电力电子技术与变频器应用 实验指导书 宋乐鹏 刘显荣 叶文 李正中 李鹏飞 主编 重庆科技学院电子信息工程学院 目 录 第一章 实验的基本要求和安全操作说明 1 1.1 实验的特点和要求 1 1.2 实验前的准备 1 1.3 实验实施 1 1.4 实验总结 2 1.5 实验安全操作规程 3 1.6 实验装置电源控制屏操作说明 3 一、三相电网电压指示 5 二、定时器兼报警记录仪 5 三、电源控制部分 5 四、三相主电路输出 5 五、励磁电源 5 六、面板仪表 5 第二章 电力电子技术实验 7 2.1 实验一 锯齿波同步移相触发电路 7 一、实验目的 7 二、实验所需挂件及附件 7 三、实验线路及原理 7 四、实验内容 7 五、预习要求 7 六、思考题 7 七、实验方法 8 八、实验报告 9 九、注意事项 9 2.2 实验二 三相半波可控整流电路 11 一、实验目的 11 二、实验所需挂件及附件 11 三、实验线路及原理 11 四、实验内容 12 五、预习要求 12 六、思考题 12 七、实验方法 12 八、实验报告 13 九、注意事项 13 2.3 实验三 三相桥式相控整流及有源逆变电路 15 一、实验目的 15 二、实验所需挂件及附件 15 三、实验线路及原理 15 四、实验内容 16 五、预习要求 17 六、思考题 17 七、实验方法 17 八、实验报告 19 九、注意事项 19 2.4 实验四 直流斩波电路的性能研究 20 一、实验目的 20 二、实验所需挂件及附件 20 三、实验线路及原理 20 四、实验内容 22 五、预习要求 22 六、思考题 22 七、实验方法 22 八、实验报告 24 九、注意事项 24 第一章 实验的基本要求和安全操作说明 《电力电子技术》是电气工程及其自动化、自动化等专业的三大电子技术基础课程之一，实验环节是这些课程的重要组成部分。通过实验，可以加深对理论的理解，培养和提高学生独立动手能力和分析、解决问题的能力。 1.1 实验的特点和要求 电力电子技术实验的内容较多、较新，实验系统也比较复杂，系统性较强。学生在实验中应学会运用所学的理论知识去分析和解决实际系统中出现的各种问题，提高动手能力；同时通过实验来验证理论，促使理论和实践相结合，使认识不断提高、深化。具体地说，学生在完成指定的实验后，应具备以下能力： 1、掌握电力电子变流装置主电路、触发或驱动电路的构成及调试方法，能初步设计和应用这些电路。 2、熟悉并掌握基本实验设备、测试仪器的性能及使用方法。 3、能够运用理论知识对实验现象、结果进行分析和处理，解决实验中遇到的问题。 4、能够综合实验数据，解释实验现象，编写实验报告。 1.2 实验前的准备 实验准备是保证实验能否顺利进行的必要步骤。每次实验前都应先进行预习，从而提高实验质量和效率，否则就有可能在实验时不知如何下手，浪费时间，完不成实验要求，甚至有可能损坏实验装置。因此，实验前应做到： 1、预习教材中与实验有关的内容，熟悉与本次实验相关的理论知识。 2、阅读实验指导，了解本次实验的目的和内容；掌握本次实验系统的工作原理和方法；明确实验过程中应注意的问题。 3、写出预习报告，其中应包括实验系统的详细接线图、实验步骤、数据记录表格等。进入实验室后，将实验预习报告放在实验台上供指导教师检查，没有预习报告，不准进行实验。 4、进行实验分组，一般情况下，实验分组为每组2～3人。 1.3 实验实施 在完成理论学习、实验预习等环节后，就可进入实验实施阶段。实验时要做到以下几点： 1、实验开始前，指导教师要对学生的预习报告作检查，要求学生了解本次实验的目的、内容和方法，只有满足此要求后，方能允许实验。 2、指导教师对实验装置作介绍，要求学生熟悉本次实验使用的实验设备、仪器，明确这些设备的功能与使用方法。 3、按实验小组进行实验，实验小组成员应进行明确的分工，以保证实验操作协调，记录数据准确可靠，各人的任务应在实验进行中实行轮换，以便能全面掌握实验技术，提高动手能力。 4、按预习报告上的实验系统详细线路图进行接线，一般情况下，接线次序为先主电路，后控制电路；先串联，后并联。也可由2人同时进行主电路和控制电路的接线。 5、完成实验系统接线后，必须进行自查。串联回路从电源的某一端出发，按回路逐项检查各仪表、设备、负载的位置、极性等是否正确;并联支路则检查其两端的连接点是否在指定的位置。