電力電子實訓(xùn)指導(dǎo)書

電力電子技術(shù)實訓(xùn)指導(dǎo)書

蔡型楊鈞編

廣東工業(yè)大學(xué)自動化學(xué)院

目錄

電力電子技術(shù)實訓(xùn)指導(dǎo)書總體要求--------------------------------------2實訓(xùn)1雙向晶閘管交流調(diào)壓電路--------------------------------------3實訓(xùn)2同步信號為鋸齒波觸發(fā)電路------------------------------------6實訓(xùn)3單相全橋逆變電路-------------------------------------------12實訓(xùn)4同步信號為正弦波觸發(fā)電路-----------------------------------151

電力電子技術(shù)實訓(xùn)指導(dǎo)書總體要求

電力電子技術(shù)實訓(xùn)課程是理論聯(lián)系實際，對學(xué)生進行基本技能訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生解決工程實際問題的能力，激發(fā)學(xué)生的主動性和創(chuàng)新意識的重要實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。教師的講解和學(xué)生的學(xué)習(xí)基本停留在書本上，理論多于實踐，使得學(xué)習(xí)者未真正透徹掌握所學(xué)的知識。通過實踐教學(xué)，學(xué)生親自動手裝配、調(diào)試、動手實踐，更易掌握電力電子技術(shù)的理論，掌握的知識、技術(shù)也更適合于實際應(yīng)用。電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展和光輝前景必將給我們提供巨大的用武之地和廣闊的歷史舞臺。一.適用專業(yè)

自動化、電氣工程及其自動化、電子技術(shù)、應(yīng)用電子技術(shù)、電力系統(tǒng)及其自動化等（本科、專科）。根據(jù)不同層次的專業(yè)和按排的學(xué)時數(shù)。實訓(xùn)的內(nèi)容、要求可以有所不同。鼓勵和支持學(xué)生多做實用、創(chuàng)新和具有挑戰(zhàn)性的實訓(xùn)項目。二、基本要求

1.綜合運用電力電子技術(shù)課程中所學(xué)到的理論知識去獨立完成一個實訓(xùn)課題。2.通過查閱手冊和文獻資料，培養(yǎng)學(xué)生獨立分析問題和解決實際問題的能力。3.進一步熟悉電力電子器件的類型和特性，并掌握合理選用的原則。4.學(xué)會電力電子電路的安裝與調(diào)試技能。5.進一步熟悉電子儀器的正確使用方法。6.學(xué)會撰寫實訓(xùn)總結(jié)報告。

7.培養(yǎng)嚴肅認真的工作作風(fēng)和嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度。

8.遵守紀律，注意用電安全。站在電工橡膠絕緣墊上做實驗，防止事故尤其是重大事故發(fā)生。

三、基本做法

1．實訓(xùn)期間，按上課時間到自動化實驗室報到。2．領(lǐng)取工具、元件、材料、儀表。3．設(shè)計印刷電路板圖。4．焊、裝電路

5．審查同意后，通電調(diào)試。6．觀察、分析、記錄波形。7．撰寫實訓(xùn)總結(jié)報告。

8．上交實訓(xùn)實物、實訓(xùn)總結(jié)報告，清還工具、儀表。搞好清潔衛(wèi)生。四、評定成績

1．對實訓(xùn)電路熟悉和掌握的程度。

2.現(xiàn)場考核：動手能力；安裝工藝水平、調(diào)試中分析解決問題能力、以及創(chuàng)新精神等。3.實訓(xùn)總結(jié)報告。

4.遵守紀律、學(xué)習(xí)態(tài)度、工作作風(fēng)和科學(xué)精神等。2

實訓(xùn)1雙向晶閘管交流調(diào)壓電路

1．實踐目的

設(shè)計、裝配、調(diào)試、觀察、分析電路中各工作點的波形。使學(xué)生有一定的感性認識，并鍛煉學(xué)生的動手能力。2．實踐內(nèi)容及步驟

（1）復(fù)習(xí)教材、到圖書館查找資料，了解、熟悉實踐電路，元件的性能及其工作原理。實踐工作原理：

在圖1－1中，當(dāng)電源未接通時，C1電容上的電壓為零。電源接通后，C1經(jīng)R9、V2集射極充電。C1的電壓逐升高，達到單結(jié)晶體管的峰點電壓Up時，單結(jié)晶體管導(dǎo)通。C1電容經(jīng)e、b1極向T2脈沖變壓器原邊繞組放電。T2脈沖變壓器輸出一個脈沖電壓觸發(fā)雙向晶閘管導(dǎo)通。當(dāng)C1電容放電到谷點電壓Uv，并趨向更低時，單結(jié)晶體管截止。T2脈沖變壓器上的脈沖電壓結(jié)束。之后，C1電容從Uv值又開始充電。充電到Up時，單結(jié)晶體管又導(dǎo)通，不斷重復(fù)。雙向晶閘管由第一個脈沖觸發(fā)導(dǎo)通，后面的脈沖不起作用。改變R9及V2集射極的等效電阻，就可以改變電容的充電速度，達到改變α角的目的。實現(xiàn)自由移相。

