电力电子技术试验徐州师范大学电气工程及自动化学院2ppt课件

.,1,电力电子技术实验,.,2,SCR、GTO、MOSFET、GTR、IGBT特性实验,三相桥式全控整流电路实验,直流斩波电路原理实验,单相交流调压电路实验,一、实验目的,二、实验电路,四、实验原理,三、实验器件,五、实验内容,八、实验参考数据,六、实验报告要求,七、实验过程录像,SCR、GTO、MOSFET、GTR、IGBT特性实验,十、实验常见故障现象及解决措施,九、实验注意事项,一、实验目的,SCR、GTO、MOSFET、GTR、IGBT特性实验,1、掌握各种电力电子器件的工作特性。2、掌握各器件对触发信号的要求。,二、实验电路,图1新器件特性实验原理图,SCR、GTO、MOSFET、GTR、IGBT特性实验,三、实验器件,1、DJK01电源控制屏2、DJK07新器件特性实验3、DJK06给定负载及吸收电路4、DK04滑线变阻器5、万用表,SCR、GTO、MOSFET、GTR、IGBT特性实验,四、实验原理,将电力电子器件和负载电阻R串联后接至直流电源的两端，由DJK06上的给定为新器件提供触发信号，使器件触发导通。图中的电阻R用DK04滑线变阻器，接成并联形式，直流电压和电流表可从DJK01电源控制屏上获得，电力电子器件在DJK07挂箱上，直流电源从电源控制屏的励磁电源取得。,SCR、GTO、MOSFET、GTR、IGBT特性实验,五、实验内容,1、晶闸管（SCR）特性实验按图1接线，将晶闸管（SCR）接入电路，在实验开始时，将给定电位器沿逆时针旋到底，负载电阻R调至最大阻值位置，关闭励磁电压。按下“启动”按钮，打开DJK06的开关，然后打开励磁开关，缓慢调节给定输出，同时监视电压表、电流表的读数，使之指示接近零（表示管子完全导通），记录给定电压Ug、回路电流Id以及器件的管压降Uv。,SCR、GTO、MOSFET、GTR、IGBT特性实验,2、可关断晶闸管（GTO）特性实验将晶闸管换成可关断晶闸管（GTO），重复上述步骤，并记录数据。,五、实验内容,SCR、GTO、MOSFET、GTR、IGBT特性实验,3、功率场效应管（MOSFET）特性实验换成功率场效应管（MOSFET），重复上述步骤，并记录数据。,五、实验内容,SCR、GTO、MOSFET、GTR、IGBT特性实验,4、大功率晶体管（GTR）特性实验换成大功率晶体管（GTR），重复上述步骤，并记录数据。,五、实验内容,SCR、GTO、MOSFET、GTR、IGBT特性实验,5、绝缘双极性晶体管（IGBT）特性实验换成绝缘双极性晶体管（IGBT），重复上述步骤，并记录数据。,五、实验内容,SCR、GTO、MOSFET、GTR、IGBT特性实验,六、实验报告要求,1.实验目的;2实验原理;3.实验器件;4实验电路;5实验内容及实验步骤;6整理实验数据，并把实测数据与理论计算值比较分析产生误差原因；7根据得到的数据，绘出各器件的输出特性。,SCR、GTO、MOSFET、GTR、IGBT特性实验,七、实验过程录像,SCR、GTO、MOSFET、GTR、IGBT特性实验,八、实验参考数据,SCR、GTO、MOSFET、GTR、IGBT特性实验,九、实验注意事项,1、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。,SCR、GTO、MOSFET、GTR、IGBT特性实验,十、实验常见故障现象及解决措施,1、挂件无电源，应查看挂件保险丝是否完好。,SCR、GTO、MOSFET、GTR、IGBT特性实验,一、实验目的,二、实验电路,四、实验原理,三、实验器件,五、实验内容,八、实验参考数据,六、实验报告要求,七、实验过程录像,三相桥式全控整流电路实验,十、实验常见故障现象及解决措施,九、实验注意事项,1、加深理解三相桥式全控整流电路的工作原理。2、了解KC系列集成触发器的调整方法和各点的波形。3、在整流状态下，当触发电路出现故障（人为模拟）时观测主电路的各电压波形。