦隔离触发驱动电路是一种可靠、安全且精确的GTO触发驱动电路。
它的原理是使用一个光耦隔离器将控制信号隔离开，并将隔离后的信号送入GTO的控制端，以控制GTO的导通和断开。
光耦隔离触发驱动电路的优点是精确、可靠、安全，但是它的成本较高。
二、GTO的保护电路GTO在工作过程中，常常会受到各种各样的干扰和故障，如过电压、过电流、电磁干扰等。
因此，我们需要设计一种可靠的保护电路来保护GTO的正常工作。
以下是一些常见的GTO保护电路：1.过电压保护电路过电压保护电路是一种常见的GTO保护电路。
它的原理是使用一个电压传感器来检测GTO的电压，一旦电压超过设定值，就会触发一个保护电路，将GTO断开以保护它的安全。
【2019年整理】电力电子器件5-驱动和保护
驱动电路的一般要求
改善功率开关器件静态性能。 驱动电路 应保证驱动功率开关器件完全的导通和关 断。导通时，通态压降小；关断时漏电流 小。 改善功率开关器件动态性能。 对于同样 的功率开关器件，采用不同的驱动波形将 得到不同的动静态开关特性。因此，驱动 电路的设计应该根据功率开关器件的开关 性能，考虑改善器件的开关特性和减小器 件的开关损耗。
充放电型RCD缓冲电路（图1-38），适用 于中等容量的场合 图1-40示出另两种， RC缓冲电路主要用于小容量器件， 放电阻止型RCD缓冲电路用于中或大容量 器件 图1-40 另外两种常用的缓冲电路 a) RC吸收电路 b) 放电阻止型RCD 吸收电路
缓冲电路中的元件选取及其他 注意事项
Cs和Rs的取值可实验确定或参考工程手册 VDs必须选用快恢复二极管，额定电流不 小于主电路器件的1/10 尽量减小线路电感，且选用内部电感小的 吸收电容
电力MOSFET的一种驱动电路：电气隔离 和晶体管放大电路两部分 无输入信号时高速放大器A输出负电平,V3 导通输出负驱动电压 当有输入信号时 A输出正电平，V2 导通输 出正驱动电压 专为驱动电力MOSFET而设计的混合集成 电路有三菱公司的M57918L，其输入信号 电流幅值为 16mA ，输出最大脉冲电流为 +2A和-3A，输出驱动电压+15V和-10V。
F避雷器 D变压器静电屏蔽层 C静电感应过电压抑制电容 RC1阀侧浪涌过电压抑制用RC电路 RC2阀侧浪涌过电压抑制用反向阻断式 RC电路 RV压敏电阻过电压抑制器 RC3阀器件换相过电压抑制用RC电路 RC4直流侧RC抑制电路 RCD阀器件关断过电压抑制用RCD电路 电力电子装置可视具体情况只采用其中的 几种; 其中RC3和RCD为抑制内因过电压的 措施，属于缓冲电路范畴。
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实验一电力电子器件的驱动与保护电路实验
一、实验目的
(1)理解各种自关断器件对驱动与保护电路的要求。
(2)熟悉各种自关断器件的驱动与保护电路的结构及特点。
(3)掌握由自关断器件构成PWM 直流斩波电路原理与方法。
二、实验设备及仪器
1．THPE-1 型实验箱
2．双踪示波器
三、GTR实验线路及实验方法
1、实验线路
自关断器件GTR驱动和保护实验的实验接线及实验原理图如图2所示。
主回路由GTR、灯泡负载组成，为了测量主回路电流，在主回路中还应串入直流电流表。
主回路由实验箱上的直流220V电压供电，接线时，应从直流电源的正极出发，经过主回路各串联器件回到直流电源负端。
GTR驱动和保护电路的输入信号为PWM发生器的输出信号，GTR驱动和保护电路的三个输出端子则分别连接到GTR器件的相应端子。
GTR驱动和保护电路的由实验箱的+5V和-5V供电。
2、实验方法及步骤
（1）断开主回路，把PWM模块的频率选择开关拨至“低频档”，并使用示波器在输出端观察输出波形，调节频率按钮，使PWM波输出频率在“1KHz”左右。
（2）检查驱动电路的工作情况。
在未接通主电路的情况下，接通驱动模块的电源并按图2所示将输入端与PWM模块的输出端相连接。
使用示波器在驱动模块的输出端观察驱动电路输出波形，调节PWM 波形发生器的频率及占空比，观测PWM 波形的变化规律。
（3）驱动电路正常工作后，将占空比调小，然后合上主电路电源开关，再调节占空比，用示波器观测、记录不同占空比时GTR基极的驱动电压、GTR 管压降及负载上的波形。
（4）测定并记录不同占空比α时负载的电压平均值U a于下表中：
表1 GTR实验结果
3、注意事项
驱动与保护电路接线时，要注意控制电源及接地的正确连接。
对于GTR 器件，采用±5V 电源驱动。
四、GTO实验线路及实验方法
GTO实验方法与GTR的实验方法相同。
表2 GTO实验结果
五、MOSFET实验线路及实验方法
除了应该将PWM的频率选择开关拨至“高频档”，使方波的输出频率在
“8KHz～10KHz”范围内之外，其实验方法与GTR的实验方法相同。
表3 MOSFET实验结果
六、IGBT实验线路及实验方法
除了应该将PWM的频率选择开关拨至“高频档”，使方波的输出频率在
“8KHz～10KHz”范围内之外，其实验方法与GTR的实验方法相同。
表4 IGBT实验结果
七、实验报告要求
1、整理并画出不同自关断器件的基极（或控制极）驱动电压、驱动电流、元件管压降的波形。
2、画出U a=f(α)的曲线。
3、讨论并分析实验中出现的问题。
八、注意事项
1、连接驱动电路时必须注意各器件不同的接地方式。
2、不同的自关断器件需接不同的控制电压，接线时应注意正确选择。
3、实验开始前，必须先加上自关断器件的控制电压，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。