电力电子5个实验

锯齿波同步移相触发电路及单相半波可控整流电路实验一．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。

观察“3”~“5”孔波形及输出电压U G1K1的波形，调整电位器RP1，使“3”的锯齿波刚出现平顶，记下各波形的幅值与宽度，比较“3”孔电压U3与U5的对应关系。

3．调节脉冲移相范围

将MCL—18的“G”输出电压调至0V，即将控制电压Uct调至零，用示波器观察U2电压（即“2”孔）及U5的波形，调节偏移电压Ub（即调RP），使 =180O。

调节MCL —18的给定电位器RP1，增加Uct ，观察脉冲的移动情况，要求Uct=0时，

α=180O ，Uct=Umax 时，α=30O ，以满足移相范围α=30O ~180O 的要求。

4．调节Uct ，使α=60O ，观察并记录U 1~U 5及输出脉冲电压U G1K1，U G2K2的波形，并

标出其幅值与宽度。

用导线连接“K1”和“K3”端，用双踪示波器观察U G1K1和U G3K3的波形，调节电位器

RP3，使U G1K1和U G3K3间隔1800。

5．单相半波可控整流电路带电阻性负载

断开触发电路“2”端与脉冲输出“K ”端的连接，“G ”、“K ”分别接至MCL —33

（或MCL —53）的VT1晶闸管的控制极和阴极，注意不可接错。负载R d 接可调电阻（可把MEL —03的900Ω电阻盘并联，即最大电阻为450Ω，电流达0.8A ），并调至阻值最大。

合上主电源，调节主控制屏输出电压至U uv =220V ，调节脉冲移相电位器RP ，分别用示

波器观察α=30°、60°、90°、120°时负载电压U d ，晶闸管VT1的阳极、阴极电压波形U Vt 。并测定U d 及电源电压U 2，验证

2

cos 1245.0α+=U U d

6．单相半波可控整流电路带电阻—电感性负载，无续流二极管

串入平波电抗器，在不同阻抗角（改变Rd 数值）情况下，观察并记录α=30O 、60O 、90O 、

120O 时的U d 、i d 及Uvt 的波形。注意调节R d 时，需要监视负载电流，防止电流超过R d 允许的最大电流及晶闸管允许的额定电流。

7．单相半波可控整流电路带电阻，电感性负载，有续流二极管。

接入续流二极管，重复“3”的实验步骤。

三相可控整流电路实验

一．实验目的

了解三相半波可控整流电路的工作原理，熟悉三相桥式全控整流电路的接线及工作原理。研究可控整流电路在电阻负载和电阻—电感性负载时的工作。

二．实验线路及原理

三相半波可控整流电路用三只晶闸管，与单相电路比较，输出电压脉动小，输出功率大，三相负载平衡。不足之处是晶闸管电流即变压器的二次电流在一个周期内只有1/3时间有电流流过，变压器利用率低。三相桥式整流电路的工作原理可参见“电力电子技术”的有关教材。

实验线路见图。

三．实验内容

1．研究三相半波可控整流电路供电给电阻性负载时的工作。

2．研究三相半波可控整流电路供电给电阻—电感性负载时的工作。

3．研究三相桥式全控整流电路供电给电阻性负载时的工作。

4．研究三相桥式全控整流电路供电给电阻—电感性负载时的工作。

四．实验设备及仪表

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．MCL—33组件或MCL—53组件（适合MCL—Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ）

4．MEL—03组件（900Ω，0.41A）或自配滑线变阻器.

5．双踪示波器。

6．万用电表。

五．注意事项

1．整流电路与三相电源连接时，一定要注意相序。

2．整流电路的负载电阻不宜过小，应使I d不超过0.8A，同时负载电阻不宜过大，保证I d超过0.1A，避免晶闸管时断时续。

3．正确使用示波器，避免示波器的两根地线接在非等电位的端点上，造成短路事故。六．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（或MCL-53，以下同）的双脉冲观察孔，应有间隔均匀，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）用示波器观察每只晶闸管的控制极，阴极，应有幅度为1V—2V的脉冲。

2．研究三相半波可控整流电路供电给电阻性负载时的工作

合上主电源，接上电阻性负载，调节主控制屏输出电压U uv、U vw、U wv，从0V调至110V：

（a）改变控制电压U ct，观察在不同触发移相角α时，可控整流电路的输出电压U d=f （t）与输出电流波形i d=f（t），并记录相应的U d、I d、U ct值。

（b）记录α=90°时的U d=f（t）及i d =f（t）的波形图。

（c）求取三相半波可控整流电路的输入—输出特性U d/U2=f（α）。

（d）求取三相半波可控整流电路的负载特性U d=f（I d）

注：如您选购的产品为MCL—Ⅲ、Ⅴ，无三相调压器，直接合上主电源。以下均同3．研究三相半波可控整流电路供电给电阻—电感性负载时的工作

接入MCL—33的电抗器L=700mH，，可把原负载电阻Rd调小，监视电流，不宜超过0.8A（若超过0.8A，可用导线把负载电阻短路），操作方法同上。

（a）观察不同移相角α时的输出U d=f（t）、i d=f（t），并记录相应的U d、I d值，记录α=90°时的U d=f（t）、i d=f（t），U vt=f（t）波形图。

