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：

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

电力电子器件

电力电子器件电力电子器件（Power Electronic Device）是指可直接用于处理电能的主电路中，实现电能的变换或控制的电子器件。主电路：在电气设备或电力系统中，直接承担电能的变换或控制任务的电路。电力电子器件的特征 ◆所能处理电功率的大小，也就是其承受电压和电流的能力，是其最重要的参数，一般都远大于处理信息的电子器件。 ◆为了减小本身的损耗，提高效率，一般都工作在开关状态。 ◆由信息电子电路来控制,而且需要驱动电路。 ◆自身的功率损耗通常仍远大于信息电子器件，在其工作时一般都需要安装散热器。电力电子器件的功率损耗断态损耗通态损耗：是电力电子器件功率损耗的主要成因。开关损耗：当器件的开关频率较高时，开关损耗会随之增大而可能成为器件功率损耗的主要因素。分为开通损耗和关断损耗。电力电子器件在实际应用中，一般是由控制电路、驱动电路和以电力电子器件为核心的主电路组成一个系统。电力电子器件的分类按照能够被控制电路信号所控制的程度 ◆半控型器件：指晶闸管（Thyristor）、快速晶闸管、逆导晶闸管、光控晶闸管、双向晶闸管。 ◆全控型器件：IGBT、GTO、GTR、MOSFET。 ◆不可控器件：电力二极管（Power Diode）、整流二极管。按照驱动信号的性质 ◆电流驱动型：通过从控制端注入或者抽出电流来实现导通或者关断的控制。Thyrister，GTR，GTO。 ◆电压驱动型：仅通过在控制端和公共端之间施加一定的电压信号就可实现导通或者关断的控制。电力MOSFET，IGBT，SIT。按照驱动信号的波形（电力二极管除外） ◆脉冲触发型：通过在控制端施加一个电压或电流的脉冲信号来实现器件的开通或者关断的控制。晶闸管，SCR，GTO。 ◆电平控制型：必须通过持续在控制端和公共端之间施加一定电平的电压或电流信号来使器件开通并维持在通断状态。GTR，MOSFET，IGBT。按照载流子参与导电的情况 ◆单极型器件：由一种载流子参与导电。MOSFET、SBD（肖特基势垒二极管）、SIT。 ◆双极型器件：由电子和空穴两种载流子参与导电。电力二极管，PN结整流管，SCR，GTR，GTO。 ◆复合型器件：由单极型器件和双极型器件集成混合而成，也称混合型器件。IGBT，MCT。 GTO：门极可关断晶闸管。SITH（SIT）：静电感应晶体管。 GTR：电力晶体管。MCT：MOS控制晶体管。 ITBT：绝缘栅双极晶体管。MOSFET：电力场效应晶体管。电力二极管二极管的基本原理——PN结的单向导电性 ◆当PN结外加正向电压（正向偏置）时，在外电路上则形成自P区流入而从N区流出的电流，称为正向电流IF，这就是PN结的正向导通状态。 ◆当PN结外加反向电压时（反向偏置）时，反向偏置的PN结表现为高阻态，几乎没有电流流过，被称为反向截止状态。 ◆PN结具有一定的反向耐压能力，但当施加的反向电压过大，反向电流将会急剧增大，破坏PN结反向偏置为截止的工作状态，这就叫反向击穿。

常用电力电子器件特性测试

实验二：常用电力电子器件特性测试（一）实验目的（1）掌握几种常用电力电子器件（SCR、GTO、MOSFET、IGBT）的工作特性；（2）掌握各器件的参数设置方法，以及对触发信号的要求。（二）实验原理图1.MATLAB电力电子器件模型 MATLAB电力电子器件模型使用的是简化的宏模型，只要求器件的外特性与实际器件特性基本相符。MATLAB电力电子器件模型主要仿真了电力电子器件的开关特性，并且不同电力电子器件模型都具有类似的模型结构。模型中的电阻Ron和直流电压源Vf分别用来反映电力电子器件的导通电阻和导通时的门槛电压。串联电感限制了器件开关过程中的电流升降速度，模拟器件导通或关断时的动态过程。MATLAB电力电子器件模型一般都没有考虑器件关断时的漏电流。在MATLAB电力电子器件模型中已经并联了简单的RC串联缓冲电路，在参数表中设置，名称分别为Rs和Cs。更复杂的缓冲电路则需要另外建立。对于MOSFET模型还反并联了二极管，在使用中要注意，需要设置体内二极管的正向压降Vf和等效电阻Rd。对于GTO和IGBT需要设置电流下降时间Tf和电流拖尾时间Tt。 MATLAB的电力电子器件必须连接在电路中使用，也就是要有电流的回路，

