1、 高聯(lián)教儀 電力電子實(shí)驗(yàn)系列GLDDSX-1型電力電子及電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)（實(shí)驗(yàn)參考指導(dǎo)書(shū)）浙江高聯(lián)儀器技術(shù)有限公司目 錄目錄- 1前言- 3第一章 GLDDSX-1型電力電子技術(shù)及電氣傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)簡(jiǎn)介- 51-1 概述 1-2 GLDDSX-01型電力電子技術(shù)及電氣傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)簡(jiǎn)介第二章 DDS型實(shí)驗(yàn)掛箱簡(jiǎn)介82-1 GLDDSX 01“電源控制屏”簡(jiǎn)介2-2 DDS 02“一、二組橋晶閘管電路”實(shí)驗(yàn)掛箱2-3 DDS 03“晶閘管觸發(fā)電路” 實(shí)驗(yàn)掛箱2-4 DDS 11“鋸齒波同步觸發(fā)電路”實(shí)驗(yàn)掛箱2-5 DDS 12 “單相交流調(diào)壓觸發(fā)電路”實(shí)驗(yàn)掛箱2-6 DDS 16“電力電子自關(guān)斷器件

2、特性與驅(qū)動(dòng)電路”實(shí)驗(yàn)掛箱2-7 DDS 30“Boost APFC與UC3854電路” 實(shí)驗(yàn)掛箱2-8 DDS 31“Buck Buck-Boost電路” 實(shí)驗(yàn)掛箱2-9 DDS 32“Boost Cuk電路” 實(shí)驗(yàn)掛箱2-10 DDS 33“半橋、全橋電路” 實(shí)驗(yàn)掛箱2-11 DDS 34“移相全橋電路” 實(shí)驗(yàn)掛箱2-12 DDS 35“準(zhǔn)諧振軟開(kāi)關(guān)電路” 實(shí)驗(yàn)掛箱2-13 DDS37“單相正弦波逆變電源（SPWM）” 實(shí)驗(yàn)掛箱2-14 DT 10“直流電壓、電流表” 實(shí)驗(yàn)掛箱2-15 DT 15“交流電壓、電流表” 實(shí)驗(yàn)掛箱2-16 DT 16“多功能交流儀表” 實(shí)驗(yàn)掛箱2-17 DT 2

3、0“三相可調(diào)電阻” 實(shí)驗(yàn)掛箱2-18 DT 22“三相可調(diào)電抗” 實(shí)驗(yàn)掛箱2-19 DT 23“三相可變電容” 實(shí)驗(yàn)掛箱 2-20 DT 41“三相芯式變壓器”實(shí)驗(yàn)掛箱第三章 電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)介紹163-1 鋸齒波同步移相觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)3-2 單相橋式半控整流電路實(shí)驗(yàn)3-3 三相橋式全控整流及有源逆變電路和實(shí)驗(yàn)3-4 三相半波可控整流電路實(shí)驗(yàn)3-5 單相交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn)3-6 三相交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn)3-7 直流斬波電路（Buck變換器）研究3-8 直流斬波電路（Buck-Boost變換器）研究3-9 直流斬波電路（Boost變換器）研究3-10 直流斬波電路（Cuk變換器）研究3-11 電力晶體管

4、（GTR）特性與驅(qū)動(dòng)電路研究3-12 功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)特性與驅(qū)動(dòng)電路研究3-13 絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）特性與驅(qū)動(dòng)電路研究3-14 單相正弦波（SPWM）逆變電源研究3-15 單相交流斬控調(diào)壓實(shí)驗(yàn)3-16 功率因數(shù)校正研究3-17 半橋、全橋開(kāi)關(guān)電路變換器實(shí)驗(yàn)3-18 移相全橋零電壓（Phase shift ZVS）開(kāi)關(guān)變換電路實(shí)驗(yàn)3-19 Buck ZCS 軟開(kāi)關(guān)電路實(shí)驗(yàn)3-20 Boost ZVS軟開(kāi)關(guān)電路實(shí)驗(yàn)第四部分：直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)-152實(shí)驗(yàn)一：晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)參數(shù)和環(huán)節(jié)特性的測(cè)定實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)二：?jiǎn)伍]環(huán)晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)三：雙閉環(huán)晶閘管不可逆直流調(diào)速

5、系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)四：邏輯無(wú)環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)五：雙閉環(huán)直流電機(jī)斬波調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)六：直流脈寬調(diào)制（PWM）調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)第五部分：交流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)-166實(shí)驗(yàn)一：雙閉環(huán)三相異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)二：雙閉環(huán)三相異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)三：正弦脈寬調(diào)制（SPWM）變頻調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)四：空間電壓矢量脈寬調(diào)制（SVPWM）變頻調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)前 言 近年來(lái)，由于微電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)和微電子精細(xì)加工技術(shù)的廣泛運(yùn)用，使得電力電子技術(shù)領(lǐng)域發(fā)生了巨大的變化，涌現(xiàn)了大量的功能接近理想化的新器件。新思想、新理論層出不窮。電力電子技術(shù)越來(lái)越和微電子技術(shù)、現(xiàn)代控制理論、材料科學(xué)、電機(jī)工程等緊密結(jié)合

6、，發(fā)展成一門(mén)多學(xué)科互相滲透的綜合性技術(shù)學(xué)科。運(yùn)用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，可以高效精確實(shí)現(xiàn)大功率電能的變換與傳輸，可以大幅度的節(jié)能，降低材耗。在資源日見(jiàn)匱乏的今天，尤現(xiàn)重要。因此，電力電子技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮著巨大作用。和傳統(tǒng)電力電子技術(shù)相比，現(xiàn)代電力電子技術(shù)具有如下特點(diǎn)：(1) 全控化 這是現(xiàn)代電力電子器件在功能上的重大突破。無(wú)論從雙極型器件的GTO、GTR，單極型器件MOSFET、SIT到混合型器件IGBT、MGT、MCT等等，都實(shí)現(xiàn)了自關(guān)斷全控型。從而使得控制更加簡(jiǎn)單精確和“隨心所欲”。(2) 高頻化 從GTO的工作頻率十幾KHZ，到SIT的幾十MHZ，標(biāo)志著電力電子技術(shù)進(jìn)入高頻化時(shí)代。(3

7、) 模塊化 將各種單元功能電路和功率器件結(jié)合在一起做成模塊，用少量外接元件，甚至不用外接元件，就能達(dá)到某一使用功能?？煽啃愿?，保密性好，方便使用，便于大規(guī)模生產(chǎn)。這是電力電子技術(shù)最重要的發(fā)展趨勢(shì)之一。(4) 小型化 追求最少的材耗，最小的空間，高頻化和模塊化使得小型化變的易于實(shí)現(xiàn)。這正是現(xiàn)代電力電子技術(shù)追求的目標(biāo)。(5) 控制技術(shù)數(shù)字化、智能化 由于微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，有力的推動(dòng)現(xiàn)代控制理論的不斷發(fā)展?？刂萍夹g(shù)的數(shù)字化，智能化已成主流。例如，目前被廣泛使用的專(zhuān)用集成控制芯片，DSP專(zhuān)用芯片，帶智能化的專(zhuān)用模塊等等。面對(duì)潮水般的新技術(shù)的挑戰(zhàn)，培養(yǎng)適應(yīng)21世紀(jì)的合格人才，是當(dāng)前教育的緊迫任務(wù)。新

