电力电子实训指导书

时间：2019-05-28 14:57:39 网站：公文素材库

电力电子实训指导书

电力电子技术实训指导书

蔡型杨钧编

广东工业大学自动化学院

电力电子技术实训指导书总体要求--------------------------------------2实训1双向晶闸管交流调压电路--------------------------------------3实训2同步信号为锯齿波触发电路------------------------------------6实训3单相全桥逆变电路-------------------------------------------12实训4同步信号为正弦波触发电路-----------------------------------151

电力电子技术实训指导书总体要求

电力电子技术实训课程是理论联系实际，对学生进行基本技能训练，培养学生解决工程实际问题的能力，激发学生的主动性和创新意识的重要实践教学环节。教师的讲解和学生的学习基本停留在书本上，理论多于实践，使得学习者未真正透彻掌握所学的知识。通过实践教学，学生亲自动手装配、调试、动手实践，更易掌握电力电子技术的理论，掌握的知识、技术也更适合于实际应用。电力电子技术的飞速发展和光辉前景必将给我们提供巨大的用武之地和广阔的历史舞台。一.适用专业

自动化、电气工程及其自动化、电子技术、应用电子技术、电力系统及其自动化等（本科、专科）。根据不同层次的专业和按排的学时数。实训的内容、要求可以有所不同。鼓励和支持学生多做实用、创新和具有挑战性的实训项目。二、基本要求

1.综合运用电力电子技术课程中所学到的理论知识去独立完成一个实训课题。2.通过查阅手册和文献资料，培养学生独立分析问题和解决实际问题的能力。3.进一步熟悉电力电子器件的类型和特性，并掌握合理选用的原则。4.学会电力电子电路的安装与调试技能。5.进一步熟悉电子仪器的正确使用方法。6.学会撰写实训总结报告。

7.培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。

8.遵守纪律，注意用电安全。站在电工橡胶绝缘垫上做实验，防止事故尤其是重大事故发生。

三、基本做法

1．实训期间，按上课时间到自动化实验室报到。2．领取工具、元件、材料、仪表。3．设计印刷电路板图。4．焊、装电路

5．审查同意后，通电调试。6．观察、分析、记录波形。7．撰写实训总结报告。

8．上交实训实物、实训总结报告，清还工具、仪表。搞好清洁卫生。四、评定成绩

1．对实训电路熟悉和掌握的程度。

2.现场考核：动手能力；安装工艺水平、调试中分析解决问题能力、以及创新精神等。3.实训总结报告。

4.遵守纪律、学习态度、工作作风和科学精神等。2

实训1双向晶闸管交流调压电路

1．实践目的

设计、装配、调试、观察、分析电路中各工作点的波形。使学生有一定的感性认识，并锻炼学生的动手能力。2．实践内容及步骤

（1）复习教材、到图书馆查找资料，了解、熟悉实践电路，元件的性能及其工作原理。实践工作原理：

在图1－1中，当电源未接通时，C1电容上的电压为零。电源接通后，C1经R9、V2集射极充电。C1的电压逐升高，达到单结晶体管的峰点电压Up时，单结晶体管导通。C1电容经e、b1极向T2脉冲变压器原边绕组放电。T2脉冲变压器输出一个脉冲电压触发双向晶闸管导通。当C1电容放电到谷点电压Uv，并趋向更低时，单结晶体管截止。T2脉冲变压器上的脉冲电压结束。之后，C1电容从Uv值又开始充电。充电到Up时，单结晶体管又导通，不断重复。双向晶闸管由第一个脉冲触发导通，后面的脉冲不起作用。改变R9及V2集射极的等效电阻，就可以改变电容的充电速度，达到改变α角的目的。实现自由移相。

双向晶闸管交流调压电路有关工作点的波形：（2）装配。

1）手工或计算机（自备）设计印刷电路板图。要求元件排列均匀，印刷电路板大小适中，不留空余面积。一般控制信号从左流到右，强电信号从上流到下。~220V不能与印刷电路板连接，~220V的引线要用绝缘胶布牢固扎住。

2）为了避免干扰，绘制印刷电路板图，布置地线时应注意各级电路采用一点接地原则。加粗、缩短地线。同时，写上设计者的班级、学号、姓名以便评分。

3）所有元件相互平衡或垂直。元件引脚、极性正确。同种元件距离印刷电路板的高度一致，注意变压器的同名端。布局合理，美观实用。~220V不能与印刷电路板连接，~220V的引线要用绝缘胶布牢固扎住。

4）绘制的印刷电路板图，经审定后，制作印刷电路板。要求印刷电路板冲洗干净，不含任何腐蚀物。钻孔准确，两面无损。

5）对焊接的要求是：净化元件引线和焊点表面，焊接牢固，无虚焊，焊点光亮、圆滑、饱满、无裂纹、大小适中且一致。做到能免维护。（3）调试、检测

1）根据电气原理图反复核对装配好的电路。经审查，同意后，站在电工橡胶绝缘垫上才能通电调试。确保人身安全，防止事故尤其是重大事故发生。

2）检查各类电源的电压幅值。如整流、稳压、集成电路插座、三相电压型逆变电路的供电电压幅值。

3．观察、记录电路中TP1～TP7各点的电压波形。3

图1－1双向晶闸管交流调压电路

4．实践说明及注意问题

(1）注意双线示波器的地线只用一根，免造成电路短路。(2）遵守纪律，无旷课现象，注意用电安全。(3）根据需要教师可以更改或撒换实践电路。

按时完成实践，交还实物、工具、搞好清洁卫生。5．实践总结报告的内容。

(1）实践任务和要求。

(2)实践电路的工作原理、印刷电板布线图以及它们的说明。

(3)电路调试。对调试中出现的问题进行分析，并说明解决的措施；测试、记录整理的波形与结果分析。各种波形中其高、低电平表示的意义。

(4)收获体会，存在问题及进一步的改进意见等。

(5)实践总结报告抄写在课程设计报告本上。或用计算机打印（自备）。不少于201*字，复印件、抄袭件、代做的无效。5

实训2同步信号为锯齿波触发电路

1．实训目的

通过装配、调试一种晶闸管触发电路，观察、记录、分析电路中各点电压波形。熟悉、掌握电路的工作原理，提高设计、装配、调试能力。2．实训线路：见图2-1。3．实训内容及步骤

（1）复习有关教材、到图书馆查找有关资料，了解、熟悉晶闸管触发电路的要求和工作原理。(2)看懂晶闸管触发电路图，分析电路中各点的电压波形。

(3)手工或计算机（自备）设计印刷电路板图。要求元件排列均匀，印刷电路板大小适中。一般控制信号从左流到右，强电信号从上流到下。~220V不能与印刷电路板连接，~220V的引线要用绝缘胶布牢固扎住。

(4）为了避免干扰，绘制印刷电路板图，布置地线时应注意各级电路采用一点接地原则。加粗、缩短地线。

(5)所有元件相互平衡或垂直。元件引脚、极性正确。同种元件距离印刷电路板的高度一致，布局合理，美观实用。

(6)绘制的印刷电路板图，经审定后，制作印刷电路板。要求印刷电路板冲洗干净，不含任何腐蚀物。钻孔准确，两面无损。

(7）对焊接的要求是：净化元件引线和焊点表面，焊接牢固，无虚焊，焊点光亮、圆滑、饱满、无裂纹、大小适中且一致。做到能免维护。

(8)根据电气原理图反复核对装配好的电路。经审查，同意后，站在电工橡胶绝缘垫上才能通电调试。确保人身安全，防止事故尤其是重大事故发生。

（9)整定移相控制电压UCO=0V，偏移电压UP=-4V。调钭率电位器RP3，改变锯齿波的上升斜率。使测检点TP7的脉冲前沿落在测检点TP3的锯齿波形中央，见图2-2。以后偏移电位器RP2,、钭率电位器RP3不用再调整。

