《电力电子技术基础》
实验报告
班级： 自动化121
学号： 6100312235
姓名： 熊林林
时间：2015 年 6 月
实验一 正弦波同步移相触发电路实验
一．实验目的
1．熟悉正弦波同步触发电路的工作原理及各元件的作用。 2．掌握正弦波同步触发电路的调试步骤和方法。
二．实验内容
1．正弦波同步触发电路的调试。 2．正弦波同步触发电路各点波形的观察。
三．实验线路及原理
电路分脉冲形成，同步移相，脉冲放大等环节，具体工作原理可参见“电力电子技术”有关教材。
四．实验设备及仪器
1．MCL系列教学实验台主控制屏
2．MCL—18组件（适合MCL—Ⅱ）或MCL—31组件（适合MCL—Ⅲ） 3．MCL—05组件 4．二踪示波器 5．万用表
MCL 18UgMCL 05五．实验方法
1．将MCL—05面板上左上角的同步电压输入端接MCL—18的U、V端（如您选购的产品为MCL—Ⅲ、Ⅴ，则同步电压输入直接与主控制屏的U、V输出端相连），将“触发电路选择”拨至“正弦波”位置。 2．三相调压器逆时针调到底，合上主电路电源开关，调节主控制屏输出电压Uuv=220v，并打开MCL—05面板右下角的电源开关。用示波器观察各观察孔的电压波形，测量触发电路输出脉冲的幅度和宽度，示波器的地线接于“8”端。 注：如您选购的产品为MCL—Ⅲ、Ⅴ，无三相调压器，直接合上主电源。 MCL III、V无MCL 18，以MCL 31代替3．确定脉冲的初始相位。当Uct=0时，要求接近于180O。调节Ub（调RP）使U3波形与图4-3b中的U1波形相同，这时正好有脉冲输出，接近180O。
4．保持Ub不变，调节MCL-18的给定电位器RP1，逐渐增大Uct，用示波器观察U1及输出脉冲UGK的波形，注意Uct增加时脉冲的移动情况，并估计移相范围。
5．调节Uct使=60O，观察并记录面板上观察孔“1”~“7”及输出脉冲电压波形。
U1 0.7V ωt (a)
U1 ωt Ug (b)
接近180° ωt （a）＜180O （b）接近180O
图4-3 初始相位的确定
六．实验数据处理
1．画出α=60时，观察孔“1”~“7”及输出脉冲电压波形。 1孔和2孔波形
O
1孔和3孔
1孔和4孔
1孔和5孔
2、
七．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。
实验二 锯齿波同步移相触发电路实验
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．掌握锯齿波同步触发电路的调试方法。
二．实验内容
1．锯齿波同步触发电路的调试。
2．锯齿波同步触发电路各点波形观察，分析。
三．实验线路及原理
锯齿波同步移相触发电路主要由脉冲形成和放大，锯齿波形成，同步移相等环节组成，其工作原理可参见“电力电子技术”教材。
四．实验设备及仪器
1．NMCL系列教学实验台主控制屏 2．NMCL-32组件和SMCL-组件 3．NMCL-05组件 4．双踪示波器 5．万用表
五．实验方法
图1-1 锯齿波同步移相触发电路
1．将NMCL-05面板左上角的同步电压输入接到主控电源的U、V端，“触发电路选择”拨向“锯齿波”。
2. 将锯齿波触发电路上的Uct接着至SMCL-01上的Ug端，‘7’端地。
3．合上主电路电源开关，并打开NMCL-05面板右下角的电源开关。用示波器观察各观察孔的电压波形，示波器的地线接于“7”端。
同时观察“1”、“2”孔的波形，了解锯齿波宽度和“1”点波形的关系。
观察“3”~“5”孔波形及输出电压UG1K1的波形，调整电位器RP1，使“3”的锯齿波刚出现平顶，记下各波形的幅值与宽度，比较“3”孔电压U3与U5的对应关系。
4．调节脉冲移相范围
将SMCL-01的“Ug”输出电压调至0V，即将控制电压Uct调至零，用示波器观察U1
电压（即“1”孔）及U5的波形，调节偏移电压Ub（即调RP2），使=180˚。
调节NMCL-01的给定电位器RP1，增加Uct，观察脉冲的移动情况，要求Uct=0时，=180˚，Uct=Umax时，=30˚，以满足移相范围=30˚~180˚的要求。
5．调节Uct，使=60˚，观察并记录U1~U5及输出脉冲电压UG1K1，UG2K2的波形，并标出其幅值与宽度。
