1单相桥式全控整流和有源逆变电路实验实验报告
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。
相控整流电路的有源逆变
12
课堂思考*
设计一三相桥式相控直流稳压电源，输入三相线电 压350V～450V，要求输出直流电压400V，输出直流 负载电阻1Ω～2Ω，计算电路相关参数。
设计考虑：对于直流稳压输出，输出纹波要求较高，一般采 用大电感负载模式，可以采用图4-23电路结构，需要设计电 感、晶闸管的参数。
直流侧有电势源EM,极性与晶闸 管导通方向一致并在数值上大于 变流器输出电压，即 Udav EM
内部条件
整流输出电压Udav既能够大于零 也可以小于零
整流电路能量转换示意
3
相控整流电路的有源逆变
单相桥式全控整流电路的有源逆变工作分析
大电感状态， 90o 180o 输出电流： Idav (Udav E) / R 0 输出电压： Udav 0.9U2rms cos
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脉冲丢失 器件故障
脉冲延迟
换流失败
11
相控整流电路的有源逆变
晶闸管换流时间不足或换流后反压时间不足，未能可靠 关断，引起换相失败。
考虑换相过程的客观存在，为防止逆变失败，逆变 角β不能太小，必须限制在某一最小角度内。
最小逆变角βmin：βmin＝δ＋γ＋θ’ 式中：δ为晶闸管的关断时间tq折合的电角度；γ为换相重
13
课堂思考*
采用大电感负载模式的可行性分析
当输入电压最低时，控制角达到最小，输入电压最高时，控
制角达到最大，有：
400 V
2.34
350V 3
cos m in
400 V
2.34
450V 3
cos m a x
min 32.2o
该方案可行
max 48.8o
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-”。
《电力电子技术》实验指导书
龙岩学院《电力电子技术》实验指导书龙岩学院物理与机电学院电气工程系2007.1前言本书依据电气自动化技术等专业“电力电子技术”课程的教学大纲的要求,配合课程主教材《电力电子技术》（王兆安、黄俊主编，机械工业出版社）而编写的实验指导教材，供电气自动化技术、电子与信息工程、物理教学、机电一体化技术、矿山机械等专业使用。
实验课有两方面的重要意义：首先，学生通过做实验，可以加深对课程内容中的重点、难点的理解。
例如：在课程学习时，学生对整流电路的输出电压波形及结论理解不深，若在做实验时，通过观察示波器，则可在直观、生动的感性认识中深刻理解原理，通过整流电路带不同负载时波形的变化，分析和研究最基本的几种可控整流电路的工作原理、基本数量关系，以及负载性质对整流电路的影响，从而使学生得到直接的实际经验，使理解更加深刻。
其次，实验课的第二个重要意义在于：通过对工控电力电子设备安装、调试、维修的训练，不仅有利于对课程内容本身的理解，更有助于实际工作能力的培养。
实验课的目的不在于使学生会做几个固定内容的实验，而在于给学生一个动手的机会，通过实验使学生掌握一些基本的电路测试的知识和技能；使学生会正确地使用一些最基本的电工、电子测量仪器；使学生能将理论的分析方法和实际测量的手段结合起来；学会正确地选择测量仪器及进行必要的误差分析；通过对工控电力电子设备安装、调试、维修的训练，不仅有利于对课程内容本身的理解，更有助于实际工作能力的培养。
学生参考有关的书籍和资料，自己动手去设计一个合理的实验电路是要求较高、较困难的题目。
在条件允许的情况下，可作为选作内容，希望学生这方面的能力也有所培养和提高，已达到分层教学之目的。
另外，在上实验课之前，学生应根据实验内容要求仔细地阅读本实验指导书，做好实验课前的预习以明确实验课的目的与要求，弄懂原理与电路，明确操作方法与步骤，了解电路元件、仪器设备的性能和使用方法、以及实验的注意事项。
实验时，必须亲自动手，认真做安装、操作、调试、测量和记录、故障诊断和故障排除。