（10)以图2-1中的“O”点为参考点。改变移相控制电压UCO=0+8V,脉冲的移相范围D=090。（11)以图2-1中的“O”点为参考点。用双线示波器观察测检点TP1-TP7在一个工作周期中的波形，测量波形的正、负电压值（V）；波形的周期(μS、mS)；对齐相位，全部记录在图2-2中。

（12）测绘移相控制特性：用万用表直流电压档测量图2-1中移相控制电压UCO。用示波器观察测检点TP7的脉冲,记录在表2-1中。作出α=(UCO)移相控制特性的函数曲线。绘制在图2-4中。6

图2-1同步信号为锯齿波触发电路

10101010101010

89α

UCOUco

30600901201*0180oooooαo

性α=(Uco)

105

(1)脉冲变压器T可按图2

(2）注意双线示波器的地线只用一根，免造成电路短路。(3)遵守纪律，无旷课现象，注意用电安全。(4）根据需要教师可以更改或撒换图2-1的电路

(5）按时完成实训，交还实物、工具、搞好清洁卫生6实训总结报告的内容(1)课题名称。(2)实训任务和要

(3)实训电路工作原理、

(4)电路调试。对调试中出现的问题进行分析，并说明解决的措施

整理的波形与结果分析，并指出各种波形中其高、低电平表示的意义。(5)改变图2-1中R1的参数，有什么影响?

(6）收获体会，存在问题及进一步的改进意见

(7）实训总结报告抄写在实验报告纸上。或用计算机字，复印件无效。按时上交实训总结报告。

11实训3单相全桥逆变电路点的波形。使学生有一定的计算机（自备）设计印刷电路板图。要求元件排列均匀，印刷电路板空余面积。一般控制信号从左流到右，强电信号从上流到下。~220V以便评分。免维护。，站在电工橡胶绝。确保人身安全，防止事故尤其是重大事故发生。1．实践目的

设计、装配、调试、观察、分析电路中各工作感性认识，并锻炼学生的动手能力。

2．实践内容及步骤

（1）复习教材、到图书馆查找资料，了解、熟悉实践电路，元件的性能及其工作原理。（2）装配。1）手工或大小适中，不留

不能与印刷电路板连接，~220V的引线要用绝缘胶布牢固扎住。2）为了避免干扰，绘制印刷电路板图，布置地线时应注意各级电路采用一点接地原则。加粗、缩短地线。同时，写上设计者的班级、学号、姓名

3）所有元件相互平衡或垂直。元件引脚、极性正确。同种元件距离印刷电路板的高度一致，注意变压器的同名端。布局合理，美观实用。

4）绘制的印刷电路板图，经审定后，制作印刷电路板。要求印刷电路板冲洗干净，不含任何腐蚀物。钻孔准确，两面无损。

5）对焊接的要求是：净化元件引线和焊点表面，焊接牢固，无虚焊，焊点光亮、圆滑、饱满、无裂纹、大小适中且一致。做到能

（3）调试、检测1）根据电气原理图反复核对装配好的电路。经审查，同意后缘垫上才能通电调试

2）检查各类电源的电压幅值。如整流、稳压、插座、供电电压幅值。3．观察、记录图3－1电路中TP～TP7各点的电压波形。1213

4．实践说明及注意问题

(1）注意双线示波器的地线只

(2）遵守纪律，无旷课现象，注意用电安全。(3）根据需要教师可以更改或撒换实践电路。按时完成实践，交还实物、工具、搞好清洁6．实践总结报告的内容。(1）实践任务和要求。

(2)实践电路的工作原理

(3)电路调试。对调试中出现的问题进行分析，并说明解决的措施

整理的波形与结果分析。各种波形中其高、低电平表示的意义。(4)收获体会，存在问题及进一步的改进意见等。

(5)实践总结报告抄写在课程设计报告本上。或用计201*字，复印件、抄袭件、代做的无效。

14实训4同步信号为正弦波触发电路1．实践目的点的波形。使学生有一定的感性作原理：导通时。C2通过电源VD2充电+15V，C4通过T2原边绕组设计、装配、调试、观察、分析电路中各工作

认识，并锻炼学生的动手能力。2．实践内容及步骤

（1）复习教材、到图书馆查找资料，了解、熟悉实践电路，元件的性能及其工作原理。实践电路工当V1、V3截止，V2

→R10→R8→2的b、e极充电到+15V，同步信号UT与移相控制电压UCO迭加大于+0.7V后，V1导通→C2通过V1的c、e极→C4反向充电完毕。V2恢复导通。V3截止。改变UCO的大小，脉冲的移相范围可达75。→VD4放电→V2截止→V3导通→发出脉冲→C4反向充电使脉冲维持一段时间（2）装配。1）手工或计算

大小适中，不留空余面积。一般控制信号从左流到右，强电信号从上流到下。~220V不能与印刷电路板连接，~220V的引线要用绝缘胶布牢固扎住。2）为了避免干扰，绘制印刷电路板图，布置地线时应注意各级电

地原则。加粗、缩短地线。同时，写上设计者的班级、学号、姓名以便评分。3）所有元件相互平衡或垂直。元件引脚、极性正确。同种元件距离印刷电路板

的高度一致，注意变压器的同名端。布局合理，美观实用。4）绘制的印刷电路板图，经审定后，制作印刷电路板。要求印

净，不含任何腐蚀物。钻孔准确，两面无损。5）对焊接的要求是：净化元件引线和焊点表面，圆滑、饱满、无裂纹、大小适中且一致。做到能免维护。（3）调试、检测1）根据电气原理图垫上才能通电调试。确保人身安全，防止事故尤其是重大事故发生。2）检查各类电源的电压幅值。如整流、稳压、插座、供电电压幅值。4－1TP～TP7各点的电压波形。15416

(1）注意双线示波器的地线只用一根，免造成电路短路。(2）遵守纪律，无旷课现象，注意用电安全。(3）根据需要教师可以更改或撒换实践电路。

按时完成实践，交还实物、工具、搞好清洁卫生。7．实践总结报告的内容。

(1）实践任务和要求。

(2)实践电路的工作原理、印刷电板布线图以及它们的说明。

(3)电路调试。对调试中出现的问题进行分析，并说明解决的措施；测试、记录整理的波形与结果分析。各种波形中其高、低电平表示的意义。

(4)收获体会，存在问题及进一步的改进意见等。

(5)实践总结报告抄写在课程设计报告本上。或用计算机打印（自备）。不少于201*字，复印件、抄

袭件、代做的无效。1718

扩展阅读：电力电子技术实训指导书

实验一单结晶体管触发电路实验

一、实验目的

1熟悉单结晶体管触发电路的工作原理及电路中各元件的作用。2掌握单结晶体管触发电路的调试步骤和方法。二、实验所需挂件及附件序号型号123DJK01电源控制屏DJK03-1晶闸管触发电路双踪示波器备注该控制屏包含“三相电源输出”等几个模块。该挂件包含“单结晶体管触发电路”等模块。自备三、实验线路及原理利用单结晶体管(又称双基极二极管)的负阻特性和RC的充放电特性，可组成频率可

调的自激振荡电路，如图3-1所示。

图中V6为单结晶体管，其常用的型号有BT33和BT35两种，由等效电阻V5和C1组成组成RC充电回路，由C1-V6-脉冲变压器组成电容放电回路，调节RP1即可改变C1充电回路中的等效电阻。