雙向晶閘管交流調(diào)壓電路有關(guān)工作點的波形：（2）裝配。

1）手工或計算機（自備）設(shè)計印刷電路板圖。要求元件排列均勻，印刷電路板大小適中，不留空余面積。一般控制信號從左流到右，強電信號從上流到下。~220V不能與印刷電路板連接，~220V的引線要用絕緣膠布牢固扎住。

2）為了避免干擾，繪制印刷電路板圖，布置地線時應(yīng)注意各級電路采用一點接地原則。加粗、縮短地線。同時，寫上設(shè)計者的班級、學(xué)號、姓名以便評分。

3）所有元件相互平衡或垂直。元件引腳、極性正確。同種元件距離印刷電路板的高度一致，注意變壓器的同名端。布局合理，美觀實用。~220V不能與印刷電路板連接，~220V的引線要用絕緣膠布牢固扎住。

4）繪制的印刷電路板圖，經(jīng)審定后，制作印刷電路板。要求印刷電路板沖洗干凈，不含任何腐蝕物。鉆孔準確，兩面無損。

5）對焊接的要求是：凈化元件引線和焊點表面，焊接牢固，無虛焊，焊點光亮、圓滑、飽滿、無裂紋、大小適中且一致。做到能免維護。（3）調(diào)試、檢測

1）根據(jù)電氣原理圖反復(fù)核對裝配好的電路。經(jīng)審查，同意后，站在電工橡膠絕緣墊上才能通電調(diào)試。確保人身安全，防止事故尤其是重大事故發(fā)生。

2）檢查各類電源的電壓幅值。如整流、穩(wěn)壓、集成電路插座、三相電壓型逆變電路的供電電壓幅值。

3．觀察、記錄電路中TP1～TP7各點的電壓波形。3

圖1－1雙向晶閘管交流調(diào)壓電路

4

4．實踐說明及注意問題

(1）注意雙線示波器的地線只用一根，免造成電路短路。(2）遵守紀律，無曠課現(xiàn)象，注意用電安全。(3）根據(jù)需要教師可以更改或撒換實踐電路。

按時完成實踐，交還實物、工具、搞好清潔衛(wèi)生。5．實踐總結(jié)報告的內(nèi)容。

(1）實踐任務(wù)和要求。

(2)實踐電路的工作原理、印刷電板布線圖以及它們的說明。

(3)電路調(diào)試。對調(diào)試中出現(xiàn)的問題進行分析，并說明解決的措施；測試、記錄整理的波形與結(jié)果分析。各種波形中其高、低電平表示的意義。

(4)收獲體會，存在問題及進一步的改進意見等。

(5)實踐總結(jié)報告抄寫在課程設(shè)計報告本上�；蛴糜嬎銠C打�。ㄗ詡洌�。不少于201*字，復(fù)印件、抄襲件、代做的無效。5

實訓(xùn)2同步信號為鋸齒波觸發(fā)電路

1．實訓(xùn)目的

通過裝配、調(diào)試一種晶閘管觸發(fā)電路，觀察、記錄、分析電路中各點電壓波形。熟悉、掌握電路的工作原理，提高設(shè)計、裝配、調(diào)試能力。2．實訓(xùn)線路：見圖2-1。3．實訓(xùn)內(nèi)容及步驟

（1）復(fù)習(xí)有關(guān)教材、到圖書館查找有關(guān)資料，了解、熟悉晶閘管觸發(fā)電路的要求和工作原理。(2)看懂晶閘管觸發(fā)電路圖，分析電路中各點的電壓波形。

(3)手工或計算機（自備）設(shè)計印刷電路板圖。要求元件排列均勻，印刷電路板大小適中。一般控制信號從左流到右，強電信號從上流到下。~220V不能與印刷電路板連接，~220V的引線要用絕緣膠布牢固扎住。

