《電力電子技術》
實驗指導書(第3版)
長江大學電信學院
實驗一鋸齒波同步移相觸發電路與單相橋式半控整流電路實驗
一． 實驗目的
1．加深理解鋸齒波同步移相觸發電路的工作原理及各元件的作用。
2．掌握鋸齒波同步觸發電路的除錯方法。
3．研究單相橋式半控整流電路在電阻負載，電阻—電感性負載及反電勢負載時的工作。
4．進一步理解可控矽的開關條件，瞭解續流二極體在電路中的作用。
5．掌握雙蹤示波器在電力電子線路實驗中的使用特點與方法。
二．實驗內容
1．鋸齒波同步觸發電路的除錯。
2．鋸齒波同步觸發電路各點波形觀察，分析
3．單相橋式半控整流電路供電給電阻性負載。
4．單相橋式半控整流電路供電給電阻—電感性負載（帶續流二極體）。
5．單相橋式半控整流電路供電給反電勢負載（帶續流二極體）。
6．單相橋式半控整流電路供電給電阻—電感性負載（斷開續流二極體）
三．實驗裝置及儀器
1．mcl系列教學實驗臺主控制屏
2．mcl—18元件（適合mcl—ⅱ）或mcl—31元件（適合mcl—ⅲ）
3．mcl—33元件或mcl—53元件（適合mcl—ⅱ、ⅲ、ⅴ）
4．mcl—05元件或mcl—05a元件
5．mel—03三相可調電阻器或自配滑線變阻器。
6．mel—02三相芯式變壓器。
4．雙蹤示波器
5．萬用表
四．實驗方法
1. 觸發電路實驗
（1）．如圖1所示，將mcl-05面板上左上角的同步電壓輸入接mcl—18的u、v端（如您選購的產品為mcl—ⅲ、ⅴ，則同步電壓輸入直接與主控制屏的u、v輸出端相連），“觸發電路選擇”撥向“鋸齒波”。
（2）．三相調壓器逆時針調到底，合上主電路電源開關，調節主控制屏輸出電壓uuv=220v，並開啟mcl—05面板右下角的電源開關。用示波器觀察各觀察孔的電壓波形，示波器的地線接於“7”端。以下均同.
先將控制電壓uct (即ug)調到零，同時觀察“1”、“2”孔的波形，瞭解鋸齒波寬度和“1”點波形的關係。觀察“3”~“5”孔波形及輸出電壓ug1k1的波形，調整電位器rp1，使“3”的鋸齒波剛出現平頂，記下各波形的幅值與寬度，比較“3”孔電壓u 3與u 5的對應關係。
圖1。鋸齒波同步移相觸發電路圖2。脈衝移相範圍
（3）．調節脈衝移相範圍
將mcl—18的“g”輸出電壓調至0v，即將控制電壓uct調至零，用示波器觀察u2電壓（即“2”孔）及u5的波形，調節偏移電壓ub（即調電位器rp2），使=180o，其波形如圖2所示。
調節mcl—18的給定電位器“ug”輸出電壓，增加uct，觀察脈衝的移動情況，要求uct=0時，=180o，uct=umax時，=30o，以滿足移相範圍=30o~180o的要求。
（4）．調節uct，使=60o，觀察並記錄u1~u5及輸出脈衝電壓ug1k1，ug2k2的波形，並標出其幅值與寬度。
（5）．用導線連線“k1”和“k3”端，接雙蹤示波器地線。用雙蹤示波器觀察“g 1”和“g 3”的波形，調節電位器rp3，使“g 1”和“g 3”間隔1800。
（6）．將mcl—05（或mcl—05a，以下均同）面板左上角的同步電壓輸入接mcl—18的u、v輸出端， “觸發電路選擇”撥向“鋸齒波”。實驗原理圖如圖3所示。
圖3。實驗原理圖
三相調壓器逆時針調到底，合上主電路電源開關，調節主控制屏輸出電壓uuv=220v，並開啟mcl—05面板右下角的電源開關。觀察mcl—05鋸齒波觸發電路中各點波形是否正確，確定其輸出脈衝可調的移相範圍。並調節偏移電阻rp2，使uct=0時，α=150°。
