1．正弦波同步触发电路

    正弦波同步触发电路由同步移相和脉冲形成放大等环节组成，其原理图如图1-13所示。

同步信号由同步变压器副边提供。晶体管V1左边部分为同步移相环节，在V1的基极上综合了同步信号UT，偏移电压Ub及控制电压Uct，RP2可调节Ub，调节Uct可改变触发电路的控制角。脉冲形成放大环节是一集基耦单稳态脉冲电路，V2的集电极耦合到V3的基极，V3的集电极通过C4,RP3耦合到V2的基极。当同步移相环节送出负脉冲时，使单稳电路翻转，从而输出脉宽可调的触发脉冲。调节元件均装在面板上，同步变压器副边已在内部接好

.

实验二    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

1．将NMCL—05面板上左上角的同步电压输入端接主控制屏的U、V输出端相连，将“触发电路选择”拨至“正弦波”位置。

2. 将NMCL31面板的、地分别接到NMCL05面板的、8端。

3. 将NMCL05面板的G、K端接至NMCL33面板的或任一晶闸管的G、K端。

四．实验设备及仪器

1．NMCL—05、31、32、33组件

2．双踪示波器

3．万用表

五．实验方法

1．合上主电路电源开关，并打开NMCL—05面板右下角的电源开关。

2．确定脉冲的初始相位。当Uct=0时，要求a接近于180^O。调节RP使U3波形与图1b中的U1波形相同，这时正好有脉冲输出，a接近180^O。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。

3．保持RP不变，调节NMCL-31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。

4．调节Uct使、观察并记录面板上观察孔“1”~“7”及输出脉冲电压波形。

图1 初始相位的确定

六．实验报告

1．画出、时，观察孔“1”~“7”及输出脉冲电压波形。

2．指出Uct增加时，a应如何变化？移相范围大约等于多少度？指出同步电压的那一段为脉冲移相范围。

七．注意事项

注：由于在以上操作中，脉冲输出未接晶闸管的控制极和阴极，所以在用示波器观察触发电路各点波形时，特别是观察脉冲的移相范围时，可用导线把触发电路的地端（“2”）和脉冲输出“K”端相连。但一旦脉冲输出接至晶闸管，则不可把触发电路和脉冲输出相连，否则造成短路事故，烧毁触发电路。

采用锯齿波触发电路或其它触发电路，同样需要注意，谨慎操作。

实验三  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

1．将NMCL—05面板上左上角的同步电压输入端接主控制屏的U、V输出端相连，将“触发电路选择”拨至“锯齿波”位置。

2. 将NMCL31面板的、地分别接到NMCL05面板的、7端。

四．实验设备及仪器

1．NMCL—05、31、32、33组件

2．双踪示波器

3．万用表

五．实验方法

1．将NMCL05面板的、端接至NMCL33面板的 G、K端。将NMCL05面板的、端接至NMCL33面板的 G、K端。

2．合上主电路电源开关，并打开NMCL—05面板右下角的电源开关。

3. 使，调节NMCL05面板的使“3”的锯齿波刚出现平顶。

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U_G1K1的波形，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。

3．保持不变，调节、，使。用示波器观察各点波形。

4．保持、也不变，调节Uct，使、，观察并记录U1~U5及输出脉冲电压U_G1K1，U_G2K2的波形，并标出其幅值与宽度。

用导线连接“K1”和“K3”端，用双踪示波器观察U_G1K1和U_G3K3的波形，调节电位器RP3，使U_G1K1和U_G3K3间隔180⁰。

六．实验报告

1．整理，描绘实验中、记录的各点波形，并标出幅值与宽度。

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？

3．怎样确认、？

4．讨论分析其它实验现象。

七．注意事项

参见实验二的注意事项。

实验四  单相桥式半控整流电路实验

（设计性实验）

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—电感性负载时的工作。

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

由学生自己完成设计方案。

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（带续流二极管）。

四．实验设备及仪器

1．NMCL—03A可调电阻器、05、31、32、33、331平波电抗器组件

2．双踪示波器

3．万用表

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U_ct=0时，接通主电源。然后逐渐增大U_ct，使整流电路投入工作。

