电力电子技术实验指导书

实验一 单结晶体管触发电路及示波器使用

班级学号 同组人员 实验任务 姓名 一．实验目的

1．熟悉单结晶体管触发电路的工作原理及各元件的作用。 2．掌握单结晶体管触发电路的调试步骤和方法。 3．详细学习万用表及示波器的使用方法。

二．实验设备及仪器

1．教学实验台主控制屏 2．NMCL—33组件 3．NMCL—05E组件 4．MEL—03A组件 5．双踪示波器（自备） 6．万用表（自备） 7. 电脑、投影仪

三．实验线路及原理

将NMCL—05E面板左上角的同步电压输入接SMCL-02的U、V输出端，触发电路选择单结晶体管触发电路，如图1所示。

图1单结晶体管触发电路图

四．注意事项

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

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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。

五．实验内容

1.实验预习

（1）画出晶闸管的电气符号图并标明各个端子的名称。

（2）简述晶闸管导通的条件。

（3）示波器在使用两个探针进行测量时需要注意的问题。

2. 晶闸管特性测试

请用万用表测试晶闸管各管脚之间的阻值，填写至下表。 + - A K G A K G 3.单结晶体管触发电路调试及各点波形的观察

按照实验接线图正确接线，但由单结晶体管触发电路连至晶闸管VT1的脉冲UGK不接（将NMCL—05E面板中G、K接线端悬空），而将触发电路“2”端与脉冲输出“K”端相连，以便观察脉冲的移相范围。

合上主电源，即按下主控制屏绿色“闭合”开关按钮。这时候NMCL—05E内部的同步变压器原边接有220V，副边输出分别为60V（单结晶触发电路）、30V（正弦波触发电路）、7V（锯齿波触发电路），通过直键开关选择。

合上NMCL—05E面板的右下角船形开关，用示波器观察触发电路单相半波整流输出（“1”），梯形电压（“3”），梯形电压（“4”），电容充放电电压（“5”）及单结晶体管输出电压（“6”）和脉冲输出（“G”、“K”）等波形，并绘制在下图相应位置。

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调节移相可调电位器RP，观察输出脉冲的移相范围能否在30°～180°范围内移。 注：由于在以上操作中，脉冲输出未接晶闸管的控制极和阴极，所以在用示波器观察触发电路各点波形时，特别是观察脉冲的移相范围时，可用导线把触发电路的地端（“2”）和脉冲输出“K”端相连。但一旦脉冲输出接至晶闸管，则不可把触发电路和脉冲输出相连，否则造成短路事故，烧毁触发电路。

六．实验结果

请在下表中画出触发电路在各点波形。 各点序号 各点波形 1 3 4 5 6 G 七．思考

1．本实验中能否用双踪示波器同时观察触发电路与整流电路的波形？为什么？

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2．为何要观察触发电路第一个输出脉冲的位置？

3．本实验电路中如何考虑触发电路与整流电路的同步问题？ 实验一评价（百分制） 学生自我评价： 教师签字：

实验日期： 预习得分： 得分： 4

实验二 晶闸管认识及单相半波可控整流电路实验

班级学号 同组人员 实验任务 姓名 一．实验目的

1．认识晶闸管及其控制。

2．对单相半波可控整流电路在电阻负载时工作情况作全面分析。

二．实验设备及仪器

1．教学实验台主控制屏 2．NMCL—33组件 3．NMCL—05E组件 4．MEL—03A组件 5．双踪示波器（自备） 6．万用表（自备）

三．实验线路及原理

晶闸管单相半波整流电路原理图如图1所示。其中，Rd可由MEL—03A上的900Ω电阻盘并联，即最大电阻为450Ω（电流达0.8A），注意：电阻盘拨于最大电阻900Ω处。

将单结晶体管触发电路的输出端“G”“K”端接至晶闸管VT1的门阴极，构成晶闸管单相半波整流电路实验线路。

四．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

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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—05E组件中单结晶体管触发电路控制晶闸管，注意须断开NMCL—33的内部触发脉冲。

五．实验内容

1.实验预习

（1）画出晶闸管单相半波整流电路实验线路图。

（2）什么是触发角？

（3）画出触发角为60°的单相半波可控整流波形（电阻性负载）。

2. 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NMCL—33的VT1晶闸管的控制极和阴极，注意不可接错。负载Rd接可调电阻（可把MEL—03A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，调节脉冲移相电位器RP，分别用示波器观察?=30°、60°、90°、120°时负载电压Ud，晶闸管VT1的阳极、阴极电压波形UVt。并测定Ud，电源电压U2及电流Id，验证。

Ud?0.45U21?cos?