8、世紀(jì)的人才不僅要有深厚扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，更要有卓越的解決實(shí)際問(wèn)題的能力，方能應(yīng)對(duì)21世紀(jì)存在的各種問(wèn)題。電力電子技術(shù)的本質(zhì)是一門(mén)實(shí)驗(yàn)科學(xué)，而實(shí)驗(yàn)是檢驗(yàn)理論的最重要的手段。對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)，實(shí)驗(yàn)質(zhì)量的好壞，直接關(guān)系到理論學(xué)習(xí)的成敗。為學(xué)生創(chuàng)造一個(gè)良好的實(shí)驗(yàn)條件，讓學(xué)生在有著良好實(shí)驗(yàn)設(shè)備的環(huán)境中，通過(guò)精心編排的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)，其對(duì)理論的理解和動(dòng)手實(shí)踐能力，必將有極大的提高。GLDDSX-1型電力電子及電氣傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，是浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院和我公司合作研制的最新實(shí)驗(yàn)裝置。本書(shū)是根據(jù)“電力電子技術(shù)基礎(chǔ)”、“半導(dǎo)體變流技術(shù)”等教材教學(xué)大綱中的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并結(jié)合當(dāng)前最新的一些電力電子技術(shù)方面的專(zhuān)著的資料，配合GL

9、DDSX-1型電力電子及電氣傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)而編寫(xiě)的。本書(shū)共分3章。第一章是DDSX-1型電力電子及電氣傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)簡(jiǎn)介。第二章是GLDDSX-1型電力電子及電氣傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)各模塊掛箱功能簡(jiǎn)介。第三章是電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)介紹。設(shè)計(jì)編寫(xiě)了20個(gè)實(shí)驗(yàn)。其中，半導(dǎo)體變流技術(shù)實(shí)驗(yàn)6個(gè)；自關(guān)斷器件實(shí)驗(yàn)3個(gè)；直流斬波電路實(shí)驗(yàn)4個(gè)；其它有單相正弦波（SPWM）逆變電源研究、功率因數(shù)校正研究、Boost ZVS軟開(kāi)關(guān)電路實(shí)驗(yàn)等7個(gè)實(shí)驗(yàn)。由于我們知識(shí)水平有限，錯(cuò)誤在所難免，歡迎廣大讀者批評(píng)指正。第一章 電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)簡(jiǎn)介1-1 概述環(huán)顧當(dāng)今世界，科技進(jìn)步神速，電子科技更是一日千里，我們就是極力追趕，仍有落后之憂

10、。如何培養(yǎng)理論基礎(chǔ)知識(shí)扎實(shí)具有創(chuàng)新能力的合格人才，以應(yīng)對(duì)21世紀(jì)的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，是我們教育工作者殫精竭慮的頭等課題。但是，以前由于種種原因，我們對(duì)教育工作并未引起足夠的重視。投入不足，教材陳舊，設(shè)備老化，制約著我們的人才培養(yǎng)，制約著我們的建設(shè)事業(yè)。隨著科技立國(guó)，教育為本思想的深入人心，國(guó)家對(duì)教育的不斷投入，浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院決定對(duì)教材和實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行大刀闊斧的改革。圍繞著電子信息工程、工業(yè)自動(dòng)化等相關(guān)專(zhuān)業(yè)的教學(xué)大綱中的實(shí)驗(yàn)要求，綜合當(dāng)前電力電子技術(shù)發(fā)展的最新動(dòng)向，浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院和我公司共同合作，研制生產(chǎn)了新型的實(shí)驗(yàn)設(shè)備“GLDDSX-1型電力電子及電氣傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)”，為教學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)造了很好的條

11、件。為了配合新設(shè)備的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，特編寫(xiě)本實(shí)驗(yàn)教程。書(shū)中所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，既要保持繼承學(xué)科的傳統(tǒng)完整性，又要體現(xiàn)當(dāng)前學(xué)術(shù)界的最新學(xué)術(shù)熱點(diǎn)。同時(shí)，要更多的考慮同學(xué)的主動(dòng)參與性、設(shè)計(jì)性，以提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。比如，在新設(shè)計(jì)的半導(dǎo)體變流技術(shù)類(lèi)實(shí)驗(yàn)，在直流斬波電路類(lèi)實(shí)驗(yàn)中，我們適當(dāng)?shù)膲嚎s了驗(yàn)證性課目，增加了很多可調(diào)節(jié)、可組合、可設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)，擯棄了過(guò)去那種線路接對(duì)就成功的傳統(tǒng)套路，以期提高同學(xué)的學(xué)習(xí)效率。在器件實(shí)驗(yàn)方面也和過(guò)去有很大的不同，內(nèi)容更豐富、更精練、更實(shí)用化。在介紹電力電子技術(shù)新發(fā)展的實(shí)驗(yàn)方面，既強(qiáng)調(diào)新技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，也指出存在的缺點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)主動(dòng)參與性、設(shè)計(jì)性。如功率因數(shù)校正研究實(shí)驗(yàn)，既研究有源功率因數(shù)

12、校正技術(shù)，也研究無(wú)源功率因數(shù)校正技術(shù)，同學(xué)們也可以自己參與設(shè)計(jì)。在移相全橋零電壓（Phasc shift ZVT）電路實(shí)驗(yàn)、準(zhǔn)諧振軟開(kāi)關(guān)電路等實(shí)驗(yàn)中，既驗(yàn)證了軟開(kāi)關(guān)的優(yōu)點(diǎn)，也指出了占空比丟失等問(wèn)題，引導(dǎo)同學(xué)們進(jìn)一步思考。當(dāng)然，我們介紹的電力電子技術(shù)新發(fā)展，只是很小的一部分，實(shí)驗(yàn)教學(xué)中還會(huì)不斷有新問(wèn)題出現(xiàn)，我們的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)以被設(shè)計(jì)成模塊掛箱式結(jié)構(gòu)，我們可以不斷的更新升級(jí)，以滿足教學(xué)實(shí)踐的需求。1-2 GLDDSX-1型電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)簡(jiǎn)介 本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是新一代綜合性大型實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)采用掛箱式結(jié)構(gòu)。各個(gè)不同內(nèi)容的單元實(shí)驗(yàn)電路板，都做成模塊式掛箱，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)的需要，自由組合。故結(jié)構(gòu)緊湊，使用

13、方便。 本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)有完備的安全保護(hù)功能，切實(shí)把人的安全操作和保護(hù)放在首位。各種功能齊全的防護(hù)措施能確保學(xué)生教師和設(shè)備的安全。 本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的控制屏經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)，各種開(kāi)關(guān)、指示燈、儀表布局合理，圖文指示簡(jiǎn)潔明了；實(shí)驗(yàn)臺(tái)寬闊實(shí)用，配有機(jī)箱和抽屜，并且裝有滾輪，移動(dòng)方便。整個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)顯得美觀大方。電路接線采用接插線方式，實(shí)驗(yàn)者可非常方便舒適的操作。 單元實(shí)驗(yàn)內(nèi)容全部選擇經(jīng)典電路，完全符合教學(xué)大綱要求。同時(shí)也提供一些單元電路模塊和元件，供學(xué)生做創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)自由選用。 模塊掛箱內(nèi)的實(shí)驗(yàn)電路板，最大限度采用集成電路制作，盡可能少的采用分立元件，故可靠性和一致性都很高。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的背面開(kāi)門(mén)，維修保養(yǎng)方便快捷。 技

14、術(shù)參數(shù)：1 輸入電壓：三相四線，380伏±10%，50Hz 1±%2 裝置容量：<1kVA3 外型尺寸：長(zhǎng)×寬×高=1.8m×0.72m×1.6m4 工作環(huán)境條件：環(huán)境溫度范圍為-540ºC；相對(duì)濕度<75%（25ºC）；海拔<1000m。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目1 鋸齒波同步移相觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)2 單相橋式半控整流電路實(shí)驗(yàn)3 單相交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn)4 三相交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn)5 三相半波可控整流電路實(shí)驗(yàn)6 三相橋式全控整流及有源逆變電路實(shí)驗(yàn)7 電力晶體管（GTR）特性與驅(qū)動(dòng)電路研究實(shí)驗(yàn)8 功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管（MOSFET）

