电力电子实验指导书

电力电子技术及电气传动实验指导书 目 录

电力电子实验部分 ............................................................................................................................. 2 实验一 锯齿波同步移相触发电路实验 ............................................................................................ 2 实验二 单相桥式半控整流电路实验................................................................................................ 5 实验三 单相桥式全控整流电路实验................................................................................................ 8 实验四 单相桥式有源逆变电路实验.............................................................................................. 11 实验五 三相半波可控整流电路的研究 .......................................................................................... 13 实验六 三相桥式半控整流电路实验.............................................................................................. 15 实验七 三相半波有源逆变电路的研究 .......................................................................................... 18 实验八 三相桥式全控整流及有源逆变电路实验 ........................................................................... 20 实验九 单相交流调压电路实验 ..................................................................................................... 23 实验十 三相交流调压电路实验 ..................................................................................................... 26 电力电子技术（全控型器件典型线路部分） .................................................................................. 28 实验一 GTR、MOSFET、IGBT的特性 ....................................................................................... 28 实验二 采用自关断器件的单相交流调压电路研究 ........................................................................ 32 实验三 直流斩波电路(设计性)的性能研究 .................................................................................... 35 实验四 全桥DC/DC变换电路实验 ............................................................................................... 37 实验五 单相正弦波（SPWM）逆变电源研究 ............................................................................... 39 实验六 单相交直交变频电路（调速） .......................................................................................... 42 直流调速部分 .................................................................................................................................. 44 实验一 晶闸管直流调速系统参数和环节特性的测定 .................................................................... 44 实验二 晶闸管直流调速系统主要单元调试 ................................................................................... 50 实验三 不可逆单闭环直流调速系统静特性的研究 ........................................................................ 53 实验四 双闭环晶闸管不可逆直流调速系统 ................................................................................... 57 实验五 逻辑无环流可逆直流调速系统 .......................................................................................... 62 实验六 双闭环可逆直流脉宽调速系统 .......................................................................................... 66 交流调速实验 .................................................................................................................................. 72 实验一 双闭环三相异步电动机调压调速系统 ............................................................................... 72 实验二 双闭环三相异步电动机串级调速系统 ............................................................................... 76

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电力电子技术及电气传动实验指导书 电力电子实验部分

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．掌握锯齿波同步触发电路的调试方法。

二．实验内容

1．锯齿波同步触发电路的调试。

2．锯齿波同步触发电路各点波形观察，分析。

三．实验线路及原理

锯齿波同步移相触发电路主要由脉冲形成和放大，锯齿波形成，同步移相等环节组成，其工作原理可参见“电力电子技术”有关教材。

四．实验设备及仪器

1．教学实验台主控制屏 2．NMCL—33挂箱 3．NMCL—36组件 4．NMEL—03/4挂箱 5．NMCL—31组件 6．双踪示波器（自备） 7．万用表（自备）

五．实验方法

1．将NMCL-36面板上的同步电压输入接NMCL—002的U、V端。

2．三相调压器逆时针调到底，合上主电路电源开关，调节主控制屏输出电压Uuv=220v。用示波器观察各观察孔的电压波形，示波器的地线接于“7”端。

同时观察“1”、“2”孔的波形，了解锯齿波宽度和“1”点波形的关系。

观察“3”~“5”孔波形及输出电压UG1K1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NMCL—31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NMCL—31的给定电位器RP1，增加Uct，观察脉冲的移动情况，要求Uct=0时，?=180O，Uct=Umax时，?=30O，以满足移相范围?=30O~180O的要求。

4．调节Uct，使?=60O，观察并记录U1~U5及输出脉冲电压UG1K1，UG2K2的波形，并标出其幅

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电力电子技术及电气传动实验指导书 值与宽度。

用导线连接“K1”和“K3”端，用双踪示波器观察UG1K1和UG3K3的波形，调节电位器RP3，使UG1K1

和UG3K3间隔1800。

六．实验报告

1．整理，描绘实验中记录的各点波形，并标出幅值与宽度。

2．总结锯齿波同步触发电路移相范围的调试方法，移相范围的大小与哪些参数有关？ 3．如果要求Uct=0时，?=90O，应如何调整？ 4．讨论分析其它实验现象。

七．注意事项

1．双踪示波器有两个探头，可以同时测量两个信号，但这两个探头的地线都与示波器的外壳相连接，所以两个探头的地线不能同时接在某一电路的不同两点上，否则将使这两点通过示波器发生电气短路。为此，在实验中可将其中一根探头的地线取下或外包以绝缘，只使用其中一根地线。当需要同时观察两个信号时，必须在电路上找到这两个被测信号的公共点，将探头的地线接上，两个探头各接至信号处，即能在示波器上同时观察到两个信号，而不致发生意外。

2．为保护整流元件不受损坏，需注意实验步骤：

（1）在主电路不接通电源时，调试触发电路，使之正常工作。

（2）在控制电压Uct=0时，接通主电路电源，然后逐渐加大Uct，使整流电路投入工作。 （3）正确选择负载电阻或电感，须注意防止过流。在不能确定的情况下，尽可能选择较大的电阻或电感，然后根据电流值来调整。

（4）晶闸管具有一定的维持电流IH，只有流过晶闸管的电流大于IH，晶闸管才可靠导通。实验中，若负载电流太小，可能出现晶闸管时通时断，所以实验中，应保持负载电流不小于100mA。

（5）本实验中，因用NMCL—36组件中锯齿波触发电路控制晶闸管，注意须断开NMCL—33的内部触发脉冲。

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电力电子技术及电气传动实验指导书 主电源输出，位于NMCL-002I组晶闸管，位于NMCL-33直流电流表，量程为5A负载电阻，可选用NMEL-03/4RDAUVLW平波电抗器，位于NMCL-331上NMCL-36同 步 电 压 输 入G3RP3K3G4K4G(给定)~220V+15V锯齿波触发电路RP1Uct46G1125-15V-15VK13NMCL-31G27RP2K2图1-1 锯齿波触发及单相半波可控整流电路

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电力电子技术及电气传动实验指导书 实验二 单相桥式半控整流电路实验

一．实验目的

1．研究单相桥式半控整流电路在电阻负载，电阻—电感性负载及反电势负载时的工作。 2．熟悉NMCL—36锯齿波触发电路的工作。

3．进一步掌握双踪示波器在电力电子线路实验中的使用特点与方法。

二．实验线路及原理

见图1-2。

三．实验内容

1．单相桥式半控整流电路供电给电阻性负载。

2．单相桥式半控整流电路供电给电阻—电感性负载（带续流二极管）。 4．单相桥式半控整流电路供电给电阻—电感性负载（断开续流二极管）。

四．实验设备及仪器

1．教学实验台主控制屏 2．NMCL—33组件 3．NMCL—36组件 4．NMEL—03/4组件 5．NMCL—31组件 6．双踪示波器（自备） 7．万用表（自备）