图3-1单结晶体管触发电路原理图

工作原理简述如下：

由同步变压器副边输出60V的交流同步电压，经VD1半波整流，再由稳压管V1、V2进行削波，从而得到梯形波电压，其过零点与电源电压的过零点同步，梯形波通过R7及等效可变电阻V5向电容C1充电，当充电电压达到单结晶体管的峰值电压UP时，单结晶体管V6导通，电容通过脉冲变压器原边放电，脉冲变压器副边输出脉冲。同时由于放电时间常数很小，C1两端的电压很快下降到单结晶体管的谷点电压Uv，使V6关断，C1再次充电，周而复始，在电容C1两端呈现锯齿波形，在脉冲变压器副边输出尖脉冲。在一个梯形波周期内，V6可能导通、关断多次，但只有输出的第一个触发脉冲对晶闸管的触发时刻起作用。充电时间常数由电容C1和等效电阻等决定，调节RP1改变C1的充电的时间，控制第一个尖脉冲的出现时刻，实现脉冲的移相控制。单结晶体管触发电路的各点波形如图3-2所示。

电位器RP1已装在面板上，同步信号已在内部接好，所有的测试信号都在面板上引出。

图3-2单结晶体管触发电路各点的电压波形(α=90)

四、实验内容

1单结晶体管触发电路的调试。

2单结晶体管触发电路各点电压波形的观察。五、预习要求

阅读本教材1-3节及电力电子技术教材中有关单结晶体管的内容，弄清单结晶体管触发电路的工作原理。六、思考题

1单结晶体管触发电路的振荡频率与电路中C1的数值有什么关系?2单结晶体管触发电路的移相范围能否达到180°?七、实验方法

1单结晶体管触发电路的观测。

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。在“DZSZ-1型电机及自动控制实验装置”上使用时，通过操作控制屏左侧的自藕调压器，将输出的线电压调到220V左右，然后才能将电源接入挂件），用两根导线将200V交流电压接到DJK03-1的“外接220V”端，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，用双踪示波器观察单结晶体管触发电路，经半波整流后“1”点的波形，经稳压管削波得到“2”点的波形，调节移相电位器RP1，观察“4”点锯齿波的周期变化及“5”点的触发脉冲波形；最后观测输出的“G、K”触发电压波形，其能否在30°～170°范围内移相?

2单结晶体管触发电路各点波形的记录当α＝30°、60°、90°、120°时，将单结晶体管触发电路的各观测点波形描绘下来，并与图3-2的各波形进行比较。八、实验报告

画出α=60°时，单结晶体管触发电路各点输出的波形及其幅值。九、注意事项

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。

实验二单相半波可控整流电路实验

一、实验目的

1掌握单结晶体管触发电路的调试步骤和方法。

2掌握单相半波可控整流电路在电阻负载及电阻电感性负载时的工作。3了解续流二极管的作用。二、实验所需挂件及附件序号1234567型号DJK01电源控制屏DJK02晶闸管主电路DJK03-1晶闸管触发电路DJK06给定及实验器件D42三相可调电阻双踪示波器万用表备注该控制屏包含“三相电源输出”，“励磁电源”等几个模块。该挂件包含“晶闸管”，以及“电感”等几个模块。该挂件包含“单结晶体管触发电路”模块。该挂件包含“二极管”等几个模块。自备自备三、实验线路及原理单结晶体管触发电路的工作原理及线路图已在上节中作过介绍。将DJK03-1挂件上的单

结晶体管触发电路的输出端“G”和“K”接到DJK02挂件面板上的反桥中的任意一个晶闸管的门极和阴极，并将相应的触发脉冲的钮子开关关闭（防止误触发），图中的R负载用D42三相可调电阻，将两个900Ω接成并联形式。二极管VD1和开关S1均在DJK06挂件上，电感Ld在DJK02面板上，有100mH、200mH、700mH三档可供选择，本实验中选用700mH。直流电压表及直流电流表从DJK02挂件上得到。

四、实验内容

1单结晶体管触发电路的调试。

2单结晶体管触发电路各点电压波形的观察并记录。

3f(α)特性的测定。

4单相半波整流电路带电阻电感性负载时续流二极管作用的观察。

五、预习要求

1阅读电力电子技术教材中有关单结晶体管的内容，弄清单结晶体管触发电路的工作原理。2复习单相半波可控整流电路的有关内容，掌握单相半波可控整流电路接电阻性负载和电阻电感性负载时的工作波形。

掌握单相半波可控整流电路接不同负载时Ud、Id的计算方法。六、思考题

1单结晶体管触发电路的振荡频率与电路中电容C1的数值有什么关系?

2单相半波可控整流电路接电感性负载时会出现什么现象?如何解决?七、实验方法

1单结晶体管触发电路的调试

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DJK03-1的“外接220V”端，按下“启动”按钮，打开DJK03-1电源开关，用双踪示波器观察单结晶体管触发电路中整流输出的梯形波电压、锯齿波电压及单结晶体管触发电路输出电压等波形。调节移相电位器RP1，观察锯齿波的周期变化及输出脉冲波形的移相范围能否在30°～170°范围内移动?

图3-3单相半波可控整流电路

2单相半波可控整流电路接电阻性负载触发电路调试正常后，按图3-3电路图接线。将电阻器调在最大阻值位置，按下“启动”按钮，用示波器观察负载电压Ud、晶闸管VT两端电压UVT的波形，调节电位器RP1，观察α=30°、60°、90°、120°、150°时Ud、UVT的波形，并测量直流输出电压Ud和电源电压U2，记录于下表中。

αU2Ud（记录值）Ud/U2Ud（计算值）30°60°90°120°150°Ud=0.45U2(1+cosα)/23单相半波可控整流电路接电阻电感性负载

将负载电阻R改成电阻电感性负载（由电阻器与平波电抗器Ld串联而成）。暂不接续流二极管VD1，在不同阻抗角[阻抗角φ=tg-1(ωL/R)，保持电感量不变，改变R的电阻值,注意电流不要超过1A的情况下，观察并记录α=30°、60°、90°、120°时的直流输出电压值Ud及UVT的波形。计算公式:Ud=0.45U2(l十cosα)/2αU2Ud(记录值）Ud/U2Ud（计算值）αU2Ud（记录值）Ud/U2Ud（计算值）八、实验报告

画出α=90°时，电阻性负载和电阻电感性负载的Ud、UVT波形。

画出电阻性负载时Ud/U2=f(α)的实验曲线，并与计算值Ud的对应曲线相比较。分析实验中出现的现象，写出体会。

九、注意事项

1参照实验一的注意事项。

2在本实验中触发电路选用的是单结晶体管触发电路，同样也可以用锯齿波同步移相触发电路来完成实验。

3在实验中，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，避免误触发。为避免晶闸管意外损坏，实验时要注意以下几点：

①在主电路未接通时，首先要调试触发电路，只有触发电路工作正常后，才可以接通主电路。

②在接通主电路前，必须先将控制电压Uct调到零，且将负载电阻调到最大阻值处；接通主电路后，才可逐渐加大控制电压Uct，避免过流。

③要选择合适的负载电阻和电感，避免过流。在无法确定的情况下，应尽可能选用大的电阻值。

由于晶闸管持续工作时，需要有一定的维持电流，故要使晶闸管主电路可靠工作，其通过的电流不能太小，否则可能会造成晶闸管时断时续，工作不可靠。在本实验装置中，要保证晶闸管正常工作，负载电流必须大于50mA以上。在实验中要注意同步电压与触发相位的关系，例如在单结晶体管触发电路中，触发脉冲产生的位置是在同步电压的上半周，而在锯齿波触发电路中，触发脉冲产生的位置是在同步电压的下半周，所以在主电路接线时应充分考虑到这个问题，否则实验就无法顺利完成。

