电力电子变换与控制实验指导书

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1、电力电子变换与控制实验指导书南京理工大学能源与动力学院南京理工大学能源与动力学院新能源科学与技术教研室新能源科学与技术教研室2012.120 预备知识预备知识0.1 THMPE-2 型现代电力电子技术实验台简介型现代电力电子技术实验台简介 一、特点一、特点 (1)实验装置采用挂件结构，可根据不同实验内容进行自由组合。 (2)实验装置占地面积小，实验装置只需三相四线的电源即可投入使用。 (3)装置面板示意图明确、清晰、直观。实验连接线采用强、弱电分开的手枪式插头，实验 线路连接方式安全、可靠、迅速、简便。 (4)控制屏供电采用三相隔离变压器隔离，设有电压型漏电保护装置和电流型漏电保护装置， 切实

2、保护实验操作者的人身安全。 (5)挂件面板分为三种接线孔，强电、弱电及波形观测孔，三者有明显的区别。 二、技术参数二、技术参数 (1)输入电压：三相四线制，交流 380V10%，50Hz。 (2)工作环境：环境温度范围为-540，相对湿度75%，海拔1000m。 (3)装置容量：.0kVA (4)外形尺寸：长宽高=15507951470 图 0.1 THMPE-2 型现代电力电子技术实验台三、三、PE-01 电源控制屏电源控制屏 电源控制屏主要为实验提供各种电源，如三相交流电源、直流电源；同时也为实验提供所需的仪表和负载，如直流电压电流表，交流电压电流表及可调电阻负载等；屏上还设 有定时器兼报

3、警记录仪；在控制屏正面的大凹槽内，可挂置实验所需挂件；在控制屏两边 还设有单相三极 220V 电源插座及三相四极 380V 电源插座。 图 0.2 主控制屏上面板图MPE01 控制屏面板的功能包括： (1)三相电网电压指示：用于检测输入的电网电压是否有缺相的情况，操作交流电压表下面 的切换开关，观测三相电网各线间电压是否平衡。 (2)定时器兼报警记录仪：可作为时钟使用，具有设定实验时间、定时报警、切断电源等功 能，它还可以自动记录由于接线操作错误所导致的告警次数。 (3)电源控制部分：由电源总开关(钥匙式)、启动按钮及停止按钮组成；当打开电源总开关 前时，设备上只有定时器兼报警记录仪工作；打开

4、电源总开关，红灯亮，电源控制屏处于 待机状态；当按下启动按钮后，红灯灭，绿灯亮，此时控制屏的三相主电路及直流电源均 有电压输出，控制屏处于运行状态；如果想切断电源输出，则按下停止按钮，绿灯灭，红 灯亮，重新回到待机状态。 (4)三相主电路输出：可提供三相线电压为 220V/1.5A 电源，在 A、B、C 三相输出附近装有 黄、绿、红发光二极管，用以指示输出电压，当有输出电压后，相应的发光管发光，主电路输出还设有电子式过流保护，当发生过流的情况，控制屏发出声光报警信号并及时切断 主电源。 (5)直流电源：在按下启动按钮后将直流电源开关拨向“开”侧，则直流电源输出为 220V 的直流电压，并设有发

5、光二极管指示输出是否正常，直流电源输出由 0.5A 熔丝做短路保 护；由于该电源的容量有限，一般不要作为大电流的直流电源使用。 (6)面板仪表：控制屏面板上部设有量程分别为 500V 和 5A 的真有效值交流电压表、电流表， 精度为 0.5 级，供精确测量非正弦交流电压信号；控制屏面板下部设置有300V 数字式直 流电压表和5A 数字式直流电流表，精度为 0.5 级。图 0.3 主控制屏左下面板图MPE01 控制屏面板位于主控制屏面板的正下方，主要提供“给定”部分、 “三相整流 滤波电路”和“单相自耦调压器”三块功能，分别叙述如下： (1)给定：电压给定由两个电位器 RP1、RP2 及两个钮子