(4）為了避免干擾，繪制印刷電路板圖，布置地線時應(yīng)注意各級電路采用一點接地原則。加粗、縮短地線。

(5)所有元件相互平衡或垂直。元件引腳、極性正確。同種元件距離印刷電路板的高度一致，布局合理，美觀實用。

(6)繪制的印刷電路板圖，經(jīng)審定后，制作印刷電路板。要求印刷電路板沖洗干凈，不含任何腐蝕物。鉆孔準確，兩面無損。

(7）對焊接的要求是：凈化元件引線和焊點表面，焊接牢固，無虛焊，焊點光亮、圓滑、飽滿、無裂紋、大小適中且一致。做到能免維護。

(8)根據(jù)電氣原理圖反復(fù)核對裝配好的電路。經(jīng)審查，同意后，站在電工橡膠絕緣墊上才能通電調(diào)試。確保人身安全，防止事故尤其是重大事故發(fā)生。

（9)整定移相控制電壓UCO=0V，偏移電壓UP=-4V。調(diào)鈄率電位器RP3，改變鋸齒波的上升斜率。使測檢點TP7的脈沖前沿落在測檢點TP3的鋸齒波形中央，見圖2-2。以后偏移電位器RP2,、鈄率電位器RP3不用再調(diào)整。

00

（10)以圖2-1中的“O”點為參考點。改變移相控制電壓UCO=0+8V,脈沖的移相范圍D=090。（11)以圖2-1中的“O”點為參考點。用雙線示波器觀察測檢點TP1-TP7在一個工作周期中的波形，測量波形的正、負電壓值（V）；波形的周期(μS、mS)；對齊相位，全部記錄在圖2-2中。

（12）測繪移相控制特性：用萬用表直流電壓檔測量圖2-1中移相控制電壓UCO。用示波器觀察測檢點TP7的脈沖,記錄在表2-1中。作出α=(UCO)移相控制特性的函數(shù)曲線。繪制在圖2-4中。6

圖2-1同步信號為鋸齒波觸發(fā)電路

7

10101010101010

89α

UCOUco

30600901201*0180oooooαo

性α=(Uco)

105

(1)脈沖變壓器T可按圖2

(2）注意雙線示波器的地線只用一根，免造成電路短路。(3)遵守紀律，無曠課現(xiàn)象，注意用電安全。(4）根據(jù)需要教師可以更改或撒換圖2-1的電路

(5）按時完成實訓(xùn)，交還實物、工具、搞好清潔衛(wèi)生6實訓(xùn)總結(jié)報告的內(nèi)容(1)課題名稱。(2)實訓(xùn)任務(wù)和要

(3)實訓(xùn)電路工作原理、

(4)電路調(diào)試。對調(diào)試中出現(xiàn)的問題進行分析，并說明解決的措施

整理的波形與結(jié)果分析，并指出各種波形中其高、低電平表示的意義。(5)改變圖2-1中R1的參數(shù)，有什么影響?

(6）收獲體會，存在問題及進一步的改進意見

(7）實訓(xùn)總結(jié)報告抄寫在實驗報告紙上�；蛴糜嬎銠C字，復(fù)印件無效。按時上交實訓(xùn)總結(jié)報告。

11實訓(xùn)3單相全橋逆變電路點的波形。使學(xué)生有一定的計算機（自備）設(shè)計印刷電路板圖。要求元件排列均勻，印刷電路板空余面積。一般控制信號從左流到右，強電信號從上流到下。~220V以便評分。免維護。，站在電工橡膠絕。確保人身安全，防止事故尤其是重大事故發(fā)生。1．實踐目的

設(shè)計、裝配、調(diào)試、觀察、分析電路中各工作感性認識，并鍛煉學(xué)生的動手能力。

2．實踐內(nèi)容及步驟

（1）復(fù)習(xí)教材、到圖書館查找資料，了解、熟悉實踐電路，元件的性能及其工作原理。（2）裝配。1）手工或大小適中，不留

不能與印刷電路板連接，~220V的引線要用絕緣膠布牢固扎住。2）為了避免干擾，繪制印刷電路板圖，布置地線時應(yīng)注意各級電路采用一點接地原則。加粗、縮短地線。同時，寫上設(shè)計者的班級、學(xué)號、姓名