4使用电抗器时要注意其通过的电流不要超过1A，保证线性。

30°30°60°60°90°90°120°120°150°150°接入续流二极管VD1，重复上述实验，观察续流二极管的作用,以及UVD1波形的变化。

计算公式:Ud=0.45UU2(l十cosα)/2实验三单相桥式全控整流及有源逆变电路实验

一、实验目的

1加深理解单相桥式全控整流及逆变电路的工作原理。2研究单相桥式变流电路整流的全过程。3研究单相桥式变流电路逆变的全过程，掌握实现有源逆变的条件。4掌握产生逆变颠覆的原因及预防方法。二、实验所需挂件及附件序号型号1234567DJK01电源控制屏DJK02晶闸管主电路备注该控制屏包含“三相电源输出”，“励磁电源”等几个模块。该挂件包含“晶闸管”以及“电感”等几个模块。该挂件包含“逆变变压器”以及“三相不控整流”等模块。自备自备DJK03-1晶闸管触发电路该挂件包含“锯齿波同步触发电路”模块。DJK10变压器实验D42三相可调电阻双踪示波器万用表三、实验线路及原理图3-4为单相桥式整流带电阻电感性负载，其输出负载R用D42三相可调电阻器，将两个900Ω接成并联形式，电抗Ld用DJK02面板上的700mH，直流电压、电流表均在DJK02面板上。触发电路采用DJK03-1组件挂箱上的“锯齿波同步移相触发电路Ⅰ”和“Ⅱ”。

图3-5为单相桥式有源逆变原理图，三相电源经三相不控整流，得到一个上负下正的直流电源，供逆变桥路使用，逆变桥路逆变出的交流电压经升压变压器反馈回电网。“三相不控整流”是DJK10上的一个模块，其“心式变压器”在此做为升压变压器用，从晶闸管逆变出的电压接“心式变压器”的中压端Am、Bm，返回电网的电压从其高压端A、B输出，为了避免输出的逆变电压过高而损坏心式变压器，故将变压器接成Y/Y接法。图中的电阻R、电抗Ld和触发电路与整流所用相同。

有关实现有源逆变的必要条件等内容可参见电力电子技术教材的有关内容。四、实验内容

1单相桥式全控整流电路带电阻电感负载。2单相桥式有源逆变电路带电阻电感负载。3有源逆变电路逆变颠覆现象的观察。五、预习要求

1阅读电力电子技术教材中有关单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内容，掌握实现有源逆变的基本条件。

六、思考题

实现有源逆变的条件是什么?在本实验中是如何保证能满足这些条件?七、实验方法1触发电路的调试

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DJK03-1的“外接220V”端，按下“启动”按钮，打开DJK03-1电源开关，用示波器观察锯齿波同步触发电路各观察孔的电压波形。

将控制电压Uct调至零(将电位器RP2顺时针旋到底)，观察同步电压信号和“6”点U6的波形，调节偏移电压Ub(即调RP3电位器)，使α=180°。将锯齿波触发电路的输出脉冲端分别接至全控桥中相应晶闸管的门极和阴极，注意不要把相序接反了，否则无法进行整流和逆变。将DJKO2上的正桥和反桥触发脉冲开关都打到“断”的位置,并使Ulf和Ulr悬空，确保晶闸管不被误触发。

图3-4单相桥式整流实验原理图

图3-5单相桥式有源逆变电路实验原理图

2单相桥式全控整流

按图3-4接线，将电阻器放在最大阻值处，按下“启动”按钮，保持Ub偏移电压不变(即RP3固定)，逐渐增加Uct（调节RP2），在α=0°、30°、60°、90°、120°时，用示波器观察、记录整流电压Ud和晶闸管两端电压Uvt的波形，并记录电源电压U2和负载电压Ud的数值于下表中。αU2Ud（记录值）30°60°90°120°Ud（计算值）计算公式:Ud＝O.9UU2(1+cosα)/23单相桥式有源逆变电路实验

按图3-5接线，将电阻器放在最大阻值处，按下“启动”按钮，保持Ub偏移电压不变(即RP3固定)，逐渐增加Uct（调节RP2），在β=30°、60°、90°时，观察、记录逆变电流Id和晶闸管两端电压Uvt的波形，并记录负载电压Ud的数值于下表中。

βU2Ud（记录值）Ud（计算值）30°60°90°3逆变颠覆现象的观察调节Uct,使α=150°，观察Ud波形。突然关断触发脉冲（可

将触发信号拆去），用双踪慢扫描示波器观察逆变颠覆现象，记录逆变颠覆时的Ud波形。

八、实验报告

1画出α=30°、60°、90°、120°、150°时Ud和UVT的波形。2画出电路的移相特性Ud=f(α)曲线。

3分析逆变颠覆的原因及逆变颠覆后会产生的后果。九、注意事项

1参照实验四的注意事项

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。为了保证从逆变到整流不发生过流，其回路的电阻R应取比较大的值，但也要考虑到晶闸管的维持电流，保证可靠导通。

实验四三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、实验所需挂件及附件序号型号1234567DJK01电源控制屏DJK02晶闸管主电路DJK02-1三相晶闸管触发电路DJK06给定及实验器件D42三相可调电阻双踪示波器万用表三、实验线路及原理备注该控制屏包含“三相电源输出”等几个模块。该挂件包含“触发电路”,“正反桥功放”等几个模块。该挂件包含“给定”等模块。自备自备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3-6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，其三相触发信号由DJK02-1内部提供，只需在其外加一个给定电压接到Uct端即可。直流电压、电流表由DJK02获得。

图3-6三相半波可控整流电路实验原理图

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

阅读电力电子技术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

1DJK02和DJK02-1上的“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，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“双脉冲观察孔”VT1的输出波形，使α=150°(注意此处的α表示三相晶闸管电路中的移相角，它的0°是从自然换流点开始计算，前面实验中的单相晶闸管电路的0°移相角表示从同步信号过零点开始计算，两者存在相位差，前者比后者滞后30°)。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用8芯的扁平电缆，将DJK02-1面板上“触发脉冲输出”和“触发脉冲输入”相连，使得触发脉冲加到正反桥功放的输入端。

⑧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1-5接线，将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180°范围内调节，用示波器观察并纪录三相电路中α=30°、60°、90°、120°、150°时整流输出电压Ud和晶闸管两端电压UVT的波形，并纪录相应的电源电压U2及Ud的数值于下表中

αU2Ud（记录值）Ud/U2Ud（计算值）30°60°90°计算公式:Ud＝1.17U2cosα(0～30)°π

Ud=0.675U2[1+cos(a+)](30°～150°)

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，画出α＝90°时的Ud及Id波形图。

αU2Ud（记录值）Ud/U2Ud（计算值）30°60°90°120°120°150°八、实验报告绘出当α＝90o时，整流电路供电给电阻性负载、电阻电感性负载时的Ud及Id的波形，并进行分析讨论。

九、注意事项

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。

实验五单相桥式全控整流及有源逆变电路实验

一、实验目的

1加深理解单相桥式全控整流及逆变电路的工作原理。

2研究单相桥式变流电路整流的全过程。

3研究单相桥式变流电路逆变的全过程，掌握实现有源逆变的条件。4掌握产生逆变颠覆的原因及预防方法。二、实验所需挂件及附件序号型号1234567DJK01电源控制屏DJK02晶闸管主电路备注该控制屏包含“三相电源输出”，“励磁电源”等几个模块。该挂件包含“晶闸管”以及“电感”等几个模块。该挂件包含“逆变变压器”以及“三相不控整流”等模块。自备自备DJK03-1晶闸管触发电路该挂件包含“锯齿波同步触发电路”模块。DJK10变压器实验D42三相可调电阻双踪示波器万用表三、实验线路及原理图3-7为单相桥式整流带电阻电感性负载，其输出负载R用D42三相可调电阻器，将两个900Ω接成并联形式，电抗Ld用DJK02面板上的700mH，直流电压、电流表均在DJK02面板上。触发电路采用DJK03-1组件挂箱上的“锯齿波同步移相触发电路Ⅰ”和“Ⅱ”。图1-7为单相桥式有源逆变原理图，三相电源经三相不控整流，得到一个上负下正的直流电源，供逆变桥路使用，逆变桥路逆变出的交流电压经升压变压器反馈回电网。“三相不控整流”是DJK10上的一个模块，其“心式变压器”在此做为升压变压器用，从晶闸管逆变出的电压接“心式变压器”的中压端Am、Bm，返回电网的电压从其高压端A、B输出，为了避免输出的逆变电压过高而损坏心式变压器，故将变压器接成Y/Y接法。图中的电阻R、电抗Ld和触发电路与整流所用相同。