五．注意事项

1．实验前必须先了解晶闸管的电流额定值（本装置为5A），并根据额定值与整流电路形式计算出负载电阻的最小允许值。

2．为保护整流元件不受损坏，晶闸管整流电路的正确操作步骤 （1）在主电路不接通电源时，调试触发电路，使之正常工作。

（2）在控制电压Uct=0时，接通主电源。然后逐渐增大Uct，使整流电路投入工作。 （3）断开整流电路时，应先把Uct降到零，使整流电路无输出，然后切断总电源。 3．注意示波器的使用。

4．NMCL—33的内部脉冲需断开。

六．实验方法

1．将NMCL—36面板上的同步电压输入接NMCL—002的U、V输出端。

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电力电子技术及电气传动实验指导书 主电源输出，位于NMCL-002I组晶闸管，位于NMCL-33直流电流表，量程为5A负载电阻，可选用NMEL-03/4RDAUVLWNMCL-36续流二极管，位于NMCL-33平波电抗器，位于NMCL-331上同 步 电 压 输 入G3RP3K3G4K4G(给定)~220V+15V锯齿波触发电路RP1Uct46G1125-15V-15VK13NMCL-31G27RP2K2图1-2 单相桥式半控整流电路三相调压器逆时针调到底，合上主电路电源开关，调节主控制屏输出电压Uuv=220v。观察NMCL—36锯齿波触发电路中各点波形是否正确，确定其输出脉冲可调的移相范围。并调节偏移电阻RP2，使Uct=0时，α=150°。

2．单相桥式晶闸管半控整流电路供电给电阻性负载：

按图1-2接线，并短接平波电抗器L。调节电阻负载RD（可选择NMEL-03/4中R2的两只电阻并联，最大电流为1A）至最大。

（a）NMCL-31的给定电位器RP1逆时针调到底，使Uct=0。

三相调压器逆时针调到底，合上主电路电源，调节主控制屏输出Uuv=220V。

调节NMCL-31的给定电位器RP1，使α=90°，测取此时整流电路的输出电压Ud=f（t），输出电流id=f（t）以及晶闸管端电压UVT=f（t）波形，并测定交流输入电压U2、整流输出电压Ud，验证

1?cos?。 Ud?0.9U22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。

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电力电子技术及电气传动实验指导书 （b）采用类似方法，分别测取α=60°，α=30°时的Ud、id、Uvt波形。 3．单相桥式半控整流电路供电给电阻—电感性负载 （a）接上续流二极管，接上平波电抗器。

NMCL-31的给定电位器RP1逆时针调到底，使Uct=0。

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Uuv=220V。

（b）调节Uct，使α=90°，测取输出电压Ud=f（t），整流电路输出电流id=f（t）以及续流二极管电流iVD=f（t）波形，并分析三者的关系。调节电阻RD，观察id波形如何变化，注意防止过流。

（c）调节Uct，使α分别等于60°、90°时，测取Ud，iL，id，iVD波形。 （d）断开续流二极管，观察Ud=f（t），id=f（t）。

突然切断触发电路，观察失控现象并记录Ud波形。若不发生失控现象，可调节电阻Rd。

七．实验报告

1．绘出单相桥式半控整流电路供电给电阻负载，电阻—电感性负载情况下，当α=90°时的Ud、id、UVT、iVD等波形图并加以分析。

2．作出实验整流电路的输入—输出特性Ud=f（Uct），触发电路特性Uct=f（α）及Ud/U2=f（α）曲线。

3．分析续流二极管作用及电感量大小对负载电流的影响。

八．思考

1． 在可控整流电路中，续流二极管VD起什么作用？在什么情况下需要接入？ 2． 能否用双踪示波器同时观察触发电路与整流电路的波形？

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电力电子技术及电气传动实验指导书 实验三 单相桥式全控整流电路实验

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—电感性负载及反电势负载时的工作。 3．熟悉NMCL—36组件。

二．实验线路及原理

参见图1-3。

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。

四．实验设备及仪器

1．教学实验台主控制屏 2．NMCL—33组件 3．NMEL—02组件 4．NMEL—03/4组件 5．NMCL—36组件 6．NMCL—31组件 7．双踪示波器（自备） 8．万用表（自备）

五．注意事项

1．本实验中触发可控硅的脉冲来自NMCL-36，故NMCL-33的内部脉冲需断，以免造成误触发。

2．电阻RD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．NMCL-36面板的锯齿波触发脉冲需导线连到NMCL-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NMEL—02变压器，原边为220V，副边为55V。

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。

六．实验方法

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电力电子技术及电气传动实验指导书 主电源输出，位于NMCL-002直流电流表，量程为5AI组晶闸管，位于NMCL-33负载电阻，可选用NMEL-03/4RDAUVALWNMCL-05ANMCL-36NMEL-02NMCL-35平波电抗器，位于NMCL-331上G3RP3同 步 电 压 输 入K3G4K4G(给定)~220V+15V锯齿波触发电路RP1Uct46G1125-15V-15VK13NMCL-31G27RP2K2图1-3 单相桥式全控整流电路1．将NMCL—36上的同步电压输入接NMCL—002的U、V输出端。

2．断开NMCL-35和NMCL-33的连接线，合上主电路电源，调节主控制屏输出电压Uuv至220V，此时锯齿波触发电路应处于工作状态。

NMCL-31的给定电位器RP1逆时针调到底，使Uct=0。调节偏移电压电位器RP2，使?=90°。 断开主电源，连接NMEL-02和NMCL-33。 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NMEL-03/4中R2的两只电阻并联），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Uct，求取在不同?角（30°、60°、90°）时整流电路的输出电压Ud=f（t），晶闸管的端电压UVT=f（t）的波形，并记录相应?时的Uct、Ud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。

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电力电子技术及电气传动实验指导书 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Uct时的输出电压Ud=f（t），负载电流id=f（t）以及晶闸管端电压UVT=f（t）波形并记录相应Uct时的Ud、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1A，Uct从零起调。

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

七．实验报告

1．绘出单相桥式晶闸管全控整流电路供电给电阻负载情况下，当?=60°，90°时的Ud、UVT

波形，并加以分析。

2．绘出单相桥式晶闸管全控整流电路供电给电阻—电感性负载情况下，当?=90°时的Ud、id、UVT波形，并加以分析。

3．作出实验整流电路的输入—输出特性Ud=f（Uct），触发电路特性Uct=f（?）及Ud/U2=f（?）。 4．实验心得体会。

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电力电子技术及电气传动实验指导书 实验四 单相桥式有源逆变电路实验

一．实验目的

1．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。 2．了解产生逆变颠覆现象的原因。

二．实验线路及原理

NMCL—33的整流二极管VD1～VD6组成三相不控整流桥作为逆变桥的直流电源，逆变变压器采用NMEL—02芯式变压器，回路中接入电感L及限流电阻Rd。

具体线路参见图1-4。

三．实验内容

1．单相桥式有源逆变电路的波形观察。 2．有源逆变到整流过渡过程的观察。 3．逆变颠覆现象的观察。

四．实验设备及仪表

1．教学实验台主控制屏 2．NMCL—33组件 3．NMCL—36组件 4．NMEL—03/4组件 5．NMEL—02组件 6．NMCL—31组件 7．双踪示波器（自备） 8．万用表（自备）