,一、实验目的,三相桥式全控整流电路实验,二、实验电路,图1三相桥式全控整流电路实验电路,三相桥式全控整流电路实验,三、实验器件,1、DJK01电源控制屏2、DJK02三相变流桥路3、DJK03晶闸管触发电路4、DJK06给定负载及吸收电路5、DJK10变压器实验6、DK04滑线变阻器7、双踪示波器8、万用表,三相桥式全控整流电路实验,四、实验原理,实验线路如图1所示。主电路由三相全控整流电路组成，触发电路为DJKO2中的集成触发电路，由KCO4、KC4l、KC42等集成芯片组成，可输出经高频调制后的双窄脉冲链。,三相桥式全控整流电路实验,实验电路图中的R用D42三相可调电阻，将两个900欧姆接成并联形式；电感Ld在DJK02面板上，选用700mH，直流电压、电流表由DJK02获得。,五、实验内容,1、DJK02上“触发电路”的调试打开DJK01总电源开关，操作“电源控制屏”上的“三相电网电压指示”开关，观察输入的三相电网电压是否平衡。将DJK01“电源控制屏”上“调速电源选择开关”拨至“直流调速”侧。打开DJK02电源开关，拨动“触发脉冲指示”钮子开关，使“窄”发光管亮。观察A、B、C三相的锯齿波，并调节A、B、C三相锯齿波斜率调节电位器（在各观测孔左侧），使三相锯齿波斜率尽可能一致。,三相桥式全控整流电路实验,将DJK06上的“给定”输出Ug直接与DJK02上的移相控制电压Uct相连，将给定开关S2拨到接地位置（即Uct=0时），调节DJK02上的偏移电压电位器，用双踪示波器观察A相锯齿波和“双脉冲观察孔”VT1的输出波形，使=150。适当增加给定Ug的正电压输出，观测DJK02上“触发脉冲观察孔”的波形，此时应观测到双窄脉冲。将DJK02面板上的Ulf端接地，将“正桥触发脉冲”的六个开关拨至“通”，观察正桥VT1VT6晶闸管门极和阴极之间的触发脉冲是否正常。,三相桥式全控整流电路实验,五、实验内容,2、三相桥式全控整流电路按图1接线，将DJK06上的“给定”输出调到零(逆时针旋到底)，使滑线变阻器放在最大阻值处，按下“启动”按钮，调节给定电位器，增加移相电压，使角在30150范围内调节，同时，根据需要不断调整负载电阻R,使得负载电流Id保持在0.6A左右(注意Id不得超过0.65A)。,三相桥式全控整流电路实验,五、实验内容,用示波器观察并记录=30、60、90时的整流电压Ud和晶闸管两端电压Uvt的波形，并记录相应的Ud数值于表中。,三相桥式全控整流电路实验,计算公式:Ud=2.34U2cos(060O)Ud=2.34U21+cos(a+/3)(60o120o),五、实验内容,3、故障现象的模拟当=60时，将触发脉冲钮子开关拨向“断开”位置，模拟晶闸管失去触发脉冲时的故障，观察并记录这时的Ud、UVT波形的变化情况。,三相桥式全控整流电路实验,五、实验内容,六、实验报告要求,1.实验目的;2实验原理;3.实验器件;4实验电路;5实验内容及实验步骤;6整理实验数据，并把实测数据与理论计算值比较分析产生误差原因；7(1)画出电路的移相特性Ud=f()。(2)画出触发电路的传输特性=f(Uct)。(3)画出=30、60、90、120、150时的整流电压Ud和晶闸管两端电压UVT的波形。(4)简单分析模拟的故障现象。,三相桥式全控整流电路实验,七、实验过程录像,三相桥式全控整流电路实验,八、实验参考数据,三相桥式全控整流电路实验,三相桥式全控整流电路带电阻负载a=30时的波形,八、实验参考数据,三相桥式全控整流电路实验,三相桥式全控整流电路带电阻负载a=60时的波形,八、实验参考数据,三相桥式全控整流电路实验,三相桥式全控整流电路带电阻负载a=90时的波形,八、实验参考数据,三相桥式全控整流电路实验,三相桥式全控整流电路实验,九、实验注意事项,1、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。,三相桥式全控整流电路实验,九、实验注意事项,2、在本实验中，触发脉冲是从外部接入DJKO2面板上晶闸管的门极和阴极，此时,应将所用晶闸管对应的正桥触发脉冲或反桥触发脉冲的开关拨向“断”的位置，并将Ulf及Ulr悬空，避免误触发。3、为了防止过流，启动时将负载电阻R调至最大阻值位置。4、三相不控整流桥的输入端可加接三相自耦调压器，以降低逆变用直流电源的电压值。