15、特性與驅(qū)動(dòng)電路研究實(shí)驗(yàn)9 絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）特性與驅(qū)動(dòng)電路研究實(shí)驗(yàn)10直流斬波電路（Buck變換器）研究實(shí)驗(yàn)11直流斬波電路（Buck-Boost變換器）研究實(shí)驗(yàn)12直流斬波電路（Boost變換器）研究實(shí)驗(yàn)13直流斬波電路（Cuk變換器）研究實(shí)驗(yàn)14單相正弦波逆變（SPWM）電源研究15單相交流斬控調(diào)壓實(shí)驗(yàn)16半橋、全橋開(kāi)關(guān)電路變換器研究實(shí)驗(yàn)17功率因數(shù)校正研究實(shí)驗(yàn)18移相全橋零電壓（Phase-shift-ZVS）開(kāi)關(guān)變換電路實(shí)驗(yàn)19Buck ZCS軟開(kāi)關(guān)電路實(shí)驗(yàn)20Boost ZVS軟開(kāi)關(guān)電路實(shí)驗(yàn)等等第二章 DDS型實(shí)驗(yàn)掛箱簡(jiǎn)介 本章主要將各DDS型實(shí)驗(yàn)掛箱面板設(shè)置、實(shí)驗(yàn)功能作

16、一簡(jiǎn)單介紹。 2-1 DDSX 01“電源控制屏”簡(jiǎn)介 DDSX 01“電源控制屏”固定于實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)正面。其面板如下圖所示：圖2-1 DDSX 01“電源控制屏”面板圖 該控制屏內(nèi)設(shè)有總電源開(kāi)關(guān)，由鑰匙控制開(kāi)或關(guān)。三只交流電壓表分別顯示a、b、c三相電壓數(shù)值。電壓表的右下方的撥動(dòng)開(kāi)關(guān)可選擇顯示“輸入線電壓”或“輸出線電壓”的電壓數(shù)值；電壓表左下方的撥動(dòng)開(kāi)關(guān)可選擇“電力電子（220V）”或“電機(jī)系統(tǒng)（380V）”。當(dāng)然，這些輸入電壓仍可通過(guò)調(diào)壓器進(jìn)行調(diào)壓。當(dāng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)發(fā)生過(guò)載、過(guò)壓、漏電等故障，相關(guān)報(bào)警指示燈立即閃亮，提示采取相應(yīng)措施；待故障排除后，按復(fù)位按鈕，使其復(fù)位。當(dāng)三相電源相序發(fā)生錯(cuò)誤，相關(guān)

17、相序報(bào)警指示燈立即閃亮，待故障排除后，相序報(bào)警指示燈會(huì)自動(dòng)熄滅。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)發(fā)生故障而報(bào)警的次數(shù)會(huì)自動(dòng)記錄并顯示在“告警記錄”顯示屏上。三相電源經(jīng)1：1隔離變壓器輸入，三相缺相指示燈指示有無(wú)缺相發(fā)生，若發(fā)生缺相則相應(yīng)指示燈不亮。正常情況下，三只指示燈應(yīng)亮。經(jīng)隔離變壓器輸入的三相電源，通過(guò)一只三相調(diào)壓器（在控制屏左側(cè)，不在面板上），可調(diào)節(jié)輸出電壓的大小。輸出電壓經(jīng)U、V、W、N端口輸出。2-2 DDS 02 “一、二組橋晶閘管電路”實(shí)驗(yàn)掛箱DDS 02型實(shí)驗(yàn)掛箱主要承擔(dān)晶閘管變流技術(shù)項(xiàng)目。如圖所示，該實(shí)驗(yàn)掛箱配置了12只晶閘管、6只整流二極管。其中6只晶閘管已按2只一組串接排列成三列，可以很方便的接

18、成單、三相全控橋接法；另6只晶閘管則各自分散獨(dú)立，可以按需要自由組合成各種電路。實(shí)驗(yàn)掛箱內(nèi)還配置有一個(gè)續(xù)流二極管；一個(gè)“RC”阻容吸收電路，用以吸收浪涌電壓和電流，保護(hù)主電路晶閘管；一個(gè)有五個(gè)選擇檔位的1200mH的大電感；一只專(zhuān)用電纜接口，用以連接DDS 03實(shí)驗(yàn)掛箱內(nèi)的晶閘管觸發(fā)信號(hào)。此外，還有12只發(fā)光二極管指示燈，分別指示兩組觸發(fā)脈沖的有無(wú)；另有12只發(fā)光二極管指示燈，分別指示兩組熔斷絲的通斷情況。使用一目了然，非常方便。2-3 DDS 03“晶閘管觸發(fā)電路” 實(shí)驗(yàn)掛箱DDS 03型實(shí)驗(yàn)掛箱主要是為三相電路類(lèi)實(shí)驗(yàn)提供觸發(fā)脈沖之用。該實(shí)驗(yàn)掛箱可輸出正、反二組脈沖，但兩組脈沖不可同時(shí)工作，

19、應(yīng)該互鎖工作。既可輸出單窄、雙窄脈沖。也可輸出寬脈沖，可用“脈沖選擇”開(kāi)關(guān)選擇。有一專(zhuān)用電纜接口和DDS 02型實(shí)驗(yàn)掛箱連接，用以輸出脈沖和其它電信號(hào)?！巴诫娫从^察孔”可用示波器觀察電源的相位同步情況。“鋸齒波斜率調(diào)節(jié)與觀察孔”可用于調(diào)節(jié)a、b、c三相的鋸齒波斜率，調(diào)節(jié)相應(yīng)的電位器，可改變鋸齒波斜率的大小，使三相鋸齒波斜率一致?！懊}沖觀察孔”可用示波器觀察單、雙窄脈沖。正常情況下，它們的大小幅度應(yīng)一致，并且互相間隔60°。二組脈沖分別各有6只按鍵開(kāi)關(guān)，每只按鍵均可接通或斷開(kāi)脈沖信號(hào)，可以方便的模擬脈沖缺失狀況，為實(shí)驗(yàn)創(chuàng)造條件。“電壓給定器”主要是為移相控制提供控制電壓。RP1調(diào)節(jié)正

20、給定電壓；RP2調(diào)節(jié)負(fù)給定電壓；S1為正負(fù)給定電壓選擇開(kāi)關(guān)；S2為“0”伏和“±給定”電壓輸出選擇開(kāi)關(guān)，可根據(jù)電路具體要求確定?！懊}沖放大控制”用于控制脈沖信號(hào)的輸出。若要正組脈沖輸出，只需用導(dǎo)線將Ublf端口對(duì)地連接即可；若要反組脈沖輸出，只需用導(dǎo)線將Ublr端口對(duì)地連接即可?！癋BC+FA（電流反饋與過(guò)流保護(hù)）”主要用于電機(jī)調(diào)速方面。該單元電路有兩種功能，（1）檢測(cè)電流反饋信號(hào)；（2）及時(shí)發(fā)出過(guò)流信號(hào)，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行保護(hù)動(dòng)作。但在本書(shū)中的大部分實(shí)驗(yàn)基本不用該單元功能。2-4 DDS 11“鋸齒波同步觸發(fā)電路”實(shí)驗(yàn)掛箱DDS 11“鋸齒波同步觸發(fā)電路”實(shí)驗(yàn)掛箱內(nèi)有三大觸發(fā)電路單元

21、模塊：（1）“單結(jié)晶體管觸發(fā)電路”；（2）“正弦波同步觸發(fā)電路”；（3）“鋸齒波同步觸發(fā)電路”?？筛鶕?jù)電路需要自由選擇。2-5 DDS 12 “單相交流調(diào)壓觸發(fā)電路”實(shí)驗(yàn)掛箱該實(shí)驗(yàn)掛箱主要為“單相交流調(diào)壓”和“單相并聯(lián)逆變電路”的晶閘管提供觸發(fā)信號(hào)。掛箱內(nèi)分為“單相交流調(diào)壓觸發(fā)電路”和“單相并聯(lián)逆變觸發(fā)電路”兩個(gè)模塊電路。在“單相交流調(diào)壓觸發(fā)電路”單元中，“1”“5”孔均為波形測(cè)試孔，RP1和RP2調(diào)節(jié)電位器用于移相調(diào)節(jié)，單元右上角的鈕子開(kāi)關(guān)用于控制單元電路電源的開(kāi)和關(guān)，“G1”“K”和“G2”“K2”是觸發(fā)脈沖輸出端。“單相并聯(lián)逆變觸發(fā)電路”介紹（略）。2-6 DDS 16“電力電子自關(guān)斷器

