实验二 SCR、GTO、MOSFET、GTR、IGBT特性实验
一、实验目的
(1)掌握各种电力电子器件的工作特性。
(2)掌握各器件对触发信号的
要求
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。
二、实验所需挂件及附件
(1)DJDK-1型实验台;
(2)DJK01、DJK04、DJK07、DJK09等挂件;
(3)万用
表
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。
三、实验线路及原理
将电力电子器件和负载电阻R串联后接至直流电源的两端,由DJK04上的给定为新器件提供触发信号,给定电压从零开始调节,直致器件触发导通。图中的电阻R用DJK09上的可调电阻负载,将两个90
的电阻接成串联形式,最大可通过电流为1.3A;直流电压和电流表可从DDJK01电源控制屏上获得,电力电子器件均在DJK07挂箱上,直流电源从电源控制屏的输出接DJK09上整流及滤波电路,从而得到一个输出可以由调压器调节的直流电压源。
实验线路的具体接线如下图所示:
图3-5 新器件特性实验原理图
四、实验
内容
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(1)晶闸管(SCR)特性实验。
(2)可关断晶闸管(GTO)特性实验。
(3)功率场效应管(MOSFET)特性实验。
(4)大功率晶体管(GTR)特性实验。
(5)绝缘双极性晶体管(IGBT)特性实验。
五、预习要求
阅读电力电子技术教材中有关电力电子器件的章节。
六、实验方法
(1)按图3-5接线,首先将晶闸管(SCR)接入电路,在实验开始时,将DJK04上的给定电位器沿逆时针旋到底,即最小位置“0” (防止器件触发电压的不同使得某些低电压触发的管子被击穿,后面每做完一个器件都应该将其归位到“0”),S1拨到“正给定”侧,S2拨到“给定”侧,单相调压器逆时针调到底,DJK09上的可调电阻调到阻值为最大的位置;,打开DJK04的开关,按下控制屏上的“启动”按钮,缓慢调节给定输出,同时监视电压表的读数,当直流电压升到40V时,停止调节单相调压器(在以后的其他实验中,均不用调节);调节给定电位器RP1,逐步增加给定电压,监视电压表、电流表的读数,当电压表指示接近零(表示管子完全导通),停止调节,
记录
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给定电压Ug、回路电流Id以及器件的管压降Uv。
Ug
Id
Uv
(2) 按下控制屏的“停止”按钮,给定电位器沿逆时针旋到底,将晶闸管换成可关断晶闸管(GTO),重复上述步骤,并记录数据。(导通和关断均需测量)
Ug
Id
Uv
(3) 按下控制屏的“停止”按钮,给定电位器沿逆时针旋到底,将可关断晶闸管(GTO)换成功率场效应管(MOSFET),重复上述步骤,并记录数据。(导通和关断均需测量)
Ug
Id
Uv
(4) 按下控制屏的“停止”按钮,给定电位器沿逆时针旋到底,将功率场效应管(MOSFET)换成大功率晶体管(GTR),重复上述步骤,并记录数据。(导通和关断均需测量)
Ug
Id
Uv
(5) 按下控制屏的“停止”按钮,给定电位器沿逆时针旋到底,将大功率晶体管(GTR)换成绝缘双极性晶体管(IGBT),重复上述步骤,并记录数据。(导通和关断均需测量)
Ug
Id
Uv
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、实验所需挂件及附件
(1)DJDK-1型实验台;
(2)DJK01、DJK02-1等挂件;
(3)双踪示波器。
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”有关教材。
四、实验内容
(1) 锯齿波同步移相触发电路的调试;
(2) 锯齿波同步移相触发电路各点波形观察和分析。
五、预习要求
(1) 阅读电力电子技术教材中有关锯齿波同步移相触发电路的内容,弄清锯齿波同步移相触发电路的工作原理;
(2) 掌握锯齿波同步移相触发电路脉冲初始相位的调整方法。
六、 实验方法
(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DJKOl“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—l“三相同步信号输入”端相连,打开DJK02-l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Α、B、C三相的锯齿波,并调节Α、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的“给定”输出Ug直接与DJK02-1上的移相控制电压
相接,将给定开关S2拨到接地位置(即
),调节DJK02-1上的偏移电压电位器,用双踪示波器观察Α相同步电压信号和“双脉冲观察孔”VT1的输出波形,使
170°;
(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) 将DJK02-1面板上的
