电力电子技术实验指导
实验一 晶体管的认识实验
一、实验目的
通过实验，验证晶闸管的开关条件，使得学生掌握晶闸管的开通条件和关断条件，为后续课程学习电力电子电路的原理和波形分析，打下良好的基础。
二、实验电路板
实验原理见教材晶闸管的原理一节的内容。实验电路板见实验室研制的“晶闸管的开关条件”电路板。
P K1 K2 R C RL K3 三、实验仪器
晶闸管的开关条件电路板、直流稳压电源、万用表等。
四、实验步骤
按照电路板的原理图接线。调节直流稳压电源的输出电压，逐步进行实验。 步骤 指示灯亮否 晶闸管通断 UAK<0 同时UGK>0 否 断 UAK<0 同时UGK<0 否 断 UAK>0 同时UGK<0 否 断 UAK>0 同时UGK>0 是 通 指示灯亮后UGK=0 是 通 UAK<0 否 断 iA 结论 开通条件 UGk 失去作用 关断条件1 关断条件2 1 电力电子技术实验指导 实验二 单结晶体管触发电路及单相半波可控整流电路实验 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。 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工作情况作全面分析。 4．了解续流二极管的作用。 二．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波形的观察。 3．单相半波整流电路带电阻性负载时特性的测定。 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。 三．实验线路及原理 将单结晶体管触发电路的输出端“G”“K”端接至晶闸管VT1的门阴极，即可构成如图4-1所示的实验线路。 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—33（A）组件或MCL—53组件（适合MCL—Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ） 4．MCL—05组件或MCL—05A组件 5．MEL—03三相可调电阻器或自配滑线变阻器 6．二踪示波器 7．万用表 五．注意事项 1．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。 2．为保护整流元件不受损坏，需注意实验步骤： （1）在主电路不接通电源时，调试触发电路，使之正常工作。 2 电力电子技术实验指导 （2）在控制电压Uct=0时，接通主电路电源，然后逐渐加大Uct，使整流电路投入工作。 （3）正确选择负载电阻或电感，须注意防止过流。在不能确定的情况下，尽可能选择较大的电阻或电感，然后根据电流值来调整。 （4）晶闸管具有一定的维持电流IH，只有流过晶闸管的电流大于IH，晶闸管才可靠导通。实验中，若负载电流太小，可能出现晶闸管时通时断，所以实验中，应保持负载电流不小于100mA。 （5）本实验中，因用MCL—05组件中单结晶触发电路控制晶闸管，注意须断开MCL—33（MCL—53组件)的内部触发脉冲。 六．实验方法 1．单结晶体管触发电路调试及各点波形的观察 将MCL—05（或MCL—05A，以下均同）面板左上角的同步电压输入接MCL—18的U、V输出端（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），“触发电路选择”拨至“单结晶”。按照实验接线图正确接线，但由单结晶体管触发电路连至晶闸管VT1的脉冲UGK不接（将MCL—05面板中G、K接线端悬空），而将触发电路“2”端与脉冲输出“K”端相连，以便观察脉冲的移相范围。 三相调压器逆时针调到底，合上主电源，即按下主控制屏绿色“闭合”开关按钮，这时候主控制屏U、V、W端有电压输出，大小通过三相调压器调节。本实验中，调节Uuv=220V，这时候MCL—05内部的同步变压器原边接有220V，原边输出分别为60V（单结晶触发电路）、30V（正弦波触发电路）、7V（锯齿波触发电路），通过直键开关选择。 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。以下均同 合上MCL—05面板的右下角船形开关，用示波器观察触发电路单相半波整流输出（“1”），梯形电压（“3”），锯齿波电压（“4”）及单结晶体管输出电压（“5”、“6”）和脉冲输出（“G”、“K”）等波形。 调节移相可调电位器RP，观察输出脉冲的移相范围能否在30°～180°范围内移。 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。 采用正弦波触发电路、锯齿波触发电路或其它触发电路，同样需要注意，谨慎操作。 2．单相半波可控整流电路带电阻性负载 断开触发电路“2”端与脉冲输出“K”端的连接，“G”、“K”分别接至MCL—33（或MCL—53）的VT1晶闸管的控制极和阴极，注意不可接错。负载Rd接可调电阻（可把MEL—03的900Ω电阻盘并联，即最大电阻为450Ω，电流达0.8A），并调至阻值最大。 合上主电源，调节主控制屏输出电压至Uuv=220V，调节脉冲移相电位器RP，分别用示波器观察?=30°、60°、90°、120°时负载电压Ud，晶闸管VT1的阳极、阴极电压波形UVt。并测定Ud及电源电压U2，验证 Ud?0.45U21?cos?2 120° α U2,ud 30° 60° 3 90° 电力电子技术实验指导 Ud U2 3．单相半波可控整流电路带电阻—电感性负载，无续流二极管 串入平波电抗器，在不同阻抗角（改变Rd数值）情况下，观察并记录?=30O、60O、90O、120O 时的Ud、id及Uvt的波形。注意调节Rd时，需要监视负载电流，防止电流超过Rd允许的最大电流及晶闸管允许的额定电流。 4．单相半波可控整流电路带电阻，电感性负载，有续流二极管。 接入续流二极管，重复“3”的实验步骤。 七．实验内容 1．画出触发电路在α=90°时的各点波形。 2．画出电阻性负载，α=90°时，Ud=f（t），Uvt=f（t），id=f（t）波形。 3．分别画出电阻、电感性负载，当电阻较大和较小时，Ud=f（t）、UVT=f（t），id=f（t）的波形（α=90°）。 4．画出电阻性负载时Ud/U2=f（a）曲线，并与Ud?0.45U25．分析续流二极管的作用。 1?cos?2进行比较。 八．思考 1．本实验中能否用双踪示波器同时观察触发电路与整流电路的波形？为什么？ 2．为何要观察触发电路第一个输出脉冲的位置？ 3．本实验电路中如何考虑触发电路与整流电路的同步问题？ 4 电力电子技术实验指导 欧009大(3流0位L-电，，或LE大器上HmM最30抗30 7要d用求电 =R选要LL需波C可，M选据平于可根，配阻自1DV电或A)8，载联.0表3负并于流A，35管 电为A极L流程C二M直量流于续位52TTVV三，3件3组 36 TT8 VV1L I C LMC14MTTVV无V调、I可II 不 L压C电M相GKUVW6压200.B.过6S85护)保A压5P40RP过 R ) 3流L路81C1护流00过 .B.6 S8M电 保过及L(发元5C压1fIP0触单R M过 流测 管L体过检C和M晶及ZI结馈制12单反控流123AAATT入电T(输择波齿A压V选锯F0+电2路波2C~步电弦正B1F23同发管LLL触结单UVW主控制屏输出5 1-4图