用双踪示波器观察UG1K1和UG3K3的波形，调节电位器RP3，使UG1K1和UG3K3间隔1800。
六．实验数据处理
1、观察波形 α=0
α=90
α=180
G1K1
孔1,4
孔1,3
孔1,5
孔3,5
孔3,4
孔1,2
2．总结锯齿波同步触发电路移相范围的调试方法，移相范围的大小与哪些参数有关？
移相范围的大小与控制电压Uct，偏移电压Ub（即锯齿波触发电路中RP）有关。 调节输出电压Ug（即调节控制电压Uct）或调节偏移电压Ub（即调锯齿波触发电路中RP）都可以改变。可以先将其中一个固定，再调节另外一个变量，达到想要的移相角度 3．如果要求Uct=0时，=90˚，应如何调整？
将输出电压Ug调至0V，即将控制电压Uct调至零，调节偏移电压Ub（调锯齿波触发电路中RP），使=90O。 或者将NMCL——31A的“G”（给定）接到NMCL——05E的Ug孔，并将输出电压Ug调至0V，即将控制电压U_ct调至0，用示波器观察U2电压及U5电压波形，使=90O。
实验三 单相桥式半控整流电路实验
一．实验目的
1．研究单相桥式半控整流电路在电阻负载，电阻-电感性负载下的工作特性。 2．熟悉NMCL-05组件锯齿波触发电路的工作。
3．进一步掌握双踪示波器在电力电子线路实验中的使用特点与方法。
二．实验线路及原理
见图2-1
三．实验内容
1．单相桥式半控整流电路供电给电阻性负载。 2．单相桥式半控整流电路供电给电阻-电感性负载。
四．实验设备及仪器
1．NMCL-III实验台 2．NMCL-31或SMCL-01组件 3．NMCL-33组件，NMCL-05组件 4．MEL-03A组件，NMCL-331多电感组件 5．NMCL-32组件 6．双踪示波器 7．万用电表
五．注意事项
1．实验前必须先了解晶闸管的电流额定值（本装置为5A），并根据额定值与整流电路形式计算出负载电阻的最小允许值。
2．为保护整流元件不受损坏，晶闸管整流电路的正确操作步骤： （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，接通主电源。然后逐渐增大Uct，使整流电路投入工作。 （3）断开整流电路时，应先把Uct降到零，使整流电路无输出，然后切断总电源。 3．注意示波器的使用。
六．实验方法
1．将NMCL-05面板左上角的同步电压输入接到主控制屏的U、V输出端，“触发电路选择”拨向“锯齿波”。
2. 将锯齿波触发电路上的Uct接着至SMCL-01上的Ug端，‘7’端地。
合上主电路电源开关，并打开NMCL-05面板右下角的电源开关。观察NMCL-05锯齿波触
发电路中各点波形是否正确，确定其输出脉冲可调的移相范围。并调节偏移电阻SMCL-01上的RP1，使Uct=0时，α=180˚。注意观察波形时须断开与晶闸管电路的连接。 3．单相桥式晶闸管半控整流电路供电给电阻性负载 按电路图2-1连接MEL-03A和NMCL-33。
（a）负载电阻Rd可选择900Ω电阻，并调节电阻负载至最大。
合上主电路电源，调节SMCL-01的给定电位器RP1，使α=90˚，测取此时整流电路的输出电压Ud=f（t）以及晶闸管端电压UVT=f（t）波形，并测定交流输入电压U2、整流输出电压Ud。
若输出电压的波形不对称，可分别调整锯齿波触发电路中RP1，RP3电位器。 （b）采用类似方法，分别测取α=60˚，α=30˚时的Ud、Uvt波形。 4．单相桥式半控整流电路供电给电阻-电感性负载 （a）把负载换为阻感性负载（注电感必须与电阻串联）。 （b）SMCL-01的给定电位器RP1逆时针调到底，使Uct=0。
（c）合上主电源，调节Uct，使α=90˚，测取输出电压Ud=f（t）以及晶闸管端电压UVT=f（t）波形。
（d）调节Uct，使α分别等于60˚、30˚时，测取Ud，UVT波形。
图2-1 单相桥式半控整流电路实验
七．实验数据处理
=30° Ud
UVT
=60° Ud
八．思考
1． 能否用双踪示波器同时观察触发电路与整流电路的波形？ 不可以。触发电路和整流电路之间没有公用地点
实验四 单相桥式全控整流电路实验
一．实验目的
1．了解单相桥式全控整流电路的工作原理。
2．研究单相桥式全控整流电路在电阻负载及电阻-电感性负载下的工作特性。 3．熟悉NMCL-05锯齿波触发电路的工作。