但是器件的驱动仅仅是取决于门极信号的有无，没有电压型和电流型驱动的区别，也不需要形成驱动的回路。尽管模型与实际器件工作有差异，但使MATLAB电力电子器件模型与控制连接的时候很方便。MATLAB的电力电子器件模型中含有电感，因此具有电流源的性质，所以在模块参数中还包含了IC即初始电流项。此外也不能开路工作。含电力电子模型的电路或系统仿真时，仿真算法一般采用刚性积分算法，如ode23tb、ode15s。电力电子器件的模块上，一般都带有一个测量输出端口，通过输出端m可以观测器件的电压和电流。本实验将电力电子器件和负载电阻串联后接至直流电源的两端，给器件提供触发信号，使器件触发导通。（三）实验内容（1）在MATLAB/Simulink中构建仿真电路，设置相关参数。（2）改变器件和触发脉冲的参数设置，观察器件的导通情况及负载端电压、器件电流的变化情况。（四）实验过程与结果分析 1．仿真系统 Matlab平台 2．仿真参数（1）Thyristor参数设置：直流源和电阻参数：

电力电子器件驱动电路

驱动电路的比较电力电子器件的驱动电路是电力电子主电路与控制电路之间的接口，是电力电子装置的重要环节，对整个装置的性能有很大的影响。电力电子器件对驱动电路的一般性要求 ①驱动电路应保证器件的充分导通和可靠关断以减低器件的导通和开关损耗。 ②实现与主电路的电隔离。 ③具有较强的抗干扰能力，目的是防止器件在各种外扰下的误开关。 ④具有可靠的保护能力当主电路或驱动电路自身出现故障时(如过电流和驱动电路欠电压等)，驱动电路应迅速封锁输出正向驱动信号并正确关断器件以保障器件的安全。按照驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间信号的性质，可以将电力电子器件分为电流驱动型和电压驱动型两类。晶闸管是半控型器件，一般其驱动电路成为触发电路，下面分别分析晶闸管的触发电路，GTO、GTR、电力MOSFET和IGBT的驱动电路。 1晶闸管的触发电路晶闸管的触发电路的工作原理如下: 1 由V1、V2构成的脉冲放大环节和脉冲变压器TM和附属电路构成的脉冲输出环节两部分组成。 2 当V1、V2导通时，通过脉冲变压器向晶闸管的门极和阴极之间输出触发脉冲。 3 VD1和R3是为了V1、V2由导通变为截止时脉冲变压器TM释放其储存的能量而设的。

4 为了获得触发脉冲波形中的强脉冲部分，还需适当附加其它电路环节。晶闸管的触发电路特点：触发脉冲宽度要保证晶闸管可靠导通，有足够的幅值也不能超过晶闸管门级的电压、电流和功率定额等参数。 2 GTO驱动电路 GTO的开通控制与普通晶闸管相似，下图为典型的直接耦合式GTO驱动电路，其工作原理可分析如下： 1 电路的电源由高频电源经二极管整流后提供，VD1和C1提供+5V电压，VD2、VD3、C2、C3构成倍压整流电路提供+15V电压，VD4和C4提供-15V电压。 2 V1开通时，输出正强脉冲；V2开通时，输出正脉冲平顶部分； 3 V2关断而V3开通时输出负脉冲；V3关断后R3和R4提供门极负偏压。GTO驱动电路的特点：触发脉冲前沿的幅值和陡度要足够，在整个导通期间都施加正门极电流。避免电路内部的相互干扰和寄生振荡，可得到较陡的脉冲前沿；缺点是功耗大，效率较低。 3GTR的驱动电路下图为GTR的一种驱动电路，其包括电气隔离和晶体管放大电路两大部分，本电路的特点是：当负载较轻时，如果V5的发射极电流全部注入V，会使V过饱和，关断时退饱和时间延长。但是VD2和VD3构成贝克钳位电路可避免上述情况的发生。 V

