电力电子技术实验指南.doc

第一部分 典型电力电子器件实验实验一 SCR（单向和双向）特性与触发实验一、实验目的1、了解晶闸管的基本特性2、熟悉晶闸管的触发与吸收电路二、实验内容1、 晶闸管的导通与关断条件的验证2、 晶闸管的触发与吸收电路三、实验设备与仪器1、典型器件及驱动挂箱（DSE01）— DE01单元2、触发电路挂箱Ⅰ（DST01）— DT02单元3、触发电路挂箱Ⅰ（DST01）— DT03单元（也可用DG01取代）4、电源及负载挂箱Ⅰ（DSP01） 或“电力电子变换技术挂箱Ⅱa（DSE03）”— DP01、DP02单元5、慢扫描双踪示波器、数字万用表等测试仪器四、实验电路的组成及实验操作图1-1 晶闸管及其驱动电路1、晶闸管的导通与关断条件的验证：晶闸管电路面板布置见图1-1，实验单元提供了一个脉冲变压器作为脉冲隔离及功率驱动，脉冲变压器的二次侧有相同的两组输出，使用时可以任选其一；单元中还提供了一个单向晶闸管和一个双向晶闸管供实验时测试，此外还有一个阻容吸收电路，作为实验附件打开系统总电源，将系统工作模式设置为“电力电子”将主电源电压选择开关置于“3”位置，即将主电源相电压设定为220V；将“DT03”单元的钮子开关“S1”拨向上，用导线连接模拟给定输出端子“K” 和信号地与“DE01”单元的晶闸管T1的门极和阴极；取主电源“MP001”单元的一路输出“U”和输出中线“L01”连接到“DP01”单元的交流输入端子“U”和“L01”，交流主电源输出端“AC15V” 和“O” 分别接至整流桥输入端“AC1”和“AC2”，整流桥输出接滤波电容（“DC+”、“DC-”端分别接“C1”、“C2”端）；“DP01”单元直流主电源输出正端“DC+”接“DP02”单元R1的一端，R1的另一端接“DE01” 单元单向可控硅T1的阳极，T1的阴极接“DP01”单元直流主电源输出负端“DC-”。

闭合控制电路及挂箱上的电源开关，调节“DT03”单元的电位器“RP2”使“K”点输出电压为“0V”；闭合主电路，用示波器观测T1两端电压；调节“DT03”单元的电位器“RP2”使“K”点电压升高，监测T1的端电压情况，记录使T1由截止变为开通的门极电压值，它正比于通入T1门极的电流IG；T1导通后，反向改变“RP2”使“K”点电压缓慢变回“0V”，同时监测T1的端电压情况断开主电路、挂箱电源、控制电路将加在晶闸管和电阻上的主电源换成交流电源，即“AC15V”直接接“R1”一端，T1的阴极直接接“O”；依次闭合控制电路、挂箱电源、主电路调节“DT03”单元的电位器“RP2”使“K”点电压升高，监测T1的端电压情况；T1导通后，反向改变“RP2”使“K”点电压缓慢变回“0V”，同时监测并记录T1的端电压情况通过实验结果，参考教材相关章节的内容，分析晶闸管的导通与关断条件实验完毕，依次断开主电路、挂箱电源、控制电路2、晶闸管的触发与吸收电路：将主电源电压选择开关置于“3”位置，即将主电源相电压设定为220V；用导线连接“DT02” 单元输出端子“OUT11” 和“OUT12”与“DE01” 单元的脉冲变压器输入端“IN1”和“IN2”；取主电源的一路输出“U”和输出中线“L01”连接到“DP01”单元的交流输入端子“U”和“L01”；“DP01”单元的同步信号输出端“A”和“B”连接到锯齿波移相触发电路的同步信号输入端“A”和“B” ；将“DE01” 的脉冲变压器输出“g1”和“k1”分别接至单向可控硅“T1”的“G”和“K”两极上；“DP01”单元交流主电源输出同相端“AC15V”接“DP02”单元R1的一端，R1的另一端接“DE01” 单元单向可控硅T1的阳极，T1的阴极接“DP01”单元交流主电源输出中心点“O”。