二．实验线路及原理
参见图3-1
三．实验内容
1．单相桥式全控整流电路供电给电阻负载。 2．单相桥式全控整流电路供电给电阻-电感性负载。
四．实验设备及仪器
1．NMCL-III教学实验台主控制屏 2．NMCL-32主控制屏
3．NMCL-05组件及SMCL-01或NMCL-31 4．MEL-03A组件和NMCL-331多电感组件 5．NMCL-35和NMCL-33组件 6．双踪示波器 7．万用表
五．注意事项
1．本实验中触发可控硅的脉冲来自NMCL-05挂箱。
2．负载电阻调节需注意。若电阻过小，会出现电流过大造成过流保护动作（熔断丝烧断，或仪表告警）；若电阻过大，则可能流过可控硅的电流小于其维持电流，造成可控硅时断时续。
3．电感的值可根据需要选择并且必须与电阻串联，需防止过大的电感造成可控硅不能导通。
4．NMCL-05面板的锯齿波触发脉冲需导线连到NMCL-33面板，应注意连线不可接错，否则易造成损坏可控硅。同时，需要注意同步电压的相位，若出现可控硅移相范围太小（正常范围约30˚～180˚），可尝试改变同步电压极性。
5．示波器的两根地线由于同外壳相连，必须注意需接等电位，否则易造成短路事故。
六．实验方法
1．将NMCL-05面板左上角的同步电压输入接NMCL-32的U、V输出端,“触发电路选择”
拨向“锯齿波”。
2．单相桥式全控整流电路供电给电阻负载
接上电阻负载（可采用两只900Ω电阻并联），并调节电阻负载至最大，短接平波电抗器。合上主电路电源，调节Uct，测量在不同角（30˚、60˚、90˚）时整流电路的输出电压Ud=f（t），晶闸管的端电压UVT=f（t）的波形，并记录相应角时的输出电压Ud和UVT的波形。
若输出电压的波形不对称，可分别调整锯齿波触发电路中RP1，RP3电位器。 3．单相桥式全控整流电路供电给电阻-电感性负载
接上电路负载为阻感型，测量在不同控制电压Uct时的输出电压Ud=f（t），负载电流以及晶闸管端电压UVT=f（t）波形并记录相应Uct时的Ud、U2值。
注意，负载电流不能过小，否则造成可控硅时断时续，可调节负载电阻，但负载电流不能超过0.8A，Uct从零起调。
改变电感值，观察=90˚，ud=f（t）、uVT=f（t）的波形，并加以分析。
图3-1 单相桥式全控整流电路
七．实验报告
1. =30° Ud
UVT
=60° Ud
UVT
=90° Ud
UVT
2．=30° Ud
UVT
=60° Ud
UVT
=90° Ud
UVT
实验五 三相半波可控整流电路实验
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．实验线路及原理
三相半波可控整流电路用三只晶闸管，与单相电路比较，输出电压脉动小，输出功率大，三相负载平衡。不足之处是晶闸管电流即变压器的二次电流在一个周期内只有1/3时间有电流流过，变压器利用率低。实验线路见图4-1。
三．实验内容
1．研究三相半波可控整流电路供电给电阻性负载时的工作特性。 2．研究三相半波可控整流电路供电给电阻-电感性负载时的工作特性。
四．实验设备及仪表
1．NMCL-III教学实验台主控制屏 2．NMCL-32主控制屏
3．NMCL-05组件及SMCL-01或NMCL-31 4．MEL-03A组件和NMCL-331多电感组件 5．NMCL-35和NMCL-33组件 6．双踪示波器 7．万用电表
五．注意事项
1．整流电路与三相电源连接时，一定要注意相序。
2．整流电路的负载电阻不宜过小，应使Id不超过0.8A，同时负载电阻不宜过大，保证Id超过0.1A，避免晶闸管时断时续。
3．正确使用示波器，避免示波器的两根地线接在非等电位的端点上，造成短路事故。
六．实验方法
1．按图4-1接线，未上主电源之前，检查晶闸管的脉冲是否正常。 （1）打开MCL-18电源开关，给定电压有电压显示。
（2）用示波器观察NMCL-33的双脉冲观察孔，应有间隔均匀，幅度相同的双脉冲 （3）检查相序，用示波器观察“1”，“2”单脉冲观察孔，“1” 脉冲超前“2”脉冲60，则相序正确，否则，应调整输入电源。
（4）用示波器观察每只晶闸管的控制极，阴极，应有幅度为1V-2V的脉冲。
0
