电力电子实验2
图2-2单相半波可控整流电路仿真模型1
图2-3单相半波可控整流电路仿真模型2
四、实验内容及步骤
1、实验内容：
(1)单相半波可控整流电路仿真分析；
(2)单相半波可控整流电路输出波形的观察和分析。
2、实验步骤：
（1）打开MATLAB仿真软件，建立图2-2所示仿真电路模型，电源电压幅值为15V，频率50Hz，负载为电阻性负载R=300Ω。控制角分别为30°、60°、90°、120°时的仿真波形。
实验报告2
实验项目名称：单相半波整流电路实验同组人：
实验时间：实验室：K2-414指导教师：南光群
一、实验目的
1、熟悉单相半波整流电路的工作原理。
2、加深对单相半波整流电路带电阻性、电阻电感性负载时各工作情况的理解。
3、了解续流二极管在单相半波整流电路中的作用，学会对实验中出现的问题加以分析和解决。
2、给出实验步骤中要求观测的波形、输出电压的大小及控制角的大小，并对实验波形进行分析说明。
七、注意事项
用示波器两探头同时观测两处波形时，要注意共地问题，否则会造成短路，单相半波可控整流电路实验时，最好使用一个探头对实验波形进行观测。
指导教师批）观测触发角为10%时输出电压波形，从图上观测控制角为多少，并记录此时输出电压波形和用万用表观测的输出电压大小。
（8）观测触发角为30%时输出电压波形，从图上观测控制角为多少，并记录此时输出电压波形和用万用表观测的输出电压大小。
**做实验时应将观测的实验波形用U盘保存并COPY给老师，所以每一组实验时至少要带一个U盘。
五、思考题
1、单相半波可控整流电路接电阻性负载时，控制角的移相范围是多少？
2、单相半波可控整流电路接大电感性负载时，为什么常常要在负载两端反并联一个二极管？
3、单相半波可控整流电路接电感性负载时，晶闸管的导通角与哪些因素有关？
六、实验分析
1、按实验步骤中的要求给出仿真波形，并对仿真波形作必要的说明。
阻性负载，控制角=30°阻性负载，控制角=60°
阻性负载，控制角=90°阻性负载，控制角=120°
阻感性负载，控制角=30°阻感性负载，控制角=60°
阻感性负载，控制角=90°阻感性负载，控制角=120°
带续流二极管阻感负载，控制角=30°带续流二极管阻感负载，控制角=60°
带续流二极管阻感负载，控制角=90°带续流二极管阻感负载，控制角=120°
（2）打开MATLAB仿真软件，建立图2-2所示仿真电路模型，电源电压幅值为15V，频率50Hz，负载为电阻电感负载R=300Ω、L=500mH。控制角分别为30°、60°、90°、120°时的仿真波形。
（3）打开MATLAB仿真软件，建立图2-3所示仿真电路模型，电源电压幅值为15V，频率50Hz，负载为电阻电感负载R=300Ω、L=500mH。控制角分别为30°、60°、90°、120°时的仿真波形。
二、实验主要仪器与设备
序号
型号
备注
1
电力电子实验装置（三相可控整流主电路板）
单相半波整流电路板
2
示波器
3
万用表
4
PC机及MATLAB仿真软件
三、实验原理图及仿真模型
1、实验原理图
图2-1单相半波可控整流电路
图2-1中, RL1合RL2分RL3合,晶闸管Q1工作，其它晶闸管门极触发脉冲被封锁即不能导通，电路构成单相半波可控整流电路。当输入电压进入正半周期时，Q1承受正向电压，若门极无触发信号，Q1处于正向阻断状态，负载端电压为0。如果有触发信号，则晶闸管Q1导通，负载端具有输入电压，反之在电源电压负半周期，情况相反。
*上述三个仿真实验步骤在实验课前完成，实验时，由老师抽查的学生演示并运行做好的电路仿真。在演示时回答老师的提问或完成老师所指定的操作。
（4）合上电源开关S1、S2。
（5）点击显示屏，相控整流实验，单相相控半波整流实验，电路原理图，了解单相半波可控整流电路工作原理。
（6）依次点击返回，开环实验，相控触发角，改变触发角的大小。
电力电子技术实验实验二十五 半桥型开关稳压电源性能研究
uAB
uCo
Uo/V
7、观察负载电阻为10Ω、 100Ω输出电压uo中纹波， 记录uo波形和Uo的值。
电阻
10Ω 100Ω
Uo波形
Uo/V
名称
u①
u②
u③
f①
波形及数据
4 、观察ugS1和ugS2波形、记录ugS1波形、周期T1、脉宽ton1、幅值 UGSM及上升时间t升和下降时间t降。