,三相桥式全控整流电路实验,十、实验常见故障现象及解决措施,1、有时会发现脉冲的相位只能移动120左右就消失了，这是因为A、C两相的相位接反了，这对整流状态无影响。2、如果输出的整流电压波形有波形缺失的情况，多数是因为保护晶闸管的保险丝被熔断所导致的，更换保险丝即可。,一、实验目的,二、实验电路,四、实验原理,三、实验器件,五、实验内容,八、实验参考数据,六、实验报告要求,七、实验过程录像,直流斩波电路原理实验,十、实验常见故障现象及解决措施,九、实验注意事项,一、实验目的,直流斩波电路原理实验,1、加深理解斩波器电路的工作原理。2、掌握斩波器主电路、触发电路的调试步骤和方法。3、熟悉斩波器电路各点的电压波形。,二、实验电路,图1斩波主电路原理图,直流斩波电路原理实验,二、实验电路,图2直流斩波器实验线路图,直流斩波电路原理实验,三、实验器件,1、DJK01电源控制屏2、DJK05直流斩波触发电路3、DJK06给定负载及吸收电路4、DK04滑线变阻器5、双踪示波器6、万用表,直流斩波电路原理实验,四、实验原理,本实验采用脉宽可调的晶闸管斩波器，主电路如图1所示。其中VT1为主晶闸管，VT2为辅助晶闸管,C和L1构成振荡电路,它们与VD2、VD1、L2组成VT1的换流关断电路。当接通电源时，C经L1、VD2、L2及负载充电至+Ud0，此时VT1、VT2均不导通，当主脉冲到来时，VT1导通，电源电压将通过该晶闸管加到负载上。当辅助脉冲到来时，VT2导通，C通过VT2、L1放电，然后反向充电，其电容的极性从+Ud0变为-Ud0，当充电电流下降到零时，VT2自行关断，此时VT1继续导通。,直流斩波电路原理实验,四、实验原理,VT2关断后，电容C通过VD1及VT1反向放电，流过VT1的电流开始减小，当流过VT1的反向放电电流与负载电流相同的时候，VT1关断；此时，电容C继续通过VD1、L2、VD2放电，然后经L1、VD1、L2及负载充电至+Ud0，电源停止输出电流，等待下一个周期的触发脉冲到来。VD3为续流二极管，为反电势负载提供放电回路。,直流斩波电路原理实验,四、实验原理,VT2关断后，电容C通过VD1及VT1反向放电，流过VT1的电流开始减小，当流过VT1的反向放电电流与负载电流相同的时候，VT1关断；此时，电容C继续通过VD1、L2、VD2放电，然后经L1、VD1、L2及负载充电至+Ud0，电源停止输出电流，等待下一个周期的触发脉冲到来。VD3为续流二极管，为反电势负载提供放电回路。,直流斩波电路原理实验,四、实验原理,从以上斩波器工作过程可知，控制VT2脉冲出现的时刻即可调节输出电压的脉宽,从而可达到调节输出直流电压的目的。VT1、VT2的触发脉冲间隔由触发电路确定。实验接线如图2所示，电阻R用DK04滑线变阻器，接成串联形式；励磁电源和直流电压、电流表均在控制屏上。,直流斩波电路原理实验,五、实验内容,1、斩波器触发电路调试调节DJK05面板上的电位器RP1、RP2，RP1调节锯齿波的上下电平位置，而RP2为调节锯齿波的频率。先调节RP2，将频率调节到200Hz300Hz之间，然后在保证三角波不失真的情况下，调节RP1为三角波提供一个偏置电压（接近电源电压），使斩波主电路工作的时候有一定的起始直流电压，供晶闸管一定的维持电流，保证系统能可靠工作，将DJK06上的给定接入，观察触发电路的第二点波形，增加给定，使占空比从0.3调到0.9。,直流斩波电路原理实验,2、斩波器带电阻性负载按图2实验线路接线，直流电源由电源控制屏上的励磁电源提供，接斩波主电路（要注意极性），斩波器主电路接电阻负载，将触发电路的输出“G1”、“K1”、“G2”、“K2”分别接至VT1、VT2的门极和阴极。用示波器观察并记录触发电路的“G1”、“K1”、“G2”、“K2”、波形，并记录输出电压Ud及晶闸管两端电压UVT1的波形，注意观测各波形间的相对相位关系。,五、实验内容,直流斩波电路原理实验,调节DJK06上的“给定”值，观察在不同（即主脉冲和辅助脉冲的间隔时间）时Ud的波形，并记录相应的Ud和，从而画出Ud=f(/T)的关系曲线，其中/T为占空比。