注意觀察波形時，須斷開mel-02和mcl-33（或mcl—53元件）的連線線。
2．單相橋式閘流體半控整流電路供電給電阻性負載
按圖4連線mel-02和mcl-33（或mcl—53元件）。
（a）把開關s2合向左側連上負載電阻rd（可選擇900ω電阻並聯，最大電流為0.8a），並調節電阻負載至最大。
mcl-18（或mcl—ⅲ型主控制屏，以下均同）的給定電位器rp1逆時針調到底，使uct=0。
三相調壓器逆時針調到底，合上主電路電源，調節主控制屏輸出uuv=220v。
調節mcl-18的給定電位器rp1，使α=90°，測取此時整流電路的輸出電壓ud=f（t），輸出電流id=f（t）以及閘流體端電壓uvt=f（t）波形，並測定交流輸入電壓u2、整流輸出電壓ud，驗證
。若輸出電壓的波形不對稱，可分別調整鋸齒波觸發電路中rp1，rp3電位器。
（b）採用類似方法，分別測取α=60°，α=30°時的ud、id、uvt波形。
3．單相橋式半控整流電路供電給電阻—電感性負載
（a）把開關s1合向左側接上續流二極體，把開關s2合向右側接上平波電抗器，短接直流電動機電樞繞組a1a2。
mcl-18的給定電位器rp1逆時針調到底，使uct=0。
三相調壓器逆時針調到底，合上主電源，調節主控制屏輸出使uuv=220v。
（b）調節uct，使α=90°，測取輸出電壓ud=f（t），電感上的電流il=f（t），整流電路輸出電流id=f（t）以及續流二極體電流ivd=f（t）波形，並分析三者的關係。調節電阻rd，觀察id波形如何變化，注意防止過流。
（c）調節uct，使α分別等於60°、90°時，測取ud，il，id，ivd波形。
（d）斷開續流二極體，觀察ud=f（t），id=f（t）。
突然切斷觸發電路，觀察失控現象並記錄ud波形。若不發生失控現象，可調節電阻rd。
4．單相橋式半控整流電路接反電勢負載
(1).斷開主電路，改接直流電動機作為反電勢負載（斷開直流電動機電樞繞組a1a2的短接線。）
短接平波電抗器，短接負載電阻rd。
mcl-18的給定電位器rp1逆時針調到底，使uct=0。，合上主電源，調節主控制屏輸出使uuv=220v。
調節uct ，用示波器觀察並記錄不同角時輸出電壓ud、電流id及電動機電樞兩端電壓um的波形，記錄相應的u2和ud的波形。（可測取α=60°，90°兩點）。
2).斷開平波電抗器的短接線，接上平波電抗器（l=700mh），重複以上實驗並加以記錄。
五．實驗報告
1．整理，描繪實驗中記錄的各點波形，並標出幅值與寬度。
2．總結鋸齒波同步觸發電路移相範圍的除錯方法，移相範圍的大小與哪些引數有關？
3．如果要求uct=0時，=90o，應如何調整？
4．討論分析實際移相範圍能否從=0o 調起及其它實驗現象。
5．繪出單相橋式半控整流電路供電給電阻負載，電阻—電感性負載以及反電勢負載情況下，當α=90°時的ud、id、uvt、ivd等波形圖並加以分析。
6．作出實驗整流電路的輸入—輸出特性ud=f（uct），觸發電路特性uct=f（α）及ud/u2=f（α）曲線。
7．分析續流二極體作用及電感量大小對負載電流的影響。
六．注意事項