（3）断开整流电路时，应先把U_ct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。

4．NMCL—33的内部脉冲需断开。

六．实验方法

1．将NMCL—05面板左上角的同步电压输入接主控制屏的U、V输出端， “触发电路选择”拨向“锯齿波”。

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。注意观察波形时，须断开变压器和NMCL-33组件的连接线。

2．单相桥式晶闸管半控整流电路供电给电阻性负载：

连接变压器和NMCL-33组件。

（a）调节电阻负载至最大。

调节NMCL-31的给定电位器RP1，使U_ct=0。

合上主电路电源。

调节NMCL-31的给定电位器RP1，使α=90°，测取此时整流电路的输出电压U_d=f（t），输出电流i_d=f（t）以及晶闸管端电压U_VT=f（t）波形，并测定交流输入电压U₂、整流输出电压U_d，验证

。

若输出电压的波形不对称，可分别调整锯齿波触发电路中、电位器。

（b）采用类似方法，分别测取、时的U_d、i_d、U_vt波形。

3．单相桥式半控整流电路供电给电阻—电感性负载

（a）接上续流二极管以及平波电抗器。

调节NMCL-31的给定电位器RP1，使U_ct=0。

合上主电源。

（b）调节U_ct，使α=90°，测取输出电压U_d=f（t），电感上的电流i_L=f（t），整流电路输出电流i_d=f（t）以及续流二极管电流i_VD=f（t）波形，并分析三者的关系。调节电阻R_d，观察i_d波形如何变化，注意防止过流。

（c）调节U_ct，使α分别等于、时，测取U_d，i_L，i_d，i_VD波形。

（d）断开续流二极管，观察U_d=f（t），i_d=f（t）。

突然切断触发电路，观察失控现象并记录U_d波形。若不发生失控现象，可调节电阻R_d。

七．实验报告

1．绘出单相桥式半控整流电路供电给电阻负载，电阻—电感性负载情况下，当、、时的U_d、i_d、U_VT、i_VD等波形图并加以分析。

2．分析续流二极管作用及电感量大小对负载电流的影响。

八．思考

1．在可控整流电路中，续流二极管VD起什么作用？在什么情况下需要接入？

2．能否用双踪示波器同时观察触发电路与整流电路的波形？

实验五   三相桥式全控整流及有源逆变电路实验

（设计性和综合性实验）

一．实验目的

1．熟悉三相桥式全控整流及有源逆变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

2．三相桥式有源逆变电路

3．观察整流或逆变状态下，模拟电路故障现象时的波形。

三．实验线路及原理

实验线路如图2所示。主电路由三相全控变流电路及作为逆变直流电源的三相不控整流桥组成。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链。三相桥式整流及有源逆变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—03A可调电阻器、05、31、32、33、35、331平波电抗器组件

2．双踪示波器

3．万用表

五．实验方法

1．按图接线，未上主电源之前，检查晶闸管的脉冲是否正常。

（1）打开NMCL-31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，相互间隔60^o的幅度相同的双脉冲。

（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60⁰，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NMCL31面板的接至NMCL-33面板的Uct端，调节偏移电压Ub，在Uct=0时，使a=150^o。

    2．三相桥式全控整流电路

    按图接线，S拨向左边短接线端，将Rd调至最大(450W)。

合上主电源。

调节，使a在30^o~90^o范围内，用示波器观察记录a=30^O、60^O、90^O时，整流电压u_d=f（t），晶闸管两端电压u_VT=f（t）的波形，并记录相应的Ud和交流输入电压U₂数值。

3．三相桥式有源逆变电路

断开电源开关后，将S拨向右边的不控整流桥，调节Uct，使a仍为150^O左右。

调节Uct，观察a=90^O、120^O、150^O时, 电路中u_d、u_VT的波形，并记录相应的Ud、U₂数值。

4．电路模拟故障现象观察。在整流状态时，断开某一晶闸管元件的触发脉冲开关，则该元件无触发脉冲即该支路不能导通，观察并记录此时的u_d波形。

六．实验报告

1．作出整流电路的输入—输出特性U_d/U₂=f（α）

2．画出三相桥式全控整流电路时，a角为30^O、60^O、90^O时的u_d、u_VT波形

3．画出三相桥式有源逆变电路时，β角为150^O、120^O、90^O 时的u_d、u_VT波形

4．简单分析模拟故障现象

实验六  直流斩波电路（设计性）的性能研究

一．实验目的

熟悉两种斩波电路（buck  chopper 、boost  chopper）的工作原理，掌握这两种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．斩波电路的连接