2 α U2,ud Ud Id U2 30° 60° 90° 120° 六．实验结果（请同时画出电压波形及触发脉冲）

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1．画出触发电路在α=90°时的各点波形。

2．画出电阻性负载，α=90°时，Ud，Uvt，id波形。

1?cos?3．画出电阻性负载时U d =f（?）曲线，并通过曲线查图与Ud?0.45U2计算2的电压进行比较，填写下表。

α 30° 45° 80° 110° 130° 查图得出的Ud 计算得出的Ud 七．实验电路图

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实验二评价（百分制） 学生自我评价： 教师签字： 实验日期： 预习得分： 得分： 8

实验三 绝缘栅双极型晶体管(IGBT)特性研究

班级学号 同组人员 实验任务 姓名 一．实验目的

1．熟悉IGBT主要参数与开关特性的测试方法。

2．掌握混合集成驱动电路EXB840的工作原理与调试方法。

二．实验设备和仪器

1．NMCL-07电力电子实验箱中的IGBT与PWM波形发生器部分 2．双踪示波器（自备） 3．毫安表 4．电压表 5．电流表

6．教学实验台主控制屏

三．实验线路

见图1。

四．实验内容

1.实验预习

（1） 绝缘栅双极型晶体管的驱动类型？

（2） 什么是绝缘栅双极型晶体管的开通时间与关断时间？

2．IGBT主要参数测试

（1）开启阀值电压VGS（th）测试

在主回路的“1”端与IGBT的“18”端之间串入毫安表，将主回路的“3”与“4”端分别与IGBT管的“14”与“17”端相连，再在“14”端与“17”端间接入电压表，并将主回路的电位器RP左旋到底。

将电位器RP逐渐向右旋转，边旋转边监视毫安表，当漏极电流ID=1mA时的栅源电压值即为开启阀值电压VGS（th）。

读取6-7组ID、Vgs，其中ID=1mA必测，填入表2-8，绘制测试开启电压的电路图。

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表2-8 ID（mA） Vgs（V） 1 IGBT开启电压为： （2）跨导gFS测试

在主回路的“2”端与IGBT的“18”端串入安培表，将RP左旋到底，其余接线同上。 将RP逐渐向右旋转，读取ID与对应的VGS值，测量5-6组数据，填入表2-9。

表2-9

ID（mA） Vgs（V） ΔID（A） ΔVgs（V） 跨导 1 （3）导通电阻RDS测试

将电压表接入“18”与“17”两端，其余同上，从小到大改变VGS，读取ID与对应的漏源电压VDS，测量5-6组数据，填入表2-10。

表2-10

ID（mA） Vds（V） 1 3．输入输出延时时间测试

IGBT部分的“1”与“13”分别与PWM波形发生部分的“1”与“2”相连，再将IGBT部分的与门输入“2”与“1”相连，用示波器观察输入“1”与“13”及EXB840输出“12”与“13”之间波形，记录开通与关断延时时间。

ton= ，toff= 4．开关特性测试

（1）电阻负载时开关特性测试

将“1”与“13”分别与波形发生器“1”与“2”相连， “6”与“7”，‘2“与”3“，“12”与“14”， “17”与“16”相连，主回路的“1”与“4”分别和IGBT部分的“18”与“15”相连，S1“通”，S2“通”，S3“通”，S4“通” 。即按照以下表格的说明连线。特别注意：当“过流”指示灯亮时，立刻取消，或关闭电源（断路器置“断”）。

用示波器分别观察“8”与“15”及“14”与“15”的波形，记录开通延迟时间。 （2）电阻，电感负载时开关特性测试

将主回路“1”与“18”的连线断开，再将主回路“2”与“18”相连，用示波器分别观察“8”与“15”及“16”与“15”的波形，记录开通延迟时间。

（3）不同栅极电阻时开关特性测试

将“12”与“14”的连线断开，再将“11”与“14”相连，栅极电阻从R5＝3kΩ改为R4=27Ω，

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/imrd.html