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。
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。
电力电子技术实验内容
电力电子技术实验内容实验一：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、电阻—电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、实验线路及原理参见图4-7。
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．本实验中触发可控硅的脉冲来自NMCL-05挂箱，故NMCL-33（或NMCL-53，以下同）的内部脉冲需断X1插座相连的扁平带需拆除，以免造成误触发。
2．电阻RP的调节需注意。
若电阻过小，会出现电流过大造成过流保护动作（熔断丝烧断，或仪表告警）；若电阻过大，则可能流过可控硅的电流小于其维持电流，造成可控硅时断时续。
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，原边为220V，低压绕组为110V。
6．示波器的两根地线由于同外壳相连，必须注意需接等电位，否则易造成短路事故。
7．带反电势负载时，需要注意直流电动机必须先加励磁。
六、实验方法1．将NMCL—05（或NMCL—05A，以下均同）面板左上角的同步电压输入接NMCL—18的U、V输出端（如您选购的产品为NMCL—Ⅲ、Ⅴ，则同步电压输入直接与主控制屏的U、V输出端相连）， “触发电路选择”拨向“锯齿波”。
1单相桥式全控整流及有源逆变电路实验实验报告.doc
实验报告课程名称：现代电力电子技术实验项目：单相桥式全控整流及有源逆变电路实验实验时间：2012/10/19实验班级：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电气工程及其自学院：自动化学院专业：班级：成绩：动化姓名：学号：组别：组员：实验地点：电力电子实验室实验日期：10/19指导教师签名：预习情况操作情况考勤情况数据处理情况实验（一）项目名称：单相桥式全控整流及有源逆变电路实验1.实验目的和要求(1)加深理解单相桥式全控整流及逆变电路的工作原理。
(2)研究单相桥式变流电路整流的全过程。
(3)研究单相桥式变流电路逆变的全过程，掌握实现有源逆变的条件。
(4)掌握产生逆变颠覆的原因及预防方法。
2.实验原理图 3-8 为单相桥式整流带电阻电感性负载，其输出负载R用 D42三相可调电阻器，将两个900Ω接成并联形式，电抗Ld用DJK02面板上的700mH，直流电压、电流表均在DJK02面板上。
触发电路采用DJK03-1组件挂箱上的“锯齿波同步移相触发电路Ⅰ”和“Ⅱ”。
图3-9为单相桥式有源逆变原理图，三相电源经三相不控整流，得到一个上负下正的直流电源，供逆变桥路使用，逆变桥路逆变出的交流电压经升压变压器反馈回电网。
“三相不控整流” 是 DJK10 上的一个模块，其“心式变压器”在此做为升压变压器用，从晶闸管逆变出的电压接“心式变压器”的中压端 Am 、Bum ，返回电网的电压从其高压端 A 、 B输出，为了避免输出的逆变电压过高而损坏心式变压器，故将变压器接成Y/Y 接法。
图中的电阻R、电抗Ld 和触发电路与整流所用相同。
有关实现有源逆变的必要条件等内容可参见电力电子技术教材的有关内容。
3.主要仪器设备序号型号备注1 DJK01 电源控制屏该控制屏包含“三相电源输出” ，“励磁电源”等几个模块。
2 DJK02 晶闸管主电路该挂件包含“晶闸管” ，以及“电感”等几个模块。
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实验报告
课程名称：现代电力电子技术
实验项目：单相桥式全控整流及有源逆变电路实验实验时间： 2012/10/19
实验班级：
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：10/19指导教师签名：