22、件特性與驅(qū)動(dòng)電路”實(shí)驗(yàn)掛箱該實(shí)驗(yàn)掛箱可承擔(dān)三類(lèi)電力電子器件的特性實(shí)驗(yàn)：GTR、功率MOSFET、IGBT。S1為GTR驅(qū)動(dòng)電路電源開(kāi)關(guān)；S2為MOSFET驅(qū)動(dòng)電路電源開(kāi)關(guān)；S3為PWM振蕩器電源開(kāi)關(guān)；S4為振蕩頻段高低開(kāi)關(guān)，“通”為低頻段，“斷” 為高頻段；S5為IGBT驅(qū)動(dòng)控制電源開(kāi)關(guān)?！爸麟娫措娐贰睘檫@三個(gè)器件實(shí)驗(yàn)提供0至20伏的可調(diào)電源?！皷艠O控制電壓調(diào)節(jié)”專(zhuān)為MOSFET器件實(shí)驗(yàn)控制柵極提供0至15伏可調(diào)電壓。整個(gè)掛箱的電源開(kāi)關(guān)在右下角。RP3專(zhuān)為調(diào)節(jié)PWM脈寬之用；“負(fù)載調(diào)節(jié)”左旋到底為10，右旋到底為210。Rg1=51, Rg2=510, Rg3=1.2k, Rg4=33, Rg

23、5=150, Rc1=51,Rc2=20, C6=0.01F, C7=0.1F, C8=1F。2-7 DDS 30“Boost APFC與UC 3854 電路”實(shí)驗(yàn)掛箱 該實(shí)驗(yàn)掛箱主要承擔(dān)功率因數(shù)校正研究實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?？梢赃M(jìn)行無(wú)源功率因數(shù)校正研究實(shí)驗(yàn)和有源功率因數(shù)校正研究實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)掛箱的電源開(kāi)關(guān)在右下角，旁邊配置1.5A的熔斷絲座。電位器RP1用于調(diào)節(jié)電壓反饋環(huán)采樣電壓幅值的大??；電位器RP2可調(diào)節(jié)負(fù)載電阻的大小；電位器RP3是用于調(diào)節(jié)電流反饋環(huán)反饋電流幅值的大??；電位器RP4用于調(diào)節(jié)電路振蕩頻率的大小。撥動(dòng)開(kāi)關(guān)S2用于控制集成電路控制芯片的電源的開(kāi)通或關(guān)斷；撥動(dòng)開(kāi)關(guān)S1則用于控制集成電路控制芯片

24、工作的啟動(dòng)或停止；撥動(dòng)開(kāi)關(guān)S3用于控制軟啟動(dòng)時(shí)間的長(zhǎng)或短，撥向“通”，C3和C4并聯(lián)，軟啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)；撥向“斷”，則軟啟動(dòng)時(shí)間短；撥動(dòng)開(kāi)關(guān)S4用于控制電路開(kāi)關(guān)工作頻率的高低。撥向“通”，電路開(kāi)關(guān)工作頻率低，撥向“斷”，電路開(kāi)關(guān)工作頻率高。2-8 DDS 31“Buck與 Buck-Boost電路”實(shí)驗(yàn)掛箱該實(shí)驗(yàn)掛箱可承擔(dān)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：直流斬波電路（Buck變換器）實(shí)驗(yàn)和直流斬波電路（Buck-Boost變換器）實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)掛箱的電源開(kāi)關(guān)在右下角，旁邊配置1.5A的熔斷絲座。撥動(dòng)開(kāi)關(guān)S1控制Buck變換器電路的供電。電位器RP1控制負(fù)載電阻的大小。撥動(dòng)開(kāi)關(guān)S2控制電路開(kāi)關(guān)工作頻率的高低，當(dāng)開(kāi)關(guān)撥向“

25、斷”，電路開(kāi)關(guān)工作頻率高；當(dāng)開(kāi)關(guān)撥向“通”，電路開(kāi)關(guān)工作頻率低。電位器RP2用于調(diào)節(jié)脈寬與電路開(kāi)關(guān)工作頻率的高低。撥動(dòng)開(kāi)關(guān)S3控制Buck-Boost變換器電路的供電。電位器RP3控制Buck-Boost變換器電路的負(fù)載電阻的大小。2-9 DDS 32“Boost Cuk電路”實(shí)驗(yàn)掛箱該實(shí)驗(yàn)掛箱可承擔(dān)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：直流斬波電路（Boost變換器）實(shí)驗(yàn)和直流斬波電路（Cuk變換器）實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)掛箱的電源開(kāi)關(guān)在右下角，旁邊配置1.5A的熔斷絲座。由于控制芯片采用UC3842，因此，實(shí)驗(yàn)電路可作成閉環(huán)形式，成為一個(gè)穩(wěn)壓電源實(shí)驗(yàn)。在Boost變換器電路單元，開(kāi)關(guān)S1用于控制Boost變換器電路的供電。電

26、位器RP1可調(diào)節(jié)反饋電流的大??；電位器RP2可調(diào)節(jié)反饋電壓的大??；電位器RP3可調(diào)節(jié)負(fù)載電阻的大小。在UC3842控制芯片單元，電位器RP4用于調(diào)節(jié)模擬反饋電壓環(huán)反饋電壓的大??；電位器RP5用于調(diào)節(jié)電路工作頻率的高低；電位器RP6用于調(diào)節(jié)電路模擬反饋電流環(huán)反饋電流的大小。開(kāi)關(guān)S2用于控制Cuk電路的供電。電位器RP7可調(diào)節(jié)反饋電流的大小；電位器RP8可調(diào)節(jié)反饋電壓的大小；電位器RP9可調(diào)節(jié)Cuk電路負(fù)載電阻的大小。2-10 DDS 33“半橋、全橋電路”實(shí)驗(yàn)掛箱該實(shí)驗(yàn)掛箱可承擔(dān)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：半橋開(kāi)關(guān)電路實(shí)驗(yàn)和全橋開(kāi)關(guān)電路實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)掛箱的電源開(kāi)關(guān)在右下角，旁邊配置1A的熔斷絲座。實(shí)驗(yàn)掛箱內(nèi)的電路

27、選擇開(kāi)關(guān)，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要，方便的選擇“半橋電路”或“全橋電路”。實(shí)驗(yàn)掛箱內(nèi)設(shè)有一個(gè)“電壓調(diào)節(jié)旋鈕”，可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要，適時(shí)調(diào)節(jié)輸出電壓的大小。實(shí)驗(yàn)掛箱內(nèi)還設(shè)有一個(gè)“負(fù)載調(diào)節(jié)旋鈕”，可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要，適時(shí)調(diào)節(jié)負(fù)載電阻的大小。2-11 DDS 34“移相全橋電路”實(shí)驗(yàn)掛箱該實(shí)驗(yàn)掛箱可完成“移相全橋零電壓（Phase shift ZVS）”實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。實(shí)驗(yàn)掛箱內(nèi)的“頻率調(diào)節(jié)旋鈕”，可用于調(diào)節(jié)電路開(kāi)關(guān)工作頻率的高低。實(shí)驗(yàn)掛箱內(nèi)的“電壓調(diào)節(jié)旋鈕”，可以進(jìn)行移相控制，從而調(diào)節(jié)輸出電壓的大小。實(shí)驗(yàn)掛箱內(nèi)的“負(fù)載調(diào)節(jié)旋鈕”，可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要，適時(shí)調(diào)節(jié)負(fù)載電阻的大小。2-12 DDS 35“準(zhǔn)諧振軟開(kāi)關(guān)電路”實(shí)驗(yàn)