距离较远的两连接端必须选用长导线直接跨接，不得用2根导线在实验装置上的某接线端进行过渡连接。 6、通电以前，应先请教师对接线进行检查，在老师同意后方可通电。通电时，应告知有关人员注意，避免触电。 7、实验时，应按实验教材所提出的要求及步骤，逐项进行实验和操作。系统启动前，应使负载电阻值最大，给定电位器处于零位；测试记录点的分布应均匀；改接线路时，必须断开主电源方可进行。实验中应观察实验现象是否正常，所得数据是否合理，实验结果是否与理论相一致。 8、完成本次实验全部内容后，应请指导教师检查实验数据、记录的波形。经指导教师认可后方可拆除接线，整理好连接线、仪器、工具，使之物归原位。 1.4 实验总结 实验的最后阶段是实验总结，即对实验数据进行整理、绘制波形和图表、分析实验现象、撰写实验报告。每位实验参与者都要独立完成一份实验报告，实验报告的编写应持严肃认真、实事求是的科学态度。如实验结果与理论有较大出入时，不得随意修改实验数据和结果，不得用凑数据的方法来向理论靠拢，而是应用理论知识来分析实验数据和结果，解释实验现象，找出引起较大误差的原因。 实验报告的一般格式如下： 1、实验名称、专业、班级、实验学生姓名、同组者姓名和实验时间。 2、实验目的、实验线路、实验内容。 3、实验设备、仪器、仪表的型号、规格、铭牌数据及实验装置编号。 4、实验数据的整理、列表、计算，并列出计算所用的计算公式。 5、画出与实验数据相对应的特性曲线及记录的波形。 6、用理论知识对实验结果进行分析总结，得出明确的结论。 7、对实验中出现的某些现象、遇到的问题进行分析、讨论，写出心得 体会，并对实验提出自己的建议和改进措施。 8、实验报告应写在一定规格的报告纸上，保持整洁。 9、每次实验每人独立完成一份报告，按时送交指导教师批阅。 1.5 实验安全操作规程 为了顺利完成电力电子技术实验，确保实验时人身安全与设备可靠运行要严格遵守如下安全操作规程： 1、在实验过程时，绝对不允许实验人员双手同时接到隔离变压器的两个输出端，将人体作为负载使用。 2、为了提高学生的安全用电常识，任何接线和拆线都必须在切断主电源后方可进行。 3、为了提高实验过程中的效率，学生独立完成接线或改接线路后，应仔细再次核对线路，并使组内其他同学引起注意后方可接通电源。 4、如果在实验过程中发生过流告警，应仔细检查线路以及电位器的调节参数，确定无误后方能重新进行实验。 5、在实验中应注意所接仪表的最大量程，选择合适的负载完成实验，以免损坏仪表、电源或负载。 6、电源控制屏以及各挂件所用保险丝规格和型号不得私自改变其规格和型号，否则可能会引起不可预料的后果。 7、系统起动前负载电阻必须放在最大阻值，给定电位器必须退回至零位后，才允许合闸起动并慢慢增加给定，以免元件和设备过载损坏。 8、在直流电机启动时，要先开励磁电源，后加电枢电压。在完成实验时，要先关电枢电压，再关励磁电源。 1.6 实验装置电源控制屏操作说明 DJDK-1型实验装置采用挂件结构，可根据不同实验内容进行自由组合，结构紧凑、使用方便、功能齐全、综合性能好，能完成《电力电子技术》课程所开设的主要实验，其外形如图1.1所示。 电源控制屏如图1.2所示，它主要为实验提供各种电源，如三相交流电源、直流励磁电源等；同时为实验提供所需的仪表，如直流电压、电流表，交流电压、电流表。屏上还设有定时器兼报警记录仪，供教师考核学生实验之用；在控制屏正面的大凹槽内，设有两根不锈钢管，可挂置实验所需挂件，凹槽底部设有12芯、10芯、4芯、3芯等插座，从这些插座提供有源挂件的电源；在控制屏两边设有单相三极220V电源插座及三相四极380V电源插座，此外还设有供实验台照明用的40W日光灯。 图1.1 控制实验装置外形图 图1.2主控制屏面板图 一、三相电网电压指示 三相电网电压指示主要用于检测输入的电网电压是否有缺相的情况，操作交流电压表下面的切换开关，观测三相电网各线间电压是否平衡。 二、定时器兼报警记录仪 平时作为时钟使用，具有设定实验时间、定时报警和切断电源等功能，它还可以自动记录由于接线操作错误所导致的告警次数。 三、电源控制部分 它的主要功能是控制电源控制屏的各项功能，它由电源总开关、启动按钮及停止按钮组成。