五．注意事项

1．本实验中触发可控硅的脉冲来自NMCL-36，故NMCL-33的内部触发脉冲需断开，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．NMCL-36面板的锯齿波触发脉冲需导线连到NMCL-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NMEL-02三相芯式变压器，原边为220V，副边为55V。 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。

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电力电子技术及电气传动实验指导书 六．实验方法

1．将NMCL—36面板上的同步电压输入接NMCL—002的U、V输出端。将NMCL—33的I组桥触发脉冲切断。

2．有源逆变实验

主电源输出，位于NMCL-002I组晶闸管，位于NMCL-33直流电流表，量程为5A负载电阻，可选用NMEL-03/4RDAUUVVWWLNMEL-02V图1-4 单相桥式有源逆变电路主回路有源逆变实验的主电路如图1-4，控制回路的接线可参考单相桥式全控整流电路实验（图1-3）。 （a）将限流电阻R（可采用NMEL-03/4中R2的两只电阻并联）调整至最大，先断开NMEL-02D

和NMCL-33的连接线，参考图1-3，连接控制回路。合上主电源，调节Uuv=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Uct=0时，β=10°，然后调节Uct，使β在30°附近。

（b）按图1-4连接主回路。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Uuv=220V。用示波器观察逆变电路输出电压Ud=f（t），晶闸管的端电压UVT=f（t）波形，并记录Ud和交流输入电压U2的数值。

（c）采用同样方法，绘出β在分别等于60°、90°时，Ud、UVT波形。 3．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。

4．逆变颠覆的观察

当β=30°时，继续减小Uct，此时可观察到逆变输出突然变为一个正弦波，表明逆变颠覆。当断开NMCL—36和NMCL-33的连接，使脉冲消失，此时，也将产生逆变颠覆。

七．实验报告

1．画出β=30°、60°、90°时，Ud、UVT的波形。 2．分析逆变颠覆的原因，逆变颠覆后会产生什么后果？

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电力电子技术及电气传动实验指导书 实验五 三相半波可控整流电路的研究

一．实验目的

了解三相半波可控整流电路的工作原理，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。

实验线路见图1-5。

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。

四．实验设备及仪表

1．教学实验台主控制屏 2．NMCL—33组件 3．NMEL—03/4组件 4．NMCL—31组件 5．双踪示波器（自备） 6．万用表（自备）

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Id不超过1A，同时负载电阻不宜过大，保证Id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）用示波器观察NMCL-33的双脉冲观察孔，应有间隔均匀，幅度相同的双脉冲。 （2）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。

（3）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。

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电力电子技术及电气传动实验指导书 主电源输出，位于NMCL-002I组晶闸管，位于NMCL-33直流电流表，量程为5A负载电阻，可选用NMEL-03/4AUG(给定)RDVVWLNMCL-31NMCL-33N平波电抗器，位于NMCL-331上图1-5 三相半波可控整流电路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（可采用NMEL-03/4中R2的两只电阻并联），调节主控制屏输出电压Uuv、Uvw、Uwv，从0V调至110V：

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

（b）记录α=90°时的Ud=f（t）及id =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Ud/U2=f（α）。 （d）求取三相半波可控整流电路的负载特性Ud=f（Id）

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NMCL—331的电抗器L=700mH，，可把原负载电阻Rd调小，监视电流，不宜超过1A（若超过1A，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Ud=f（t）、id=f（t），并记录相应的Ud、Id值，记录α=90°时的Ud=f（t）、id=f（t），Uvt=f（t）波形图。

（b）求取整流电路的输入—输出特性Ud/U2=f（α）。

七．实验报告

1．绘出本整流电路供电给电阻性负载，电阻—电感性负载时的Ud= f（t），id= f（t）及Uvt= f

（t）（在α=90°情况下）波形，并进行分析讨论。

2．根据实验数据，绘出整流电路的负载特性Ud=f（Id），输入—输出特性Ud/U2=f（α）。

八．思考

1．如何确定三相触发脉冲的相序？它们间分别应有多大的相位差？ 2．根据所用晶闸管的定额，如何确定整流电路允许的输出电流？

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电力电子技术及电气传动实验指导书 实验六 三相桥式半控整流电路实验

一．实验目的

1．熟悉NMCL—33组件。

2．了解三相桥式半控整流电路的工作原理及输出电压，电流波形。

二．实验内容

1．三相桥式半控整流供电给电阻负载。 2．三相桥式半控整流供电给反电势负载。 3．观察平波电抗器的作用。

三．实验线路及原理

在中等容量的整流装置或要求不可逆的电力拖动中，可采用比三相全控桥式整流电路更简单、经济的三相桥式半控整流电路。它由共阴极接法的三相半波可控整流电路与共阳极接法的三相半波不可控整流电路串联而成，因此这种电路兼有可控与不可控两者的特性。共阳极组三个整流二极管总是自然换流点换流，使电流换到比阴极电位更低的一相中去，而共阴极组三个晶闸管则要在触发后才能换到阳极电位高的一相中去。输出整流电压Ud的波形是三组整流电压波形之和，改变共阴极组晶闸管的控制角α，可获得0～2.34×U2φ的直流可调电压。

具体线路可参见图1-6。

四．实验设备及仪器

1．教学实验台主控制屏 2．NMCL—33组件 3．NMEL—03/4组件 4．NMCL—31组件 5．双踪示波器（自备） 6．万用表（自备）

五．注意事项

1．供电给电阻负载时，注意负载电阻允许的电流，电流不能超过负载电阻允许的最大值，供电给反电势负载时，注意电流不能超过电机的额定电流（Id=1A）。

2．在电动机起动前必须预先做好以下几点：

（1）先加上电动机的励磁电流，然后才可使整流装置工作。

（2）起动前，必须置控制电压Uct于零位，整流装置的输出电压Ud最小，合上主电路后，才可逐渐加大控制电压。

3．主电路的相序不可接错，否则容易烧毁晶闸管。

4．示波器的两根地线与外壳相连，使用时必须注意两根地线需要等电位，避免造成短路事故。

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电力电子技术及电气传动实验指导书 主电源输出，位于NMCL-002I组晶闸管，位于NMCL-33直流电流表，量程为5A负载电阻，可选用NMEL-03/4RDAUVLVWM直流发电机M01直流电机励磁电源直流电动机M03GRG负载电阻，可选用NMEL-03/4图1-6 三相桥式半控整流电路六．实验方法

1．未上主电源之前，检查晶闸管的脉冲是否正常。

（1）用示波器观察NMCL-33的双脉冲观察孔，应有间隔均匀，幅度相同的双脉冲 （2）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。

