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1、0电力电子技术实验讲义201321111031张杨福电子信息工程 1301 班电子信息工程学院二一四年七月1目 录实验注意事项-务必遵守！ .1实验一 GTR MOSFET 特性及驱动电路 .2实验二 直流斩波电路 .7实验三 半桥型开关稳压电源 .9实验四 全桥 DC/DC 变换电路实验 .11实验五 单相正弦波（SPWM）逆变电源 .13实验注意事项-务必遵守！主电源电压为 110V！一注意人身安全1接线、拆线、连接探头时: 一律关闭主电源2在主电源打开后，不得再进行任何电路调正，仅观察波形、记录数据即可3调整连线、修改测试点时：先关闭主电源二打开主电源前须经指导老师检查主电源电压为 11
2、0V，主功率回路接线错误将会烧毁模块！2实验一 GTR、MOSFET 特性及驱动电路一实验目的1熟悉 GTR、MOSFET 的开关特性。2掌握 GTR、MOSFET 缓冲电路的工作原理与参数设计要求。3掌握 GTR、MOSFET 对驱动电路的要求。4熟悉 GTR、MOSFET 主要参数的测量方法。二实验内容1GTR 的特性与驱动电路研究。2MOSFET 的特性与驱动电路研究。三实验设备和仪器1NMCL-07C 电力电子实验箱2双踪示波器（自备）3万用表（自备）4教学实验台主控制屏四实验方法1、GTR 的特性与驱动电路研究（1）GTR 的贝克箝位电路性能测试（a）不加贝克箝位电路时的 GTR 存
3、贮时间测试将开关 S1 拨到15V，S2 接地，PWM 波形发生器的输出端“21”（占空比为 50%）与面板上的“20”相连，“24 与“10” 、“11 与“15”、 “17”与 GTR 的“B” 端，“14” 与 GTR 的“E” 端、18”与主回路的“3”、 “19”与主回路 “1”、GTR 的“C”端相连。用双踪示波器观察基极驱动信号 UB（“15” 与“18”之间）及集电极电流 IE（“14”与“18”之间）波形，记录存贮时间 ts。ts=（b）加上贝克箝位电路后的 GTR 存贮时间测试在上述条件下，将“15”与“16”相连，观察与记录 ts 的变化。ts=（2）不同负载时 GTR
4、的开关特性测试（a）电阻负载时的开关特性测试GTR：将开关 S1 拨到15V，S2 接地，PWM 波形发生器的“21”与面板上的“20”相连，“24 与“10”、“12”、“13” 与“15”、“17”与 GTR 的“B”端、14” 和 GTR 的“E”端、“18”与主回路的“3”相连、GTR“C”端与主回路的 “1”相连。E 用示波器分别观察，基极驱动信号 IB(“15”与“18”之间) 的波形及集电极电流 IE(“14”与“18”之间) 的波形，记录开通时间 ton，存贮时间 ts、下降时间 tf。3ton= us，ts= us，tf= us（b）电阻、电感性负载时的开关特性测试除了将主回
5、器部分由电阻负载改为电阻、电感性负载以外（即将“1”断开，而将“2” 相连)，其余接线与测试方法同上。ton= us，ts= us，tf= us（3）不同基极电流时的开关特性测试（a）断开 “13”与“15” 的连接，将基极回路的“12” 与“15”相连，其余接线同上，测量并记录基极驱动信号 IB（“15” 与“18” 之间）及集电极电流 IE（“14”与“18” 之间）波形，记录开通时间 ton，存贮时间 ts、下降时间 tf。（b）将 GTR 的“12” 与“15” 的连线断开，将 “11”与“15”相连，其余接线与测试方法同上。ton= us，ts= us，tf= us（4）GTR 有与
6、没有基极反压时的开关过程比较（a）没有基极反压时的开关过程测试-与上述 3 测试方法相同。（b）有基极反压时的开关过程测试GTR：将原来的“18”与“3”断开，并将“18”与“9” 以及“8” 与“3”相连，其余接线同上，测量并记录基极驱动信号 IB（“15” 与“8”之间）及集电极电流 IE（“14”与“8”之间）波形，记录开通时间 ton，存贮时间 ts、下降时间 tf。ton= us，ts= us，tf= us（5）并联缓冲电路作用测试（a）带电阻负载GTR：“4”与 GTR 的“C”端相连、“5”与 GTR “E”端相连，观察有与没有缓冲电路时 “18”与“15”及“18”与 GTR
7、的“C”端之间波形。（b）带电阻，电感负载将 1 断开，将 2 接入，观察有与没有缓冲电路时 “18”与“15”及“18” 与 GTR“C”之间波形。2、MOSFET 的特性与驱动电路研究（1）不同负载时 MOSFET 的开关特性测试（a）电阻负载时的开关特性测试MOSFET：将开关 S1 拨到15V，S2 接地，PWM 波形发生器的 “21”与面板上的“20”相连，“26”与功率器件 MOSFET 的“G”端、“D”端与主回路的“1”、“S” 端与“14” 、“18”与主回路的“3”相连。用示波器分别观察，栅极驱动信号 IB（“G”端与“18”之间) 的波形及电流 IC(“14”与“18”