6、开关 S1、S2 组成；S1 为正、负极性 切换开关，当 S1 开关拨到“正给定”侧，则可输出正电压，反之则输出负电压；输出的正、 负电压的大小分别由 RP1 和 RP2 电位器来调节，顺时针调节输出增大，输出电压范围为 0士 l5V，S2 为输出控制开关，打到“运行”侧，允许正负给定电压输出，打到“停止” 侧，则输出恒为零。元件 RP1、RP2、S1 及 S2 均安装在面板上，方便操作；此外给定输出 由一只 3 位半的直流数字电压表指示输出电压值。 注意：不允许长时间将给定输出端直接接地，特别是输出电压比较高的时候，可能会 将 RP1 、RP2 触点烧坏。 (2)整流滤波电路：整流滤波电路完

7、成将三相或单相交流整流为直流电压，供实验中的直流 电压源使用 ，输出端接有 2A 的保险丝，防止输出短路。 (3)单相自耦调压器：提供了一只 0250V/0.5KVA 单相交流自耦调压器，提供单相可调交 流电源，最大输出电流为 2A，输出侧设有电子式过流保护，当发生过流情况，控制屏发 出声光报警信号并及时切断主电源；面板上设有电源控制开关，当控制屏启动后，将开关 拨到“开”侧，调压器的原边得电，调节控制屏左侧的调压器旋钮，可得到 0250V 的可 调交流电压。 图 0.4 主控制屏右下面板图 MPE03 控制屏面板位于控制屏大凹槽下部，主要有“指针式直流电压、电流表” 、 “平 波电抗器” 、

8、 “三相芯式变压器”和“可调电阻”四部分内容： (1)指针式直流电压、电流表：直流电压表测量范围 0300V ，为中零式，精度为 1.0 级；直流电流表测量范围 02A，为中零式，精度为 1.0 级。 (2)平波电抗器：有 3 档电感量可供选择，分别为 100mH、200mH 及 700mH，各档在 1A 电流下均能保持线性，可根据实验需要选择合适的电感值，电抗器回路中串有 3A 熔丝保 护，熔丝座安装在控制屏内电抗器旁。 (3)三相芯式变压器：在逆变实验中作为升压变压器使用，该变压器有 2 套副边绕组，原、 副边绕组的相电压为 127V/63.5V/31.8V，如果是 Y/Y/Y 接法，则线

9、电压为 220V/110V/55V。 (4)可调瓷盘电阻：面板上共有三个瓷盘电阻，一个 90/1.3A 电阻，两个 900/0.41A 电 阻，通过旋转手柄调节电阻值的大小，单个电阻回路中均设有熔丝保护。0.2 电力电子技术实验的基本要求电力电子技术实验的基本要求 通过实验，可以加深对理论的理解，培养和提高学生独立动手能力和分析、解决问题 的能力。电力电子技术实验的内容较多、较新，实验也比较复杂，系统性较强。 一、在完成指定的实验后，应具备以下能力一、在完成指定的实验后，应具备以下能力: (1)掌握电力电子变流装置触发、主电路及驱动电路的构成及调试方法，能初步设计和应用 这些电路。 (2)熟悉

10、并掌握基本实验设备、测试仪器的性能及使用方法。 (3)能够运用理论知识对实验现象、结果进行分析和处理，解决实验中遇到的问题。 (4)能够综合实验数据，解释实验现象，编写实验报告。 二、实验过程二、实验过程 电力电子技术实验包括准备、实施和总结三个主要阶段。 实验准备即为实验的预习阶段，是保证实验能否顺利进行的必要步骤；每次实验前都 应先进行预习，从而提高实验质量和效率，否则就有可能在实验时不知如何下手，即浪费 时间，也完不成实验要求，甚至有可能损坏实验装置；因此，实验前应做到： (1)复习教材中与实验有关的内容，熟悉与本次实验相关的理论知识。 (2)阅读本教材中的实验指导，了解本次实验的目的和

11、内容；掌握本次实验系统的工作原理 和方法；明确实验过程中应注意的问题。 (3)写出预习报告，其中应包括实验系统的详细接线图、实验步骤、数据记录表格等。 (4)进行实验分组，一般情况下，为每组 12 人。 在完成理论学习、实验预习等环节后，就可进入实验实施阶段。实验时要做到以下几 点： (1)实验开始前，检查预习报告，要求学生了解本次实验的目的、内容和方法，只有满足此 要求后，方能允许实验。 (2)熟悉本次实验使用的实验设备、仪器，明确这些设备的功能与使用方法。 (3)按实验小组进行实验，实验小组成员应进行明确的分工，以保证实验操作协调，记录数据准确可靠，各人的任务应在实验进行中实行轮换，以便实