28、掛箱該實(shí)驗(yàn)掛箱可承擔(dān)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：Buck ZCS 軟開(kāi)關(guān)電路實(shí)驗(yàn)和Boost ZVS軟開(kāi)關(guān)電路實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)掛箱的電源開(kāi)關(guān)在右下角，旁邊配置1A的熔斷絲座。實(shí)驗(yàn)掛箱內(nèi)的電路選擇開(kāi)關(guān)，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要，方便的選擇“Buck ZCS電路”或“Boost ZVS電路”。在“Buck ZCS”單元電路內(nèi)和“Boost ZVS電路” 單元電路內(nèi)各有一個(gè)電壓調(diào)節(jié)旋鈕，可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要，方便的進(jìn)行輸出電壓調(diào)節(jié)。2-13 DDS37“單相正弦波逆變電源（SPWM）” 實(shí)驗(yàn)掛箱該實(shí)驗(yàn)掛箱可完成兩個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：“單相正弦波逆變電源（SPWM）研究”和“單相交流斬控調(diào)壓”。在“單相正弦波逆變電源（SPWM）研究”單元中，

29、有一“交流調(diào)壓”和“SPWM”功能選擇開(kāi)關(guān)，用于選擇實(shí)驗(yàn)功能；“啟動(dòng)開(kāi)關(guān)”用于啟動(dòng)“SPWM”電路功能；三個(gè)旋鈕分別完成“正弦波幅度調(diào)節(jié)”、“正弦波頻率調(diào)節(jié)”、“三角波頻率調(diào)節(jié)”功能；1-16分別為電路波形測(cè)試孔。在“單相交流斬控調(diào)壓”單元中，1-8分別為電路波形測(cè)試孔；“電壓調(diào)節(jié)”旋鈕為調(diào)節(jié)輸出電壓而設(shè)；實(shí)驗(yàn)掛箱電源開(kāi)關(guān)在右下角。2-14 DT 10“直流電壓、電流表”實(shí)驗(yàn)掛箱實(shí)驗(yàn)掛箱的電源開(kāi)關(guān)在右下角。讀數(shù)顯示采用數(shù)碼LED電子儀表。當(dāng)讀數(shù)顯示不穩(wěn)定時(shí)，按動(dòng)“數(shù)據(jù)鎖定”按鈕，可使讀數(shù)顯示穩(wěn)定。直流電流表可分為大電流“A”或小電流“A”兩個(gè)獨(dú)立單元顯示。當(dāng)有過(guò)流發(fā)生，過(guò)載報(bào)警指示燈會(huì)亮，故障

30、排除后，按動(dòng)“復(fù)位”按鈕即可正常使用。2-15 DT 15“交流電壓、電流表”實(shí)驗(yàn)掛箱 電源開(kāi)關(guān)在實(shí)驗(yàn)掛箱的右下角。讀數(shù)顯示采用數(shù)碼LED電子儀表。當(dāng)讀數(shù)顯示不穩(wěn)定時(shí)，按動(dòng)“數(shù)據(jù)鎖定”按鈕，可使讀數(shù)顯示穩(wěn)定。交流電流表顯示可分為“A”或“mA”兩檔，有三個(gè)插孔供選擇接線。當(dāng)有過(guò)流發(fā)生，過(guò)載報(bào)警指示燈會(huì)亮，故障排除后，按動(dòng)“復(fù)位”按鈕即可正常使用。2-16 DT 16“多功能交流儀表”實(shí)驗(yàn)掛箱電源開(kāi)關(guān)在實(shí)驗(yàn)掛箱的右下角。該多功能儀表可測(cè)量交流電壓、電流、功率、功率因數(shù)、功率因數(shù)角。功能的轉(zhuǎn)換依靠“功能切換”按鈕來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)有過(guò)流發(fā)生，過(guò)載報(bào)警指示燈會(huì)亮，故障排除后，按動(dòng)“復(fù)位”按鈕即可正常使用。當(dāng)

31、讀數(shù)顯示不穩(wěn)定時(shí)，按動(dòng)“數(shù)據(jù)鎖定”按鈕，可使讀數(shù)顯示穩(wěn)定。2-17 DT 20、DT 21 “三相可調(diào)電阻” 實(shí)驗(yàn)掛箱DT 20“三相可調(diào)電阻” 實(shí)驗(yàn)掛箱內(nèi)共有三單元互相獨(dú)立的可調(diào)電阻。每單元內(nèi)又有二個(gè)獨(dú)立的可調(diào)電阻（0-900），可承受0.4A電流。兩個(gè)電阻可以并聯(lián)，并聯(lián)后可承受0.8A的電流。DT 21“三相可調(diào)電阻” 實(shí)驗(yàn)掛箱和DT 20“三相可調(diào)電阻” 實(shí)驗(yàn)掛箱類(lèi)似。只不過(guò)電阻阻值不同（0-90），每單元內(nèi)每只電阻可承受的電流更大（1.3A）?！叭嗫烧{(diào)電阻”一般用作各類(lèi)電路的負(fù)載用。2-18 DT 22“三相可調(diào)電抗” 實(shí)驗(yàn)掛箱 DT 22“三相可調(diào)電抗” 實(shí)驗(yàn)掛箱內(nèi)有三單元互相獨(dú)立

32、的可調(diào)電抗，每單元內(nèi)又各有一只固定大電感（1H），一只可調(diào)大電感。可以根據(jù)需要進(jìn)行串并聯(lián)。DT 22“三相可調(diào)電抗” 一般用作各類(lèi)電路的感性負(fù)載用。2-19 DT 23“三相可變電容” 實(shí)驗(yàn)掛箱 DT 23“三相可變電容” 實(shí)驗(yàn)掛箱內(nèi)有2-20 DT 41 “三相芯式變壓器”實(shí)驗(yàn)掛箱DT 41 “三相芯式變壓器”實(shí)驗(yàn)掛箱用于晶閘管三相整流、逆變等實(shí)驗(yàn)。第三章 電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)介紹3-1 鋸齒波同步移相觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?加深理解鋸齒波同步移相觸發(fā)電路的工作原理及各元件的作用；2掌握鋸齒波同步移相觸發(fā)電路的調(diào)試方法。二實(shí)驗(yàn)線路及原理鋸齒波同步移相觸發(fā)電路的原理圖如圖3-1所示。圖3-1 鋸齒

33、波同步移相觸發(fā)電路原理圖圖3-2 鋸齒波同步移相觸發(fā)電路工作波形圖鋸齒波同步移相觸發(fā)電路由同步檢測(cè)、鋸齒波形成、移相控制、脈沖形成、脈沖放大等環(huán)節(jié)組成，由VT2、VD1、 VD2、R3、C5等元件組成同步檢測(cè)環(huán)節(jié)，其作用是利用同步電壓UT來(lái)控制鋸齒波產(chǎn)生的時(shí)刻及鋸齒波的寬度。7伏交流電來(lái)自同步變壓器，它和主回路接在同一電源上。7伏交流電經(jīng)VD1間接的接在VT2基極上，當(dāng)同步電壓正弦波的負(fù)半周的下降階段時(shí)，VD1導(dǎo)通，C5被充電，VT2截止；在負(fù)半周的上升階段時(shí)，+15伏通過(guò)R3給C5反充電，當(dāng)C5即1端電壓上升到1.4伏時(shí)，VT2導(dǎo)通，1端電壓被鉗位在1.4伏，一直到又一個(gè)同步電壓正弦波的負(fù)半