（b）求取整流电路的输入—输出特性U d/U2=f（α）。

单相桥式全控整流及其有源逆变电路实验

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—电感性负载时的工作。

3．熟悉MCL—05锯齿波触发电路的工作。

4．加深理解单相桥式有源逆变的工作原理，掌握有源逆变条件。

5．了解产生逆变颠覆现象的原因。

二．实验线路及原理

参见图

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．单相桥式有源逆变电路的波形观察。

4．有源逆变到整流过渡过程的观察。

5．逆变颠覆现象的观察。

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．MCL—33组件或MCL—53组件（适合MCL—Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ）

4．MCL—05组件或MCL—05A组件

5．MEL—03三相可调电阻器或自配滑线变阻器。

6．MEL—02三相芯式变压器。

7．双踪示波器

8．万用表

五．注意事项

1．本实验中触发可控硅的脉冲来自MCL-05挂箱，故MCL-33（或MCL-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．MCL-05面板的锯齿波触发脉冲需导线连到MCL-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MEL-02三相芯式变压器，原边为220V，中压绕组为110V，低

压绕组不用。

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MCL—05（或MCL—05A，以下均同）面板左上角的同步电压输入接MCL—18的U、V输出端（如您选购的产品为MCL—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”。

2．断开MEL-02和MCL-33的连接线，合上主电路电源，调节主控制屏输出电压U uv

至220V，此时锯齿波触发电路应处于工作状态。

MCL-18的给定电位器RP1逆时针调到底，使U ct=0。调节偏移电压电位器RP2，使

α=90°。

断开主电源，连接MEL-02和MCL-33。

注：如您选购的产品为MCL—Ⅲ、Ⅴ，无三相调压器，直接合上主电源。以下均同

3．单相桥式全控整流电路供电给电阻负载。

接上电阻负载（可采用两只900Ω电阻并联），并调节电阻负载至最大，短接平波电

抗器。合上主电路电源，调节U ct，求取在不同α角（30°、60°、90°）时整流电路的

输出电压U d=f（t），晶闸管的端电压U VT=f（t）的波形，并记录相应α时的U ct、U d和交

流输入电压U2值。

若输出电压的波形不对称，可分别调整锯齿波触发电路中RP1，RP3电位器。

4．单相桥式全控整流电路供电给电阻—电感性负载。

断开平波电抗器短接线，求取在不同控制电压U ct时的输出电压U d=f（t），负载电

流i d=f（t）以及晶闸管端电压U VT=f（t）波形并记录相应U ct时的U d、U2值。

注意，负载电流不能过小，否则造成可控硅时断时续，可调节负载电阻RP，但负载

电流不能超过0.8A，U ct从零起调。

改变电感值（L=100mH），观察α=90°，U d=f（t）、i d=f（t）的波形，并加以分析。注意，增加U ct使α前移时，若电流太大，可增加与L相串联的电阻加以限流。

5．有源逆变实验

（a）将限流电阻RP调整至最大（约450Ω），先断开MEL-02和MCL-33的连接线，合上主电源，调节U uv=220V，用示波器观察锯齿波的“1”孔和“6”孔，调节偏移电位

器RP2，使U ct=0时，β=10°，然后调节U ct，使β在30°附近。

（b）连接MEL-02和MCL-33，三相调压器逆时针调到底，合上主电源，调节主控

制屏输出使U uv=220V。用示波器观察逆变电路输出电压U d=f（t），晶闸管的端电压U VT=f （t）波形，并记录U d和交流输入电压U2的数值。

注：如您选购的产品为MCL—Ⅲ、Ⅴ，无三相调压器，直接合上主电源。以下均同

（c）采用同样方法，绘出β在分别等于60°、90°时，U d、U VT波形。

6．逆变到整流过程的观察

当β大于90°时，晶闸管有源逆变过渡到整流状态，此时输出电压极性改变，可用

示波器观察此变化过程。注意，当晶闸管工作在整流时，有可能产生比较大的电流，需要注意监视。

7．逆变颠覆的观察

斩波电路实验

一．实验目的

熟悉六种斩波电路（buck chopper 、boost chopper 、buck-boost chopper、cuk chopper、sepic chopper、zeta chopper)的工作原理，掌握这六种斩波电路的工作状态及波形情况。

二．实验内容

1 SG3525芯片的调试

2 斩波电路的连接

3 斩波电路的波形观察及电压测试

三．实验设备及仪器

1 电力电子教学试验台主控制屏

2 MCL-22组件

3 示波器

4 万用表

四．实验方法

按照面板上各种斩波器的电路图，取用相应的元件，搭成相应的斩波电路即可.

1. SG3525性能测试

先按下开关s1

（1）锯齿波周期与幅值测量(分开关s2、s3、s4合上与断开多种情况）。测量“1”端。

（2）输出最大与最小占空比测量。测量“2”端。

2．buck chopper

(1)连接电路。

将UPW(脉宽调制器)的输出端2端接到斩波电路中IGBT管VT的G端,分别将斩波电路的1与3，4与12，12与5，6与14，15与13，13与2相连，照面板上的电路图接成buck chopper斩波器。

(2)观察负载电压波形。

经检查电路无误后,按下开关s1、s8，用示波器观察VD1两端12、13孔之间电压，调节upw的电位器rp，即改变触发脉冲的占空比，观察负载电压的变化，并记录电压波形

(3)观察负载电流波形。

用示波器观察并记录负载电阻R4两端波形

(4)改变脉冲信号周期。

在S2、S3、S4合上与断开多种情况下,重复步骤(2)、(3)

(5)改变电阻、电感参数。

可将几个电感串联或并联以达到改变电感值的目的，也可改变电阻，观察并记录改变电路参数后的负载电压波形与电流波形，并分析电路工作状态。

3．boost chopper