电力电子技术实验指导书定

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1、电 力 电 子 技 术实验指导书 1 电力电子技术实验概述电力电子技术是电气工程及自动化、工业自动化等专业的三大电子技术基础课程之一，课程涉及面广，内容包括电力、电子、控制、计算机技术等，而实验环节是课程的重要组成部分。通过实验，可以加深对理论的理解，培养和提高实际动手能力、独立分析和解决问题的能力。1-1实验的特点和要求电力电子技术实验的内容较多，实验系统比较复杂，系统性较强。电力电子技术实验是理论教学的重要的补充和继续，而理论教学则是实验教学的基础。学生在实验中应学会运用所学的理论知识去分析和解决实际系统中出现的各种问题，提高动手能力；同时通过实验来验证理论，促使理论和实际相结合，使认识不

2、断提高、深化。具体地说，学生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的主电路、触发或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）熟悉并掌握基本实验设备、测试仪器的性能和使用方法；（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。1-2实验准备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，则就有可能在实验时不知如何下手，浪费时间，完成不成实验要求，甚至损坏实验装置。因此，实验前应做到：（1）复习教材中与实验有关的内容，

3、熟悉与本次实验相关的理论知识；（2）本教材中的实验指导，了解本次实验的目的和内容；掌握本次实验系统的工作原理和方法；（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）熟悉实验所用的实验装置、测试仪器等；1-3实验实施在完成理论学习、实验预习等环节后，就可进入实验实施阶段。实验时要做到地下几点：（1）实验开始前，检查预习报告，了解本次实验的目的、内容和方法，只有满足此要求后，方能允许实验开始。（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、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，各人的任务应在实验进行中实行轮换，以便实验参加

4、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，必须进行检查。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、负载的位置和极性等是否正确；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尽量选用长导线直接连接，尽可能不用多根导线做过渡连接。自查完成后，须经指导教师复查后方可合闸通电，开始实验。（6）实验时，应按实验教材所提出的要求及步骤，逐项进行实验和操作。除作阶跃启动试验外，系统启动前，应使负载电阻值最大，给定电位器处于零位；测试点的分布应均匀；改

5、接线路时，必须断开电源。实验中应观察实验现象是否正常，所得数据是否正确，实验结果是否与理论值一致。完成本次实验全部内容后，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，整理好连接线、仪器、工具，使之物归原位。1-4实验总结实验的最后阶段是实验总结，即对实验数据进行整理、绘制波形曲线和图表、分析实验现象、撰写实验报告。每个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扰，而是用理论知识来分析实验数据和结果，解释实验现象，找到引起较大误差的原因。1-5实

6、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，绝对不允许做实验者双手同时接到隔离变压器的两个输出端，将人体作为负载使用。 2、任何接线和拆线都必须在切断主电源后方可进行。 3、为了提高实验过程中的效率，完成接线或改接线路后，应仔细再次核对线路，并使组内其他同学引起注意后方可接通电源。 4、如果在实验过程中发生过流告警，应仔细检查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、系统起动前负载电阻必须放在最大阻值，给定电

7、位器必须退回至零位后，才允许合闸起动并慢慢增加给定，以免元件和设备过载损坏。 2 实验装置及控制组件介绍一、概述：本实验台包括了目前国内各类理工科高等院校及中等专业学校开设的“半导体变流技术”、“电力电子技术”、“电机控制”、“交、直流调速系统”等课程的实验内容，充分满足各类学校相应课程的教学与实验的要求。实验人员可通过对不同实验箱的灵活组合，来完成多个实验项目。仪器仪表、专用电源、实验实验箱以及实验连接导线等，均配套齐全，性能、规格均符合实验的需求。各高校还可以根据自身需求，选择不同类型的实验箱，同一类实验箱选用不同的产品，来组建理想、经济型的实验室。二、实验箱介绍：1JPDL 03 变压器

8、实验箱 该变压器为芯式变压器，有2套副边绕组，原、副边绕组的额定电压分别为220V110V55V(YYY)。该装置还包括一个逆变变压器和一个三相全波不控整流桥。2JPDL 04 可调电容实验箱 可调电容，从0.10.9F可调，共有六组电容器，可用按键选择所需电容值。该实验箱不能独立完成某一个实验，只用于辅助其他实验箱完成实验。(注：电容耐压值均为63V)3JPDL 05直流电机调速控制箱(或JPDL05A) 该实验箱主要有下几个模块：给定器(G)、速度调节器(ASR)、转速变换器(FBS)、电流反馈与过流保护(FBC+FA)、电流调节器(ACR)、反号器(AR)、转矩极性鉴别(DPT)、零电平

9、检测(DPZ)、逻辑控制器(DLC)。 （1）给定器（G）：原理图如图2-1所示。电压给定器由电位器RP1、RP2及两个钮子开关组成。SA1为正负极性转换开关。SA2为输出控制开关。输出正负电压大小分别由RP1、RP2来调节。给定器输出范围-15V+15V。（2）转速变换器（FBS）：原理图如图2-2所示。转速变换器（FBS）用于各种有转速反馈的闭环系统中，将直流旋转编码器的输出电压变换成适用于控制单元并与转速成正比的直流电压。使用时旋转编码器接1、2，调节RP1可改变速度反馈系数大小。 （3）速度调节器（ASR）：原理图如图2-3所示。图中RP1为运放调零电位器。VD3、VD4、RP2、RP