34、周的下降階段開(kāi)始。VD1又開(kāi)始導(dǎo)通，C5放電又被充電，VT2又截止，如此循環(huán)。這樣，在一個(gè)正弦波周期內(nèi)，VT2完成了截止導(dǎo)通兩個(gè)狀態(tài)，在2端產(chǎn)生的鋸齒波形恰好是一個(gè)周期，達(dá)到了同步的目的。鋸齒波的寬度是由R3、C5決定的。鋸齒波形成與移相控制環(huán)節(jié)是由這些電路組成：VTl、RP3、R5、VST1、R4組成的恒流源電路，當(dāng)VT2截止時(shí)，由VTl等組成的恒流源電路就對(duì)C6充電，UC6兩端的電壓（U2）是按線性增長(zhǎng)，當(dāng)VT2導(dǎo)通時(shí)，R6電阻很小，C6迅速經(jīng)過(guò)VT2放電，使UC6立即下降至零伏左右。當(dāng)VT2周期性的截止導(dǎo)通，便在2端形成了鋸齒波電壓，同樣也在VT3，e極形成了鋸齒波電壓。調(diào)節(jié)RP3就可調(diào)

35、節(jié)恒流源電流，因而也能改變C6的充電速率，即調(diào)節(jié)鋸齒波的斜率。VT4是由控制電壓Uct、偏移電壓和鋸齒波電壓共同控制，根據(jù)迭加原理，當(dāng)偏移電壓為某一固定值時(shí)，改變控制電壓Uct，就能改變VT4管的導(dǎo)通時(shí)刻，即改變了Ub4波形與時(shí)間橫軸的交點(diǎn)，改變了脈沖輸出的時(shí)刻，達(dá)到移相的目的。引入偏移電壓的目的，是為了當(dāng)Uct=0時(shí)，確定脈沖初始相位。當(dāng)VT4截止時(shí)，VT5飽和導(dǎo)通，VT6截止，無(wú)脈沖輸出。此時(shí)，電容C7經(jīng):R11 C7 VT5發(fā)射極 VD3 R2，被充電將近30伏，極性為左正右負(fù)。當(dāng)VT4導(dǎo)通時(shí)，VD9和C7接點(diǎn)處的電壓被降至1伏左右，由于電容電壓不能突變，C7另一端電壓(U4)立即降至-

36、30伏左右，VT5立即截止，VT6由R13經(jīng)VD5供給足夠基流轉(zhuǎn)為飽和導(dǎo)通，經(jīng) 脈沖變壓器MB次級(jí)輸出脈沖。同時(shí)，C7經(jīng)R12、VD3、VT4放電和反充電，使4端電壓，即VT5基極電壓逐漸升高，當(dāng)升至-15伏時(shí)，VT5又導(dǎo)通，VT6截止，輸出脈沖終止。這里，脈沖寬度=R12×C7；VD5的作用是增加VT6的導(dǎo)通閥值；C9的作用是改善脈沖前沿幅值。 電路工作波形圖如圖3-2所示。電路實(shí)驗(yàn)線路圖如圖3-3所示。圖3-3 鋸齒波同步移相觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)線路圖三實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1鋸齒波同步移相觸發(fā)電路的調(diào)試；2鋸齒波同步移相觸發(fā)電路各點(diǎn)波形的觀察和分析。 四實(shí)驗(yàn)設(shè)備與儀器1DDSX-01電源控制屏；2D

37、DS-11“鋸齒波觸發(fā)電路”掛箱；3示波器等。五、實(shí)驗(yàn)方法1鋸齒波同步移相觸發(fā)電路的調(diào)試（1） 將DDS-11面板左上角的同步變壓器原邊繞組接220 V交流電壓；“選擇觸發(fā)開(kāi)關(guān)"撥向“鋸齒波”；將面板下部的“鋸齒波同步觸發(fā)電路”單元內(nèi)的“±15V開(kāi)關(guān)”撥向“開(kāi)”；左下角的選擇開(kāi)關(guān)撥向“觸發(fā)電路"。（2） 開(kāi)啟總電源開(kāi)關(guān)。用示波器測(cè)量“3”孔電壓波形，注意：“地”電位在“正弦波同步觸發(fā)電路”單元內(nèi)。調(diào)節(jié)電位器RP1，使“3”孔電壓波形即Uct平均值為零。同時(shí)，用示波器觀察“1”孔電壓U1和“5”孔電壓U5，調(diào)節(jié)RP2即偏移電壓，使=180°，然后，調(diào)節(jié)RP

38、1，使Uct最大，此時(shí)，=30°。如此反復(fù)幾次，使移相角在移相范圍 30° 180°內(nèi)。請(qǐng)參考電路圖3-4所示。2鋸齒波同步移相觸發(fā)電路各點(diǎn)波形的觀察和分析（1） 同時(shí)觀察“1”、“2”孔的電壓波形，分析理解鋸齒波寬度的形成和“1”孔電壓波形之間的關(guān)系。（2） 觀察“3”“5”孔電壓波形和輸出電壓Ug的波形，參考電路圖3-2分析理解它們之間的相互關(guān)系。圖3-4 觸發(fā)脈沖移相范圍（3） 調(diào)節(jié)Uct使=60°，觀察并記錄UlU5及輸出脈沖電壓Ug的波形，標(biāo)出其幅值與寬度并記錄在表3-1-1中:表3-1-1 Ul U2 U3U4 U5 Ug 幅值(V) 寬度(

39、ms)六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1整理、描繪實(shí)驗(yàn)中記錄的各點(diǎn)波形，并標(biāo)出其幅值和寬度；2總結(jié)鋸齒波同步觸發(fā)電路移相范圍的調(diào)試方法，如果要求在Uct=O的條件下，使=90°，如何調(diào)整?3討論、分析實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的各種現(xiàn)象。3-2 單相橋式半控整流電路實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.研究單相橋式半控整流電路在電阻負(fù)載、電阻電感性及反電勢(shì)負(fù)載時(shí)的工作；2.熟悉鋸齒波觸發(fā)電路的工作原理。二、實(shí)驗(yàn)原理及線路單相橋式半控整流電路實(shí)驗(yàn)線路如圖3-5所示:圖3-5 單相橋式半控整流電路實(shí)驗(yàn)線路圖在單相橋式整流電路中將其中的上組或下組的二只二極管換成晶閘管就組成了半控橋式整流電路。其工作原理如下：晶閘管VT1、VT3的陰極接在一起

40、稱(chēng)共陰極連接。假使當(dāng)觸發(fā)脈沖Ug1，Ug3同時(shí)觸發(fā)兩管時(shí)，只能是陽(yáng)極電位高的管子導(dǎo)通，導(dǎo)通后使另一管子承受反壓截止。二極管VD1、VD3為共陽(yáng)極連接，總是陰極電位低的管子導(dǎo)通，導(dǎo)通后迫使另一管子承受反壓阻斷。當(dāng)負(fù)載是純電阻時(shí)，工作原理如下：當(dāng)電源電壓u2正半周時(shí)觸發(fā)T1管導(dǎo)通，電流經(jīng)VT1RdVD3流回電源。此時(shí)VT3、VD1均承受反壓。u2正半周結(jié)束時(shí)，VT1關(guān)斷。當(dāng)u2負(fù)半周時(shí)，觸發(fā)VT3管導(dǎo)通，電流經(jīng)VT3RdVD1路徑流通。在負(fù)載Rd上的波形與全波整流時(shí)幾乎一樣。輸出電壓平均值Ud與控制角的關(guān)系如下：輸出電流平均值Id為：負(fù)載電流有效值I與交流有效值I2相同即：若負(fù)載是小電阻大電感時(shí)，