当打开电源总开关时，红灯亮；当按下启动按钮后，红灯灭，绿灯亮，此时控制屏的三相主电路及励磁电源都有电压输出。 四、三相主电路输出 三相主电路输出可提供三相交流200V/3A或240V/3A电源。输出的电压大小由“调速电源选择开关”控制，当开关置于“直流调速”侧时，A、B、C输出线电压为200V，可完成电力电子实验以及直流调速实验；当开关置于“交流调速”侧时，A、B、C输出线电压为240V，可完成交流电机调压调速及串级调速等实验。在A、B、C三相附近装有黄、绿、红发光二极管，用以指示输出电压。同时在主电源输出回路中还装有电流互感器，电流互感器可测定主电源输出电流的大小，供电流反馈和过流保护使用，面板上的TA1、TA2、TA3三处观测点用于观测三路电流互感器输出电压信号。 五、励磁电源 在按下启动按钮后将励磁电源开关拨向“开”侧，则励磁电源输出为220V的直流电压，并有发光二极管指示输出是否正常，励磁电源由0.5A熔丝做短路保护，由于励磁电源的容量有限，仅作为直流电机提供励磁电流，故一般不能作为大电流的直流电源使用。 六、面板仪表 面板下部设置有±300V数字式直流电压表和±5A数字式直流电流表，精度为0.5级；面板上部设置有500V真有效值交流电压表和5A真有效值交流电流表，精度为0.5级。 第二章 电力电子技术实验 2.1 实验一 锯齿波同步移相触发电路 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、掌握锯齿波同步移相触发电路的调试方法。 二、实验所需挂件及附件 表2.1锯齿波同步移相触发电路实验所需挂件及附件 序号 型　　号 备　注  1 DJK01 电源控制屏 该控制屏包含“三相电源输出”等几个模块。  2 DJK03-1 晶闸管触发电路 该挂件包含“锯齿波同步移相触发电路”等模块。  3 双踪示波器   三、实验线路及原理 锯齿波同步移相触发电路由同步电压检测、锯齿波形成、移相控制、脉冲形成、脉冲放大等环节组成，工作原理可参见教材中的相关内容。 四、实验内容 1、锯齿波同步移相触发电路的调试。 2、锯齿波同步移相触发电路各点波形的观察和分析。 五、预习要求 1、阅读教材中有关锯齿波同步移相触发电路的内容，弄清锯齿波同步移相触发电路的工作原理。 2、掌握锯齿波同步移相触发电路脉冲初始相位的调整方法。 六、思考题 1、锯齿波同步移相触发电路有哪些特点？ 2、锯齿波同步移相触发电路的移相范围与哪些参数有关？ 七、实验方法 1、 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（不能打到“交流调速”侧工作，因为DJK03-1的正常工作电源电压为220V(10%，而“交流调速”侧输出的线电压为240V。如果输入电压超出其标准工作范围，挂件的使用寿命将减少，甚至会导致挂件的损坏）。用两根导线将200V交流线电压接到DJK03-1的“外接220V”端为挂件提供电源，并为触发电路引入同步信号。按下“启动”按钮，打开DJK03-1电源开关，这时挂件中所有的触发电路都开始工作。 1、用双踪示波器观察锯齿波同步触发电路各观察孔的电压波形。 (1)同时观察同步电压引入端和测试点①的电压波形，了解其形成的原因。 (2)观察测试点①和②的电压波形，了解锯齿波宽度和①点电压波形的关系。 (3)调节电位器RP1，观测②点锯齿波斜率的变化。 (4)观察③～⑥点电压波形和输出电压的波形，记下各波形的周期﹑峰值电压﹑脉冲幅值﹑脉冲宽度，并比较③点和⑤点波形间的对应关系。 2、观察触发脉冲的移相范围 将移相控制电压Uct（即电位器RP2）调至零(电位器RP2顺时针旋到底)，观察同步电压信号及⑥点的波形，调节偏移电压Ub(即调RP3电位器)，使α=180°，其波形如图2.1所示。 3、调节Uct使α=60°，观察并记录①～⑥点及输出“G、K”之间脉冲电压的波形，标出其幅值与宽度，并记录在表2.2中(可在示波器上直接读出，读数时应将示波器的“V/DIV”和“t/DIV”微调旋钮旋到校准位置)。 表2.2 锯齿波同步移相触发电路实验各点波形记录表 测试点 波形  UT  0  U1  0  U2  0  U3  0  U4  0  U5  0  U6  0  八、实验报告 1、整理、描绘实验中记录的各点波形，并标出其幅值和宽度。 