8、之间) 的波形，记录开通时间 ton，存贮时间 ts、下降时间 tf。ton= us，ts= us，tf= us（b）电阻、电感性负载时的开关特性测试除了将主回器部分由电阻负载改为电阻、电感性负载以外（即将“1”断开，而将“2” 相连)，其余接线与测试方法同上。ton= us，ts= us，tf= us（2）不同栅极电流时的开关特性测试4（a）断开 “26”与“G”端的连接，将栅极回路的“27”与“G”端相连，其余接线同上，测量并记录栅极驱动信号 IG（“G”端与“18”之间）及电流 IS（“14”与“18”之间）波形，记录开通时间 ton，存贮时间 ts、下降时间 tf。（b）断开 “27”
9、与“G”端的连接，将栅极回路的“28”与“G”端相连，其余接线与测试方法同上。ton= us，ts= us，tf= us（3）MOSFET 有与没有栅极反压时的开关过程比较（a）没有栅极反压时的开关过程测试-与上述 2 测试方法相同。（b）有栅极反压时的开关过程测试MOSFET：将原来的“18”与“3” 断开，并将“18”与“9”以及“8”与“3”相连，其余接线与测试方法同上。ton= us，ts= us，tf= us（4）并联缓冲电路作用测试（a）带电阻负载MOSFET：“6”与 MOSFET 的 “D”端相连、“7”与“S”端相连，观察有与没有缓冲电路时 “G”端与“18”及 MOSFET
10、 的“D”端与 “29”之间波形。（b）带电阻，电感负载将 1 断开，将 2 接入，有与没有缓冲电路时，观察波形的方法同上。五实验报告1绘出电阻负载与电感负载有与没有并联缓冲电路时的开关波形，并说明并联缓冲电路的作用，并在图上标出 ton、toff。2绘出 MOSFET 有与没有基极、栅极反压时的开关波形，并分析其对关断过程的影响。5实验二 直流斩波电路一实验目的熟悉三种斩波电路（buck chopper 、boost chopper )的工作原理，掌握这三种斩波电路的工作状态及波形情况。二实验内容1SG3525 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
11、电力电子教学试验台主控制屏2NMCL-22 组件3双踪示波器（自备）4万用表（自备）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。1SG3525 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。2buck 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, 分别将斩波电路的 1与 3，4 与 12，12 与 5，6 与 14，15 与 13，13 与 2 相连，照面板上的电路图接成
12、 buck chopper斩波器。(2)观察负载电压波形。经检查电路无误后,按下开关 s1、s8，用示波器观察 VD1 两端 12、13 孔之间电压，调节 upw的电位器 rp，即改变触发脉冲的占空比，观察负载电压的变化，并记录电压波形 (3)观察负载电流波形。用示波器观察并记录负载电阻 R4 两端波形.6Zeta ChoprSepic ChorCuk hoper Buck-st rBst rBc rVTDL1RL1VDTRVTL1DRVTL2VL2213boost chopper（1）照图接成 boost chopper 电路。电感和电容任选,负载电阻 r 选 r4 或 r6。实验步骤同 b
13、uck chopper。 Zeta ChoprSepic ChorCuk hoper Buck-st rBst rBc rVTDL1RL1VDTRVTL1DRVTL2VL2214buck-boost chopper（1）照图接成 buck-boost chopper 电路。电感和电容任选,负载电阻 r 选 r4 或 r6。实验步骤同 buck chopper Zeta ChoprSepic ChorCuk hoper Buck-st rBst rBc rVTDLRLVDTRVTL1DRVT1L2VL2217实验三 半桥型开关稳压电源一实验目的熟悉典型开关电源电路的结构，元器件和工作原理，要求主
14、要了解以下内容。1主电路的结构和工作原理。2PWM 控制电路的原理和常用集成电路。3驱动电路的原理和典型的电路结构。二实验内容1SG3525 的输出波形观察。2半桥电路中各点波形的观察。三实验设备及仪器1电力电子及电气传动教学实验台主控制屏2NMCL-16 组件3双踪示波器（自备）4万用表（自备）四实验方法1SG3525 的调试将开关 S1 打向 “半桥电源”，分别连接“5” 和“6”端，以及“9”端和“10”端，“3”端和“4” 端，用示波器分别观察锯齿波输出（“1”端）和 A、B 两路 PWM 信号的波形（分别为“5”端和“9”端对地波形），并记录波形，频率和幅值，调节“脉冲宽度调节” 电源器，记录其占空比可调范围。10R87L5VT13SGD21913VT26GSD图 10 半 桥 型 开 关 稳 压 电 源 1C1C4C282断开主电路和控制电路的电源，分别将“PWM 波形发生” 的“7”、“8”和“半桥型开关稳压电源”的 G1、S1 端相连，将 PWM 波形发生的“11” 、“12”端和“ 半桥型开关稳压电源” 的 G2、S2 端相连。