电力电子器件大全及使用方法详解(DOC 42页)

第1章电力电子器件主要内容：各种二极管、半控型器件-晶闸管的结构、工作原理、伏安特性、主要静态、动态参数，器件的选取原则，典型全控型器件：GTO、电力MOSFET、IGBT，功率集成电路和智能功率模块，电力电子器件的串并联、电力电子器件的保护，电力电子器件的驱动电路。重点：晶闸管的结构、工作原理、伏安特性、主要静态、动态参数，器件的选取原则，典型全控型器件。难点：晶闸管的结构、工作原理、伏安特性、主要静态、动态参数。基本要求：掌握半控型器件-晶闸管的结构、工作原理、伏安特性、主要静态、动态参数，熟练掌握器件的选取原则，掌握典型全控型器件，了解电力电子器件的串并联，了解电力电子器件的保护。 1 电力电子器件概述 (1)电力电子器件的概念和特征主电路（main power circuit）--电气设备或电力系统中，直接承担电能的变换或控制任务的电路；电力电子器件（power electronic device）--可直接用于处理电能的主电路中，实现电能的变换或控制的电子器件；广义上电力电子器件可分为电真空器件和半导体器件两类。两类中，自20世纪50年代以来，真空管仅在频率很高（如微波）的大功率高频电源中还在使用，而电力半导体器件已取代了汞弧整流器（Mercury Arc Rectifier）、闸流管（Thyratron）等电真空器件，成为绝对主力。因此，电力电子器件目前也往往专指电力半导体器件。电力半导体器件所采用的主要材料仍然是硅。同处理信息的电子器件相比，电力电子器件的一般特征： a. 能处理电功率的大小，即承受电压和电流的能力，是最重要的参数；

电力电子技术实验报告

实验一 SCR、GTO、MOSFET、GTR、IGBT特性实验一、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序型号备注号 1DJK01 电源控制屏该控制屏包含“三相电源输出”等几个模块。2DJK06 给定及实验器件该挂件包含“二极管”等几个模块。 3DJK07 新器件特性实验 DJK09 单相调压与可调负 4 载 5万用表自备将电力电子器件(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：四、实验内容 (1)晶闸管（SCR）特性实验。

(3)功率场效应管（MOSFET）特性实验。

(5)绝缘双极性晶体管（IGBT）特性实验。五、实验方法 (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

电力电子技术仿真实验指导书

《电力电子技术实验》指导书合肥师范学院电子信息工程学院

实验一电力电子器件仿真过程：进入MATLAB环境，点击工具栏中的Simulink选项。进入所需的仿真环境，如图所示。点击File/New/Model新建一个仿真平台。点击左边的器件分类，找到Simulink和SimPowerSystems，分别在他们的下拉选项中找到所需的器件，用鼠标左键点击所需的元件不放，然后直接拉到Model平台中。图实验一的具体过程：第一步：打开仿真环境新建一个仿真平台，根据表中的路径找到我们所需的器件跟连接器。

提取出来的器件模型如图所示：图第二步，元件的复制跟粘贴。有时候相同的模块在仿真中需要多次用到，这时按照常规的方法可以进行复制跟粘贴，可以用一个虚线框复制整个仿真模型。还有一个常用方便的方法是在选中模块的同时按下Ctrl键拖拉鼠标，选中的模块上会出现一个小“+”好，继续按住鼠标和Ctrl键不动，移动鼠标就可以将模块拖拉到模型的其他地方复制出一个相同的模块，同时该模块名后会自动加“1”，因为在同一仿真模型中，不允许出现两个名字相同的模块。第三步，把元件的位置调整好，准备进行连接线，具体做法是移动鼠标到一个器件的连接点上，会出现一个“十字”形的光标，按住鼠标左键不放，一直到你所要连接另一个器件的连接点上，放开左键，这样线就连好了，如果想要连接分支线，可以要在需要分支的地方按住Ctrl键，然后按住鼠标左键就可以拉出一根分支线了。在连接示波器时会发现示波器只有一个接线端子，这时可以参照下面示波器的参数调整的方法进行增加端子。在调整元件位置的时候，有时你会遇到有些元件需要改变方向才更方便于连接线，这时可以选中要改变方向的模块，使用Format菜单下的Flip block 和Rotate