2、总结锯齿波同步移相触发电路移相范围的调试方法，如果要求在Uct=0的条件下，使α=90°，如何调整？ 3、讨论、分析实验中出现的各种现象。 4、分析影响锯齿波宽度、脉冲宽度之电阻和电容的特性和作用。 九、注意事项 1﹑双踪示波器的两个探头的地线通过示波器外壳短接，使用时必须使两个探头的地线同电位，即只使用一根地线，另一根地线不用。避免造成实验线路短路。 2﹑时间测量的一种方法。 将示波器扫描档微调旋钮顺时针调到最大锁定位置。被测波形稳定后，扫描档粗调旋钮所示时间/格，即为X轴上时间/格（X轴不扩展）。 3﹑电角度测量的一种方法。 调扫描档的粗﹑细调节旋钮和有关控制件，使一个周期的被测波形稳定地占示波器X轴的3格或6格，则每格为120o或60o，每半格为60o或30o。 4﹑电压测量的一种方法。 将Y轴的微调顺时针旋调到最大锁定位置。调有关控制器件使波形稳定。Y轴粗调所指的V/格乘10或1，（10或1为探头衰减比）即为Y轴的V/格。 5﹑波形正确记录在坐标轴上，并能反映波形的周期﹑相位及有关相应的数值。 6、接入挂件DJK03的电压不要超过220V。 2.2 实验二 三相半波可控整流电路 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情况。 二、实验所需挂件及附件 表2.3 三相半波可控整流电路实验 序号 型　　　号 备　　注  1 DJK01电源控制屏 该控制屏包含“三相电源输出”，“励磁电源”等几个模块。  2 DJK02晶闸管主电路 该控制屏包含两个“三相晶闸管全控桥”。  3 DJK02-1三相晶闸管触发电路 该挂件包含“触发电路”，“正桥触发脉冲功放”，“反桥触发脉冲功放” 等几个模块。  4 DJK06给定及实验器件 该挂件包含“给定”以及“开关”等模块。  5 D42三相可调电阻   6 双踪示波器   7 万用表   三、实验线路及原理 图2.2 三相半波可控整流电路实验原理图 三相半波可控整流电路用了三只晶闸管，与单相电路比较，其输出电压脉动小，输出功率大。不足之处是晶闸管电流即变压器的副边电流各相在一个周期内只有1/3时间有电流流过，变压器利用率较低。图2.3中晶闸管用DJK02正桥组的三个，电阻R用D42三相可调电阻，将两个900Ω接成并联形式，Ld电感用DJK02面板上的700mH；晶闸管的触发信号由DJK02-1提供，其所需的同步信号由DJK02提供，此外只需外加一个给定电压到Uct端即可。直流电压、电流表由DJK01电源控制屏提供。 四、实验内容 1、研究三相半波可控整流电路带电阻性负载。 2、研究三相半波可控整流电路带电阻电感性负载。 五、预习要求 阅读教材中有关三相半波整流电路的内容。 六、思考题 1、如何确定三相触发脉冲的相序，主电路输出的三相相序能任意改变吗？ 2、根据所用晶闸管的定额，如何确定整流电路的最大输出电流？ 七、实验方法 1、触发电路调试 (1)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。 (2)将DJK01“电源控制屏”上“调速电源选择开关”拨至“直流调速”侧。 (3)用10芯的扁平电缆，将DJK02的“三相同步信号输出”端和DJK02-1“三相同步信号输入”端相连，打开DJK02-1电源开关，拨动“触发脉冲指示”钮子开关，使“窄”的发光管亮。 (4)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。 (5)将DJK06上的“给定”输出Ug直接与DJK02-1上的移相控制电压Uct相接，并用导线将两挂件的“地”连在一起。将给定开关S2拨到接地位置（即Uct=0），调节DJK02-1上的偏移电压电位器，用双踪示波器观察A相同步电压信号和“单脉冲观察孔” VT1的输出波形，使α=150°。 (6)适当增加给定Ug的正电压输出，观测DJK02-1上“脉冲观察孔”的波形，此时应观测到单窄脉冲和双窄脉冲。 (7)将DJK02-1面板上的Ulf端接地，用20芯的扁平电缆，将DJK02-1的“正桥触发脉冲输出”端和DJK02“正桥触发脉冲输入”端相连，并将DJK02“正桥触发脉冲”的六个开关拨至“通”，观察正桥VT1～VT6晶闸管门极和阴极之间的触发脉冲是否正常。 