电力电子实验

图2-16
实验
一、
1．掌握开环直流脉宽调速系统的组成、原理及各主要单元部件的工作原理。
2．熟悉直流PWM专用集成电路SG3525的组成、功能与工作原理。
3．熟悉H型PWM变换器的各种控制方式的原理与特点。
二、
1．PWM控制器SG3525性能测试。
2．控制单元测试。
3．H型PWM变换器性能测试。
三、
在中小容量的直流传动系统中，采用自关断器件的脉宽调速系统比相控系统具有更多的优越性，因而日益得到广泛应用。
图2-1
四
1．按图接好主回路。
2．接好触发脉冲的控制回路。将给定器输出Ug接至MCL-33面板的Uct端，将MCL-33面板上的Ublf接地。
打开MCL-32的钥匙开关，检查晶闸管的脉冲是否正常。
（1）用示波器观察MCL-33的双脉冲观察孔，应有间隔均匀，相互间隔60o的幅度相同的双脉冲。
（2）检查相序，用示波器观察“1”，“2”单脉冲观察孔，“1” 脉冲超前“2” 脉冲600，则相序正确，否则，应调整输入电源。
二、实验仪器
1.MCL－III教学实验台主控制屏
2.NMCL-22实验
3.双踪示波器
4.万用表
三、脉宽调制信号产生原理
脉宽调制信号由专用集成芯片SG3525产生。SG3525芯片不仅能产生频率灵活可变的方波，而且可输出正弦PWM（SPWM）信号，以提高后接变压器的工作频率。为了使SG3525产生一个SPWM信号，可在芯片的9脚处加入一个幅度可变的正弦波（图b），与5脚处的锯齿波（图a）信号进行比较，从而获得SPWM控制信号，改变正弦波的幅值，即改变调制度M（调制度定义为正弦波调制波峰Urm与锯齿波载波峰值Utm之比，即M=Urm/Utm）就可以改变输出电压的幅值，.
(2)观察电压波形。
同时观察输出电压Uo的波形和输入电压E的波形；改变触发脉冲的占空比，观察负载电压的变化；记录占空比为0.5时，输出电压Uo的波形和输入电压E的波形（应用两个示波器探头同时测量）并应用万用表测量E和Uo的值（记录数据）。自定2个不同的占空比，观察波形变化并验证输出和输入的数量关系。
随着占空比的增加，输出电流波形变化如下，其平均值也逐渐增大。
图1-7图1-8图1-9
当输出连续电流时，对应的输出电压波形：
图1-10图1-11
当输出断续电流波形时，对应的输出电压波形：
图1-12图1-13
波形分析：
输出电流断续的原因在于负载中的L较小，且晶闸管导通时间较短，当晶闸管关断后，L上的储存的能量不足，R会消耗完L的储能，因此负载电流会衰减到零。而输出电压就等于电源的电动势。因此波形中出现了台阶。
4．电路模拟故障现象观察。
在=60O时，断开某一晶闸管元件的触发脉冲开关，则该元件无触发脉冲即该支路不能导通，观察并记录此时的Ud波形。
5.整流电路的有源逆变工作状态观察
直接使用NMCL-22上由六个二极管组成的电路或者用MCL-33的六个二极管对U、V、W三相整流构成直流电动势，二极管桥和晶闸管桥之间串联接入灯箱。接通电源，调节触发角 的值。观察全桥输出电压Ud波形。
2.Boost Chopper
(V)
E(V)
(V)
0.5
28.15
14.66
29.32
0.63
36.83
14.66
39.62
0.08
15.30
14.70
15.98
表1-2
图1-14 =0.5图1-15 =0.63图1-16 =0.08
3.Buck- Boost Chopper
(V)
E(V)
(V)
0.5
2．掌握斩波电路的连接，斩波电路的波形观察及电压测试方法。
二、
1．电力电子教学试验台主控制屏
2．MCL-22组件
3．双踪示波器
4．万用表
三、
1．Buck Chopper
图1-1
(1)连接电路。
按照面板上的电路图接成buck chopper斩波器。将PWM波形发生器产生的触发信号接入VT1的G端，注意须将VT1的E端和PWM波形发生器的“地”相连接。
12.85
14.72
14.72
0.63
23.05
14.70
25.03
0.08
0.879
14.73
1.28
表1-3
图1-17 =0.5图1-18 =0.63图1-19 =0.08
实验
一
1.熟悉三相桥式全控整流电路的接线、器件和保护情况。
2.明确对触发脉冲的要求。
3.掌握电力电子电路调试的方法。
4.观察在电阻负载、电阻电感负载情况下输出电压和电流的波形。
验证公式：
电阻负载：
ห้องสมุดไป่ตู้阻感负载：