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：图 X-1特性实验原理电路图三相电网电压

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。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

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：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

电力电子技术实验(课程教案)

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

1 P 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

2 P 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：

电力电子实验指导书(2013) 2

实验一三相桥式全控整流实验一．实验目的 1．熟悉MCL-18, MCL-33组件。 2．熟悉三相桥式全控整流及有源逆变电路的接线及工作原理。 3．了解集成触发器的调整方法及各点波形。二．实验内容 1．三相桥式全控整流电路 2．观察整流下或模拟电路故障现象时的波形。三．实验线路及原理实验线路下图所示。主电路由三相全控变流电路桥给直流电机供电。可实现直流电动机的调压调速。触发电路为数字集成电路，可输出经高频调制后的双窄脉冲链。四．实验设备及仪器 1．MCL系列教学实验台主控制屏。 2．MCL—18组件（适合MCL—Ⅱ)或MCL—31组件（适合MCL—Ⅲ）。 3. 电机导轨及测速发电机（或光电编码器） 4．二踪示波器 5．万用表五．实验方法 1．按图接线，未上主电源之前，检查晶闸管的脉冲是否正常。（1）打开MCL-18电源开关，给定电压有电压显示。（2）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。（3）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。（4）用示波器观察同步变压器电压和触发脉冲波形，观察移相控制过程并记录波形。其中一个探头接脉冲信号另一个接同步电压信号，两探头共15V地线。 U 注：将I组桥式触发脉冲的六个开关均拨到“接通”。GT和AP1已内部连线无需接线。将 blf 接地。（5）将给定器输出Ug接至MCL-33面板的Uct端，调节偏移电压Ub，在Uct=0时，使 =150o。 2．三相桥式全控整流电路供电直流电动机调压调速实验 (1)按上图接线,UVW电源线按实验板指定颜色接入保存相序正确，经指导教师检查后方可送电。送电前注意将给定电位器逆时针转到底，保证给定为0V或负给定。 (2)送电顺序合上电源总开关后先送控制电源，再按启动按扭送主回路电源。停机时前将给定电压降至零，按先停主电源后停控制电源顺序停电。 (3)调节Uct，移相控制整流电压，缓慢升速，用示波器观察记录转速为400、800、1200转/分时，整流电压u d=f（t），晶闸管两端电压u VT=f（t）的波形，并记录相应的Ud和交流输入电压U2数值，计算相应的移相控制角数值。

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。（二）实验原理将电力电子器件和负载电阻串联后接至直流电源的两端，给器件提供触发信号，使器件触发导通。（三）实验内容 ?在MATLAB/Simulink中构建仿真电路，设置相关参数。 ?改变器件和触发脉冲的参数设置，观察器件的导通情况及负载端电压、器件电流的变化情况。（四）实验过程与结果分析 1．仿真系统以GTO为例，搭建仿真系统如下：