2、三相半波可控整流电路带电阻性负载 按图2.2接线，将D42电阻器放在最大阻值处，按下“启动”按钮，DJK06上的“给定”从零开始，慢慢增加移相电压，使α能从30°到150°范围内调节，用示波器观察并纪录α=30°、60°、90°、120°、150°时整流输出电压Ud和晶闸管VT1两端的电压波形，并记录相应的电源电压U2及Ud的数值于表2.4中。 表2.4 三相半波可控整流电路带电阻性负载U2及Ud记录表 α 30° 60° 90° 120° 150°  U2       Ud（记录值）       Ud/U2       Ud（计算值）       3、三相半波整流带电阻电感性负载 将DJK02上700mH的电抗器与负载电阻R串联后接入主电路，观察不同移相角α时Ud、Id的输出波形，并记录相应的电源电压U2及Ud、Id值于表2.5中，记录α＝90o时的Ud及Id波形图。 表2.5 三相半波可控整流电路带电阻电感性负载U2及Ud记录表 α 30° 60° 90° 120°  U2      Ud（记录值）      Id（记录值）      Ud/U2      Ud（计算值）      八、实验报告 绘出当α＝90o时，整流电路负载分别为电阻性、电阻电感性时的Ud及Id波形，并进行分析讨论。 九、注意事项 双踪示波器有两个探头，可同时测量两路有“相同公共点”的信号，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。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，将示波器的地线接于此处（对控制回路的被测点而言一般是控制电源的“地”，即标有符号“┴”的），两个探头的信号端接两个被测信号。 1、用示波器两探头同时观测两处波形时，要注意“共地问题”。不能用示波器的两个探头同时观测主电路无“公共点”元器件之间的波形，否则会造成短路；同样也不能用示波器的两个探头同时观测主电路和控制电路上两个被测点的波形，这样有可能将主电路的高压引至控制电路，致使人身或设备受到损害。为避免此现象，最好只使用一个探头的地线。 2、在观测高压时应选用衰减10倍的探头。 3、整流电路与三相电源连接时，一定要注意相序，必须一一对应。 2.3 实验三 三相桥式相控整流及有源逆变电路 一、实验目的 1、加深理解三相桥式相控整流及有源逆变电路的工作原理。 2、了解KC系列集成触发器的调整方法和各点的波形。 二、实验所需挂件及附件 表2.6 三相桥式相控整流及有源逆变电路用仪器、设备 序号 型　　 　号 备　　　注  1 DJK01电源控制屏 该控制屏包含“三相电源输出”，“励磁电源”等几个模块。  2 DJK02晶闸管主电路 该控制屏包含两个“三相晶闸管全控桥”。  3 DJK02-1三相晶闸管触发电路 该挂件包含“触发电路”,“正桥功放”，“反桥功放” 等几个模块。  4 DJK06 给定及实验器件 该挂件包含“二极管”以及“开关” 等几个模块。  5 DJK10 变压器实验 该挂件包含“逆变变压器”以及“三相不控整流”。  6 D42　三相可调电阻   7 双踪示波器   8 万用表   三、实验线路及原理 实验线路如图2.3及图2.4所示。主电路由三相全控整流电路及作为逆变直流电源的三相不控整流电路组成，触发电路为DJKO2-1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。集成触发电路、三相桥式整流及逆变电路的工作原理可参见电力电子技术教材的有关内容。 图中的R用D42三相可调电阻，将两个900Ω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DJK01提供。 在三相桥式有源逆变电路中，所需电阻、电感与整流的一致，而三相不可控整流及芯式变压器均在DJK10挂件上，其中芯式变压器用作升压变压器，逆变输出的电压接芯式变压器的中压端Am、Bm、Cm,返回电网的电压从高压端A、B、C输出，变压器接成Y/Y接法。 