（3）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。 2．三相半控桥式整流电路供电给电阻负载时的工作研究

按图1-6接线，分别短接平波电抗器和直流电动机M03的电枢绕组。

三相调压器逆时针调到底，合上主电源，调节主控制屏U、V、W输出电压至线电压为220V。 调节负载电阻，使RD（可采用NMEL-03/4中R2的两只电阻并联）大于200Ω，注意电阻不能过大，应保持id不小于100mA，否则可控硅由于存在维持电流，容易时断时续。

（1）调节Uct， ，观察在30°、60°、90°、120°等不同移相范围内，整流电路的输出电压Ud=f

（t），输出电流id=f（t）以及晶闸管端电压UVT=f（t）的波形，并加以记录。

（2）读取本整流电路的特性Ud/U2=f（α）。

3．三相半控桥式整流电路在供电给反电势负载时的工作研究 分别拆除平波电抗器和直流电动机M03电枢绕组的短接线。

（1）置电感量较大时（L=700mH），调节Uct，，观察在不同移相角时整流电路供电给反电势负载的输出电压Ud=f（t），输出电流id=f（t）波形，并给出α=60°、90°时的相应波形。注意，电机空载时，由于电流比较小，有可能电流时断时续。

16

电力电子技术及电气传动实验指导书 （2）在相同电感量下，求取本整流电路在α=60°与α=90°时供电给反电势负载时的负载特性n=f（Id）。从电机空载开始，测取5～7个点，注意电流最大不能超过1A。

α=60° Id（A） n（r/min） α=90° Id（A） n（r/min） 4．观察平波电抗器的作用

（1）在大电感量与α=120°条件下，求取反电势负载特性曲线，注意要读取从电流连续到电流断续临界点的数据，并记录此时的Ud=f（t），id=f（t）。

（2）减小电感量，重复（1）的实验内容

七．实验报告

1．作出整流电路的输入—输出特性Ud/U2=f（α）。

2．绘出实验的整流电路在供电给反电势负载时的Ud=f（t），id=f（t）波形曲线。

3．绘出实验的整流电路供电给电阻负载时的Ud=f（t），id=f（t）以及晶闸管端电压UVT=f（t）的波形。

4．绘出整流电路在α=60°与α=90°时供电给反电势负载时的负载特性曲线n=f（Id）。 5．分析本整流电路在反电势负载工作时，整流电流从断续到连续的临界值与哪些因素有关。

八．思考

1．为什么说可控整流电路供电给电动机负载与供电给电阻性负载在工作上有很大差别？ 2．本实验电路在电阻性负载工作时能否突加一阶跃控制电压？在电动机负载工作时呢？为什么？

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电力电子技术及电气传动实验指导书 实验七 三相半波有源逆变电路的研究

一．实验目的

流工作时的区别。

研究三相半波有源逆变电路的工作，验证可控整流电路在有源逆变时的工作条件，并比较与整

二．预习要求

1．在相应不同工作状态时的可控整流电路的工作波形。 2．可控整流电路在β=60°和β=90°时的输出电压。

三．实验线路

见图1-8。

四．实验内容

1．三相半波整流电路在整流状态工作下的研究。 2．三相半波整流电路有源逆变工作的研究。

五．注意事项

1．本实验是研究可控整流电路在整流工作状态与逆变工作状态时的静特性，所给出的实验线路不能连续地从整流状态进入逆变工作状态，必须分别予以实现，而对逆变工作一定要谨慎操作。

2．为防止逆变颠覆，逆变角必须安置在90°≥β≥30°范围内。即Uct=0时，β=30°，调整Uct时，用直流电压表监视逆变电压，待逆变电压接近零时，必须慢慢操作。

3．示波器的使用须注意，二根地线必须接在等电位点，防止造成短路。

六．实验设备及仪器

1．NMCL系列教学实验台主控制屏 2．NMCL—331组件 3．NMCL—33组件 7．NMEL—03/4组件 8．双踪示波器（自备） 9．万用电表（自备）

七．实验内容

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NMCL—331电源开关，给定电压有电压显示。

（2）用示波器观察NMCL-33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。

18

电力电子技术及电气传动实验指导书 （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．在电阻负载情况下，检查本实验所用可控整流的工作是否正常。 （a）RD（可采用NMEL-03/4中R2的两只电阻并联）接入整流回路。

（b）用示波器观察整流电路输出电压Ud波形，控制屏电压开关合向AC200V，闭合主控制屏电源。调节给定电位器RP1，Ud波形在一个周期内（20ms）应是较为平整的三个波头。

注意观察直流电流表，防止过流（不应超过1A）。

主电源输出，位于NMCL-002NMEL-02UVVWN图1-8 三相半波有源逆变电路主电路

八．实验报告

1．画出实验所得的各特性曲线与波形图。

2．对可控整流电路在整流状态与逆变状态工作特点的比较。

九．思考

如何实现即能看到实验效果，又不必担心逆变造成的短路问题？

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电力电子技术及电气传动实验指导书 实验八 三相桥式全控整流及有源逆变电路实验

一．实验目的

1．熟悉NMCL-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。

二．实验内容

1．三相桥式全控整流电路。 2．三相桥式有源逆变电路。

3．观察整流或逆变状态下，模拟电路故障现象时的波形。

三．实验线路及原理

实验线路如图1-7所示。主电路由三相全控变流电路及作为逆变直流电源的三相不控整流桥组成。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。三相桥式整流及有源逆变电路的工作原理可参见“电力电子技术”的有关教材。

四．实验设备及仪器

1．教学实验台主控制屏 2．NMCL—33组件 3．NMEL—03/4组件 4．NMCL—31组件 5．NMEL—02组件 6．双踪示波器（自备） 7．万用表（自备）

五．实验方法

1．未上主电源之前，检查晶闸管的脉冲是否正常。

（1）用示波器观察NMCL-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。

（2）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。

（3）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。

注：将面板上的Ublf（当三相桥式全控变流电路使用I组桥晶闸管VT1~VT6时）接地，将I组桥式触发脉冲的六个开关均拨到“接通”。

（4）将NMCL-31的给定器输出Ug接至NMCL-33面板的Uct端，调节偏移电压Ub，在Uct=0时，使?=150o。

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电力电子技术及电气传动实验指导书 主电源输出，位于NMCL-002NMEL-02AUBVVWCD图1-7a 三相桥式全控整流及有源逆变电路主回路2．三相桥式全控整流电路

中R2的两只电阻并联）调至最大(390?)。

按图1-7接线，AB两点断开、CD两点断开，AD连接在一起，并将RD（可采用NMEL-03/4

三相调压器逆时针调到底，合上主电源，调节主控制屏输出电压Uuv、Uvw、Uwu，从0V调至220V。

调节Uct，使?在30o~90o范围内，用示波器观察记录?=30O、60O、90O时，整流电压ud=f（t），晶闸管两端电压uVT=f（t）的波形，并记录相应的Ud和交流输入电压U2数值。