由上表可知，在 ， 时，带电阻负载或阻感负载的输出电压 测量值与计算值误差很小，可以认为与公式相符；而 时，误差较大。
分析原因可能是：
触发角不是严格的 ，带电阻负载时，实际 ，而带阻感负载时，实际 ；
带阻感负载时， 为临界触发角，外部干扰或电路内部干扰使晶闸管自行关断，导致 偏小。
5) 调整RP2，使占空比为0.75，用万用表记录H桥输出的电压值（参考方向为6->7）同时观察灯泡的亮度有何变化。
6) 实验完毕，断开主电源。
3．DC/DC带电阻-电感（灯箱与700mH电感串联）负载
1）拆掉电阻负载
2）将电阻-电感负载以串联的方式（灯箱）接入“6”端和“7”端
3）调整RP2电位器，将占空比调整为50%。合上主电源，观察并记录H桥的“6”端和“7”端输出电压的波形。
3．DC/DC带电阻-电感（灯箱与700mH电感串联）负载
（V）
现象
0.5
0.25
0.75
表3-2阻感负载时不同占空比的输出电压和现象
图3-5 =0.5图3-6 =0.25图3-7 =0.75
实验
一、实验目的
1．掌握单相正弦波（SPWM）逆变电路的组成、工作原理、特点、波形分析与使用场合。
2．熟悉正弦波发生电路、PWM专用集成电路SG3525的工作原理与使用方法。
四、
1．MCL系列教学实验台主控制屏。
2．NMCL-22实验箱。
3．直流电动机M03及测速发电机
4．双踪示波器、万用表。
五、
采用NMCL—22挂箱
1．控制电路的测试——逻辑延时时间的测试
将UPW的“2”端与DLD(逻辑延迟环节)的“1”相连接。用示波器同时观察DLD的“2”端和“3”端。记录延迟时间 。
(3)观察负载电流波形。
用示波器观察并记录流过负载的电流波形（电阻R两端波形）。
2．BoostChopper
图1-2
(1)连接电路。
按照面板上的电路图接成boost chopper斩波器。将PWM波形发生器产生的触发信号接入VT1的G端，注意须将VT1的E端和PWM波形发生器的“地”相连接。
(2)观察电压波形。
4）调整RP2，使占空比为0.25，记录H桥输出的电压波形和电压值（参考方向为6->7），同时观察灯泡两端的亮度变化。
5) 调整RP2，使占空比为0.75，记录H桥输出的电压波形和电压值（参考方向为6->7），同时观察灯泡两端的亮度变化。
6）实验完毕，断开主电源。
六、
1．控制电路的测试——逻辑延时时间的测试
五、
（1）电阻负载和阻感负载下波形与数据记录
RL
130.0
61.6
77.2
61.6
3.35
62.6
R
130.0
61.5
77.1
61.6
13.12
64
表2-1
输出电压波形图（左图为 ，右图为 ）
电阻负载
图2-2图2-3
电阻负载
图2-4图2-5
电阻负载
图2-6图2-7
阻感负载时，输出电压波形和晶闸管VT1两端的电压波形：
5.模拟故障情况，观察故障下的输出电压波形。
6.观察整流电路在有缘逆变情况下输出电压和电流的波形。
二
1．MCL－III教学实验台主控制屏。
2．MCL—33组件及MCL35组件。
3．双踪示波器
4．万用表
5．电阻（灯箱）
三
实验线路图见后面。主电路为三相全控整流电路，三相桥式整流的工作原理可参见“电力电子技术”的有关教材。
2．DC/DC带电阻负载
1）将H桥的U、V、W分别与电源的U、V、W相连。H桥的1、3相连。
2）将电阻负载以串联的方式（灯箱）接入“6”端和“7”端。
3）调整RP2电位器，将占空比调整为50%。合上主电源，观察并记录负载两端的电压波形，同时观察灯泡的亮度。
4）调整RP2，使占空比为0.25，用万用表记录H桥输出的电压值（参考方向为6->7），同时观察灯泡的亮度有何变化。
3．三相桥式全控整流电路
（1）电路带电阻负载（灯箱）的情况下：调节Uct（Ug），使在30o~90o范围内，用示波器观察记录=30O、60O、90O时，整流电压Ud=f(t)，晶闸管两端电压UVT=f(t)的波形，并用万用表记录相应的Ud和交流输入电压U2数值。
（2）电路带阻感负载的情况下：在负载中串入700mH的电感调节Uct（Ug），使在30o~90o范围内，用示波器观察记录=30O、60O、90O时，整流电压Ud=f(t)，晶闸管两端电压UVT=f(t)的波形，并用万用表记录相应的Ud和交流输入电压U2数值。
电力电子综合实验报告
( 2014-- 2015年度 第1学期)
名称：电力电子综合实验
院系：电气与电子工程学院
班级：
学号：
学生姓名：
指导教师：
设计周数：一周
成绩：
日期：年月日-年月日