电力电子器件及其驱动电路实验报告

电力电子技术实验报告姓名教师班级学院

实验一、电力晶体管(GTR)特性研究 1 ?熟悉(GTR)的开关特性与二极管的反向恢复特性及其测试方法 2. 掌握GTR缓冲电路的工作原理与参数设计要求二.实验内容 1. 不同负载时的GTF开关特性测试。 2. 不同基极电流时的开关特性测试。 3. 有与没有基极反压时的开关过程比较 4. 并联冲电路性能测试。 5. 串联冲电路性能测试。 6. 二极管的反向恢复特性测试。三.实验线路四.实验设备和仪器 1. MCL-07电力电子实验箱中的GTR与PWM波形发生器部分 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 ?不同负载时GTR开关特性测试（1）电阻负载时的开关特性测试 GTF单元的开关S1合向“ ”，将GTF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GTF单元的“3”与“ 5”，“9”与“ 7”，“ 15”、“ 16” 与“ 19”，“29”与“21”，以及GTF单元的“ 8”、“ 11”、“ 18” 与主回路的“ 4”， GTF单元的“22”与主回路的“1”，即按照以下表格的说明连线。用示波器观察，基极驱动信号ib （“19”与“18”之间）及集电极电流ic （“21”与“18” 之间）波形，记录开通时间ton，存贮时间ts、下降时间tf。 t on= 1.8 us ，t s= 1.8 us ，t f= 1.2 us （2）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“ 1”与“22”断开而将“ 2” 与“22”相连），其余接线与测试方法同上。 t on= 2.1 us，t s=10.0 us，t f= 2.5 us 2.不同基极电流时的开关特性测试（1）基极电流较小时的开关过程断开GTR单元“16”与“19”的连接，将基极回路的“ 15”与“19”相连，主回路的“ 1” 与GTR单元的“22”相连，其余接线同上，测量并记录基极驱动信号ib （“19”与“18”之间）及集电极电流ic （“21”与“18”之间）波形，记录开通时间ton，存贮时间ts、下降时间tf o t on= 1.9 us，t s= 10.3 us，t f=2.0 us （2）基极电流较大时的开关过程将GTR单元的“ 15”与“19”的连线断开，再将“14”与“19”相连，其余接线与测试方法同上。 t on= 1.7 us，t s= 10.9 us，t f= 2.2 us 1. 绘出电阻负载与电阻、电感负载时的G TR ff关波形，并在图上标出ton、tS与tf，并分析不同负载时开关波形的差异。电阻负载

电力电子器件驱动电路和电力电子器件器件的保护

湖南省技工学校理论教学教案教师姓名：注：教案首页，教案用纸由学校另行准备湖南省劳动厅编制

益阳高级技工学校

(2) GTR 开通驱动电流应使GTR处于准饱和导通状态，使之不进入放大区和深饱关断GTR时，施加一定的负基极电流有利于减小关断时间和关断损耗。关断后同样应在基射极之间施加一定幅值（6V左右）的负偏压。电压驱动型器件的驱动电路电力MOSFET和IGBT是电压驱动型器件。为快速建立驱动电压，要求驱动电路输出电阻小。使MOSFET 动电压一般10~15V，使IGBT开通的驱动电压一般15 ~ 20V。关断时施加一定幅值的负驱动电压（一般取-5 ~ -15V）有利于减小关断时间和关断损耗。在栅极串入一只低值电阻可以减小寄生振荡。 (2) IGBT的驱动多采用专用的混合集成驱动器。益阳高级技工学校

三、电力电子器件器件的保护 1 过电压的产生及过电压保护电力电子装置可能的过电压——外因过电压和内因过电压外因过电压：主要来自雷击和系统操作过程等外因。操作过电压：由分闸、合闸等开关操作引起；雷击过电压：由雷击引起内因过电压：主要来自电力电子装置内部器件的开关过程）换相过电压：晶闸管或与全控型器件反并联的二极管在换相结束后，反向电流急剧减小，会由线路电感在器件两端感应出过电压。）关断过电压：全控型器件关断时，正向电流迅速降低而由线路电感在器件两端感应出的过电压。过电压保护措施 2 过电流保护过电流——过载和短路两种情况保护措施同时采用几种过电流保护措施，提高可靠性和合理性。电子电路作为第一保护措施，快熔仅作为短路时的部分区段的保护，益阳高级技工学校

#电力电子技术实验报告答案

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。三、实验线路及原理锯齿波同步移相触发电路的原理图如图1-11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1-3节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、预习要求 (1)阅读本教材1-3节及电力电子技术教材中有关锯齿波同步移相触发电路的内容，弄清锯齿波同步移相触发电路的工作原理。 (2)掌握锯齿波同步移相触发电路脉冲初始相位的调整方法。六、思考题 (1)锯齿波同步移相触发电路有哪些特点? (2)锯齿波同步移相触发电路的移相范围与哪些参数有关? (3)为什么锯齿波同步移相触发电路的脉冲移相范围比正弦波同步移相触发电路的移相范围要大? 七、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