3．三相桥式有源逆变电路

断开电源开关后，断开AD点的连接，分别连接AB两点和CD两点。调节Uct，使?仍为150O左右。

三相调压器逆时针调到底，合上主电源，调节主控制屏输出电压Uuv、Uvw、Uwu，从0V调至220V合上电源开关。

调节Uct，观察?=90O、120O、150O时, 电路中ud、uVT的波形，并记录相应的Ud、U2数值。

4．电路模拟故障现象观察。在整流状态时，断开某一

晶闸管元件的触发脉冲开关，则该元件无触发脉冲即该支路不能导通，观察并记录此时的ud波形。

NMCL-31NMCL-33G(给定)图1-7b 三相电路控制回路六．实验报告

1．画出电路的移相特性Ud=f(?)曲线。

2．作出整流电路的输入—输出特性Ud/U2=f（α）。

21

电力电子技术及电气传动实验指导书 3．画出三相桥式全控整流电路时，?角为30O、60O、90O时的ud、uVT波形。 4．画出三相桥式有源逆变电路时，β角为150O、120O、90O 时的ud、uVT波形。 5．简单分析模拟故障现象。

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电力电子技术及电气传动实验指导书 实验九 单相交流调压电路实验

一．实验目的

1．加深理解单相交流调压电路的工作原理。 2．加深理解交流调压感性负载时对移相范围要求。

二．实验内容

1．单相交流调压器带电阻性负载。 2．单相交流调压器带电阻—电感性负载。

三．实验线路及原理

本实验采用了锯齿波移相触发器。该触发器适用于双向晶闸管或两只反并联晶闸管电路的交流相位控制，具有控制方式简单的优点。

晶闸管交流调压器的主电路 由两只反向晶闸管组成，见图1-8。

四．实验设备及仪器

1．教学实验台主控制屏 2．NMCL—33组件 3．NMEL—03/4组件 4．NMCL—31组件 5．NMCL—36组件 6．双踪示波器（自备） 7．万用表（自备）

五．注意事项

在电阻电感负载时，当???时，若脉冲宽度不够会使负载电流出现直流分量，损坏元件。为此主电路可通过变压器降压供电，这样即可看到电流波形不对称现象，又不会损坏设备。

六．实验方法

1．单相交流调压器带电阻性负载

将NMCL-33上的两只晶闸管VT1，VT4反并联而成交流电调压器，将触发器的输出脉冲端G1、K1，G3、K3分别接至主电路相应VT1和VT4的门极和阴极。

接上电阻性负载（可采用NMEL-03/4中R2的两只电阻并联），并调节电阻负载至最大。 NMCL-31的给定电位器RP1逆时针调到底，使Uct=0。调节锯齿波同步移相触发电路偏移电压电位器RP2，使?=150°。

三相调压器逆时针调到底，合上主电源，调节主控制屏输出电压，使Uuv=220V。用示波器观察负载电压u=f（t），晶闸管两端电压uVT= f（t）的波形，调节Uct，观察不同?角时各波形的变化，并记录?=60?，90?，120?时的波形。

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电力电子技术及电气传动实验指导书 2．单相交流调压器接电阻—电感性负载

主电源输出，位于NMCL-002交流电流表，量程为3AI组晶闸管，位于NMCL-33负载电阻，可选用NMEL-03/4RDAUVVLWNMCL-05ANMCL-36NMEL-02NMCL-35平波电抗器，位于NMCL-331上G3RP3同 步 电 压 输 入K3G4K4G(给定)~220V+15V锯齿波触发电路RP1Uct46G1125-15V-15VK13NMCL-31G27RP2K2图1-8 单相交流调压电路（1）在做电阻—电感实验时需调节负载阻抗角的大小，因此须知道电抗器的内阻和电感量。可采用直流伏安法来测量内阻，电抗器的内阻为

RL=UL/I

电抗器的电感量可用交流伏安法测量，由于电流大时对电抗器的电感量影响较大，采用自耦调压器调压多测几次取其平均值，从而可得交流阻抗。

ZL=UL/I 电抗器的电感量为

22 LL?ZL?RL/(2?f)

24

电力电子技术及电气传动实验指导书 这样即可求得负载阻抗角

?L1 ??tg?1

Rd?RL 在实验过程中，欲改变阻抗角，只需改变电阻器的数值即可。 （2）断开电源，接入电感（L=700mH）。

调节Uct，使?=450。

三相调压器逆时针调到底，合上主电源，调节主控制屏输出电压，使Uuv=220V。用双踪示波器同时观察负载电压u和负载电流i的波形。

调节电阻R的数值（由大至小），观察在不同?角时波形的变化情况。记录??φ，?=φ，??φ三种情况下负载两端电压u和流过负载的电流i的波形。

也可使阻抗角φ为一定值，调节?观察波形。 注：调节电阻R时，需观察负载电流，不可大于1A。

七．实验报告

1．整理实验中记录下的各类波形。

2．分析电阻电感负载时，?角与?角相应关系的变化对调压器工作的影响。 3．分析实验中出现的问题。

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电力电子技术及电气传动实验指导书 实验十 三相交流调压电路实验

一．实验目的

1．加深理解三相交流调压电路的工作原理。 2．了解三相交流调压电路的工作情况。 3．了解三相交流调压电路触发电路原理。

二．实验内容

1．NMCL-33触发电路的调试。 2．三相交流调压电路带电阻负载。

三．实验线路及原理

本实验的三相交流调压器为三相三线制，由于没有中线，每相电流必须从另一相构成回路。交流调压应采用宽脉冲或双窄脉冲进行触发。这里使用的是双窄脉冲。实验线路如图4-15所示。

四．实验设备及仪器

1．教学实验台主控制屏 2．NMCL—31组件 3．NMCL-33组件 4．可调负载NMEL-03/4 5．双踪示波器（自备） 6．万用表（自备）

五．实验方法

1．未上主电源之前，检查晶闸管的脉冲是否正常。 （1）打开主控制屏电源开关，给定电压有电压显示。

（2）用示波器观察双脉冲观察孔。

（3）检查相序，用示波器观察“1”，“2”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。 2．三相交流调压器带电阻性负载

按图构成调压主电路，晶闸管采用VT1?VT6，其触发脉冲已通过内部连线接好，脉冲放大及隔离的Upc和地接线孔相连，脉冲触发信号输出至可控硅，接上三相电阻负载。

按照接线图连接好线路，合上主控制屏电源使Uuv输出电压为220V。用示波器观察并记录?=30?，90?，120?，150?时的输出电压波形，并记录相应的输出电压有效值U。