有关实现有源逆变的必要条件等内容可参见电力电子技术教材的有关内容。四、实验内容

单相桥式全控整流电路带电阻电感负载。

单相桥式有源逆变电路带电阻电感负载。有源逆变电路逆变颠覆现象的观察。

五、预习要求

1阅读电力电子技术教材中有关单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内容，掌握实现有源逆变的基本条件。六、思考题

实现有源逆变的条件是什么?在本实验中是如何保证能满足这些条件?七、实验方法1触发电路的调试

将控制电压Uct调至零(将电位器RP2顺时针旋到底)，观察同步电压信号和“6”点U6的波形，调节偏移电压Ub(即调RP3电位器)，使α=180°。

将锯齿波触发电路的输出脉冲端分别接至全控桥中相应晶闸管的门极和阴极，注意不要把相序接反了，否则无法进行整流和逆变。将DJKO2上的正桥和反桥触发脉冲开关都打到“断”的位置,并使Ulf和Ulr悬空，确保晶闸管不被误触发。

图3-7单相桥式整流实验原理图

图3-8单相桥式有源逆变电路实验原理图

2单相桥式全控整流按图3-8接线，将电阻器放在最大阻值处，按下“启动”按钮，保持Ub偏移电压不变(即RP3固定)，逐渐增加Uct（调节RP2），在α=0°、30°、60°、90°、120°时，用示波器观察、记录整流电压Ud和晶闸管两端电压Uvt的波形，并记录电源电压U2和负载电压Ud的数值于下表中。

αU2Ud（记录值）Ud（计算值）30°60°计算公式:Ud＝O.9U2(1+cosα)/23单相桥式有源逆变电路实验

按图3-7接线，将电阻器放在最大阻值处，按下“启动”按钮，保持Ub偏移电压不变(即RP3固定)，逐渐增加Uct（调节RP2），在β=30°、60°、90°时，观察、记录逆变电流Id和晶闸管两端电压Uvt的波形，并记录负载电压Ud的数值于下表中。

βU2Ud（记录值）30°60°90°90°120°Ud（计算值）4逆变颠覆现象的观察调节Uct,使α=150°，观察Ud波形。突然关断触发脉冲（可将触发信号拆去），用双踪慢扫描示波器观察逆变颠覆现象，记录逆变颠覆时的Ud波形。

八、实验报告

1画出α=30°、60°、90°、120°、150°时Ud和UVT的波形。2画出电路的移相特性Ud=f(α)曲线。

3分析逆变颠覆的原因及逆变颠覆后会产生的后果。九、注意事项

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。

为了保证从逆变到整流不发生过流，其回路的电阻R应取比较大的值，但也要考虑到晶闸管的维持电流，保证可靠导通。

实验六直流斩波电路原理实验

一、实验目的

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、实验所需挂件及附件序号型号123456DJK01电源控制屏DJK05直流斩波电路DJK06给定及实验器件D42三相可调电阻双踪示波器万用表备注该控制屏包含“三相电源输出”等几个模块。该挂件包含触发电路及主电路两个部分。该挂件包含“给定”等模块。自备自备三、实验线路及原理本实验采用脉宽可调的晶闸管斩波器，主电路如图3-9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、VD1、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。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。

图3-9斩波主电路原理图

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。斩波器触发电路如图1-27所示，其原理可参见1-3节内容。

实验接线如图3-10所示，电阻R用D42三相可调电阻，用其中一个900Ω的电阻；励磁电源和直流电压、电流表均在控制屏上。

图3-10直流斩波器实验线路图

四、实验内容

1直流斩波器触发电路调试。2直流斩波器接电阻性负载。

3直流斩波器接电阻电感性负载（选做）。五、预习要求

1阅读电力电子技术教材中有关斩波器的内容，弄清脉宽可调斩波器的工作原理。2学习本教材1-3节中有关斩波器及其触发电路的内容，掌握斩波器及其触发电路的工作原理及调试方法。六、思考题

1直流斩波器有哪几种调制方式?本实验中的斩波器为何种调制方式?2本实验采用的斩波器主电路中电容C起什么作用?七、实验方法

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。

2斩波器带电阻性负载①按图1-9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。

②用示波器观察并记录触发电路的“G1”、“K1”、“G2”、“K2”、波形，并记录输出电压才及晶闸管两端电压UVT1的波形，注意观测各波形间的相对相位关系。

③调节DJK06上的“给定”值，观察在不同τ（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τ，从而画出Ud=f(τ/T)的关系曲线，其中τ/T为占空比。τUd3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。

八、实验报告1关系曲线。

2讨论、分析实验中出现的各种现象。九、注意事项

1触发电路调试好后，才能接主电路实验。

将DJK06上的“给定”与DJK05的公共端相连，以使电路正常工作。

负载电流不要超过0.5A，否则容易造成电路失控现象。2当斩波器出现失控现象时，请首先检查触发电路参数设置是否正确，确保无误后将直流电源的开关重新打开。

实验七三相正弦波脉宽调制SPWM变频原理实验

一、实验目的

1掌握SPWM的基本原理和实现方法。SPWM控制有关的信号波形。

二、实验所需挂件及附件2熟悉与

序号型号1234DJK01电源控制屏DJK13三相异步电动机变频调速控制双踪示波器万用表备注该挂件包含“三相电源输出”等几个模块。SPWM方式下（将控制部分S、V、P

三、实验方法1接通挂件电源，关闭电机开关，调制方式设定在

的三个端子都悬空），然后开启电源开关。2点动“增速”按键，将频率设定在0.5Hz，在SPWM部分观测三相正弦波信号（在测

试点“2、3、4”），观测三角载波信号（在测试点“5”），三相SPWM调制信号（在测试点“6、7、8”）；再点动“转向”按键，改变转动方向，观测上述各信号的相位关系变化。3逐步升高频率，直至到达50Hz处，重复以上的步骤。

4将频率设置为0.5HZ～60HZ的范围内改变，在测试点“2、3、4”中观测正弦波信号的频率和幅值的关系。四、实验报告

SPWM调制有关信号波形，说明SPWM的基本原理。

2分析在0.5HZ～50Hz范围内正弦波信号的幅值与频率的关系。

1画出与3分析在

50HZ～60Hz范围内正弦波信号的幅值与频率的关系。

实验八三相交流调压电路实验

一、实验目的

1了解三相交流调压触发电路的工作原理。2加深理解三相交流调压电路的工作原理。

3了解三相交流调压电路带不同负载时的工作特性。二、实验所需挂件及附件序号型号1234567DJK01电源控制屏DJK02晶闸管主电路DJK02-1三相晶闸管触发电路DJK06给定及实验器件D42三相可调电阻双踪示波器万用表三、实验线路及原理交流调压器应采用宽脉冲或双窄脉冲进行触发。实验装置中使用双窄脉冲。实验线路如图3-11所示。图中晶闸管均在DJK02上，用其正桥，将D42三相可调电阻接成三相负载，其所用的交流表均在DJK01控制屏的面板上。

备注该控制屏包含“三相电源输出”等几个模块。该挂件包含“触发电路”,“正反桥功放”等几个模块。该挂件包含“给定”等模块。自备自备

图3-11三相交流调压实验线路图

四、实验内容

1三相交流调压器触发电路的调试。2三相交流调压电路带电阻性负载。

4三相交流调压电路带电阻电感性负载（选做）。五、预习要求

1阅读电力电子技术教材中有关交流调压的内容，掌握三相交流调压的工作原理。2如何使三相可控整流的触发电路用于三相交流调压电路。六、实验方法

1DJK02和DJK02-1上的“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。

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，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“双脉冲观察孔”VT1的输出波形，使α=180°。