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

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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-4

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 ......................... 错误!未定义书签。（一）实验目的：.................................... 错误!未定义书签。掌握几种常用电力电子器件（SCR、GTO、MOSFET、IGBT）的工作特性；错误!未定义书签。掌握各器件的参数设置方法，以及对触发信号的要求。 ....... 错误!未定义书签。（二）实验原理......................................... 错误!未定义书签。（三）实验内容......................................... 错误!未定义书签。（四）实验过程与结果分析 ............................... 错误!未定义书签。 1．仿真系统 .......................................... 错误!未定义书签。 2．仿真参数 .......................................... 错误!未定义书签。 3．仿真波形与分析 .................................... 错误!未定义书签。 4．结论.............................................. 错误!未定义书签。实验二：可控整流电路 ..................................... 错误!未定义书签。（一）实验目的......................................... 错误!未定义书签。（二）实验原理......................................... 错误!未定义书签。（三）实验内容......................................... 错误!未定义书签。（四）实验过程与结果分析 ............................... 错误!未定义书签。 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................................................. 错误!未定义书签。

实验一、电力电子器件的驱动与保护电路实验

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

电力电子器件驱动电路精编

电力电子器件驱动电路精编 Jenny was compiled in January 2021

晶闸管的触发电路的工作原理如下: 1 由V1、V2构成的脉冲放大环节和脉冲变压器TM和附属电路构成的脉冲输出环节两部分组成。 2 当V1、V2导通时，通过脉冲变压器向晶闸管的门极和阴极之间输出触发脉冲。 3 VD1和R3是为了V1、V2由导通变为截止时脉冲变压器TM释放其储存的能量而设的。 4 为了获得触发脉冲波形中的强脉冲部分，还需适当附加其它电路环节。晶闸管的触发电路特点：触发脉冲宽度要保证晶闸管可靠导通，有足够的幅值也不能超过晶闸管门级的电压、电流和功率定额等参数。 2 GTO驱动电路 GTO的开通控制与普通晶闸管相似，下图为典型的直接耦合式GTO驱动电路，其工作原理可分析如下：

电力电子技术实验指导书2012级

电力电子技术实验指导书第一章概述一、电力电子技术实验内容与基本实验方法电力电子技术是20世纪后半叶诞生和发展的一门新技术，广泛应用于工业领域、交通运输、电力系统、通讯系统、计算机系统、能源系统及家电、科研领域。电力电子技术课程既是一门技术基础课程，也是一门实用性很强的应用型课程，因此实验在教学中占有十分重要的位置。电力电子技术实验课的主要内容为：电力电子器件的特性研究，重点是开关特性的研究；电力电子变换电路的研究，包括：三相桥式全控整流电路（AC/DC 变换）、SPWM逆变电路（DC/AC变换）、直流斩波电路（DC/DC变换）、单相交流调压电路（AC/AC变换）四大类基本变流电路。电力电子技术实验借助于现代化的测试仪器与仪表，使学生在实验的同时熟悉各种仪器的使用，以进一步提高实验技能。波形测试方法是电力电子技术实验中基本的、常用的实验方法，电力电子器件的开关特性依据波形测试而确定器件的工作状态及相应的参数；电力电子变换电路依据波形测试来分析电路中各种物理量的关系，确定电路的工作状态，判断各个器件的正常与否。因此，掌握不同器件、不同电路的波形测试方法，可以使学生进一步掌握电力电子电路的工作原理以及工程实践的方法。本讲义参考理论课的内容顺序编排而成，按照学生掌握知识的规律循序渐进，旨在加强学生实验基本技能的训练、实现方法的掌握；培养和提高学生的工程设计与应用能力。由于编者水平有限，难免有疏漏之处，恳请各位读者提出批评与改进意见。二、实验挂箱介绍与使用方法（一）MCL—07挂箱电力电子器件的特性及驱动电路 MCL—07挂箱由GTR驱动电路、MOSFET驱动电路、IGBT驱动电路、PWM 发生器、主电路等部分组成。 1、GTR驱动电路：内含光电耦合器、比较器、贝克箝位电路、GTR功率器件、串并联缓冲电路、保护电路等。可对光耦特性（延迟时间、上升时间、下降时间），贝克电路对GTR导通关断特性的影响，不同的串、并联电路对GTR开关特性的影响以及保护电路的工作原理进行分析和研究。 2、MOSFET驱动电路：内含高速光耦、比较器、推挽电路、MOSFET功率器件等。可以对高速光耦、推挽驱动电路、MOSFET的开启电压、导通电阻R ON 、跨导g m、反相输出特性、转移特性、开关特性进行研究。 3、IGBT电路驱动：采用富士IGBT专用驱动芯片EXB841，线路典型，外扩保护电路。可对EXB841的驱动电路各点波形以及IGBT的开关特性进行研究。