41、則當(dāng)電源電壓u2正半周時(shí)，VT1管觸發(fā)導(dǎo)通，VT1和VD3導(dǎo)電。當(dāng)電壓u2下降到零并變負(fù)時(shí)，電感L釋放磁能，電流將繼續(xù)通過(guò)VT1流通。但此時(shí)a點(diǎn)電位比b點(diǎn)電位低，二極管VD1、VD3為共陽(yáng)極連接，轉(zhuǎn)為VD1導(dǎo)通，VD3關(guān)斷。VT1、VD1構(gòu)成大電感L的續(xù)流回路。此時(shí)，忽略管子壓降，則Ud=0，而不像全控橋電路出現(xiàn)負(fù)值電壓。當(dāng)電壓u2負(fù)半周時(shí)，VT3管觸發(fā)導(dǎo)通，VT1管承受反壓關(guān)斷，電流以經(jīng)VT3、VD1流通。此u2負(fù)半周過(guò)零變正時(shí)，同樣由VT3、VD3起續(xù)流作用，輸出電壓Ud=0。電路工作的特點(diǎn)是晶閘管在觸發(fā)時(shí)刻換流。二極管在電壓過(guò)零時(shí)刻換流。這種電路不加續(xù)流二極管似乎也能工作，但實(shí)際上當(dāng)突然

42、把控制角增加到180°或者突然切斷觸發(fā)電路時(shí)，會(huì)發(fā)生正在導(dǎo)通的晶閘管一直導(dǎo)通而二極管輪流導(dǎo)通的失控現(xiàn)象。因此，必須另加續(xù)流二極管以保證電路可控，正常工作。輸出電壓Ud與電流Id和電阻性負(fù)載時(shí)計(jì)算一樣。當(dāng)負(fù)載為反電勢(shì)負(fù)載時(shí)，有如下特點(diǎn)：1) 只有整流電壓ud的瞬時(shí)值大于負(fù)載電勢(shì)E時(shí)，整流橋路中的晶閘管才能承受正壓觸發(fā)導(dǎo)通。當(dāng)晶閘管導(dǎo)通時(shí)，ud= u2=E+idR。當(dāng)晶閘管關(guān)斷時(shí)ud=E（即負(fù)載本身電勢(shì)），因此，在反電勢(shì)負(fù)載時(shí)，電流不連續(xù)，負(fù)載端直流電壓Ud升高。2) 即使整流直流電壓，ud小于反電勢(shì)E，只要ud的瞬時(shí)峰值大于E，在直流回路電阻R。很小時(shí)，仍可以有相當(dāng)大的電流輸出，輸出電

43、流流瞬時(shí)值id為：而平均電流Id為：由于電流波形在一個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通角小，波形嚴(yán)重不連續(xù)，電流峰值又大，這種電流波形對(duì)直流電動(dòng)機(jī)負(fù)載來(lái)說(shuō)，特性變壞，換相容易產(chǎn)生火花；3) 由于負(fù)載是反電勢(shì)，所以不能保證當(dāng)觸發(fā)脈沖來(lái)時(shí)，ud大于E，晶閘管承受正壓導(dǎo)通。為使電路可靠工作，要求觸發(fā)脈沖有足夠的寬度，以保證晶閘管在承受正壓時(shí)，觸發(fā)脈沖尚未消失。為了克服上述缺點(diǎn)，對(duì)于直流電動(dòng)機(jī)負(fù)載，常串接電抗器Ld，這樣可以使負(fù)載電流連續(xù)且平穩(wěn)，克服了反電勢(shì)的缺點(diǎn)。當(dāng)Ld足夠大時(shí)，電流可認(rèn)為平行于橫軸的直線，電路完全可按大電感負(fù)載來(lái)分析計(jì)算。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1 單相橋式半控整流電路帶電阻性負(fù)載實(shí)驗(yàn)。2 單相橋式半控整流電路帶電

44、阻電感性負(fù)載實(shí)驗(yàn)（有續(xù)流二極管）。3 單相橋式半控整流電路帶電阻電感性負(fù)載失控現(xiàn)象研究。4 單相橋式半控整流電路帶反電勢(shì)負(fù)載實(shí)驗(yàn)（有續(xù)流二極管）。四、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1 DDSX 1型電源控制屏；2 DDS 02“一、二組橋晶閘管電路”實(shí)驗(yàn)掛箱；3 DDS 11 型鋸齒波觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)掛箱；4 DT 20“三相可調(diào)電阻” 實(shí)驗(yàn)掛箱；5 DT 10“直流電壓、電流表”實(shí)驗(yàn)掛箱；6 示波器等。五、實(shí)驗(yàn)方法 按圖接線。將“觸發(fā)選擇開(kāi)關(guān)”撥至“鋸齒波”；同步變壓器原邊接220伏交流電壓；將鋸齒波脈沖輸出端“G1”、“K1”和“G3”、“K3”分別接入晶閘管VT1、VT3的控制極；逆時(shí)針調(diào)節(jié)負(fù)載電阻Rd至較大位置

45、；逆時(shí)針將調(diào)壓器調(diào)到底。圖中的R1、R2、RD均在DT 20“三相可調(diào)電阻” 實(shí)驗(yàn)掛箱上；續(xù)流二極管VD、大電感L（選1200mH）均在DDS02“一、二組橋晶閘管電路”實(shí)驗(yàn)掛箱內(nèi)。開(kāi)啟“電源控制屏”上總電源開(kāi)關(guān)，慢慢將電壓調(diào)至220伏左右；開(kāi)啟“鋸齒波觸發(fā)電路”掛箱電源開(kāi)關(guān)；開(kāi)啟“電源控制屏”上主電路開(kāi)關(guān)。1單相橋式半控電路帶電阻負(fù)載研究調(diào)節(jié)鋸齒波同步移相觸發(fā)電路上的移相控制電位器RP1，觀察=30°、60°、90°、120°、150°、180°的ud、uT（晶閘管端電壓）、uD（整流管端電壓）波形。記錄此時(shí)的Uct（鋸齒波同步觸發(fā)

46、電路單元內(nèi)的“3”端）、ud值，填入表3-2-1中；同時(shí)，記錄=90°時(shí)的ud、uT、uD的波形，注意它們的時(shí)序關(guān)系。表3-2-130°60°90°120°150°180°Uct（V）ud (實(shí)測(cè))ud（理論）2單相橋式半控整流電路帶電阻電感性負(fù)載研究斷開(kāi)“電源控制屏”上主電路開(kāi)關(guān)。拆除負(fù)載電阻Rd和整流橋電路的連線，串接入DDS02掛箱上的1200mH電感，使整個(gè)負(fù)載成電阻電感性負(fù)載。按實(shí)驗(yàn)接線圖接入續(xù)流二極管（在DDS02掛箱上）；開(kāi)啟“電源控制屏”上主電路開(kāi)關(guān)。調(diào)節(jié)移相控制電壓Uct，使=30°、60

47、6;、90°、120°、150°、180°。觀察此時(shí)的Ud、id、ivD（續(xù)流管電流）波形，記錄此時(shí)的Ud值，按要求填入表3-2-2中。一邊調(diào)節(jié)Uct，一邊盡量調(diào)小Rd，同時(shí)觀察電流表讀數(shù)，不要超出0.8A。斷開(kāi)續(xù)流二極管，觀察不同角度的ud、uT、uD波形，和有續(xù)流二極管的ud、uT、uD、波形作比較。表3-2-230°60°90°120°150°180°Uct（V）Ud (實(shí)測(cè))Ud（理論）記錄=90°時(shí)，ud、uT（晶閘管端電壓）、uD（整流管端電壓）、id、ivD（續(xù)流管電流）