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用8芯的扁平电缆，将DJK02-1面板上“触发脉冲输出”和“触发脉冲输入”相连，使得触发脉冲加到正反桥功放的输入端。

2三相交流调压器带电阻性负载使用正桥晶闸管VT1～VT6，按图3-23连成三相交流调压主电路，其触发脉冲己通过内部连线接好，只要将正桥脉冲的6个开关拨至“接通”，“Ulf”端接地即可。接上三相平衡电阻负载，接通电源，用示波器观察并记录α=30°、60°、90°、120°、150°及180°时的输出电压波形，并记录相应的输出电压有效值，填入下表:

αU30°60°90°120°150°180°3三相交流调压器接电阻电感性负载（选做）要完成该实验，需加上三个电抗器。切断电源输出，将三相电抗器接入。接通电源，调节三相负载的阻抗角（调节电阻阻值即可），使φ=60°,用示波器观察并记录α=30°、60°、90°及120°时的波形，并记录输出电压U1、电流I1的波形及输出电压有效值U，记于下表:

αU30°60°90°120°七、实验报告1整理并画出实验中记录的波形，作不同负载时的U=f(α)的曲线。

2讨论、分析实验中出现的各种问题。八、注意事项可参考实验六的注意事项(1)、(2)。

实验九PS-ZVS-PWM软开关技术实验

一、实验目的

1熟悉移相控制零电压开关PWM(PS-ZVS-PWM)的结构与工作原理。2了解全桥软开关电源移相PWM控制芯片的使用方法和工作原理。二、实验所需挂件及附件序号1234三、实验线路及原理型号DJK01电源控制屏DJK24PS-ZVS-PWM软开关技术双踪示波器万用表备注自备自备图3-12实验线路图

实验线路主要有控制电路、驱动电路、移相控制零电压开关PWM(PS-ZVS-PWM)变换器和稳压反馈电路组成。

1PS-ZVS-PWM变换器简介PS-ZVS-PWM变换器利用变压器的漏感或原边串联电感和功率管的寄生电容或外接电容来实现零电压开关，它的电路结构及主要波形如图3-13所示。

图3-13电路结构和主要波形

其中，D1∽D4分别是Q1∽Q4的内部寄生二极管，C1∽C4分别是Q1∽Q4的寄生电容或外接电容。Lr是谐振电感，它包括了变压器的漏感。每个桥臂的两个功率管(Q1、Q3和Q4、Q2)成180°互补导通，两个桥臂的导通角相差一个相位，即移相角，通过调节移相角的大小来调节输出电压。Q1和Q3分别超前于Q4和Q2一个相位，称Q1和Q3组成的桥臂为超前桥臂，Q4和Q2组成的桥臂为滞后桥臂。

在一个开关周期中，PS-ZVS-PWM全桥变换器有12种开关状态。假设：

①所有元器件均为理想器件；②C1=C3=Clead，C2=C4=Clag；③Lf》Lr/K2，K是变压器原副边匝比,Lf为输出电感。图3-14到图4-20给出了该变换器在不同开关状态下的等效电路。各开关状态的工作情况描述如下。

1开关模态0在t0时刻，对应于图4-33。Q1和Q4导通。原边电流由电源正经Q1、变压器原边绕组、谐振电感Lr以及Q4，最后回到电源负。副边电流回路由副边绕组Ls1的正端，经整流管DR1、输出滤波电感Lf、输出滤波电容Cf与负载RL，回到Ls1的负端。

2开关模态1[t0∽t1],对应于图3-15。在t0时刻关断Q1，原边电流从Q1中转移到C3和C1支路中，C1充电，C3放电。由于C1的存在，Q1是零电压关断。在这个时段里，谐振电感Lr和滤波电感Lf是串联的，而且Lf很大，因此可以认为原边电流ip近似不变，类似于一个恒流源。

在t1时刻，C3的电压下降到零，Q3的反并二极管D3自然导通，从而结束开关模态1。

图3-14开关模态0图3-15开关模态1

3开关模态2

[t1∽t2],对应于图4-35。D3导通后，开通Q3。虽然这时候Q3被开通，但并没有电流流过，原边电流由D3流通。由于是在D3导通时开通Q3，所以Q3是零电压开通。Q3&Q1驱动信号之间的死区时间td(lead)>to1。在这段时间里，原边电流等于折算到原边的滤波电感电流。在t2时刻，原边电流下降到I2。

图3-16开关模态2

4开关模态3

[t2∽t3],对应于图4-36。在t2时刻，关断Q4，原边电流ip由C2和C4两条路径提供，也就是说，原边电流ip用来抽走C2上的电荷，同时又给C4充电。由于C4的存在，Q4是零电压关断。此时，VAB=-VC4,VAB的极性自零变为负，变压器副边绕组电势下正上负，整流二极管DR2导通，副边绕组Ls2中开始流过电流。整流管DR1和DR2同时导通，将变压器副边绕组短接，这样变压器副边绕组电压为零，原边绕组电压也为零，VAB直接加在谐振电感Lr上。因此在这段时间里实际上谐振电感和C2、C4在谐振工作。

图3-17开关模态3

在t3时刻，当C4的电压上升到VIN，D2自然导通，结束这一开关模态。5开关模态4

[t3∽t4],对应于图3-18。在t3时刻，D2自然导通，将Q2的电压箝位在零电位，此时就可以开通Q2，Q2是零电压开通。Q2&Q4驱动信号之间的死区时间td(lag)>t23，虽然此时Q2已开通，但Q2不流过电流，原边电流由D2流通。原边谐振电感的储能回馈给输入电源。由于副边两个整流管同时导通，因此变压器副边绕组电压为零，原边绕组电压也为零，这样电源电压VIN加在谐振电感两端，原边电流线性下降。

图3-18开关模态4

到t4时刻，原边电流从Ip（t3）下降到零，二极管D2和D3自然关断，Q2和Q3中将流过电流。

6开关模态5

[t4∽t5]，对应于图3-19。在t4时刻，原边电流由正值过零，并且向负方向增加，此时Q2和Q3为原边电流提供通路。由于原边电流仍不足以提供负载电流，负载电流仍由两个整流管提供回路，因此原边绕组电压仍然为零，加在谐振电感两端的电压为电源电压VIN，原边电流反向增加。

到t5时刻，原边电流达到折算到原边负载电流-ILf(t5)/K值，该开关模态结束。此时，整流管DR1关断，DR2流过全部负载电流。

图3-19开关模态5

7开关模态6

[t5∽t6]，对应于图4-39，在这段时间里，电源给负载供电。在t6时刻，Q3关断，变换器开始另一半个周期的工作，其工作情况类似于上述的半个周期。

图3-20开关模态6

(2)UCC3895简介

图3-21UCC3895引脚排列图

图3-22UCC3895内部功

能框图UCC3895的各引脚功能(引脚排列见图4-21)

ADS：自适应延迟时间设置端。其功能是设置输出延迟死区时间的可编程最大与最小值之比。当ADS脚直接连接到CS脚时，没有延迟出现。当ADS接地时，有最大的延迟输出。在这种情况下，CS=0时的延迟时间是CS=2V（峰值电流门限电平）时的4倍，ADS按如下公式改变延迟脚DELAB和DELCD上的输出电压：

VDEL=[0.75×(VCSVADS)]+0.5V

式中VCS和VADS单位是伏特。ADS应限制在0∽2.5V之间，并且它必须小于或者等于CS。DELAB和DELCD引脚也将被箝位在最小值0.5V。

EAOUT：是误差放大器的输出端。它在IC内部与PWM比较器和空载比较器的同相输入端连接。EAOUT在内部被箝位到一个缓启动的电压。当EAOUT下降到低于500mV时，空载比较器关闭输出级，而当EAOUT上升到高于600mV时，它又让输出级再次开通。