变频器常用电力电子器件

无锡市技工院校教案首页课题：变频器常用电力电子器件教学目的要求：1. 了解变频器中常用电力电子器件的外形和符号2.了解相关电力电子器件的特性教学重点、难点：重点：1. 认识变频器中常用电力电子器件 2. 常用电力电气器件的符号及特性难点：常用电力电气器件的特性授课方法：讲授、分析、图示教学参考及教具（含多媒体教学设备）：《变频器原理及应用》机械工业出版社王延才主编授课执行情况及分析：在授课中，主要从外形结构、符号、特性等几方面对变频器中常用的电力电子器件进行介绍。通过本次课的学习，大部分学生已对常用电力电子器件有了一定的认识，达到了预定的教学目标。

板书设计或授课提纲

电力二极管的内部也是一个PN 结，其面积较大，电力二极管引出了两个极，分别称为阳和阴极K 。电力二极管的功耗较大，它的外形有螺旋式和平板式两种。2.伏安特性：电力二极管的阳极和阴极间的电压和流过管子的电流之间的关系称为伏安特性。如果对反向电压不加限制的话，二极管将被击穿而损坏。（1）正向特性：电压时，开始阳极电流很小，这一段特性曲线很靠近横坐标。当正向电压大于时，正向阳极电流急剧上升，管子正向导通。如果电路中不接限流元件，二极管将被烧毁。

晶闸管的种类很多，从外形上看主要由螺栓形和平板形两种，螺栓式晶闸管容量一般为10~200A；平板式晶闸管用于200A3个引出端分别叫做阳极A、阴极控制极。结构晶闸管是四层（（Ｐ1Ｎ1Ｐ2Ｎ2）三端（Ａ、Ｋ、Ｇ）器件。晶闸管的导通和阻断控制导通控制：在晶闸管的阳极A和阴极K间加正向电压，同时在它的门极正向触发电压，且有足够的门极电流。晶闸管一旦导通，门极即失去控制作用，因此门极所加的触发电压一般为脉冲电压。管从阻断变为导通的过程称为触发导通。门极触发电流一般只有几十毫安到几百毫安，管导通后，从阳极到阴极可以通过几百、几千安的电流。要使导通的晶闸管阻断，必须将阳极电流降低到一个称为维持电流的临界极限值以下。三、门极可关断晶闸管（GTO）门极可关断晶闸管，具有普通晶闸管的全部优点，如耐压高、电流大、控制功率大、使用方便和价格低；但它具有自关断能力，属于全控器件。在质量、效率及可靠性方面有着明显的优势，成为被广泛应用的自关断器件之一。结构：与普通晶闸管相似，也为PNPN四层半导体结构、三端（阳极）器件。门极控制 GTO的触发导通过程与普通晶闸管相似，关断则完全不同，GTO 动电路从门极抽出Ｐ2基区的存储电荷，门极负电压越大，关断的越快。四、电力晶体管（GTR）电力晶体管通常又称双极型晶体管（BJT），是一种大功率高反压晶体管，具有自关断能力，并有开关时间短、饱和压降低和安全工作区宽等优点。它被广泛用于交直流电机调速、中频电源等电力变流装置中，属于全控型器件。工作原理与普通中、小功率晶体管相似，但主要工作在开关状态，承受的电压和电流数值较大。五、电力MOS场效应晶体管（P-MOSFET）电力MOS场效应晶体管是对功率小的电力MOSFET的工艺结构进行改进，在功率上有