依次闭合控制电路、挂箱上的电源开关以及主电路调节“DT02”单元的移相控制电位器“RP1”使可控硅导通；用示波器观测T1两端电压波形；依次断开主电路、挂箱电源开关以及控制电路；将“DE01”单元的阻容吸收网络并接在T1阳极与阴极的两端；依次闭合控制电路、挂箱上的电源开关以及主电路，用示波器观测T1两端电压波形；记录增加吸收环节前后T1两端的电压波形，参考教材相关章节的内容，分析吸收电路的作用实验完毕，依次断开主电路、挂箱电源、控制电路以及系统总电源，拆除实验接线3、双向晶闸管的特性实验：可以参照以上实验步骤进行实验，在此不再赘述，有兴趣的同学可以参考有关教材，自拟实验过程，通过实验分析双向晶闸管与单向晶闸管的区别五、实验报告1、通过实验数据验证晶闸管的导通与关断条件2、通过波形比较分析吸收电路的作用3、结合教材，分析脉冲变压器在实验中的作用；思考，如果不用脉冲变压器，实验中要注意哪些问题实验二 GTR的特性、驱动与保护实验一、实验目的1、了解大功率晶体管GTR的基本特性2、熟悉GTR的驱动与吸收电路二、实验内容1、GTR的特性、驱动与保护电路三、实验设备与仪器1、“典型器件及驱动挂箱（DSE01）— DE02单元2、“触发电路挂箱Ⅰ（DST01）— DT03单元3、“电源及负载挂箱Ⅰ（DSP01）” 或“电力电子变换技术挂箱Ⅱa（DSE03）”— DP01、DP02单元4、慢扫描双踪示波器、数字万用表等测试仪器四、实验电路的组成及实验操作图1-2A GTR驱动与保护电路原理图1、GTR的特性、驱动与保护实验：实验系统提供了带有光电隔离并具有非饱和监测器的GTR驱动电路，其原理见图1-2A。

当GTR正常导通时，两个高反压二极管VD5和VD6均导通，VD4时贝克钳位二极管使GTR处于临界饱和状态单元面板布置见图1-2B图1-2B GTR驱动与保护电路2、实验操作：打开系统总电源，将系统工作模式设置为“电力电子”将主电源电压选择开关置于“3”位置，即将主电源相电压设定为220V；用导线连接“DT03”单元脉冲输出“P+”到脉冲驱动输入端“IN1”，输出端子“OUT11”和“OUT12”与“DE02”单元的驱动电路输入端“IN1”和“IN2”；取主电源的一路输出“U”和输出中线“L01”连接到“DP01”单元的隔离变压器交流输入端子“U”和“L01”，交流主电源输出端“AC15V” 和“0” 分别接至整流桥输入端“AC1”和“AC2”，整流桥输出接滤波电容（“DC+”、“DC-”端分别接“C1”、“C2”端）；“DP01”单元直流主电源输出正端“DC+”接“DP02”单元R1的一端，R1的另一端接“DE02” 单元GTR的C极，GTR的E极接“DP01”单元直流主电源输出负端“DC-”让“DT03” 单元工作于PWM波形发生器状态，接线完毕经实验指导老师确认无误后，依次闭合控制电路、挂箱上的电源开关以及主电路。

用示波器观测GTR两端电压波形；调节DT03单元控制电位器“RP2”使控制信号占空比为50%附近，以便波形观察断电，将“DE02” 单元的“RDC”吸收电路并接于GTR两端，上电，用示波器观测GTR两端电压波形；在负载电阻R1后再串入一电感负载，重复以上步骤，测试在电感负载下GTR的工作波形参考教材相关章节的内容，分析驱动电路的工作原理实验完毕，依次断开主电路、挂箱电源、控制电路五、实验报告1、通过波形观测，定性分析GTR驱动电路的原理和作用2、通过波形比较分析吸收电路的作用实验三 MOSFET的特性、驱动与保护实验一、实验目的1、掌握MOSFET的基本特性2、熟悉MOSFET的驱动电路构成及工作原理二、实验内容1、MOSFET的特性、与驱动电路测试各原理验证三、实验设备与仪器1、“典型器件及驱动挂箱（DSE01）— DE03单元2、“触发电路挂箱Ⅰ（DST01）— DT03单元3、“电源及负载挂箱Ⅰ（DSP01）” 或“电力电子变换技术挂箱Ⅱa（DSE03）”— DP01、DP02单元4、慢扫描双踪示波器、数字万用表等测试仪器四、实验电路的组成及实验操作图1-3 MOSFET简单驱动电路1、MOSFET的特性与驱动实验：实验系统提供了带有光电隔离的MOSFET驱动电路，电路设计使输出级阻抗较小，从而解决了与栅极驱动源低阻抗匹配问题，使得栅极驱动的关断时间缩短。