名称ugs1T1t n1UGSMt升
t降
波形及数据
5、接通主电路电源，观察A、B两端电压波形、记录uAB波形、 周期T、脉宽ton和幅值UABM
一、实验目的
1、掌握开关电源主电路结构和工作原理 2、熟悉PWM控制电路原理和驱动方式
二、要求学生实验前做的工作
1、预习相关理论知识 (1)复习教材中有关内容，理解电路的工作原理。 （2）学习实验指导书中有关电路的内容，掌握电路工作原
理及调试方法。
2、写预习报告 (1)实验的目的 (2)实验线路图 (3)实验仪器与设备 (4)实验内容与步骤 (5)实验注意事项 (6)预习题目的回答
名称 波形及数据
uAB波形
T
ton
UABM
6、按停止按钮，断开主电路电源，去掉A、B间的电阻负载， 并在B、B’两端换接上电容及变压器，整流电路输出(M、0） 接上电阻负载，观察uAB、uCo波形和Uo的数值，断开主电路 电源，去掉电容C，把B、B’短接，观察uAB、uCo的变化。
名称 波形及数据
三、实验设备及仪器
电力电子技术实验单元 灯箱 数字示波器 万用表 频率表
一套 一个 一台 一块 一块
四、实验电路图
五、实验内容
1、熟悉实验装置，找出所用单元板及负载。 2、按图将主电路与控制电路接好，并在主电路输出端A、B 接上电阻负载。检查无误后，方可进行实验。
实验二 实验报告
《电力电子技术基础》实验报告
班姓名学号
同组人
实验二直流斩波电路的性能研究
一、实验目的
二、实验电路
1．降压斩波电路
2．升压斩波电路
三、实验内容
1．PWM性能测试
观察PWM脉宽调制电压（u GE）波形，观察其最大占空比和最小占空比波形，并记录在下表中。
2．降压斩波电路的波形观察及电压测试
改变PWM脉冲占空比，观察并记录PWM信号占空比最大以及最小时，输出电压u o波形、输出电流i o波形，以及u o的平均值U o，并记录在下表中。
3．升压斩波电路的波形观察及电压测试
改变PWM脉冲占空比，观察并记录PWM信号占空比最大以及最小时，输出电压u o波形、输出电流i o波形，以及u o的平均值U o，并记录在下表中。
四、思考题
（1）根据记录的波形，分析并绘制降压斩波电路的U o/U i－ （占空比）关系曲线，与理论分析结果进行比较，并讨论产生差异的原因。
（2）如果斩波电路的负载电阻发生变化，对其输出电压、电流波形有何影响，为什么？。
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。
四川大学电力电子实验报告2
三相全控桥整流电路工作原理：三相全控桥整流电路三相全控桥整流电路是由两个三相半波整流电路发展而来，其中一组三相半波可控整流电路为共阴极连接，一组为共阳极连接。
其电路图如商上图所示，共阴极组晶闸管编号为1-3-5，共阳极晶闸管编号为4-6-2，这样编号的目的是为了和晶闸管的导通顺序一致，即晶闸管的导通按照1-2-3-4-5-6时，电路处于临界连续状态°时，带阻感性负载：°时，α=90°时，有源逆变原理：名称——电力电子及电气传动教学实验台型号——MCL-III型包括：降压变压器、MCL-35、两组晶闸管阵列，电力二极管阵列，大功率滑动变阻器，可调电感、导线若干。
：o 0=αUd的波形 U VT的波形Ud的波形 U VT的波形3、α=90°时Ud的波形 U VT的波形4、α=0°，封锁1只晶闸管的脉冲信号时，Ud=120V，其波形为：6、α=0°，封锁共阴极组的2只晶闸管（1号和3号）的脉冲信号时，Ud=67V，其波形为：（2）阻感负载（300Ω+700mH）：1、α=30°时Ud的波形 U VT的波形2、α=90°时Ud的波形 U VT的波形3、α=0°，封锁1只晶闸管的脉冲信号时，Ud=122V，其波形为：二、逆变工作Ud的波形 U VT的波形Ud的波形 U VT的波形（2）测定电网实际吸收直流功率Pk=f(Ud)的函数曲线1、数据处理678910（α=30°）图1 带阻感负载时，以封锁VT2的触发信号为例。
由三相桥式全控整流电路（图2）可知，在U（ab）过零变负之前，其情况和带阻性负载时相同。
在U（ab）过零变负之后，由于有电感的存在，段时间内U= U。
，所以波形出现负值。