3）所有元件相互平衡或垂直。元件引腳、極性正確。同種元件距離印刷電路板的高度一致，注意變壓器的同名端。布局合理，美觀實用。

4）繪制的印刷電路板圖，經(jīng)審定后，制作印刷電路板。要求印刷電路板沖洗干凈，不含任何腐蝕物。鉆孔準確，兩面無損。

5）對焊接的要求是：凈化元件引線和焊點表面，焊接牢固，無虛焊，焊點光亮、圓滑、飽滿、無裂紋、大小適中且一致。做到能

（3）調(diào)試、檢測1）根據(jù)電氣原理圖反復(fù)核對裝配好的電路。經(jīng)審查，同意后緣墊上才能通電調(diào)試

2）檢查各類電源的電壓幅值。如整流、穩(wěn)壓、插座、供電電壓幅值。3．觀察、記錄圖3－1電路中TP～TP7各點的電壓波形。1213

4．實踐說明及注意問題

(1）注意雙線示波器的地線只

(2）遵守紀律，無曠課現(xiàn)象，注意用電安全。(3）根據(jù)需要教師可以更改或撒換實踐電路。按時完成實踐，交還實物、工具、搞好清潔6．實踐總結(jié)報告的內(nèi)容。(1）實踐任務(wù)和要求。

(2)實踐電路的工作原理

(3)電路調(diào)試。對調(diào)試中出現(xiàn)的問題進行分析，并說明解決的措施

整理的波形與結(jié)果分析。各種波形中其高、低電平表示的意義。(4)收獲體會，存在問題及進一步的改進意見等。

(5)實踐總結(jié)報告抄寫在課程設(shè)計報告本上�；蛴糜�201*字，復(fù)印件、抄襲件、代做的無效。

14實訓(xùn)4同步信號為正弦波觸發(fā)電路1．實踐目的點的波形。使學(xué)生有一定的感性作原理：導(dǎo)通時。C2通過電源VD2充電+15V，C4通過T2原邊繞組設(shè)計、裝配、調(diào)試、觀察、分析電路中各工作

認識，并鍛煉學(xué)生的動手能力。2．實踐內(nèi)容及步驟

（1）復(fù)習(xí)教材、到圖書館查找資料，了解、熟悉實踐電路，元件的性能及其工作原理。實踐電路工當(dāng)V1、V3截止，V2

→R10→R8→2的b、e極充電到+15V，同步信號UT與移相控制電壓UCO迭加大于+0.7V后，V1導(dǎo)通→C2通過V1的c、e極→C4反向充電完畢。V2恢復(fù)導(dǎo)通。V3截止。改變UCO的大小，脈沖的移相范圍可達75�！鶹D4放電→V2截止→V3導(dǎo)通→發(fā)出脈沖→C4反向充電使脈沖維持一段時間（2）裝配。1）手工或計算

大小適中，不留空余面積。一般控制信號從左流到右，強電信號從上流到下。~220V不能與印刷電路板連接，~220V的引線要用絕緣膠布牢固扎住。2）為了避免干擾，繪制印刷電路板圖，布置地線時應(yīng)注意各級電

地原則。加粗、縮短地線。同時，寫上設(shè)計者的班級、學(xué)號、姓名以便評分。3）所有元件相互平衡或垂直。元件引腳、極性正確。同種元件距離印刷電路板

的高度一致，注意變壓器的同名端。布局合理，美觀實用。4）繪制的印刷電路板圖，經(jīng)審定后，制作印刷電路板。要求印

凈，不含任何腐蝕物。鉆孔準確，兩面無損。5）對焊接的要求是：凈化元件引線和焊點表面，圓滑、飽滿、無裂紋、大小適中且一致。做到能免維護。（3）調(diào)試、檢測1）根據(jù)電氣原理圖墊上才能通電調(diào)試。確保人身安全，防止事故尤其是重大事故發(fā)生。2）檢查各類電源的電壓幅值。如整流、穩(wěn)壓、插座、供電電壓幅值。4－1TP～TP7各點的電壓波形。15416

(1）注意雙線示波器的地線只用一根，免造成電路短路。(2）遵守紀律，無曠課現(xiàn)象，注意用電安全。(3）根據(jù)需要教師可以更改或撒換實踐電路。

按時完成實踐，交還實物、工具、搞好清潔衛(wèi)生。7．實踐總結(jié)報告的內(nèi)容。

(1）實踐任務(wù)和要求。

(2)實踐電路的工作原理、印刷電板布線圖以及它們的說明。

(3)電路調(diào)試。對調(diào)試中出現(xiàn)的問題進行分析，并說明解決的措施；測試、記錄整理的波形與結(jié)果分析。各種波形中其高、低電平表示的意義。