2．研究三相半波可控整流电路供电给电阻性负载时的工作
（a）合上主电源，接上电阻性负载，改变控制电压Uct，观察在不同触发移相角α时，可控整流电路的输出电压Ud=f（t）与晶闸管端电压UVT=f（t），并记录相应的Ud、UVT值。
（b）求取三相半波可控整流电路的输入-输出特性Ud/U2=f（α）。 3．研究三相半波可控整流电路供电给电阻-电感性负载时的工作
接入NMCL-331的电抗器L=700mH，，可把原负载电阻Rd调小，监视电流，不宜超过0.8A（若超过0.8A，可用导线把负载电阻短路），操作方法同上。
（a）观察不同移相角α时的输出Ud=f（t）、UVT=f（t），并记录相应的Ud、Uvt值，记录α=90˚时的Ud=f（t）、Uvt=f（t）波形图。
（b）求取整流电路的输入-输出特性Ud/U2=f（α）。
图4-1 三相半波可控整流电路
七．实验报告
1．绘出本整流电路供电给电阻性负载，电阻-电感性负载时的Ud= f（t）及Uvt= f（t）（在α=90˚情况下）波形，并进行分析讨论。 双脉冲观察孔
观察“1”，“2”单脉冲观察孔
α=30 Ud
Uvt
α=60 Ud
Uvt
实验六 三相桥式全控整流电路实验
一．实验目的
1．熟悉三相桥式全控整流电路的接线及工作原理。 2．了解集成触发器的调整方法及各点波形。
二．实验内容
1．三相桥式全控整流电路带纯电阻负载时的工作特性。 2．三相桥式全控整流电路带阻感负载时的工作特性。
三．实验线路及原理
实验线路如图5-1所示。主电路由三相全控整流电路组成。触发电路为数字集成电路，可输出经高频调制后的双窄脉冲信号。三相桥式整流电路的工作原理可参见“电力电子技术”的有关教材。
四．实验设备及仪器
1．NMCL-III教学实验台主控制屏 2．NMCL-32主控制屏
3．NMCL-05组件及SMCL-01或NMCL-31 4．MEL-03A组件和NMCL-331多电感组件 5．NMCL-35和NMCL-33组件 6．双踪示波器 7．万用表
五．实验方法
1．按图5-1接线，未上主电源之前，检查晶闸管的脉冲是否正常。 （1）打开NMCL-32电源开关。
（2）用示波器观察NMCL-33的脉冲观察孔，应有间隔均匀，相互间隔60˚的幅度相同的双脉冲。
（3）检查相序，用示波器观察“1”，“2”脉冲观察孔，“1” 脉冲超前“2” 脉冲60，则相序正确，否则，应调整输入电源。
（4）用示波器观察每只晶闸管的控制极，阴极，应有幅度为1V-2V的脉冲。 注：将面板上的Ublf（当三相桥式全控变流电路使用I组桥晶闸管VT1~VT6时）接地，将I组桥式触发脉冲的六个开关均拨到“接通”。
（5）将给定器输出Ug接至SMCL-01面板的Uct端，调节偏移电压Ub，在Uct=0时，使=150˚。
2．三相桥式全控整流电路
0
（1）带电阻负载
按图5-1接线，将负载电阻R调至最大，合上主电源，调节Uct，使在30°~150°范围内，用示波器观察记录=30°、60°、90°时，整流电压ud=f（t），晶闸管两端电压uVT=f（t）的波形，并记录相应的Ud和交流输入电压U2数值。
（2）带电阻-电感负载
调节Uct，使在30°~90°范围内，用示波器观察记录=30°、60°、90°时，整流电压ud=f（t），晶闸管两端电压uVT=f（t）的波形，并记录相应的Ud和交流输入电压U2数值。
图5-1 三相桥式全控整流电路实验
六．实验报告
1、a=30度 ud波形
uVT波形
2、a=60度 ud波形
uVT波形
3、a=90度 ud波形
uVT波形
实验七 直流降压斩波电路实验
一．实验目的
熟悉降压斩波电路（Buck Chopper）的工作原理，掌握降压斩波电路的工作状态及波形情况。
二．实验内容
1．SG3525芯片的调试。
2．降压斩波电路的波形观察及电压测试。
三．实验设备及仪器
1．电力电子教学实验台主控制屏 2．NMCL-16组件
3．MEL-03A电阻箱 (900Ω/0.41A) 或其它可调电阻盘 4．万用表 5．双踪示波器
四．实验方法
1．SG3525的调试。
原理框图见图6-1。
图6-1 PWM波形发生
将扭子开关S1打向“直流斩波”侧，S2电源开关打向“ON”，将“3”端和“4”端用
导线短接，用示波器观察“1”端输出电压波形应为锯齿波，并记录其波形的频率和幅值。