六．实验报告

1．整理记录下的波形，作不同负载时的U=f(?)的曲线。

26

电力电子技术及电气传动实验指导书 ．讨论分析实验中出现的问题。

主电源输出，位于NMCL-002NMEL-02UVW图1-7a 三相交流调压主回路

27

2

电力电子技术及电气传动实验指导书 电力电子技术（全控型器件典型线路部分）

实验一 GTR、MOSFET、IGBT的特性

与驱动电路研究

一．实验目的

1．熟悉GTR、MOSFET、IGBT的开关特性。

2．掌握GTR、MOSFET、IGBT缓冲电路的工作原理与参数设计要求。 3．掌握GTR、MOSFET、IGBT对驱动电路的要求。 4．熟悉GTR、MOSFET、IGBT主要参数的测量方法。

二．实验内容

1．GTR的特性与驱动电路研究。 2．MOSFET的特性与驱动电路研究。 3．IGBT的特性与驱动电路研究。

三．实验设备和仪器

1．NMCL-07电力电子实验箱 2．双踪示波器（自备） 3．万用表（自备） 4．教学实验台主控制屏

四．实验方法

1、GTR的特性与驱动电路研究

（1）GTR的贝克箝位电路性能测试

（a）不加贝克箝位电路时的GTR存贮时间测试

将开关S1拨到＋15V，S2接地，PWM波形发生器的输出端“21”（占空比为50%）与面板上的“20”相连，“24与“10”、“11与“15”、 “17”与GTR的“B”端，“14”与GTR的“E”端、18”与主回路的“3”、 “19”与主回路“1”、GTR的“C”端相连。用双踪示波器观察基极驱动信号UB（“15”与“18”之间）及集电极电流IE（“14”与“18”之间）波形，记录存贮时间ts。

ts=

（b）加上贝克箝位电路后的GTR存贮时间测试

在上述条件下，将“15”与“16”相连，观察与记录ts的变化。 ts=

（2）不同负载时GTR的开关特性测试 （a）电阻负载时的开关特性测试

GTR：将开关S1拨到＋15V，S2接地，PWM波形发生器的“21”与面板上的“20”相连，“24与“10”、“12”、“13”与“15”、“17”与GTR的“B”端、14”和GTR的“E”端、“18”与主回路的“3”相连、GTR“C”端

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电力电子技术及电气传动实验指导书 与主回路的“1”相连。

E用示波器分别观察，基极驱动信号IB(“15”与“18”之间) 的波形及集电极电流IE(“14”与“18”之间) 的波形，记录开通时间ton，存贮时间ts、下降时间tf。

ton= us，ts= us，tf= us （b）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”断开，而将“2”相连)，其余接线与测试方法同上。

ton= us，ts= us，tf= us （3）不同基极电流时的开关特性测试

（a）断开 “13”与“15”的连接，将基极回路的“12”与“15”相连，其余接线同上，测量并记录基极驱动信号IB（“15”与“18”之间）及集电极电流IE（“14”与“18”之间）波形，记录开通时间ton，存贮时间ts、下降时间tf。

（b）将GTR的“12”与“15”的连线断开，将“11”与“15”相连，其余接线与测试方法同上。 ton= us，ts= us，tf= us （4）GTR有与没有基极反压时的开关过程比较

（a）没有基极反压时的开关过程测试---与上述3测试方法相同。 （b）有基极反压时的开关过程测试

GTR：将原来的“18”与“3”断开，并将“18”与“9”以及“8”与“3”相连，其余接线同上，测量并记录基极驱动信号IB（“15”与“8”之间）及集电极电流IE（“14”与“8”之间）波形，记录开通时间ton，存贮时间ts、下降时间tf。

ton= us，ts= us，tf= us （5）并联缓冲电路作用测试 （a）带电阻负载

GTR：“4”与GTR的“C”端相连、“5”与GTR “E”端相连，观察有与没有缓冲电路时 “18”与“15”及“18”与GTR的“C”端之间波形。

（b）带电阻，电感负载

将1断开，将2接入，观察有与没有缓冲电路时 “18”与“15”及“18”与GTR“C”之间波形。

2、MOSFET的特性与驱动电路研究

（1）不同负载时MOSFET的开关特性测试 （a）电阻负载时的开关特性测试

MOSFET：将开关S1拨到＋15V，S2接地，PWM波形发生器的“21”与面板上的“20”相连，“26”与功率器件MOSFET的“G”端、“D”端与主回路的“1”、“S”端与“14” 、“18”与主回路的“3”相连。

用示波器分别观察，栅极驱动信号IB（“G”端与“18”之间) 的波形及电流IC(“14”与“18”之间) 的波形，记录开通时间ton，存贮时间ts、下降时间tf。

ton= us，ts= us，tf= us （b）电阻、电感性负载时的开关特性测试

29

电力电子技术及电气传动实验指导书 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”断开，而将“2”相连)，其余接线与测试方法同上。

ton= us，ts= us，tf= us （2）不同栅极电流时的开关特性测试

（a）断开 “26”与“G”端的连接，将栅极回路的“27”与“G”端相连，其余接线同上，测量并记录栅极驱动信号IG（“G”端与“18”之间）及电流IS（“14”与“18”之间）波形，记录开通时间ton，存贮时间ts、下降时间tf。

（b）断开 “27”与“G”端的连接，将栅极回路的“28”与“G”端相连，其余接线与测试方法同上。 ton= us，ts= us，tf= us （3）MOSFET有与没有栅极反压时的开关过程比较

（a）没有栅极反压时的开关过程测试---与上述2测试方法相同。 （b）有栅极反压时的开关过程测试

MOSFET：将原来的“18”与“3”断开，并将“18”与“9”以及“8”与“3”相连，其余接线与测试方法同上。 ton= us，ts= us，tf= us （4）并联缓冲电路作用测试 （a）带电阻负载

MOSFET：“6”与MOSFET的“D”端相连、“7”与“S”端相连，观察有与没有缓冲电路时 “G”端与“18”及MOSFET的“D”端与 “29”之间波形。

（b）带电阻，电感负载

将1断开，将2接入，有与没有缓冲电路时，观察波形的方法同上。

3、IGBT的特性与驱动电路研究

（1）不同负载时IGBT的开关特性测试 （a）电阻负载时的开关特性测试

IGBT：将开关S1拨到＋15V，S2接地，PWM波形发生器的“21”与面板上的“20”相连，“26”与功率器件IGBT的“G”端、“C”端与主回路的“1”、“E”端与“14” 、“18”与主回路的“3”相连。

用示波器分别观察，栅极驱动信号IB(“G”端与“18”之间) 的波形及电流IE(“14”与“18”) 的波形，记录开通时间ton，存贮时间ts、下降时间tf。

ton= us，ts= us，tf= us （b）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”断开，而将“2”相连)，其余接线与测试方法同上。

ton= us，ts= us，tf= us （2）不同栅极电流时的开关特性测试

（a）断开 “26”与“G”端的连接，将栅极回路的“27”与“G”端相连，其余接线同上，测量并记录栅极驱动信号IG（“27”与“18”之间）及电流IE（“14”与“18”之间）波形，记录开通时间ton，存贮时间ts、下降时间tf。