3．斩波电路的波形观察及电压测试

三．实验设备及仪器

1．NMCL-22、32组件

2．示波器

3．万用表

四．实验方法

按照面板上各种斩波器的电路图，取用相应的元件搭成相应的斩波电路即可。直流斩波电路中的R1、R2、R3为电流取样电阻，R4、R5是小负载电阻，R6是大负载电阻，L1、L2、L3是小电感，L4是大电感。

1．SG3525性能测试（UPW部分）

先按下开关S1

（1）锯齿波周期与幅值测量（分开关S2、S3、S4合上与断开多种情况）。用示波器观测“1”、“4”端，填写下表。

（2）示波器接于“2”，“4”端，调节电位器RP观测输出最大与最小占空比。

2．buck chopper

(1)连接电路

将UPW（脉宽调制器）的输出端“2”端接到斩波电路中IGBT管VT的G端，“4”接E端，分别将斩波电路的“1”与“3”，“4”与“12”，“12”与“16”，“15”与“20”，21与“13”，“13”与“2”相连，照面板上的电路图接成buck  chopper斩波器。

（2）观察负载电压、电流波形

经检查电路无误后，按下开关S1、S8，用示波器观察负载电阻R6两端的电压、电流波形，调节UPW的电位器RP,即改变IGBT的导通占空比α，观察负载电压U₀的变化，取几组不同占空比对应的电压值填于下表，并记录电压波形（电压用万用表测量）。

（3）改变脉冲信号周期

在S2、S3、S4合上与断开的多种情况下，重复步骤（2）、（3），并比较有何不同。

（4）改变电阻、电感参数

可将几个电感串联或并联，以达到改变电感值的目的，也可改变负载电阻，观察并记录改变参数后的负载电压与电流波形。如将上述L4换成小电感L1,即“15”、“16”分别换为“5”“6”,或将R6换成R4,即将“20”与“21”分别换为“14”与“15”。分别看电感电阻变化对负载电压与电流的影响。

3．Boost  Chopper

(1)连接电路

VT的G、E端接法同上，分别将斩波电路的“1”与“15”，“16”与“3”，“3”与“13”，“12”与“21”，“22”与“20”，“20”与“4”，“4”与“2”相连。

(2)观察负载电压电流波形

检查电路无误后按下开关S1、S8，用示波器观察R6两端波形，调节RP改变导通占空比α，观察负载电压电流波形，并取几组不同占空比时的电压U₀填于下表。

(3)改变脉冲信号周期

在S2、S3、S4合上与断开的多种情况下，重复上步骤（2）

五．实验报告

1．在Buck  Chopper实验中，据不同占空比算出理论输出电压值并与实际值做比较。

2．在Boost  Chopper实验中，据不同占空比算出理论输出电压值并与实际值做比较。

实验七  采用自关断器件的单相交流调压电路研究

一．实验目的

1．掌握采用自关断器件的单相交流调压电路的工作原理、特点、波形分析与使用场合。

2．熟悉PWM专用集成电路SG3525的组成、功能、工作原理与使用方法。

二．实验内容

1．PWM专用集成电路SG3525性能测试

2．控制电路相序与驱动波形测试

3．带与不带电感时负载与mos管两端电压波形测试

4．在不同占空比条件下，负载端电压、负载端谐波与输入电流的位移因数测试。

三．实验系统组成及工作原理

随着自关断器件的迅速发展，采用晶闸管移相控制的交流调压设备，已逐渐被采用自关断器件（GTR、MOSFET、IGBT等）的交流斩波调压所代替，与移相控制相比，斩波调压具有下列优点：

（1）谐波幅值小，且最低次谐波频率高，故可采用小容量滤波元件；

（2）功率因数高，经滤波后，功率因数接近于1。

（3）对其他用电设备的干扰小。

因此，斩波调压是一种很有发展前途的调压方法，可用于马达调速、调温、调光等设备。本实验系统以调光为例，进行斩波调压研究。

斩波调压的主回路由MOSFET及其反并联的二极管组成双向全控电子斩波开关。当MOS管分别由脉宽调制信号控制其通断时，则负载电阻R_L上的电压波形如图5—9b所示（输出端不带滤波环节时），显然，负载上的电压有效值随脉宽信号的占空比而变，当输出端带有滤波环节时的负载端电压波形如图5—9c所示。