CT：振荡器的定时电容器端。UCC3895的振荡器对CT充电，其充电电流可编程调节。CT上的波形是一个锯齿波，它的峰值电压为2.35V。振荡周期由下式近似计算：

5×RT×CTt=+120ns

各变量的单位是，CT用法拉，RT用欧姆，tosc用秒。CT的范围可从100∽880pF。请注意大的CT与小的RT组合将引起CT波形下降时间延长。该增加的下降时间将增大同步信号SYNC的脉宽，从而限制了OUTA、OUTB和OUTC、OUTD输出脉冲之间的最大相移，因此限制了变换器的最大占空比。CS：电流传感端。它是电流测量比较器的反相输入端，又是过流比较器和ADS放大器的同相输入端。电流传感信号用于逐周电流限制（在峰值电流模式控制下），并用于所有情况下的过流保护，带有一个第二级阀值的输出封锁。过流故障时使输出禁止，同时也激活了一个称为“软停止”的周期，其过程十分平缓。

DELAB、DELCD：是互补输出之间的死区调节。其中DELAB调节OUTA与OUTB开关之间的死区时间，DELCD调节OUTC与OUTD之间的死区时间。这个功能使外部同相桥臂的互补输出之间引入死区时间。这个死区时间就是外部谐振开通或关断发生的时刻。对两个半桥电路提供各自的死区，以适应不同的谐振电容器的充电需要。每级的死区时间可按下式来设置：

(25×10)×RDEL

tDELAY=+25nsVDEL

式中，VDEL用伏特，RDEL用欧姆，tDELAY用纳秒。DELAB和DELCD的最大电流约1mA。选择延迟

电阻器可限制电流不超过该最大值。当DELAB、DELCD同时或其中之一接基准电压REF时，会导

致可调节的输出死区为零。为了优化性能，需使这两脚的杂散电容小于10pF。

EAP：误差放大器的同相输入端。

EAN：误差放大器的反相输入端。

GND：除了输出级之外，是IC所有电路的接地端。

OUTA、OUTB、OUTC、OUTD：这四个是具有100mA的互补MOS驱动的输出端，适用于FET的驱动。OUTA和OUTB是完全互补的（假定无可调延迟时）。它们工作在接近50%的占空比和一半的振荡频率。OUTA和OUTB用于驱动一个半桥电路。OUTC和OUTD将驱动另一个半桥电路。它们与OUTA和OUTB具有相同的特性。OUTC是相对于OUTA移相，而OUTD则是相对于OUTB移相。

PGND：IC输出级的接地端。为了抑制来自开关噪音对模拟电路的影响，UCC3895有两个不同的接地端。PGND是为大电流输出级设置的接地点。GND和PGND两者应在电路板上紧密联结在一起靠近IC。而且因PGND携带大电流，所以电路板的布线应是低阻抗的。

RAMP：是脉宽调制PWM比较器的反相输入端。该脚在平均电流模式控制下接收CT脚上电压波形，或者在峰值电流模式下接收电流信号（正的斜率补偿）。在振荡器的死区时间里，IC内部一只放电晶体管接通RAMP。

RT：振荡器的定时电阻器端。外部电容CT，是一个取决于RT大小的固定电流充电，从而使UCC3895的振荡器工作。RT中的电流按下式计算：

IRT=3.0VRT

式中，RT用欧姆，IRT用安培。RT范围为40∽120KΩ。软启动充电电流和放电电流由IRT调节。SS/DISB：软启动或禁止端。该脚组合了这两个独立的功能。

①禁止模式：芯片的快速关闭是由如下任一种方法来实现的：在外部迫使SS/DISB低于0.5V；在外部强迫VREF低于4V；VDD降到低于UVLO欠压锁定门限电平；或者检测到过流故障信号（CS=2.5V）。

在VREF被拉到低于4V或UVLO条件下，SS/DISB经内部一个MOSFET开关被有效地拉到地电平。如果检测到过流信号，SS/DISB将灌入一个10×IRT的电流，直到SS/DISB低于0.5V。

②软启动模式：在故障之后或禁止条件过去后，VDD高于启动门限电平，或者在软停止期间SS/DISB降到低于0.5V,SS/DISB将转变到软启动模式。该脚输出一个电流IRT。在SS/DISB脚由用户选择的一只电容器，确定了软启动的时间。另外，可用一只电阻器与电容器并联，以限制SS/DISB脚的最大电压。注意，在软启动、软停止和禁止条件下，SS/DISB将有效地箝位EAOUT脚电压，使之近似为SS/DISB脚的电压。

SYNC：振荡器的同步端。该脚是双向的。当用作输出脚时，SYNC能作时钟信号，它与芯片内部的时钟脉冲相同。当用作输入脚时，SYNC将使芯片内部的振荡器无效，并充当它的时钟信号。该双向特性允许多个电源同步。SYNC信号也将在IC内部使CT电容器放电，并使接在RAMP脚的滤波电容器放电。

IC内部的SYNC电路是电平响应型的，它有一个1.9V的输入端低门限电平，并有一个2.1V的输入端高门限电平。一只小的3.9k电阻器可接在SYNC与GND之间，以缩小同步脉冲的宽度。

VDD：电源供电端。VDD应采用一只最小容量为1.0uF的旁路电容器接地，它具有低的等效串联电阻ESR和低的等效串联电感ESL。

REF：是5V±1.2%的电压参考基准。该基准电源向内部电路供电，也可向外部负载提供达5mA的电流。在欠压锁定期间基准电压关闭，而在所有其他失效状态时仍然工作。为使性能最佳，该脚对地应接一只0.1uF的低ESR和低ESL的旁路电容器。

(3)HIP4081简介

图3-23HIP4081引脚排列图

图3-24HIP4081内部功能框图

HIP4081的各引脚功能(引脚排列见图3-23)BHB：B路高端自举供电。要求外接自举二极管和自举电容。自举二极管的负极和自举电容的正极接这个引脚。由于引脚内部电荷泵提供30uA电流，以保持自举电压。内部电路将自举电压钳位到12.8V。

BHI：B路高端输入。控制B路BHO驱动的逻辑电平输入。BLI高电平输入时，可以禁止BHI的高电平输入，以防止半桥直通。DIS高电平输入时可禁止B路BHI高电平输入，这个引脚能被0－15V（不高于VDD）信号驱动。接到VDD的上拉电流100uA，就能保持B路BHI为高电平。当低端输入控制时，不必将高端输出和低端输出连接。

DIS：禁止输入端。逻辑电平输入。当该端置高时，4路输出置低，并屏蔽所有其它输入端。当DIS为低时，各输出端受其他输入端控制。这个引脚能被0－15V（不高于VDD）信号驱动。接到VDD的上拉电流100uA，能使该端在浮空时保持高电平。

VSS：芯片负电源。一般接地。

BLI：B路低端输入。控制B路BLO驱动的逻辑电平输入。如果B路BHI是高或者外部没连接，B路BLI将控制B路BHO和B路BLO的驱动，并具有由HDEL和LDEL设定死区时间。DIS高电平输入将屏蔽B路BLI高电平输入，这个引脚能被0－15V（不高于VDD）信号驱动。如果这个脚没被驱动，接到VDD的上拉电流100uA，就能保持B路BHI为高电平。

ALI：A路低端输入。控制A路ALO驱动的逻辑电平输入。如果A路AHI是高或者外部没联接，BL1控制BHO和BLO的驱动，并具有由HDEL和LDEL设定死区时间。DIS高电平输入将屏蔽ALI高电平输入，这个引脚能被0－15V（不高于VDD）信号驱动。如果这个脚没被驱动，接到VDD的上拉电流100uA，就能保持ALI为高电平。