（b）断开 “27”与“G端”的连接，将栅极回路的“28”与“G”端相连，其余接线与测试方法同上。

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电力电子技术及电气传动实验指导书 ton= us，ts= us，tf= us （3）并联缓冲电路作用测试 （a）带电阻负载

IGBT：“4”与IGBT的“C”端相连，“5”与“E”端相连，观察有与没有缓冲电路时 IGBT“G”端与“18”及 “C”端与“18”与之间波形。

（b）带电阻，电感负载

将1断开，将2接入，有与没有缓冲电路时，观察波形的方法同上。

五．实验报告

1．列出有与没有贝克箝位电路时的GTR存贮时间ts，并说明使用贝克箝位电路能缩短存贮时间ts的物理原因。

2．绘出电阻负载，电阻电感负载以及不同基极、栅极电阻时的开关波形，并分析不同负载时开关波形的差异，并在图上标出ton与tf。

3．绘出电阻负载与电阻、电感负载有与没有并联缓冲电路时的开关波形，并说明并联缓冲电路的作用，并在图上标出ton、toff。

4．绘出GTR、MOSFET有与没有基极、栅极反压时的开关波形，并分析其对关断过程的影响。 5．实验的收获、体会与改进意见。

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电力电子技术及电气传动实验指导书 实验二 采用自关断器件的单相交流调压电路研究

一．实验目的

1．掌握采用自关断器件的单相交流调压电路的工作原理、特点、波形分析与使用场合。 2．熟悉PWM专用集成电路SG3525的组成、功能、工作原理与使用方法。

二．实验内容

1．PWM专用集成电路SG3525性能测试 2．控制电路相序与驱动波形测试

3．带与不带电感时负载与MOS管两端电压波形测试

4．在不同占空比条件下，负载端电压、负载端谐波与输入电流的位移因数测试。

三．实验系统组成及工作原理

随着自关断器件的迅速发展，采用晶闸管移相控制的交流调压设备，已逐渐被采用自关断器件（GTR、MOSFET、IGBT等）的交流斩波调压所代替，与移相控制相比，斩波调压具有下列优点：

（1）谐波幅值小，且最低次谐波频率高，故可采用小容量滤波元件；

（2）功率因数高，经滤波后，功率因数接近于1。

（3）对其他用电设备的干扰小。

因此，斩波调压是一种很有发展前途的调压方法，可用于马达调速、调温、调光等设备。本实验系统以调光为例，进行斩波调压研究。

斩波调压的主回路由MOSFET及其反并联的二极管组成双向全控电子斩波开关。当MOS管分别由脉宽调制信号控制其通断时，则负载电阻RL上的电压波形如图2—4b所示（输出端不带滤波环节时），显然，负载上的电压有效值随脉宽信号的占空比而变，当输出端带有滤波环节时的负载端电压波形如图2—4c所示。

脉宽调制信号由专用集成芯片SG3525产生，有关SG3525的内部结构、功能、工作原理与使用方法等可参阅双闭环可逆直流脉宽调速系统实验。

控制系统中由变压器T、比较器和或非门等组成同步控制电路以确保交流电源的2端为正时，

图2-40U(t)0U(t)0U(t)(a)wt(b)wt(c)wt 32

电力电子技术及电气传动实验指导书 MOS管VT1导通；而当交流电源的1端为正时，MOS管VT2导通。

四．实验设备和仪器

1．NMCL-22实验挂箱 2．万用表（自备） 3．双踪示波器（自备）

五．实验方法

1．SG3525性能测试

（1）改变锯齿波周期。调节RP电位器，测量“1”端。 （2）输出最大与最小占空比测量。测量“2”端。

2控制电路相序与驱动波形测试 将“UPW”的2端与控制电路的14端相连。将电位器RP左旋到底，用双踪示波器观察并记录下列各点波形：

（1）控制电路的7、9与地端间波形，应仔细测量该波形是否对称互补；

（2）控制电路的13、15与地端间波形； （3）主电路的4与5及6与5端间波形；

3．不带电感时负载与MOS管两端电压波形测试

将主电路的3与4短接，将UPW的电位器RP右旋到大致中间的位置，测试并记录负与MOS管两端电压波形

4．带电感时负载与MOS管两端电压波形测试

将主电路的3与4不短接，将UPW的电位器RP右旋到大致中间的位置，测试并记录负载与MOS管两端电压波形

5．不同占空比D时的负载端电压测试

实验中，将电位器RP从左至右旋转4-5个位置，分别观察并记录SG3525的输出2端脉冲的占空比、负载端电压大小与波形

6．不同载波频率时的滤波效果比较

使电感接入电路，观察并记录负载两端波形。 7．不同占空比d时的负载端谐波大小的测试

分别观察并记录RP左旋与右旋到底时的负载端波形，从而判断出占空比d大小对负载端谐波大小的影响。

8．输入电流的位移因数测试

（1）将主电路的3、4两端用导线短接，即不接入电感。

678图2-5VT15VT2492VD1VD231S7 33

电力电子技术及电气传动实验指导书 （2）在不同占空比条件下，用双踪示波器同时观察并记录2与1端和2与6端间波形。

六．思考题

1．当主电路接纯电阻负载（即将电感短路）时，可见负载电压波形存在死区，其产生的原因是什么？

2．当主电路接电感性负载时，在电压的过零点会出现一尖峰脉冲，且其幅值随占空比的增大而增大。试分析其产生的原因以及抑制的方法。

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电力电子技术及电气传动实验指导书 实验三 直流斩波电路(设计性)的性能研究

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．NMCL-22组件 3．示波器（自备） 4．万用表（自备）

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．buck chopper

(1)连接电路。

将PWM波形发生器的输出端“1”端接到斩波电路中IGBT管VT的G端, 将PWM的“地”端接到斩波电路中“VT”管的E端,再将斩波电路的（E、5、7），（8、11），(6、12)相连，最后将15V直流电源U1的“+”正极与VT的C相连，负极“-”和6相连。（照电路图接成buck chopper斩波器。）

（2）观察负载电压波形。

经检查电路无误后,闭合电源开关，用示波器观察VD两端5、6孔之间电压，调节PWM触发器的电位器RP1，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。

（4）观察负载电流波形。

用示波器观察并记录负载电阻R两端波形

3．boost chopper

（1）照图接成boost chopper电路。 电感和电容任选,负载电阻为R。 实验步骤同buck chopper。

4．buck-boost chopper

（1）照图接成buck-boost chopper电路。电感和电容任选,负载电阻为R。 实验步骤同buck chopper

5．cuk chopper

（1）照图接成cuk chopper电路。电感和电容任选,负载电阻R

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电力电子技术及电气传动实验指导书 实验步骤同buck chopper。