脉宽调制信号由专用集成芯片SG3525产生，有关SG3525的内部结构、功能、工作原理与使用方法等可参阅双闭环可逆直流脉宽调速系统实验。

控制系统中由变压器T、比较器和或非门等组成同步控制电路以确保交流电源的2端为正时，MOS管VT₁导通；而当交流电源的1端为正时，MOS管VT₂导通。

四．实验设备和仪器

1．NMCL-22实验挂箱  2．万用表  3．双踪示波器

五．实验方法

1．SG3525性能测试

先按下开关s1。

（1）锯齿波周期与幅值测量(分开关s2、s3、s4合上与断开多种情况）。测量“1”端。

（2）输出最大与最小占空比测量。测量“2”端。

2控制电路相序与驱动波形测试

将“UPW”的2端与控制电路的4端相连。将电位器RP左旋到底，按下开关s1、s6、s7，用双踪示波器观察并记录下列各点波形：

（1）控制电路的1、2与地端间波形，应仔细测量该波形是否对称互补；

（2）控制电路的3、5与地端间波形；

（3）主电路的4与5及6与5端间波形；

3．不带电感时负载与mos管两端电压波形测试

将主电路的3与4短接，将upw的电位器Rp右旋到大致中间的位置，测试并记录负与mos管两端电压波形

4带电感时负载与mos管两端电压波形测试

将主电路的3与4不短接，将upw的电位器rp右旋到大致中间的位置，测试并记录负载与mos管两端电压波形

5不同占空比D时的负载端电压测试

实验中，将电位器rp从左至右旋转4-5个位置，分别观察并记录SG3525的输出2端脉冲的占空比、负载端电压大小与波形

6不同载波频率时的滤波效果比较

使电感接入电路，在s2、s3、s4合上与断开多种情况下，观察并记录负载两端波形。

7不同占空比d时的负载端谐波大小的测试

分别观察并记录Rp左旋与右旋到底时的负载端波形，从而判断出占空比d大小对负载端谐波大小的影响。

8输入电流的位移因数测试

（1）将主电路的3、4两端用导线短接，即不接入电感

（2）在不同占空比条件下，用双踪示波器同时观察并记录2与1端和2与6端间波形。

五．思考题

1 当主电路接纯电阻负载（即将电感短路）时，可见负载电压波形存在死区，其产生的原因是什么？

2 当主电路接电感性负载时，在电压的过零点会出现一尖峰脉冲，且其幅值随占空比的增大而增大。试分析其产生的原因以及抑制的方法。

 

第二篇：电力电子技术实验指导书

电力电子技术实验指导书

杨钧 蔡型 编

广东工业大学自动化学院

前言

电力电子技术是一门实践性很强的课程。电力电子技术实验结合教材的理论知识选用目前先进，实用的典型电路进行实验研究。学生运用运所学的理论知识分析实验中出现的各种问题和现象，验证所学的理论知识。掌握实验的基本技能和方法，培养学生分析、解决问题的能力。

随着电力电子技术的发展，实验设备不断更新。实验前必须做好准备，仔细阅读实验指导书。应根据实验指导书的要求、步骤进行操作。遵守实验室规章制度，特别要注意用电安全。

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目录

实验一 三相桥式全控整流电路的性能研究----------------------------------3 实验二 电压型三相桥式逆变电路的性能研究-------------------------------11 实验三 半桥开关稳压电源的性能研究-------------------------------------15 实验四 单相桥式半控整流电路的性能研究---------------------------------20 综合性、设计性实验------------------------------------------------------------------------------25 实验五 功率因数校正电路的计算仿真实验

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实验一 三相桥式全控整流电路的性能研究

1.实验目的

熟悉三相桥式全控整流电路的结构，元器件和工作原理，了解、掌握以下内容：

（1） 晶闸管器件的工作原理。

（2） 集成触发电路TCA785的工作原理和使用方法。 （3） 三相桥式全控整流电路的结构和工作原理。 （4） 触发电路的定相。

2.实验电路的组成和工作原理

SQZ-1型三相桥式全控整流电路实验装置面板示意图见图1-1，原理图见图1-2。从图1-2可以看出：主要由主电路、输入放大器、集成触发电路等组成。

前一编号的晶闸管补发一个脉冲触发，保证共阴组、共阳组，各有一个晶闸管同时导通时，形成负载电流的通路。

（2）输入放大器见图1-2，输入放大电路是一个正偏移、带深度负反馈和上下限幅的两级放大器。其作用是将控制信号进行功率放大和限幅。并将正-负极性的控制信号转换成正极性控制信号，适应触发电路对控制信号的要求。