10、3组成可调的正负限幅电路。C1、R1组成微分校正环节。R5、C3组成速度环串联校正环节。RP4为放大系数调节电位器。元件RP1 、RP2 、RP3、 RP4均装在面板上。电容C3两端引出接线柱，可根据实验要求外接电容。 （4）电流反馈及过流保护（FBC+FA）： 原理图如图2-4所示。图中TA1、TA2、TA3接电流互感器的输出端。IO经分压电阻分压，再接到零电平检测，用于检测是否有电流流过电机，其中二极管VD1起到限幅保护的作用。IF为电流反馈输出端，通过调节电位器RP1可调节电流反馈系数。RP2用于调节过流保护的电流值的大小。当RP2中间抽头上的电压高于稳压管DW1的稳压值时，DW1被击穿

11、，T1三极管导通,T2三极管不导通，其集电极为高电位，通过R5、SB1和VD1反馈到T1的基极，电路处于自锁状态，则U输出高电位，调节器的输出被封锁。同时T3三极管导通继电器吸合，报警灯指示过流。按下复位按钮可解除自锁状态。 （5）电流调节器（ACR）：原理图如图2-5所示。电流调节器（ACR）由运放、二极管限幅器、互补输出、输入阻抗网络及反馈阻抗网络等环节组成，工作原理上与速度调节器相同。RP1、RP2、RP3、RP4分别为正限幅调节电位器、负限幅调节电位器、放大系数调节电位器、运放调零电位器。 （6）反号器（AR）：原理图如图2-6所示。反号器用于调速系统中需倒向的环节。实际上是一个比例电

12、路其放大倍数为K=-(RP1+R2)/R1可调节RP1的值使K=-1。RP1装在面板上，手动调节。 （7）转矩极性鉴别（DPT）：原理图如图2-7所示。转矩极性鉴别为一电平检测器，用于检测控制系统中转矩极性的变化；它是一个模数转换器，可将连续变化的电平转换成逻辑运算所需的“0”、“1”状态信号。转矩极性鉴别输入输出特性如图2-8所示，它具有继电器特性。 （8）零电平检测（DPZ）： 原理图如图2-9所示。零电平检测工作原理与转矩极性鉴别相同 ，他在控制系统中进行零电流检测。输入输出特性如图2-10所示。（9）逻辑控制器（DLC）：原理图如图2-11所示。逻辑控制器用于逻辑无环流可逆调速系统，作

13、用是对转矩极性和主回路零电流信号进行逻辑运算，切换加于正组桥或反组桥晶闸管整流装置上的触发脉冲，以实现系统的无环流运行。a逻辑判断环节逻辑判断环节的任务是根据转矩极性鉴别和零电流检测环节的输出UM和UI的状态，正确的判断出晶闸管的触发脉冲是否要切换（由UM是否变换状态决定）及切换条件是否具备（由UI是否由“0”变“1”决定）。当UM变号后，零电流检测器检测到主电路电流过零（UI=“1”）时，逻辑判断电路立即翻转，同时保证在任何时刻逻辑判断电路的输出UZ 和UF状态相反。b延时环节要使正、反两组整流装置安全、可靠的切换工作，必须在逻辑无环流系统中的逻辑判断电路发出切换指令UZ 或UF后，经关断等

14、待时间t1（约3ms）和触发等待时间t2(约10ms)之后才能执行切换指令，故设置相应延时电路，延时电路VD1、VD2、C1、C2起t1延时作用，VD3、VD4、C3、C4起t2延时作用。c逻辑保护环节当逻辑电路发生故障时，UZ 、UF的输出同时为“1”，逻辑控制器的两个输出端UIf 、UIr全为“0”状态，造成两组桥路全工作，引起短路事故。加入逻辑保护环节后，UZ 、UF全为“0”状态时，UIf 、UIr都为“1”状态，两组桥路的触发脉冲全部被封锁，避免了短路事故发生。d推环节在正反桥切换时，逻辑控制器中的U输出“1”，将此信号送入ACR的输入端作为脉冲后移推指令，避免了切换时的电流冲击。(

15、10) JPDL05A比JPDL05多计算机接口一个,用于计算机PID控制时与计算机板卡连接.当用计算机控制时将面板上的扭子开关打到右侧,计算机接口各端子功能定义如下:1脚 速度调节器输出端与面板上速度调节器部分6（Usc）相接3脚 电流反馈信号输入端与面板上电流反馈与保护部分2（If）相接5脚 速度反馈信号输入端与面板上速度变换部分3脚相接，实验时应将面板上转速变换电位器调到适合板卡的电压范围。7脚 计算机速度给定信号输出端与面板上给定单元Ug1脚相接9脚电流调节器输出端与面板上电流调节器部分10（Usc）相接其他脚为悬空。4JPDL 08三相变流桥路a该实验箱装有12只晶闸管，其中SCR1SCR6为正组桥，SCR1SCR6为反组桥，所有晶闸管均配有阻容吸收、熔丝保护。 触发电路采用三片KC04、一片KC41和一片KC42（或三片TCA785），能输出双窄脉冲（或宽脉冲序列）。触发脉冲通过钮子开关连到晶闸管的门极与阴极，正、反组脉冲功放电路分别由UIf、UIr控制，将UIf接地则正组桥接入触发脉冲，将UIr接地，则反组桥接入触发脉冲。UIf和UIr悬空时，无触发脉冲输出。