在下一个自然换相点到来后，通， VT1关断， U再次等于U。
(整理)电力电子实验指导书完全版
电力电子技术实验指导书目录实验一单相半波可控整流电路实验 (1)实验二三相桥式全控整流电路实验 (4)实验三单相交流调压电路实验 (7)实验四三相交流调压电路实验 (9)实验装置及控制组件介绍 (11)实验一单相半波可控整流电路实验一、实验目的1.熟悉单结晶体管触发电路的工作原理及各元件的作用；2.对单相半波可控整流电路在电阻负载及电阻电感负载时的工作做全面分析；3.了解续流二极管的作用；二、实验线路及原理熟悉单结晶体管触发电路的工作原理及线路图,了解各点波形形状。
将单结晶体管触发电路的输出端“G”和“K”端接至晶闸管的门极和阴极，即构成如图1-1所示的实验线路。
图1-1 单结晶体管触发的单相半波可控整流电路三、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；=f（α）特性的测定；3.单相半波整流电路带电阻性负载时Ud/U24.单相半波整流电路带电阻电感性负载时续流二极管作用的观察；四、实验设备1.电力电子实验台2.RTDL09实验箱3.RTDL08实验箱4.RTDL11实验箱5.RTDJ37实验箱6.示波器；7.万用表；五、预习要求1.了解单结晶体管触发电路的工作原理，熟悉RTDL09实验箱；2.复习单相半波可控整流电路的有关内容，掌握在接纯阻性负载和阻感性负载时，电路各部分的电压和电流波形；3.掌握单相半波可控整流电路接不同负载时Ud、Id的计算方法。
六、思考题1.单相桥式半波可控整流电路接阻感性负载时会出现什么现象？如何解决？七、实验方法1．单相半波可控整流电路接纯阻性负载调试触发电路正常后，合上电源，用示波器观察负载电压Ud、晶闸管VT两端电压波形U VT，调节电位器RP1，观察α=30o、60o、90o、120o、150o、180o时的Ud、U VT，记录于下表1-1中。
波形，并测定直流输出电压Ud和电源电压U22．单结晶体管触发电路的调试RTDL09的电源由电源电压提供（下同），打开实验箱电源开关，按图1-1电路图接线，负载为RTDJ37实验箱，选择最大的电阻值，调节移相可变电位器RP1，用示波器观察单结晶体管触发电路的输出电压波形（即用于单相半波可控整流的触发脉冲）。
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-”。
电力电子技术实验报告 (2)
电力电子技术实验报告学院：专业：班级：姓名：实验一锯齿波同步移相触发电路实验一、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。
二、实验所需挂件及附件三、实验线路及原理锯齿波同步移相触发电路的原理图见DJK03-1挂件介绍中锯齿波同步移相触发电路原理图。
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DJK03-1挂件介绍部分和电力电子技术教材中的相关内容。
四、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。
五、实验方法(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。
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，用双踪示波器观察锯齿波同步触发电路各观察孔的电压波形。
①同时观察同步电压和“1”点的电压波形，了解“1”点波形形成的原因。
②观察“1”、“2”点的电压波形，了解锯齿波宽度和“1”点电压波形的关系。
③调节电位器RP1，观测“2”点锯齿波斜率的变化。
④观察“3”～“6”点电压波形和输出电压的波形，记下各波形的幅值与宽度，并比较“3”点电压U3和“6”点电压U6的对应关系。
(2)调节触发脉冲的移相范围将控制电压Uct调至零(将电位器RP2顺时针旋到底)，用示波器观察同步电压信号和“6”点U6的波形，调节偏移电压Ub(即调RP3电位器)，使α=170°，其波形如下图所示。
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。