（3）触发电路见图1-2、图1-3，采用西门子公司研制生产的一种锯齿波集成移 相触发器TCA785。它集同步检测、移相、脉冲形成和保护于一体。其主要性能：1）外接直流电压9~18V。2）同步电压≥2V（其峰值应小于外接直流电压）。3）

移相范围0~1800。4）输出电流≤450mA⑤脉冲均衡度≤1.5⑥脉冲前沿≤1μS。工作时，同步电压从5脚加入。经同步过零检测到同步寄存器控制锯齿波信号发生器，产生锯齿波。改变10脚上的电容或9脚上的电阻，即可改变锯齿波的斜率。锯齿波与11脚的控制信号比较后产生脉冲。触发角α的大小取决于11脚的控制电压大小。14、15脚分别为输出端。脉冲宽度由外接在12脚上的电容决定。6脚为零电平时，封锁脉冲输出。

（4）确定同步电压、主电路电压顺相序，初始相位角α=900后。调负给定电位器RP2，可改变移相控制电压Uco（0-8V）的大小，改变移相控制角α（00-900）的大小

图1-3 TCA785组成的三相全控桥触发电路

3. 实验内容

（1） 预习实验指导书，

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（2） 将实验装置的电源开关拨向ON位置，电源指示灯亮。

检查主电路电压与同步电压的相位的关系：以GND为参考点（主变压器TR的二次绕组中点O在箱内巳经与GND相连），用示波器检查主电路电压a、b、c；同步电压A相、B相、C相应为互隔1200的正弦波，顺相序。请将ua，GND；A相同步的波形和主电路ua滞后A相同步电压多少电角？记录于图1-4中。

图1-4 主电路电压与同步电压的相序

（3） 整定锯齿波最高点为8V

图1-5 三相锯齿波波形 6

以GND为参考点，用示波器观察Xa、Xb、Xc检测点的波形，分别调钭率电位器RP3、RP4、RP5，当锯齿波斜率升到平顶时，即为+15V，占示波器Y轴3大格即15小格，每小格对应1V 。然后，再调RP3、RP4、RP5，使Xa、Xb、Xc的锯齿波的最高点均为8V占示波器Y轴8小格 。请将波形记录于图1-5中

（4）以GND为参考点观察X1~X6波形，对齐相位，并标出其脉宽（mS）、幅值（V）和周期（mS），记录于图1-6中(按动SA3可决定1#脉冲的丢失或恢复)。

图2-3 DSQ-1电压型三相桥式逆变电路的驱动信号波形

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图2-4 DSQ-1电压型三相桥式逆变电路对齐相位的工作波形

4.注意事项

遵守纪律，注意用电安全。只能使用一根示波器地线，加长示波器地线或探头线要用绝缘胶布将裸露的金属部分包扎好。避免实验电路短路，损坏实验设备。

4.实验报告

（1）分析本实验电路功率变换的工作原理。

（2）分析电压型三相桥式逆变电路的工作波形产生的原因。

（3）上下桥臂切换时，为什么要考虑死区时间？

（4）讨论并分析出现的异常现象和故障。

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实验三 半桥开关稳压电源的性能研究

1.实验目的

熟悉半桥开关稳压电源的结构、元器件和工作原理，了解、掌握以下内容： （1）电力MOSFET器件的工作原理和应用。 （2）驱动电路原理和结构。

（3）PWM控制电路的工作原理和常用的集成电路。 （4）主电路的结构和工作原理。

2.实验电路的组成和工作原理

HBC-1半桥型开关电源实验装置面板示意图见图3-1，电路原理图见图3-2。从图3-2可以看出，HBC-1半桥型开关电源是由两只电力MOSFET管IRFP450和高频变压器T1组成，还有控制芯片SG3525A等。

图3-1 HBC-1半桥型开关电源实验装置面板示意图

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