《电力电子技术》实验教学大纲编写：赵张飞审核：李晓辉课程编码1302301课程名称电力电子技术学分适用专业应用物理学考核形式学时10模拟电子技术、数字六先修课程开课学期电子技术一、课程简介：本课程是应用物理学专业必修的专业基础课。其任务是使学生熟悉各种电力电子器件的特性和使用方法：掌握各种电力电子电路的结构、工作原理、控制方法、设计计算方法及实验技能：熟悉各种电力电子装置的应用范围及技术经济指标。同时，为后续专业课程的学习打好基础，本实验课是与《电力电子技术》课程相配套的实验课程。二、课程实验教学目的与要求电力电子技术实验是培养学生创新意识和实践能力的重要教学环节。该实验使学生熟悉和掌握晶闸管等电力电子器件的结构、原理、特性和使用方法，熟悉和掌握各种基本的整流电路、直流斩波电路、交交变频电路和逆变电路的结构、工作原理、波形分析和控制方法，掌握PWM技术的工作原理和控制特性，掌握基本电力电子装置的实验和调试方法。三、实验项目实验一单结晶体管触发电路和单相半波可控整流电路（一）实验目的、任务1、熟悉单结晶体管触发电路的工作原理，接线及电路中各元件的作用；2、观察单结晶体管触发电路各点的波形，掌握调试步骤和方法3、对单相半波可控整流电路在电阻负载及电阻电感负载时的工作过程作全面分析；4、了解续流二极管的作用。（二）基本要求1、了解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负载时的工作波形；
《电力电子技术》实验教学大纲 编写：赵张飞 审核：李晓辉 课程编码 1302301 课程名称 电力电子技术 适用专业 应用物理学 学 分 考核形式 学时 10 先修课程 模拟电子技术、数字 电子技术 开课学期 六 一、课程简介： 本课程是应用物理学专业必修的专业基础课。其任务是使学生熟悉各种电力电子器件的特性和使用 方法；掌握各种电力电子电路的结构、工作原理、控制方法、设计计算方法及实验技能；熟悉各种电力 电子装置的应用范围及技术经济指标。同时，为后续专业课程的学习打好基础，本实验课是与《电力电 子技术》课程相配套的实验课程。 二、课程实验教学目的与要求 电力电子技术实验是培养学生创新意识和实践能力的重要教学环节。该实验使学生熟悉和掌握晶闸 管等电力电子器件的结构、原理、特性和使用方法，熟悉和掌握各种基本的整流电路、直流斩波电路、 交交变频电路和逆变电路的结构、工作原理、波形分析和控制方法，掌握 PWM 技术的工作原理和控制 特性，掌握基本电力电子装置的实验和调试方法。 三、实验项目 实验一 单结晶体管触发电路和单相半波可控整流电路 （一）实验目的、任务 1、熟悉单结晶体管触发电路的工作原理，接线及电路中各元件的作用； 2、观察单结晶体管触发电路各点的波形，掌握调试步骤和方法； 3、对单相半波可控整流电路在电阻负载及电阻电感负载时的工作过程作全面分析； 4、了解续流二极管的作用。 （二）基本要求 1、了解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 负载时的工作波形；
3、掌握单相半波可控整流电路接不同负载时U。、1。的计算方法。（三）实验基本原理1、实验电路（1）单结晶体管触发电路如图1-1所示TR2vi本B11OTP1V本V2本3/AC60V图1-1单结晶体管触发电路原理图触发电路原理：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U，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U，，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。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。单结晶体管触发电路的各点波形如图1-2所示。（2）单相半波可控整流电路，如图1-3所示VTI7A电感件VU高体图1-3单相半波可控整流电路2、电阻性负载输出直流电压平均值0.45U2(1+cosα)Ud=2图1-2单结晶体管触发电路各点的电压波形（α=90°）
3、掌握单相半波可控整流电路接不同负载时 Ud 、 d I 的计算方法。 （三）实验基本原理 1、实验电路 （1）单结晶体管触发电路如图 1-1 所示 图1-1 单结晶体管触发电路原理图 触发电路原理：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 U p 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。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。单结晶体管触发电路的各点波形如图1-2所示。 （2）单相半波可控整流电路，如图1-3所示 图1-3 单相半波可控整流电路 2、电阻性负载输出直流电压平均值 Ud 2 0.45 (1 cos ) 2 + = U 图1-2单结晶体管触发电路各点的电压 波形（ = 90 ）
（四）实验内容及重点、难点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：3、单相半波整流电路带电阻性负载时Ua/U2=f(α)特性的测定；4、单相半波整流电路带电阻阻感性负载时续流二极管作用的观察。实验二单相桥式全控整流及有源逆变电路实验（一）实验目的、任务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、掌握逆变颠覆产生的原因及预防方法。（二）基本要求1、了解有关单相桥式全控整流电路的相关内容；2、了解有关有源逆变电路的内容，掌握实现有源逆变的基本条件。（三）实验基本原理1、实验电路图2-1为单相桥式整流带电阻阻感性负载，其输出负载R用D42三相可调电阻器，将两个900Q接成并联形式，电抗L。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DJK031组件挂箱上的“锯齿波同步移相触发电路I”和“ⅡI”。A发电总发装电图2-1单相桥式整流实验原理图图2-2单相桥式有源变电路实验原理图图2-2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，逆变桥电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L。和触发电路与整流所用相同。2、单相桥式全控整流电路带电阻性负载输出直流电压平均值
