电力电子技术及电机控制实验指导书 第一章

第三章电力电子技术实验

本章节介绍电力电子技术基础的实验内容，其中包括单相、三相整流及有源逆变电路，直流斩波电路原理，单相、三相交流调压电路，单相并联逆变电路，晶闸管(SCR)、门极可关断晶闸管(GTO)、功率三极管(GTR)、功率场效应晶体管(MOSFET)、绝缘栅双极性晶体管(IGBT)等新器件的特性及驱动与保护电路实验。

实验一单结晶体管触发电路实验

一、实验目的

(1)熟悉单结晶体管触发电路的工作原理及电路中各元件的作用。

(2)掌握单结晶体管触发电路的调试步骤和方法。

二、实验所需挂件及附件

单结晶体管触发电路的工作原理已在1-3节中作过介绍。

四、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。

五、预习要求

阅读本教材1-3节及电力电子技术教材中有关单结晶体管的内容，弄清单结晶体管触发电路的工作原理。

六、思考题

(1)单结晶体管触发电路的振荡频率与电路中C1的数值有什么关系?

(2)单结晶体管触发电路的移相范围能否达到180°?

七、实验方法

(1)单结晶体管触发电路的观测

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，用双踪示波器观察单结晶体管触发电路，经半波整流后“1”点的波形，经稳压管削波得到“2”点的波形，调节移相电位器RP1，观察“4”点锯齿波的周期变化及“5”点的触发脉冲波形；最后观测输出的“G、K”触发电压波形，其能否在30°～170°范围内移相?

(2)单结晶体管触发电路各点波形的记录

调整RP1，同时观察“5”点是否出现触发脉冲，以及α的变化情况及范围，观察并记录1-5点波形及输出的“G、K”触发电压波形。

八、实验报告

1、记录α的最小值和最大值，确定移相范围（α的0点为图1-9中坐标原点）。

αmin= αmmax=

移相范围:

2、参照图1-9，画出α为最小值时、α=90°、α为最大值时，单结晶体管触发电路各点输出的波形及其幅值。（须标明横坐标各特征点的相位，以及纵坐标各特征点的电压值）

九、注意事项

双踪示波器有两个探头，可同时观测两路信号，但这两探头的地线都与示波器的外壳相连，所以两个探头的地线不能同时接在同一电路的不同电位的两个点上，否则这两点会通过示波器外壳发生电气短路。为此，为了保证测量的顺利进行，可将其中一根探头的地线取下或外包绝缘，只使用其中一路的地线，这样从根本上解决了这个问题。当需要同时观察两个信号时，必须在被测电路上找到这两个信号的公共点，将探头的地线接于此处，探头各接至被测信号，只有这样才能在示波器上同时观察到两个信号，而不发生意外。

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的调试步骤和方法。

三、实验线路及原理

正弦波同步移相触发电路的原理在1－3节已作介绍。电路分脉冲形成、同步移相、脉冲放大等几个环节，具体工作原理可参见电力电子技术教材的有关内容。

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)阅读本教材1-3节及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。

(2)掌握脉冲初始相位的调整方法。

六、思考题

(1)正弦波同步移相触发电路由哪些主要环节组成?

(2)正弦波同步移相触发电路的移相范围能否达到180°?

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，调节RP1和RP2，用双踪示波器观察正弦波触发电路各观察点的电压波形，并与图-1-11中各点波形相比较，确定调节RP1和RP2的方向对α大小变化的影响。

(2)确定脉冲的初始相位

增大U ct和U b，（逆时针旋RP1 、RP2电位器），使U1波形出现波谷，将其波谷对应的相位作为α=0，反之，减小U ct和U b，（顺时针旋RP1 、RP2电位器），使U1波形出现波峰，将其波峰对应的相位作为α=180°。如图3-1所示

图3-1 初始脉冲相位的确定

(3)调节RP1和RP2，同时观察“5”点是否出现触发脉冲，以及α的变化情况及范围，观察并记录“1”～“5”点波形及输出脉冲“G1”、“K1”的电压波形及其幅值。

(4)α=90°时，调节RP3，观察并记录“5”点脉冲宽度的变化。

八、实验报告

(1) 记录α的最小值和最大值，确定移相范围。指出同步电压的哪一段为脉冲移相范围。

αmin= αmmax=

移相范围:

(2) 参照图1-11，画出α为最小值时、α=90°、α为最大值时，电路各点输出的波形及其幅值。（须标明横坐标各特征点的相位，以及纵坐标各特征点的电压值）