6．sepic chopper

（1）照图接成sepic chopper电路。电感和电容任选,负载电阻为R。 实验步骤同buck chopper 。

7．zeta chopper

（1）照图接成zeta chopper电路。电感和电容任选,负载电阻为R。 实验步骤同buck chopper。

五．具体实验项目参数如下

VTVDL1RL1VDVTC1RVDL1C1RVTBuck ChopperL2VTC1VDL1RL1Boost ChopperC2VTVDL2C1RBuck-Boost ChopperC1VTL1L2VDC2RCuk Chopper

Sepic ChopperZeta Chopper六．实验报告

记录实验波形，分析各种控制电路在不同的占空比驱动下的输出电压情况。

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电力电子技术及电气传动实验指导书 实验四 全桥DC/DC变换电路实验

一．实验目的

1．掌握可逆直流脉宽调速系统主电路的组成、原理及各主要单元部件的工作原理。 2．熟悉直流PWM专用集成电路SG3525的组成、功能与工作原理。 3．熟悉H型PWM变换器的各种控制方式的原理与特点。

二．实验内容

1．PWM控制器SG3525性能测试。

2．H型PWM变换器DC/DC主电路性能测试。

三．实验系统的组成和工作原理

全桥DC/DC变换脉宽调速系统的原理框图如图6—10所示。图中可逆PWM变换器主电路系采用MOSFET所构成的H型结构形式，UPW为脉宽调制器，DLD为逻辑延时环节，GD为MOS管的栅极驱动电路，FA为瞬时动作的过流保护。

全桥DC/DC变换脉宽调制器控制器UPW采用美国硅通用公司（Silicon General）的第二代产品SG3525，这是一种性能优良，功能全、通用性强的单片集成PWM控制器。由于它简单、可靠及使用方便灵活，大大简化了脉宽调制器的设计及调试，故获得广泛使用。

四．实验设备及仪器

1．教学实验台主控制屏 2．NMCL—31组件 3．NMCL—22组件 4．可调电阻负载 5．双踪示波器(自备)

五．实验方法

1．UPW模块的SG3525性能测试

（1）用示波器观察UPW模块的“1”端的电压波形，记录波形的周期。

（2）用示波器观察“2”端的电压波形，调节RP2电位器，使方波的占空比为50%。

（3）用导线将给定模块“G”（15V直流可调电源位于NMCL－31）的“1”和“UPW”的“3”相连，分别调节正负给定，记录“2”端输出波形的最大占空比和最小占空比。

2．控制电路的测试 （1）逻辑延时时间的测试

在上述实验的基础上，分别将正、负给定均调到零，用示波器观察“DLD”的“1”和“2”端的输出波形，并记录延时时间td=

（2）同一桥臂上下管子驱动信号列区时间测试

分别将“隔离驱动”的G和主回路的G相连，用双踪示波器分别测量VVT1.GS和VVT2.GS以及VVT3.GS

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电力电子技术及电气传动实验指导书 和VVT4.GS的列区时间：

tdVT1.VT2= tdVT3.VT4=

3．DC/DC波形观察 按图6—11a接线。 （1）波形的测试

a．将正、负给定均调到零，交流电压开关合向AC200V，合上主控制屏电源开关。 b．调节正给定，观察电阻负载上的波形。 c．调节给定值的大小，观察占空比的大小的变化。

七．实验报告

根据实验数据，列出SG3525的各项性能参数、逻辑延时时间、同一桥臂驱动信号死区时间、起动限流继电器吸合时的直流电压值等。

八．思考题

1．为了防止上、下桥臂的直通，有人把上、下桥臂驱动信号死区时间调得很大，这样做行不行，为什么？您认为死区时间长短由哪些参数决定？

2．与采用晶闸管的移相控制直流调速系统相对比，试归纳采用自关断器件的脉宽调速系统的点。

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电力电子技术及电气传动实验指导书 实验五 单相正弦波（SPWM）逆变电源研究

一．实验目的

1．掌握单相正弦波（SPWM）逆变电源的组成、工作原理、特点、波形分析与使用场合。 2．熟悉正弦波发生电路、PWM专用集成电路SG3525的工作原理与使用方法。

二．实验内容

1．正弦波发生电路调试。

2．PWM专用集成电路SG3525性能测试。

3．带与不带滤波环节时的负载两端，MOS管两端以及变压器原边两端电压波形测试。 4．滤波环节性能测试。

5．不同调制度M时的负载端电压测试。

三．实验系统组成及工作原理

能把直流电能转换为交流电能的电路称为逆变电路，或称逆变器。单相逆变器的结构可分为半桥逆变器、全桥逆变器和推挽逆变器等形式。本实验系统对单相全桥逆变电路进行研究。

全桥逆变器的主要优点是可以实现双极性的电压输出，对输入电源的利用率比较高，同时可以输出较高的电压，因此，特别适用于适合高压输出的场合。。

逆变器主电路开关管采用功率MOSFET管，具有开关频率高、驱动电路简单、系统效率较高的特点。当开关其间VT1、VT3 和VT2、VT4轮流导通，再经推挽变压器升压后，即可在负载端得到所需频率与幅值的交流电源。

脉宽调制信号由三角波和正弦波进行比较获得，然后输出给专用集成芯片SG3525。

图5—6

为此，正弦波信号必须如图5—6所示，即其峰—峰值必须在小于三角波德幅值。正弦波发生电路如图5—7所示。

UH UL a t

t

USW U 50Hz b 39

电力电子技术及电气传动实验指导书 RP1RP2-+-+RC8+CR由图5—7可知，正弦波发生器由两部分组成，前半部分为RC串并联型正弦波振荡器，振荡频率设定在50Hz，调节电位器RP（即实验挂箱面板上的幅度调节电位器），即可调节正弦波峰—峰值，从而调节SPWM信号的脉冲宽度以及逆变电源输出基波电压的大小。

四．实验设备和仪器

1．NMCL-22挂箱 2．万用表（自备） 3．双踪示波器（自备）

五．实验方法

1．SPWM波形的观察

(1)观察\波形发生\电路输出的正弦信号Ur波形(2端与地端)，改变正弦波频率调节电位器，测试其频率可调范围。

(2)观察三角形载波Uc的波形(1端与地端)，测出其频率，并观察Uc和Ur的对应关系。 (3)观察经过三角波和正弦波比较后得到的SPWM(3端与地端)。 2．逻辑延时时间的测试

将\波形发生\电路的3端与\的1端相连，用双踪示波器同时观察\的1和2端波形，并记录延时时间Td.。

3．同一桥臂上下管子驱动信号死区时间测试

分别将“隔离驱动”的G和主回路的G'相连，用双踪示波器分别同时测量G1、E1和 G2、E2， G3、E3和 G4、E2的死区时间。

4．不同负载时波形的观察

按图5-19接线。将U、V、W接主电路的相应处，将主电路的1、3端相连，

（1）当负载为电阻时（6、7端接一电阻），观察负载电压的波形，记录其波形、幅值、频率。在正弦波Ur的频率可调范围内，改变Ur的频率多组，记录相应的负载电压、波形、幅值和频率。

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