48、波形，注意它們的時(shí)序關(guān)系。3單相橋式半控整流電路帶電阻電感性負(fù)載失控現(xiàn)象研究調(diào)節(jié)移相控制電壓Uct，使=90°，盡量調(diào)小負(fù)載電阻Rd，同時(shí)觀察電流表讀數(shù)，以不要超出0.8A為界。關(guān)斷主電路電源開(kāi)關(guān)，拆除續(xù)流二極管，開(kāi)啟“電源控制屏”上主電路開(kāi)關(guān)。繼續(xù)調(diào)節(jié)Uct，使=120°左右，突然拆除VT1、VT3 晶閘管觸發(fā)信號(hào)，觀察此時(shí)的ud、uD（整流管壓降）、id波形，看是否發(fā)生失控現(xiàn)象。若無(wú)，調(diào)小負(fù)載電阻Rd，直到失控發(fā)生；若有，則記錄失控波形分析。4單相橋式半控整流電路帶反電勢(shì)負(fù)載研究（另配電動(dòng)機(jī)）斷開(kāi)“電源控制屏”上主電路開(kāi)關(guān)。拆除負(fù)載電阻Rd，按實(shí)驗(yàn)接線圖接入電動(dòng)機(jī)負(fù)載，

49、同時(shí)，短接1200mH大電感。調(diào)節(jié)Uct，觀察并記錄等于各個(gè)不同角度時(shí)的ud、電動(dòng)機(jī)兩端的電壓um的波形；然后，拆除大電感L的短接線，重復(fù)上述的實(shí)驗(yàn)；記錄=90°時(shí)的ud、um、id波形。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1繪出單相橋式半控整流電路帶電阻負(fù)載=90°時(shí)的ud、uT、uD的波形，注意它們的時(shí)序關(guān)系。2繪出單相橋式半控整流電路帶電阻負(fù)載=90°時(shí)ud、uT（晶閘管端電壓）、uD（整流管端電壓）、id、ivD（續(xù)流管電流）波形，注意它們的時(shí)序關(guān)系。3簡(jiǎn)述失控現(xiàn)象分析及續(xù)流二極管作用。4實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象討論。3-3 三相橋式全控整流及有源逆變電路和實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?熟悉三

50、相橋式全控整流及有源逆變電路的工作原理。2了解集成觸發(fā)器的調(diào)整方法及各點(diǎn)波形;3對(duì)三相橋式全控整流及有源逆變電路的特性進(jìn)行研究。二、實(shí)驗(yàn)原理及線路實(shí)驗(yàn)線路如圖3-6所示：圖3-6 三相橋式全控整流及有源逆變電路實(shí)驗(yàn)線路圖三相橋式全控整流原理如下：習(xí)慣上一般給六只晶閘管編號(hào)，共陰極三只依次為1、3、5，下面三只共陽(yáng)極的依次為4、6、2，即VT1和VT4接A相，VT3和VT6接B相，VT5和VT2接C相。在三相橋式全控整流電路中，以自然轉(zhuǎn)換點(diǎn)作為控制角的起算點(diǎn)，該點(diǎn)比相電壓波形過(guò)零點(diǎn)滯后30°，即VT1、VT3、VT5的自然轉(zhuǎn)換點(diǎn)，分別滯后于A、B、C相電壓正向過(guò)零點(diǎn)30°；V

51、T4、VT6、VT2的自然轉(zhuǎn)換點(diǎn)分別滯后于A、B、C相電壓負(fù)向過(guò)零點(diǎn)30°。 在三相橋式整流電路中，任何時(shí)刻必須保證有二只晶閘管同時(shí)導(dǎo)通才能形成電流回路。每只管子導(dǎo)通120°（在強(qiáng)感性負(fù)載下）。由于電路中共陰與共陽(yáng)組換流點(diǎn)相隔60°，所以每隔60°有一次換流。在阻性負(fù)載下，電路的控制角最大移相范圍為120°；在感性負(fù)載下，電路的控制角最大移相范圍為90°。在三相橋式整流電路中，為保證電路正常工作，觸發(fā)脈沖通常是雙窄脈沖。在三相橋式全控整流電路中，在阻性負(fù)載時(shí)，負(fù)載電壓ud是六個(gè)不同線電壓的組合。當(dāng)=0°時(shí)，為三相線電壓的正向

52、包絡(luò)線，每周期脈動(dòng)六次，其波形頻率為300Hz，其基本上是一個(gè)平穩(wěn)直流。若負(fù)載是電阻性負(fù)載，當(dāng)控制角60°時(shí)輸出電流是連續(xù)的，當(dāng)控制角>60°時(shí)，輸出電流波形發(fā)生斷續(xù)。因此輸出電壓平均值Ud為控制角 060° 控制角 60°120° 輸出電流平均值 : 流過(guò)每只晶閘管的平均電流: 流過(guò)每只晶閘管的電流有效值亦應(yīng)根據(jù)電流的連續(xù)與斷續(xù)的情況分別計(jì)算求出。 當(dāng)負(fù)載是電感性負(fù)載時(shí)，其輸出電壓平均值為 (090°)當(dāng)三相橋式全控整流電路的負(fù)載是電感性負(fù)載，且有直流側(cè)電源時(shí)，當(dāng)控制角> /2 時(shí)電路就工作在有源逆變狀態(tài)（當(dāng)然，直流側(cè)電

53、源ED必須稍大于Ud為逆變提供能量）。注意，半控橋電路或有續(xù)流二極管的電路，因它們不可能輸出負(fù)電壓，也不允許直流側(cè)接上反極性的直流電源，故不能實(shí)現(xiàn)有源逆變。為了區(qū)別控制角，也為了計(jì)算方便，通常逆變角用表示，控制角和逆變角之間的關(guān)系=；角的起算位置從=（180°）這一點(diǎn)起，往左移角施加觸發(fā)脈沖。由于+=，在三相橋式全控整流電路中，控制角大于/2 時(shí)，輸出電壓平均值為負(fù)，所以逆變角的移相范圍0/2 。在實(shí)際使用中，三相橋式全控整流電路在整流工作時(shí)，若發(fā)生觸發(fā)脈沖缺失或觸發(fā)脈沖太小太窄，無(wú)法觸通該相晶閘管時(shí)，至多發(fā)生缺相電壓，使輸出電壓減小。但在逆變時(shí)，若發(fā)生脈沖丟失或觸發(fā)不通的情況，則會(huì)

54、發(fā)生瞬時(shí)Ud電壓與ED順極性串聯(lián)，出現(xiàn)很大的短路電流燒毀晶閘管或負(fù)載，這稱(chēng)為逆變顛覆。另一種情況是逆變角太小也會(huì)導(dǎo)致逆變失敗。由于存在換相重疊角，當(dāng)角太小時(shí)，此時(shí)觸發(fā)晶閘管使其短暫導(dǎo)通因換流尚未結(jié)束，復(fù)又承受反壓關(guān)斷，相當(dāng)于丟失一個(gè)觸發(fā)脈沖，導(dǎo)致逆變失敗。為保證逆變工作可靠，通常設(shè)置最小逆變角: min=0+a30°這里，0為：晶閘管在換相時(shí)，電流下降到零之后，還需經(jīng)過(guò)tq時(shí)間，才能真正關(guān)斷。0為關(guān)斷時(shí)間tq所對(duì)應(yīng)的電角度。：換相重疊角；a：安全裕量角。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1三相橋式全控整流電路帶電阻電感性負(fù)載實(shí)驗(yàn)；2觀察整流狀態(tài)下，模擬電路故障現(xiàn)象時(shí)的波形；3三相橋式全控有源逆變電路實(shí)驗(yàn)。四、實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備1DDSX 01電源控制屏；2DDS02“一、二組橋晶閘管電路”掛箱；3DDS03 “晶閘管觸發(fā)電路”掛箱；4DT 41 “三相芯式變壓器”實(shí)驗(yàn)掛箱；4DT 10“直流電壓、電流表”實(shí)驗(yàn)掛箱；5示波器等。五、實(shí)驗(yàn)方法1.三相全控整流電路帶電阻電感性負(fù)載研究1) 按實(shí)驗(yàn)電路圖接線。完成之后，再用專(zhuān)用扁線電纜在專(zhuān)用接口處連接“DDS 02”和“DDS03”掛箱；用導(dǎo)線將“DDS03”掛箱上“電壓給定器”單元中的“輸出”接口和“移相控制電壓”單元中的“Uct”接