图2.3 三相桥式全控整流电路实验原理图 图2.4 三相桥式有源逆变电路实验原理图 四、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、在整流或有源逆变状态下，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。 五、预习要求 1、阅读电力电子技术教材中有关三相桥式全控整流电路的有关内容。 2、阅读电力电子技术教材中有关有源逆变电路的有关内容，掌握实现有源逆变的基本条件。 3、学习有关集成触发电路的内容，掌握该触发电路的工作原理。 六、思考题 1、如何解决主电路和触发电路的同步问题?在本实验中，主电路三相电源的相序可任意设定吗? 2、在本实验的整流及逆变时，对α角有什么要求?为什么? 七、实验方法 1、触发电路调试 （1）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。 （2）将DJK01“电源控制屏”上“调速电源选择开关”拨至“直流调速”侧。 （3）用10芯的扁平电缆，将DJK02的“三相同步信号输出”端和DJK02-1“三相同步信号输入”端相连,打开DJK02-1电源开关，拨动 “触发脉冲指示”钮子开关，使“窄”的发光管亮。 （4）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。 （5）将DJK06上的“给定”输出Ug直接与DJK02-1上的移相控制电压Uct相接，并用导线将两挂件的“地”连在一起。将给定开关S2拨到接地位置（即Uct=0），调节DJK02-1上的偏移电压电位器，用双踪示波器观察A相同步电压信号和“单脉冲观察孔” VT1的输出波形，使α=120°。 （6）适当增加给定Ug的正电压输出，观测DJK02-1上“脉冲观察孔”的波形，此时应观测到单窄脉冲和双窄脉冲。 （7）将DJK02-1面板上的Ulf端接地，用20芯的扁平电缆，将DJK02-1的“正桥触发脉冲输出”端和DJK02“正桥触发脉冲输入”端相连，并将DJK02“正桥触发脉冲”的六个开关拨至“通”，观察正桥VT1～VT6晶闸管门极和阴极之间的触发脉冲是否正常。 2、三相桥式全控整流电路 按图2.3接线，注意电源的极性，将DJK06上的 “给定”输出调到零(逆时针旋到底)，使D42电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α角在30°～120°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)。用示波器观察并记录α=30°、60°、90°时的整流电压Ud和晶闸管VT1两端电压波形，并记录相应的Ud数值于下表中。 表2.7 三相桥式全控整流电路带电阻电感性负载数据记录表 α 30? 60? 90?  U2     Ud(记录值)     Ud/U2     Ud(计算值)     3、三相桥式有源逆变电路 按图2.4接线，将DJK06上的 “给定”输出调到零(逆时针旋到底)，将D42电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β角在30°～90°范围内调节，同时，根据需要不断调整负载电阻R,使得电流Id保持在0.6A左右(注意Id不得超过0.65A)。用示波器观察并记录β=30°、60°、90°时的电压Ud和晶闸管VT1两端电压波形，并记录相应的Ud数值于下表中。 表2.8 三相桥式有源逆变电路数据记录表 β 30? 60? 90?  U2     Ud(记录值)     Ud/U2     Ud(计算值)      (4)故障现象的模拟 当β=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。 八、实验报告 1、画出电路的移相特性Ud =f(α)。 2、画出触发电路的传输特性α=f(Uct)。 3、画出α=30°、60°、90°时的整流电压Ud和晶闸管两端电压的波形。 4、简单分析模拟的故障现象。 九、注意事项 1、为了防止过流，启动时将负载电阻R调至最大阻值位置。 2、连接有源逆变电路时，注意电源的极性。 3、观察主回路元器件波形时，注意示波器地线的连接，参见实验二。 2.4 实验四 直流斩波电路的性能研究 一、实验目的 1、熟悉直流斩波电路的工作原理。 