扭子开关S2扳向“OFF”，用导线分别连接“5”、“6”、“9”，再将扭子开关S2扭向“ON”,用示波器观察“5”端波形，并记录其波形、频率、幅度，调节“脉冲宽度调节”电位器，记录其最大占空比和最小占空比。
2．实验接线图见图6-2。
图6-2 升压斩波电路
（1）切断NMCL-16主电源，分别将“主电源2”的“1”端和“降压斩波电路”的“1”端相连，“主电源2”的“2”端和“降压斩波电路”的“2”端相连，将“PWM波形发生”的“7”、“8”端分别和降压斩波电路VT1的G1，S1端相连，“降压斩波电路”的“4”、“5”端串联MEL-03电阻箱 (将两组900Ω/0.41A的电阻并联起来，顺时针旋转调至阻值最大约450Ω)，和直流安培表（将量程切换到2A挡）。
（2）检查接线正确后，接通控制电路和主电路的电源(注意：先接通控制电路电源后接通主电路电源 )，改变脉冲占空比，每改变一次，分别观察PWM信号的波形，MOSFET的栅源电压波形，输出电压u0波形的波形，记录PWM信号占空比D，ui、u0的平均值Ui和U0。
（3）改变负载R的值（注意：负载电流不能超过1A），重复上述内容2。 （4）实验完成后，断开主电路电源，拆除所有导线。
五．注意事项：
（1）“主电源2”的实验输出电压为15V，输出电流为1A，当改变负载电路时，注意R值不可过小，否则电流太大，有可能烧毁电源内部的熔断丝。
（2）实验过程当中先加控制信号，后加“主电源2”。
六．实验结果及分析
占空比最小
占空比最大
实验八 直流升压斩波电路实验
一．实验目的
熟悉升压斩波电路(Boost Chopper)的工作原理，掌握升压斩波电路的工作状态及波形情况。
二．实验内容
1．SG3525芯片的调试。
2．升压斩波电路的波形观察及电压测试。
三．实验设备及仪器
1．电力电子教学实验台主控制屏 2．NMCL-16组件
3．MEL-03A电阻箱 (900Ω/0.41A) 或其它可调电阻盘 4．万用表 5．双踪示波器
四．实验方法
1．SG3525的调试。
原理框图见图6-1。
图6-1 PWM波形发生
将扭子开关S1打向“直流斩波”侧，S2电源开关打向“ON”，将“3”端和“4”端用导线短接，用示波器观察“1”端输出电压波形应为锯齿波，并记录其波形的频率和幅值。
扭子开关S2扳向“OFF”，用导线分别连接“5”、“6”、“9”，再将扭子开关S2扭向“ON”,用示波器观察“5”端波形，并记录其波形、频率、幅度，调节“脉冲宽度调节”电位器，记录其最大占空比和最小占空比。
2．实验接线图见图6-2。
图6-2 升压斩波电路
（1）切断NMCL-16主电路电源，断开“主电源2”和“降压斩波电路”的连接，断开“PWM波形发生”与VT1的连接，分别将“升压斩波电路”的“6”和“主电源2”的“1”相连，“升压斩波电路”的“7”和“主电源2”的“2”端相连，将VT2的G2和S2分别接至
“PWM波形发生”的“7”和“8”端，升压斩波电路的“10”、“11” 端，分别串联MEL-03电阻箱（两组分别并联，然后串联在一起顺时针旋转调至阻值最大约900Ω）和直流安培表（将量程切换到2A挡）。
检查接线正确后，接通主电路和控制电路的电源。改变脉冲占空比D，每改变一次，分别：观察PWM信号的波形，MOSFET的栅源电压波形，输出电压、u0波形，记录PWM信号占空比D，ui、u0的平均值Ui和U0。
（2）改变负载R的值（注意：负载电流不能超过1A），重复上述内容1。 （3）实验完成后，断开主电路电源，拆除所有导线。
五．注意事项：
（1）“主电源2”的实验输出电压为15V，输出电流为1A，当改变负载电路时，注意R值不可过小，否则电流太大，有可能烧毁电源内部的熔断丝。
（2）实验过程当中先加控制信号，后加“主电源2”。
（3）做升压实验时，注意“PWM波形发生器”的“S1”一定要打在“直流斩波”，如果打在“半桥电源”极易烧毁“主电源2”内部的熔断丝。
六．实验结果及分析
MOSFET的栅源电压波形
输出电压u0波形
Ui/Uo-D曲线
实验中由于示波器本身的误差和读数的误差，使Ui/Uo-D曲线存在一定改变
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