12、验参加者能全面掌握实验技术， 提高动手能力。 (4)按预习报告上的实验系统详细线路图进行接线，一般情况下，接线次序为先主电路，后 控制电路；先串联，后并联。 (5)完成实验系统接线后，必须进行自查；串联回路从电源的某一端出发，按回路逐项检查 各仪表、设备、负载的位置、极性等是否正确；并联支路则检查其两端的连接点是否在指 定的位置；距离较远的两连接端必须选用长导线直接跨接，不得用两根导线在实验装置上 的某接线端进行过渡性连接。 (6)实验时，应按实验指导书所提出的要求及步骤，逐项进行实验和操作；系统启动前，应 使负载电阻值最大，给定电位器处于零位；测试记录点的分布应均匀；如需改接实验线路 时，必

13、须断开主电源方可进行；实验中应观察实验现象是否正常，所得数据是否合理，实 验结果是否与理论相一致。 (7)完成实验全部内容后，应请指导教师检查实验数据、记录的波形。经指导教师认可后方 可拆除接线，整理好连线、仪器、工具，使之物归原位。 实验的最后阶段是实验总结，即对实验数据进行整理、绘制波形和图表、分析实验现 象、撰写实验报告。每位实验参与者都要独立完成一份实验报告，实验报告的编写应持严 肃认真、实事求是的科学态度。如实验结果与理论有较大出入时，不得随意修改实验数据 和结果，不得用凑数据的方法来向理论靠拢，而是用理论知识来分析实验数据和结果，解 释实验现象，找出引起较大误差的原因。 实验报告的

14、一般格式如下: (1)实验名称、专业、班级、实验学生姓名、同组者姓名和实验时间。 (2)实验目的、实验线路、实验内容。 (3)实验设备、仪器、仪表的型号、规格、铭牌数据及实验装置编号。 (4)实验数据的整理、列表、计算，并列出计算所用的计算公式。 (5)画出与实验数据相对应的特性曲线及记录的波形。 (6)用理论知识对实验结果进行分析总结，得出明确的结论。 (7)对实验中出现的某些现象、遇到的问题进行分析、讨论，写出心得体会，并对实验提出 自己的建议和改进措施。 (8)实验报告应写在一定规格的报告纸上，保持整洁。 (9)每次实验每人独立完成一份报告，按时送交指导教师批阅。 0.3 实验安全操作规

15、程实验安全操作规程 为了顺利完成电力电子技术实验，确保实验时人身安全与设备可靠运行要严格遵守如 下安全操作规程： (1)在实验过程时，绝对不允许双手同时接到”三相主电路输出”的两个输出端，将人体作 为负载使用。 (2)提高安全用电常识，任何接线和拆线都必须在切断主电源后方可进行。 (3)独立完成接线或改接线路后，应仔细再次核对线路是否正确，并使组内其他同学引起注 意后方可接通主电源。 (4)如果在实验过程中发生告警情况，应仔细检查实验线路以及电位器的调节参数，确定无 误后方能重新进行实验。 (5)在实验中应注意所接仪表的最大量程，选择合适的负载完成实验，以免损坏仪表、电源 或负载。 (6)电源

16、控制屏以及各挂件上所用保险丝规格和型号不得私自改变，否则可能会引起不可预 料的后果。 (7)控制屏起动前负载电阻必须放在最大阻值，给定电位器必须退回至零位后，才允许合闸 起动，启动后必须缓慢增加给定，以免元器件和设备过载损坏。0.4 常用实验仪器设备常用实验仪器设备 电力电子技术实验常用的仪器设备主要有万用表和示波器，万用表可以用来测量交直 流电压、电流和电阻值等，还经常用来检验是否有电和判断线路通断。示波器用来观察波 形，需要使用探头来连接测量对象。 无论使用万用表还是示波器，都需要确保测量对象与仪器设备的设置是一致的，并且 不能超过仪器的最大量程。1 晶闸管触发电路实验晶闸管触发电路实验1.1 单结晶体管触发电路实验单结晶体管触发电路实验 一、实验目的一、实验目的 (1)熟悉单结晶体管触发电路的工作原理及电路中各元件的作用。 (2)掌握单结晶体管触发电路的基本调试步骤。 二、实验所需