电力电子技术实验大纲
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电力电子技术实验大纲
电气信息学院专业中心实验室
2015版
我们需要什么样的专业课实验报告书?
进入大三以后,我们会面对很多专业课程实验项目,如何让这些实验的报告体现出它应该有的“专业”性?
撇开具体的实验内容不谈,实验报告应该具有以下共同的特质:
1.报告具有尽可能丰富的实验信息。
实验的工作条件——什么能力的设备及仪表、实验团队的分工构成——协作和管理、实验预期结果——工作的目标和期望等等,这些都是成就一个专业工程师必要和有益的铺垫。
2.实验数据的处理手段应体现专业性。
面对大量的数据处理和分析,必须充分利用信息化手段,请从本次实验起摒弃手绘坐标纸之类的落后方法,不要让报告失去应有的客观性和专业性。
3.实验结果不能如同陈列的僵尸躺在报告上,应该赋予它鲜活的血肉和生命力。
●测试结果(数据或波形图等)应附有明确的测试条件说明,应有足够的量纲标识;
●实验结果与理论预期的比对是必要的,误差分析应该是实实在在的,不要务虚;
●实验结果说明了什么?请拿出你的评估和看法,如同一场电影看罢,总会有所评价一样,提炼和升华是学
习的高层次境界;
●对现有实验方案的优劣应有所思考,可以试试提出优化方案或展望;
●数据结果可以不准确,方案可以不完美,但发自内心原生态的思考是绝对不可或缺的和最最重要的,它是
一份报告的价值所在,也为老师所乐见。
4.一次实验是有限的,但对它的思考应该是无限的。
报告在具备基本要素的前提下,不要太拘泥于固定的模板格式,不要太局限于实验本身的范畴,如果报告上出现了由此而衍生的许许多多,例如扩展虚拟仿真实验、扩展方案的讨论、扩展的器件或设备描述、扩展的应用案例、扩展的数据分析…,对于教授者和学业者,就是莫大的幸事。如果你是这样做的,就不用去重复做许多泛泛的实验,举一反三即可。
5.请强化报告的可读性,表现出你的热忱和投入。
写作考虑到读者的体验度了吗?要尽可能提升条理性和可视性,不要提交一份只有自己才能读懂的报告,当你调用所有的资源和手段投入到这份报告之中时,或许能从中读出你的热情和心血,我就该向你致敬了。
一句话概之,请让我能从你的报告中感受到灵魂的跳跃……
实验一、单相半控桥整流电路实验
一、主要内容
1.实现控制触发脉冲与晶闸管同步;
2.观测单相半控桥在纯阻性负载时的移相控制特点,测量最大移相范围及输入-输出特性;
3.观测单相半控桥在阻-感性负载时的输出状态,制造失控现象并讨论解决方案。
二、方法和要领
1.实现同步:
◆从三相交流电源进端取线电压Uuw(约230v)到降压变压器(MCL-35),输出单相电压(约124v)作为
整流输入电压u2;
◆在(MCL-33)两组基于三相全控整流桥的晶闸管阵列(共12只)中,选定两只晶闸管,与整流二极管阵
列(共6只)中的两只二极管组成共阴极方式的半控整流桥,保证控制同步,并外接纯阻性负载。
思考:接通电源和控制信号后,如何判断移相控制是否同步?
2.半控桥纯阻性负载实验(负载保持最大电阻值):
◆最大移相范围测试:调整控制量u ct,测量并记录Ud、α的有效边界值,用数码相机记录α最小、最大和
90o时的输出电压u d波形(注意:负载电阻不宜过小,确保当输出电压较大时,Id 不超过0.6A);
思考:如何利用示波器测定移相控制角的大小?
◆输入-输出特性测试:在最大移相范围内,调节不同的控制量u ct,分别测量控制角α、输入交流电压u2、
控制信号u ct和整流输出Ud的大小,要求有效数据不低于8组。
思考:如何规划有价值的数据采样分布规律?——在报告中加以说明。
3.半控桥阻-感性负载(负载加入L=200mH)实验:
◆观测并记录α最小、最大和90o时的输出电压u d波形,观察其特点(Id ≤0.6A);
◆固定α=90o,调节负载电阻由最大逐步减小(使输出电流分别处于断续、临界连续和连续0.5A三种情况,
Id ≤0.6A)。对应三个不同负载阻抗角条件,记录电流id波形,测量变压器原边功率因数cosφ1、有功功率P1和负载电阻R L,并核算对应的ωL、tgΦ和输出电流纹波系数。
思考:如何在负载回路获取负载电流的波形?
◆保持控制角α<90o,调整负载电阻使输出电流达到较大值Id≈0.6A(为什么?),突然断掉两路晶闸管的
脉冲信号(模拟封锁脉冲),制造失控。记录失控前后的u d波形,提出测试方法判断哪一只晶闸管失控。
三、实验报告要求
1.实验基本内容(实验项目名称、已知条件及实验完成目标)。
2.实验条件描述(主要设备仪器的名称、型号、规格等;小组人员分工:主要操作人、辅助操作人、数据记录人和报告完成人等)。
3.实验过程描述(含每个步骤的实验方法、电路原理图、使用仪器名称型号、使用量程等)。
4.实验记录及数据处理(含电路波形、原始数据记录单、计算处理及工程特性曲线等)。
5.实验综合评估(分析实验与理论数据的偏差,评估实验方案及结果的可信度,提出可能的优化改进方案等)。6.实验虚拟仿真(软件自选),完成对应实验条件下电路各典型波形的测试和观察。
7.实验研讨必修问题:
◆同步控制:阐述选择实验面板晶闸管序号构成半控桥的依据。
◆理论和实际:测绘电阻负载时u d = f (α)和u d = f (u ct)的实验特性曲线,将实验u d = f (α)与理论推算u d =
f (α)特性曲线(在同一坐标系内)相比较,分析差异性成因。
◆阻感负载:分析阻-感性负载时,输出电流波形id与教材所示是否有差异,为什么?电路能否接纯感性负
载工作(如果有足够大的电感量),为什么?
◆功率:“阻—感负载”第2小项目中,判断并分析变压器cosφ1的变化是否取决于负载tgΦ的变化?
◆数据提炼:若以u d = f (u ct)的实验特性曲线作为该直流受控电源的静态数学模型建模依据——直流电压
放大器,试提出建模方案,并核定该模型的近似放大系数Ks≈?