,五、实验内容,直流斩波电路原理实验,3、斩波器带电阻电感性负载（选做）要完成该实验，需加一电感。关断主电源后，将负载改接成电阻电感性负载，重复上述电阻性负载时的实验步骤。,五、实验内容,直流斩波电路原理实验,六、实验报告要求,1.实验目的;2实验原理;3.实验器件;4实验电路;5实验内容及实验步骤;6整理实验数据，并把实测数据与理论计算值比较分析产生误差原因；7(1)整理并画出实验中记录下的各点波形，画出不同负载下Ud=f(/T)的关系曲线。(2)讨论、分析实验中出现的各种现象。,直流斩波电路原理实验,七、实验过程录像,直流斩波电路原理实验,八、实验参考数据,直流斩波电路原理实验,斩波电路的波形,八、实验参考数据,直流斩波电路原理实验,八、实验参考数据,aj时阻感负载交流调压电路工作波形,直流斩波电路原理实验,九、实验注意事项,1、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。,直流斩波电路原理实验,九、实验注意事项,2、触发电路调试好后，才能接主电路实验。3、将DJK06上的“给定”与DJK05的公共端相连，以使电路正常工作。4、负载电流不要超过0.5A。,直流斩波电路原理实验,十、实验常见故障现象及解决措施,1、触发电路的调节是本实验的一个难点，如果调节不出触发信号则主电路难以正常工作，必须耐心的反复调节！,直流斩波电路原理实验,一、实验目的,二、实验电路,四、实验原理,三、实验器件,五、实验内容,八、实验参考数据,六、实验报告要求,七、实验过程录像,单相交流调压电路实验,十、实验常见故障现象及解决措施,九、实验注意事项,一、实验目的,单相交流调压电路实验,1、加深理解单相交流调压电路的工作原理。2、加深理解单相交流调压电路带电感性负载对脉冲及移相范围的要求。3、了解KC05晶闸管移相触发器的原理和应用。,二、实验电路,图1单相交流调压实验电路,单相交流调压电路实验,三、实验器件,1、DJK01电源控制屏2、DJK02三相变流桥路3、DJK03晶闸管触发电路4、DK04滑线变阻器5、双踪示波器6、万用表,单相交流调压电路实验,四、实验原理,本实验采用KCO5晶闸管集成移相触发器。该触发器适用于双向晶闸管或两个反向并联晶闸管电路的交流相位控制，具有锯齿波线性好、移相范围宽、控制方式简单、易于集中控制、有失交保护、输出电流大等优点。单相晶闸管交流调压器的主电路由两个反向并联的晶闸管组成，如图1所示。图中电阻R用DK04滑线变阻器，接成并联接法，晶闸管则利用DJK02上的反桥元件，交流电压、电流表由DJK01控制屏上得到，电抗器Ld从DJK02上得到，用700mH。,单相交流调压电路实验,五、实验内容,1、KCO5集成晶闸管移相触发电路调试将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，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电源开关，用示波器观察“1”“5”端及脉冲输出的波形。调节电位器RP1，观察锯齿波斜率是否变化，调节RP2，观察输出脉冲的移相范围如何变化，移相能否达到170，记录上述过程中观察到的各点电压波形。,单相交流调压电路实验,2、单相交流调压带电阻性负载将DJKO2面板上的两个晶闸管反向并联而构成交流调压器，将触发器的输出脉冲端“G1”、“K1”、“G2”和“K2”分别接至主电路相应晶闸管的门极和阴极。接上电阻性负载，用示波器观察负载电压、晶闸管两端电压UvT的波形。调节“单相调压触发电路”上的电位器RP2，观察在不同角时各点波形的变化，并记录=30、60、90、120时的波形。,五、实验内容,单相交流调压电路实验,3、单相交流调压接电阻电感性负载按图1将L与R串联，改接为电阻电感性负载。按下“启动”按钮，用双踪示波器同时观察负载电压U1和负载电流I1的波形。调节R的数值，使阻抗角为一定值,观察在不同角时波形的变化情况，记录、=、三种情况下负载两端的电压U1和流过负载的电流I1波形。,五、实验内容,单相交流调压电路实验,六、实验报告要求,1.实验目的;2实验