实验二--正弦波同步移相触发电路实验V1.0版
实验二正弦波同步移相触发电路实验一、实验目的(1)熟悉正弦波同步移相触发电路的工作原理和各元件的作用。
(2)掌握正弦波同步移相触发电路基本调试步骤。
二、实验所需挂件及附件三、实验线路及原理正弦波同步移相触发电路由同步移相、脉冲放大等环节组成，其原理如图3-3所示。
图3-3 正弦波同步移相触发电路原理图30V的同步信号由同步变压器副边提供；三极管V1左边部分为同步移相环节，在V1三极管的基极综合了同步信号电压U T、偏移电压U b及控制电压U ct(RP1电位器调节U ct、RP2调节U b)；调节RP1及RP2均可改变V1三极管的翻转时刻，从而控制触发角的位置；脉冲形成整形环节是一分立元件的集基耦合单稳态脉冲电路，V2的集电极耦合到V3的基极，V3的集电极通过C4、RP3耦合到V2的基极。
当V1未导通时，R6供给V2足够的基极电流使之饱和导通，V3截止。
电源电压通过R9、T1、VD6、V2对C4充电至15V左右，极性为左负右正；当V1导通的时候，V1的集电极从高电位翻转为低电位，V2截止，V3导通，脉冲变压器输出脉冲。
由于设置了C4、RP3阻容正反馈电路，使V3加速导通，提高输出脉冲的前沿陡度。
同时V3导通经正反馈耦合，V2的基极保持低电压，V2维持截止状态，电容通过RP3、V3放电到零，再反向充电，当V2的基极升到0.7V后，V2从截止变为导通，V3从导通变为截止。
V2的基极电位上升0.7V的时间由其充放电时间常数所决定，改变RP3的阻值就改变了其时间常数，也就改变了输出脉冲的宽度。
图3-4 正弦波同步移相触发电路的典型波形(α=00)正弦波同步移相触发电路的各点典型波形如图3-4所示。
电位器RP1、RP2、RP3均已安装在面板上，同步变压器副边已在内部接好，所有的测试信号都在面板上引出。
四、实验内容(1)正弦波同步移相触发电路的调试。
(2)正弦波同步移相触发电路中各点波形的观察。
五、预习要求(1)阅读电力电子技术教材中有关正弦波同步移相触发电路的内容，弄清正弦波同步移相触发电路的工作原理。
电力电子技术第二章整流电路答案
21. 单相半波可控整流电路对电感负载供电， L ＝20mH ， U 2＝100V ，求当 α＝0 和 60 时的负载电流 I d ，并画出 u d 与 i d 波形。
解： α＝0 时，在电源电压 u 2 的正半周期晶闸管导通时，负载电感 导通时刻，负载电流为零。
在电源电压u 2 的负半周期，负载电感导通。
因此，在电源电压 u 2 的一个周期里，以下方程均成立：L di d 2U 2 sin tdt2考虑到初始条件：当 t ＝0时 i d ＝0可解方程得：2U 2 i d(1 cos t)L1 2 2U 22(1 cos t)d( t) L2U 2=2u d 与 i d 的波形如下图：量在 u 2负半周期180 ~300 期间释放，因此在 u 2 一个周期中 60 ~300 期间以下微分方程成 立： L d d itd2U 2 sin t其平均值为此时 u d 与 i d 的波形如下图：α ＝ 60 °时， L 储能， 电感 L 储藏的能L 储能，在晶闸管开始 L 释放能量，晶闸管继续I d考虑初始条件：当t ＝ 60 时 i d ＝ 0 可解方程得：i d2U 2 L 1( cos t)I d52U 2 1 33 2U L 2 (12 cos t)d( t) =2U 22L =11.25(A)2．图2-9 为具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路，问该变压器还有直流磁化问题吗？试说明：①晶闸管承受的最大反向电压为2 2U2 ；②当负载是电阻或电感时，其输出电压和电流的波形与单相全控桥时相同。
答：具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路，该变压器没有直流磁化的问题。
因为单相全波可控整流电路变压器二次测绕组中，正负半周内上下绕组内电流的方向相反，波形对称，其一个周期内的平均电流为零，故不会有直流磁化的问题。
以下分析晶闸管承受最大反向电压及输出电压和电流波形的情况。
①以晶闸管VT 2为例。