1．雙蹤示波器有兩個探頭，可以同時測量兩個訊號，但這兩個探頭的地線都與示波器的外殼相連線，所以兩個探頭的地線不能同時接在某一電路的不同兩點上，否則將使這兩點通過示波器發生電氣短路。為此，在實驗中可將其中一根探頭的地線取下或外包以絕緣，只使用其中一根地線。當需要同時觀察兩個訊號時，必須在電路上找到這兩個被測訊號的公共點，將探頭的地線接上，兩個探頭各接至訊號處，即能在示波器上同時觀察到兩個訊號，而不致發生意外。
2．為保護整流元件不受損壞，需注意實驗步驟：
（1）在主電路不接通電源時，除錯觸發電路，使之正常工作。
（2）在控制電壓uct=0時，接通主電路電源，然後逐漸加大uct，使整流電路投入工作。
（3）正確選擇負載電阻或電感，須注意防止過流。在不能確定的情況下，儘可能選擇較大的電阻或電感，然後根據電流值來調整。
（4）閘流體具有一定的維持電流ih，只有流過閘流體的電流大於ih，閘流體才可靠導通。實驗中，若負載電流太小，可能出現閘流體時通時斷，所以實驗中，應保持負載電流不小於100ma。
七．思考
1． 在可控整流電路中，續流二極體vd起什麼作用？在什麼情況下需要接入？
2． 能否用雙蹤示波器同時觀察觸發電路與整流電路的波形？
3． 敘述可控矽的導通和關斷的過程
圖4。單相橋式半控整流
實驗二三相橋式全控整流及有源逆變電路實驗
一．實驗目的
1．熟悉mcl-18, mcl-33元件。
2．熟悉三相橋式全控整流及有源逆變電路的接線及工作原理。
3．瞭解整合觸發器的調整方法及各點波形。
二．實驗內容
1．三相橋式全控整流電路
2．三相橋式有源逆變電路
3．觀察整流或逆變狀態下，類比電路故障現象時的波形。
三．實驗線路及原理
實驗原理圖如圖1所示。主電路由三相全控變流電路及作為逆變直流電源的三相不控整流橋組成。觸發電路為數字積體電路，可輸出經高頻調製後的雙窄脈衝鏈。
三相橋式整流及有源逆變電路的工作原理可參見“電力電子技術”的有關教材。
圖1。實驗原理圖
四．實驗裝置及儀器
1．mcl系列教學實驗臺主控制屏。
2．mcl—18元件（適合mcl—ⅱ)或mcl—31元件（適合mcl—ⅲ）。
3．mcl—33（a）元件或mcl—53元件（適合mcl—ⅱ、ⅲ、ⅴ）
4．mel-03可調電阻器（或滑線變阻器1.8k, 0.65a）
5．mel-02芯式變壓器
6．二蹤示波器
7．萬用表
五．實驗方法
1．按圖接線，未上主電源之前，檢查閘流體的脈衝是否正常。
（1）開啟mcl-18電源開關，給定電壓有電壓顯示。
（2）用示波器觀察mcl-33（或mcl-53，以下同）的雙脈衝觀察孔“1”至“6”，應有間隔均勻，相互間隔60o的幅度相同的雙脈衝。該訊號與±15v電源共地。
（3）檢查相序，用示波器觀察“1”，“2”單脈衝觀察孔，“1” 脈衝超前“2” 脈衝600，則相序正確，否則，應調整輸入電源。
（4）用示波器觀察每隻閘流體的控制極，陰極，應有幅度為1v—2v的脈衝。
注：將面板上的ublf（當三相橋式全控變流電路使用i組橋閘流體vt1~vt6時）接地，將i組橋式觸發脈衝的六個開關均撥到“接通”。
（5）將給定器輸出ug接至mcl-33面板的uct端，調節偏移電壓ub，在uct=0時，使=150o。方法是，將同步電壓“u”接入示波器第一通道，雙脈衝觀察孔“1” 接入示波器第二通道，地線接±15v電源地，調節偏移電壓ub，使觀察孔“1”第一個脈衝落後“u”相正弦波180o。偏移電壓ub即調好，此後不再調偏移電壓ub。