（四）实验内容及重点、难点 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； 3、单相半波整流电路带电阻性负载时 ( ) Ud U2 = f 特性的测定； 4、单相半波整流电路带电阻阻感性负载时续流二极管作用的观察。 实验二 单相桥式全控整流及有源逆变电路实验 （一）实验目的、任务 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、掌握逆变颠覆产生的原因及预防方法。 （二）基本要求 1、了解有关单相桥式全控整流电路的相关内容； 2、了解有关有源逆变电路的内容，掌握实现有源逆变的基本条件。 （三）实验基本原理 1、实验电路 图2-1为单相桥式整流带电阻阻感性负载，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2-1 单相桥式整流实验原理图 图2-2单相桥式有源逆变电路实验原理图 图2-2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，逆变桥电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。 2、单相桥式全控整流电路带电阻性负载输出直流电压平均值
(l+cosα)Ua=0.9U,2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）实验内容及重点、难点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，实验三三相桥式全控整流及有源逆变电路实验（一）实验目的、任务1、加深理解三相桥式全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）基本要求1、掌握有关三相桥式全控整流电路的相关内容；2、掌握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、掌握有关集成触发电路的内容，掌握该触发电路的工作原理。（三）实验基本原理1、实验电路实验线路如图3-1及图3-2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DJK02-1中的集成触发电路，由KC04、KC41、KC42等集成芯片组成，可输出经高频调制后的双窄脉冲链。集成触发电路的原理可参考有关内容，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900Q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DJK02获得。在三相桥式有源逆变电路中，电阻、电感与整流的一致，而三相不控整流及心式变压器均在DJK10挂件上，其中心式变压器用作升压变压器，逆变输出的电压接心式变压器的中压端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。?A1:本环小相电游输售-椎电满辅出心式变压WUVOU铺出警达环小合定给定ourTm图3-1整流电路实验原理图图3-2有源逆变电路实验原理图
Ud 2 (1 cos ) 0.9 2 + = U 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）实验内容及重点、难点 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。 实验三 三相桥式全控整流及有源逆变电路实验 （一）实验目的、任务 1、加深理解三相桥式全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）基本要求 1、掌握有关三相桥式全控整流电路的相关内容； 2、掌握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、掌握有关集成触发电路的内容，掌握该触发电路的工作原理。 （三）实验基本原理 1、实验电路 实验线路如图3-1及图3-2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DJK02-l中的集成触发电路，由KC04、KC41、KC42等集成芯片组成，可输出经高频调 制后的双窄脉冲链。集成触发电路的原理可参考有关内容，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DJK02获得。 在三相桥式有源逆变电路中，电阻、电感与整流的一致，而三相不控整流及心式变压器均在DJK10挂 件上，其中心式变压器用作升压变压器，逆变输出的电压接心式变压器的中压端Αm、Bm、Cm，返回电网 的电压从高压端Α、B、C输出，变压器接成Y／Y接法。 图3-1整流电路实验原理图 图3-2有源逆变电路实验原理图
2、三相桥式全控整流电路带阻感性负载输出直流电压平均值Ua=2.34U,cosα（四）实验内容及重点、难点1、三相桥式全控整流电路：2、三相桥式有源逆变电路：实验四直流斩波电路实验（一）实验目的、任务1、加深理解斩波器电路的工作原理。2、掌握波器主电路、触发电路的调试步骤和方法。3、熟悉波器电路各点的电压波形。（二）基本要求1、掌握教材中有关斩波器的内容，弄清脉宽可调波器的工作原理。2、掌握有关波器及其触发电路的内容，掌握波器及其触发电路的工作原理及调试方法。（三）实验基本原理本实验采用脉宽可调的晶闸管斩波器，主电路如图4-1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+UdO，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+UdC变为-UdO，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+UdO，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。4V+脑磁电源L2VTIR已费斩波主电路Vui1003家=CYVvT2本vD3G1 K1 G2K2平VDI给定斩波触发电路2图4-1波主电路原理图图4-2斩波电路实验接线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，斩波器触发电路原理可参考实验指导书。斩波电路实验接线如图4-2所示，电阻R用D42三相可调电阻，用其中一个900Q的电阻；励磁电源和直流电压、电流表均在控制屏上
2、三相桥式全控整流电路带阻感性负载输出直流电压平均值 Ud = 2.34U2 cos （四）实验内容及重点、难点 1、三相桥式全控整流电路； 2、三相桥式有源逆变电路； 实验四 直流斩波电路实验 （一）实验目的、任务 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）基本要求 1、掌握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、掌握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。 （三）实验基本原理 本实验采用脉宽可调的晶闸管斩波器，主电路如图4-1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4-1 斩波主电路原理图 图4-2 斩波电路实验接线图 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，斩波器触发电路原理可参考实验指 导书。斩波电路实验接线如图4-2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