其原理示意图如图1-32、实验操作：①、分析MOSFET工作特性：打开系统总电源，将系统工作模式设置为“电力电子”将主电源电压选择开关置于“3”位置，即将主电源相电压设定为220V；将“DT03”单元的钮子开关“S1”拨向上，用导线连接模拟给定输出端子“K” 和信号地与“DE03”单元的MOSFET的G极和S极；取主电源“MP001”单元的一路输出“U”和输出中线“L01”连接到“DP01”单元的交流输入端子“U”和“L01”，交流主电源输出端“AC15V” 和“0” 分别接至整流桥输入端“AC1”和“AC2”，整流桥输出接滤波电容（“DC+”、“DC-” 端分别接“C1”、“C2” 端）；“DP01”单元直流主电源输出正端“DC+”接“DP02”单元R1的一端，R1的另一端接“DE03” 单元MOSFET的D极，MOSFET的S极经取样电阻接“DP01”单元直流主电源输出负端“DC-”闭合控制电路及挂箱上的电源开关，调节“DT03”单元的电位器“RP2”使“K”点输出电压为“0V”；闭合主电路，用示波器观测MOSFET两端电压；调节“DT03”单元的电位器“RP2”使“K”点电压升高，监测MOSFET的端电压情况，记录使MOSFET由截止变为开通的门极电压值；继续检测MOSFET端电压情况，反方向调节RP2，使“K”点电压降低。

通过实验结果，分析MOSFET工作特性，实验完毕，断电，拆线②、MOSFET的驱动实验：将“DT03”单元的钮子开关“S1”拨向下，波形发生器，设为PWM工作模式；用导线连接“DT03”单元脉冲输出“P+”和脉冲驱动输入端“IN1”，输出端子“OUT11”和“OUT12”与“DE03”单元的驱动电路输入端“IN1”和“IN2”；驱动电路输出端“OUT”和“COM”分别接MOSFET的“G”和“S”；取主电源的一路输出“U”和输出中线“L01”连接到“DP01”单元的隔离变压器交流输入端子“U”和“L01”，交流主电源输出端“AC15V” 和“0” 分别接至整流桥输入端“AC1”和“AC2”，整流桥输出接滤波电容（“DC+”、“DC-”端分别接“C1”、“C2”端）；“DP01”单元直流主电源输出正端“DC+”接“DP02”单元R1的一端，R1的另一端接“DE03” 单元MOSFET的D极，MOSFET的S极经过一个电流取样电阻接“DP01”单元直流主电源输出负端“DC-”让“DT03” 单元工作于PWM波形发生器状态，依次闭合控制电路、挂箱上的电源开关以及主电路用示波器观测MOSFET两端电压波形；调节DT03单元控制电位器“RP2”使控制信号占空比为50%附近，以便波形观察。

断电，将“DE03” 单元的“RC”吸收电路并接于MOSFET两端，上电，用示波器观测MOSFET两端电压波形；参考教材相关章节的内容，分析驱动电路的工作原理实验完毕，依次断开主电路、挂箱电源、控制电路五、实验报告1、通过实验，掌握MOSFET工作特性2、通过波形观测，定性分析MOSFET驱动电路的原理和作用3、通过波形比较分析吸收电路的作用4、分析MOSFET与晶闸管导通关断条件的区别实验四 IGBT的特性、驱动与保护实验一、实验目的1、掌握。