2、熟悉各种直流斩波电路的组成及其工作特点。 3、了解PWM控制与驱动电路的原理及其常用的集成芯片。 二、实验所需挂件及附件 表2.9 直流斩波电路所需仪器、设备 序号 型 号 备 注  1 DJK01 电源控制屏   2 DJK09 单相调压与可调负载 含“自耦调压器”和“单相整流桥”  3 DJK20 直流斩波电路 含“直流斩波电路”和“单相整流桥”  4 D42　三相可调电阻   5 示波器   6 万用表   三、实验线路及原理 1、主电路连接框图 图2.5 升降压斩波电路主电路框图 2、斩波主电路图 图2.6 升降压斩波电路原理图 3、控制与驱动电路 控制电路以SG3525为核心构成。 图2.7 直流斩波控制与驱动电路 四、实验内容 1、控制与驱动电路的测试。 2、降压斩波(Buck Chopper)直流斩波器的测试 3、升压斩波(Boost Chopper) 直流斩波器的测试 4、升降压斩波(Boost-Buck Chopper) 直流斩波器的测试 五、预习要求 1、阅读电力电子技术教材中有关直流斩波部分的内容。 2、阅读电力电子技术教材中有关PWM控制集成电路SG3525的内容。 六、思考题 1、直流斩波电路的工作原理是什么？有哪些结构形式和主要元器件？ 2、为什么不能用示波器的双踪探头同时观察主电路中无公共点的两处波形？ 七、实验方法 1、控制与驱动电路的测试 (1)启动实验装置电源，开启DJK20控制电路电源开关。 (2)调节PWM脉宽调节电位器改变Ur，用双踪示波器分别观测SG3525的第11脚与第14脚的波形，观测输出PWM信号的变化情况，并填入下表。 表2.10 控制与驱动电路数据（一） Ur(V) 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.5  A(11脚) Duty(%)         B(14脚) Duty(%)         PWM Duty (%)          (3)用示波器分别观测A、B和PWM信号的波形，记录其波形、频率和幅值，并填入下表。 表2.11控制与驱动电路数据（二） 观测点 频率f (Hz) 波形  A(11脚)   t  B(14脚)   t  PWM   t  (4)用双踪示波器的两个探头同时观测11脚和14脚的输出波形，调节PWM脉宽调节电位器，观测两路输出的PWM信号，测出两路信号的相位差，并测出两路PWM信号之间最小的“死区”时间。 2、直流斩波器的测试(使用一个探头观测波形) 斩波电路的输入直流电压Ui由三相调压器输出的单相交流电经DJK20挂箱上的单相桥式整流及电容滤波后得到。接通交流电源，观测Ui波形，记录其平均值(注：本装置限定直流输出最大值为50V，输入交流电压的大小由调压器调节输出)。 按下列实验步骤依次对三种典型的直流斩波电路进行测试。 (1)切断电源，根据DJK20上的主电路图，利用面板上的元器件连接好相应的斩波实验线路，并接上电阻负载，负载电流最大值限制在200mA以内。将控制与驱动电路的输出“V-G”、“V-E”分别接至V的G和E端。 (2)检查接线正确，尤其是晶体管、二极管和电解电容的极性是否接反后，接通主电路和控制电路的电源。 (3)用示波器观测PWM信号的波形、UGE的电压波形、UCE的电压波形及输出电压Uo和二极管两端电压UD的波形，注意各波形间的相位关系。 (4)调节PWM脉宽调节电位器改变Ur，观测在不同占空比(D)时，记录Ui、UO和D的数值于下表中，从而画出UO=f(D)的关系曲线。 表2.12 直流斩波电路数据 Ur(V) 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.5  PWM Duty(%)         Ui(V)         Uo(V)         八、实验报告 1、分析图4-20中产生PWM信号的工作原理。 2、整理各组实验数据绘制各直流斩波电路的UO＝f(D)曲线，并作比较与分析。 3、讨论、分析实验中出现的各种现象。 九、注意事项 1、主回路通电前，自耦调压器回“零”位。通电后，监视斩波输入电压表的读数，调节变压器手柄将电压升到40V。 2、注意斩波器主回路晶体管、二极管和电解电容的极性，且勿接反。 3、示波器使用注意事项参见实验二。