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DJK01“正桥触发脉冲”的六个开关拨至“通”,观察正桥VTl~VT6晶闸管门极和阴极之间的触发脉冲是否正常。
实验四 单相半波可控整流电路实验
一、实验目的
(1) 掌握对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) 解续流二极管的作用。
二、实验所需挂件及附件
(1)DJDK-1型实验台;
(2)DJK01、DJK02、DJK02-1、DJK06、D42等挂件;
(3)双踪示波器。
三、实验线路及原理
实验中的R负载用D4三相可调电阻,将两个900
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。
实验线路的具体接线如下图所示:
图3-6 单相半波可控整流电路
四、实验内容
(1) 锯齿波同步移相触发电路的调试;
(2) 单相半波整流电路带电阻性负载时Ud/U2= f(α)特性的测定
(3) 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。(选做)
五、预习要求
(1) 复习单相半波可控整流电路,掌握其接电阻性负载时的工作波形;
(2) 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、实验方法
(1)触发电路的调试
用双踪示波器观察触发脉冲的波形。调节移相电位器RP1,观察脉冲波形的移相范围能否在30°~170°范围内移动?
(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3-6电路图接线。将变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。
α
30°
60°
90°
120°
150°
U2
Ud(记录值)
Ud/U2
Ud(计算值)
计算
公式
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: Ud=0.45U2(1+cosα)/2
(3)单相半波可控整流电路接电阻电感性负载(选做)
将负载电阻R改成电阻电感性负载(由滑线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]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。
α
30°
60°
90°
120°
150°
U2
Ud(记录值)
Ud/U2
Ud(计算值)
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。
α
30°
60°
90°
120°
150°
U2
Ud(记录值)
Ud/U2
Ud(计算值)
实验五 单相桥式全控整流电路实验
一、实验目的
(1) 掌握对触发电路的调试步骤和方法;
(2) 加深理解单相桥式全控整流电路的工作原理。
二、实验所需挂件及附件
(1)DJDK-1型实验台;
(2)DJK01、DJK02、DJK02-1、D42等挂件;
(3)双踪示波器。
三、实验线路及原理
图3-8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
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3-7为单相桥式整流带电阻性负载,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,直流电压、电流表均在DJK02面板上。
VT4’
VT1
VT1'
VT4'
图3-7 单相桥式全控整流电路
四、实验内容
(1)锯齿波同步移相触发电路的调试;
(2) 单相桥式全控整流电路带电阻负载。
五、预习要求
阅读教材中有关单相桥式全控整流电路的相关内容。
六、实验方法
(1)触发电路的调试
用双踪示波器观察触发脉冲的波形。调节移相电位器RP1,观察脉冲波形的移相范围能否在30°~170°范围内移动?
(2) 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
偏移电压不变(即RP3固定),逐渐增加
(调节RP2),在
30°、60°、90°、120°时,用示波器观察、记录整流电压
和晶闸管两端电压
的波形,并记录电源电压
和负载电压
的数值于下表中。
30°
60°
90°
120°
(记录值)
(计算值)
实验六 单相桥式半控整流电路实验
一、实验目的
(1) 掌握对触发电路的调试步骤和方法;
(2) 加深对单相桥式半控整流电路带电阻性、电阻电感性负载时各工作情况的理解;
(3) 了解续流二极管在单相桥式半控整流电路中的作用,学会对实验中出现的问题可以分析和解决。
二、实验所需挂件及附件
(1)DJDK-1型实验台;
(2)DJK01、DJK02、DJK02-1、DJK06、D42等挂件;
(3)双踪示波器。
三、实验线路及原理
图3-8为单相桥式半控整流带电阻性负载,其输出负载R用D42三相可调电阻器,将两个900
接成并联形式。二极管VD1、VD2、VD3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。
VT4
VT1
电阻
电感性负载
VD3