AHI：A路高端输入。控制A路AHO驱动的逻辑电平输入。AL1高电平输入时，可以禁止AHI的高电平输入，以防止半桥直通。DIS高电平输入时，禁止A路AHI高电平输入，这个引脚能被0－15V（不高于VDD）信号驱动。接到VDD的上拉电流100uA，就能保持A路AHI为高电平。当低端输入控制时，不必将高端输出和低端输出联接。

HDEL：高端开通延时。连接下拉电阻，设定两个高端驱动开通延时的延时电流。低端驱动关断时不带可调延时。保证了高端不会直通。HDEL的参考电压是5.1V。

LDEL：低端开通延时。连接下拉电阻，设定两个低端驱动开通延时时间。高端驱动关断时不带可调延时。保证了低端不会直通。HDEL的参考电压是5.1V。

AHB：A路高端自举供电。要求外接自举二极管和自举电容。自举二极管的负极和自举电容的正极接这个引脚。由于引脚内部电荷泵提供30uA电流，以保持自举电压。内部电路将自举电压钳位到12.8V。

AHO：A路高端输出。接到A路高端功率MOS管的门极。

AHS：A路高端源极连接。接到A路高端功率MOS管的源极，将自举电容的负极接到这个脚。

ALO：A路低端输出。接到A路低端功率MOS管的门极。

ALS：A路低端源极连接。接到A路低端功率MOS管的源极。

VCC：门极驱动的供电电源的正极。必须和VDD相同。将两个自举二极管的阳极接到这个脚。

VDD：门极驱动的供电电源的正极。必须和VCC相同。这个脚和VSS之间应去耦。BLS：B路高端源极连接。接到A路高端功率MOS管的源极，将自举电容的负极接到这个脚。

BLO：B路低端输出。接到A路低端功率MOS管的门极

BHS：B路低端源极连接。接到A路低端功率MOS管的源极,将自举电容的负极接到这个脚。

BHO：B路高端输出。接到B路高端功率MOS管的门极。(4)稳压反馈电路简介

输出电压经电阻分压后通过一并联调压器TL431加以调整，再通过一光耦耦合至控制芯片UCC3895的电压误差比较器输入端，在这里，芯片内部的电压误差比较器接成射极跟随器的形式。放大器输出信号再跟锯齿波相比较产生相移控制PWM波，从而产生主电路所需的四路脉冲波控制信号来控制主电路开关管的开通与关断时刻，实现稳定输出电压的目的。D7、D8、R23和D11组成稳压电路，给光耦提供电源。

四、实验内容

1控制电路的波形测试，UGS和UDS的波形测试。2调节输入电压，观察控制电路的波形变化情况。五、思考题

1PS-ZVS-PWM软开关的工作原理是什么？主要有几部分组成？2PS-ZVS-PWM的控制方式有什么特点？

六、实验方法

1控制电路的波形测试，UGS和UDS的波形测试。。

①将开关K打在关状态，开启电源开关，用双踪示波器同时观察OUTA、OUTB、OUTC、OUTD的波形，并记录，注意波形的相位关系。

②将开关K打在开状态，用双踪示波器同时观察Q3和Q4的UGS和UDS信号和UAB的波形，并记录，观察UGS和UDS信号的波形是否满足零电压开通关断的时序条件？

2调节输入电压，观察控制电路的波形变化情况。

调节输入电压，用万用表测量输出电压值。填入下表；VinVout七、实验报告1按实验方法的要求，分别绘出电路各测试点波形和数据表格，并分析之。2总结PS-ZVS-PWM软开关的工作原理和结构。八、注意事项

实验十GTO、MOSFET、GTR、IGBT驱动与保护电路实验

一、实验目的

1理解各种自关断器件对驱动与保护电路的要求。

2熟悉各种自关断器件的驱动与保护电路的结构及特点。3掌握由自关断器件构成PWM直流斩波电路原理与方法。二、实验所需挂件及附件序号型号12DJK01电源控制屏DJK06给定及实验器件备注该控制屏包含“三相电源输出”等几个模块。该挂件包括“负载”等几个模块345DJK07新器件特性实验双踪示波器该挂件包括“IGBT”、“GTR”等几个模块自备DJK12功率器件驱动电路实验箱该挂件包括“PWM发生电路”等几个模块三、实验线路及原理自关断器件的实验接线及实验原理图如图3-27所示，图中直流电源可由控制屏上的励磁电压提供，或由控制屏上三相电源中的两相经整流滤波后输出，接线时，应从直流电源的正极出发，经过限流电阻、自关断器件及保护电路、直流电流表、再回到直流电源的负端，构成实验主电路。

图3-25自关断器件的实验接线及原理图

四、实验内容

自关断器件及其驱动、保护电路的研究（可根据需要选择一种或几种自关断器件）。五、实验方法

1GTR的驱动与保护电路实验在本实验中，把DJK12实验挂箱中的频率选择开关拨至“低频档”。然后调节频率按钮，使PWM波输出频率在“1KHz”左右。在主电路中，直流电源由控制屏上的励磁电源输出，负载电阻R用DJK06上的灯泡负载，直流电压、电流表均在控制屏上。

驱动与保护电路接线时，要注意控制电源及接地的正确连接。对于GTR器件，采用±5V电源驱动。接线时，PWM波形的输出端接GTR驱动模块的输入端，±5V电源分别接GTR电源的输入端。

实验时应先检查驱动电路的工作情况。在未接通主电路的情况下，接通驱动模块的电源，此时可在驱动模块的输出端观察到相应的波形，调节PWM波形发生器的频率及占空比，观测PWM波形的变化规律。

在驱动电路正常工作后，将占空比调小，然后合上主电路电源开关，再调节占空比，用示波器观测、记录不同占空比时基极的驱动电压、GTR管压降及负载上的波形。

测定并记录不同占空比α时负载的电压平均值Ua于下表中：

αUa2GTO的驱动与保护电路实验将DJK12实验挂箱上的频率选择开关拨至“低频档”，调节频率调节电位器，使方波的输出频率在“1KHz”左右，然后再按实验原理图接好驱动与保护电路。其基本的实验方法与GTR的驱动与保护电路及斩波调速实验相同。

3MOSFET的驱动与保护电路实验将DJK12实验挂箱上的频率选择开关拨至“高频档”，调节频率调节电位器，使方波的输出频率在“8KHz～10KHz”范围内，然后再按实验原理图接好驱动与保护电路的实验线路，其基本的实验方法与GTR的驱动与保护电路实验一致。

4IGBT的驱动与保护电路实验

在本实验中，DJK12实验挂箱中的频率选择开关拨至“高频档”，改变频率调节电位器，使方波的输出频率在“8KHz～10KHz”范围内，然后再按实验原理图接好驱动与保护电路的实验线路，其基本的实验方法与GTR的驱动与保护电路实验一致。

六、实验报告

1整理并画出不同自关断器件的基极（或控制极）驱动电压、驱动电流、元件管压降的波形。

2画出Ua=f(α)的曲线。3讨论并分析实验中出现的问题。

七、注意事项

1连接驱动电路时必须注意各器件不同的接地方式。

2不同的自关断器件需接不同的控制电压，接线时应注意正确选择。

3实验开始前，必须先加上自关断器件的控制电压，然后再加主回路的电源；实验结束时，必须先切断主回路电源，然后再切断控制电源。

友情提示：本文中关于《电力电子实训指导书》给出的范例仅供您参考拓展思维使用，电力电子实训指导书：该篇文章建议您自主创作。

　　来源：网络整理免责声明：本文仅限学习分享，如产生版权问题，请联系我们及时删除。

《电力电子实训指导书》
由互联网用户整理提供,转载分享请保留原作者信息,谢谢!
http://m.bsmz.net/gongwen/587810.html