实验（一）项目名称：单相桥式全控整流及有源逆变电路实验1.实验目的和要求
(1)加深理解单相桥式全控整流及逆变电路的工作原理。
(2)研究单相桥式变流电路整流的全过程。
(3)研究单相桥式变流电路逆变的全过程，掌握实现有源逆变的条件。
(4)掌握产生逆变颠覆的原因及预防方法。
2.实验原理
图3-8为单相桥式整流带电阻电感性负载，其输出负载R用D42三相可调电阻器，将两个900Ω接成并联形式，电抗Ld用DJK02面板上的700mH，直流电压、电流表均在DJK02面板上。
触发电路采用DJK03-1组件挂箱上的“锯齿波同步移相触发电路Ⅰ”和“Ⅱ”。
图3-9为单相桥式有源逆变原理图，三相电源经三相不控整流，得到一个上负下正的直流电源，供逆变桥路使用，逆变桥路逆变出的交流电压经升压变压器反馈回电网。
“三相不控整流”是DJK10上的一个模块，其“心式变压器”在此做为升压变压器用，从晶闸管逆变出的电压接“心式变压器”的中压端Am、Bum，返回电网的电压从其高压端A、B输出，为了避免输出的逆变电压过高而损坏心式变压器，故将变压器接成Y/Y接法。
图中的电阻R、电抗Ld和触发电路与整流所用相同。
有关实现有源逆变的必要条件等内容可参见电力电子技术教材的有关内容。
3.主要仪器设备
4.实验内容及步骤
(1)单相桥式全控整流电路带电阻电感负载。
(2)单相桥式有源逆变电路带电阻电感负载。
(3)有源逆变电路逆变颠覆现象的观察。
实验步骤：
（1）触发电路的调试
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，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，用示波器观察锯齿波同步触发电路各观察孔的电压波形。
将控制电压Cut调至零(将电位器RP2顺时针旋到底)，观察同步电压信号和“6”点U6的波形，调节偏移电压UBS(即调RP3电位器)，使α=180°。
将锯齿波触发电路的输出脉冲端分别接至全控桥中相应晶闸管的门极和阴极，注意不要把相序接反了，否则无法进行整流和逆变。
将DJKO2上的正桥和反桥触发脉冲开关都打到“断”的位置,并使Ulf和Ulf悬空，确保晶闸管不被误触发。
图3-8 单相桥式整流实验原理图
图3-9 单相桥式有源逆变电路实验原理图
(2)单相桥式全控整流按图3-8接线，将电阻器放在最大阻值处，按下“启动”按钮，保持UBS偏移电压不变(即RP3固定)，逐渐增加Cut（调节RP2），在α=0°、30°、60°、90°、120°时，用示波器观察、记录整流电压Due和晶闸管两端电压Ute的波形，并记录电源电压U2和负载电压Due的数值于下表中。
计算公式:Due＝O.9U2(1+cosα)/2
(3)单相桥式有源逆变电路实验按图3-9接线，将电阻器放在最大阻值处，按下“启动”按钮，保持UBS偏移电压不变(即RP3固定)，逐渐增加Cut（调节RP2），在β=30°、60°、90°时，观察、记录逆
变电流Id和晶闸管两端电压Ute的波形，并记录负载电压Due的数值于下表中。
调节Cut,使α=150°，观察Due波形。
突然关断触发脉冲（可将触发信号拆去），用双踪慢扫描示波器观察逆变颠覆现象，记录逆变颠覆时的Due波形。
5.实验数据记录和处理
6.实验结果与分析
(1)画出α=30°、60°、90°、120°时U d和U VT的波形。
α=30°U d的波形
α=60°U d的波形α=90°U d的波形α=120°U d的波形α=30°Uvt的波形α=60°Uvt的波形
α=90°Uvt的波形
α=120°Uvt的波形
7.问题与讨论
分析逆变颠覆的原因及逆变颠覆后会产生的后果。
(1)触发电路工作不可靠。
如个别相失去脉冲或移相角过范围。
(2)晶闸管本身性能不好。
如不能正常导通或阻断。
(3)交流电源故障。
如突然断电，缺相或电压过低等。
(4)换相的裕量角过小。
主要是对换相重叠角估计不足，使换相时间小于晶闸管的关断时间。