(4)收獲體會，存在問題及進一步的改進意見等。

(5)實踐總結(jié)報告抄寫在課程設(shè)計報告本上�；蛴糜嬎銠C打印（自備）。不少于201*字，復(fù)印件、抄

襲件、代做的無效。1718

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實驗一單結(jié)晶體管觸發(fā)電路實驗

一、實驗?zāi)康?/p>

1熟悉單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的工作原理及電路中各元件的作用。2掌握單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的調(diào)試步驟和方法。二、實驗所需掛件及附件序號型號123DJK01電源控制屏DJK03-1晶閘管觸發(fā)電路雙蹤示波器備注該控制屏包含“三相電源輸出”等幾個模塊。該掛件包含“單結(jié)晶體管觸發(fā)電路”等模塊。自備三、實驗線路及原理利用單結(jié)晶體管(又稱雙基極二極管)的負阻特性和RC的充放電特性，可組成頻率可

調(diào)的自激振蕩電路，如圖3-1所示。

圖中V6為單結(jié)晶體管，其常用的型號有BT33和BT35兩種，由等效電阻V5和C1組成組成RC充電回路，由C1-V6-脈沖變壓器組成電容放電回路，調(diào)節(jié)RP1即可改變C1充電回路中的等效電阻。

圖3-1單結(jié)晶體管觸發(fā)電路原理圖

工作原理簡述如下：

由同步變壓器副邊輸出60V的交流同步電壓，經(jīng)VD1半波整流，再由穩(wěn)壓管V1、V2進行削波，從而得到梯形波電壓，其過零點與電源電壓的過零點同步，梯形波通過R7及等效可變電阻V5向電容C1充電，當(dāng)充電電壓達到單結(jié)晶體管的峰值電壓UP時，單結(jié)晶體管V6導(dǎo)通，電容通過脈沖變壓器原邊放電，脈沖變壓器副邊輸出脈沖。同時由于放電時間常數(shù)很小，C1兩端的電壓很快下降到單結(jié)晶體管的谷點電壓Uv，使V6關(guān)斷，C1再次充電，周而復(fù)始，在電容C1兩端呈現(xiàn)鋸齒波形，在脈沖變壓器副邊輸出尖脈沖。在一個梯形波周期內(nèi)，V6可能導(dǎo)通、關(guān)斷多次，但只有輸出的第一個觸發(fā)脈沖對晶閘管的觸發(fā)時刻起作用。充電時間常數(shù)由電容C1和等效電阻等決定，調(diào)節(jié)RP1改變C1的充電的時間，控制第一個尖脈沖的出現(xiàn)時刻，實現(xiàn)脈沖的移相控制。單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的各點波形如圖3-2所示。

電位器RP1已裝在面板上，同步信號已在內(nèi)部接好，所有的測試信號都在面板上引出。

圖3-2單結(jié)晶體管觸發(fā)電路各點的電壓波形(α=90)

四、實驗內(nèi)容

1單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的調(diào)試。

2單結(jié)晶體管觸發(fā)電路各點電壓波形的觀察。五、預(yù)習(xí)要求

閱讀本教材1-3節(jié)及電力電子技術(shù)教材中有關(guān)單結(jié)晶體管的內(nèi)容，弄清單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的工作原理。六、思考題

1單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的振蕩頻率與電路中C1的數(shù)值有什么關(guān)系?2單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的移相范圍能否達到180°?七、實驗方法

1單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的觀測。

將DJK01電源控制屏的電源選擇開關(guān)打到“直流調(diào)速”側(cè),使輸出線電壓為200V（不能打到“交流調(diào)速”側(cè)工作，因為DJK03-1的正常工作電源電壓為220V±10%，而“交流調(diào)速”側(cè)輸出的線電壓為240V。如果輸入電壓超出其標準工作范圍，掛件的使用壽命將減少，甚至?xí)��?dǎo)致掛件的損壞。在“DZSZ-1型電機及自動控制實驗裝置”上使用時，通過操作控制屏左側(cè)的自藕調(diào)壓器，將輸出的線電壓調(diào)到220V左右，然后才能將電源接入掛件），用兩根導(dǎo)線將200V交流電壓接到DJK03-1的“外接220V”端，按下“啟動”按鈕，打開DJK03-1電源開關(guān)，這時掛件中所有的觸發(fā)電路都開始工作，用雙蹤示波器觀察單結(jié)晶體管觸發(fā)電路，經(jīng)半波整流后“1”點的波形，經(jīng)穩(wěn)壓管削波得到“2”點的波形，調(diào)節(jié)移相電位器RP1，觀察“4”點鋸齒波的周期變化及“5”點的觸發(fā)脈沖波形；最后觀測輸出的“G、K”觸發(fā)電壓波形，其能否在30°～170°范圍內(nèi)移相?

2單結(jié)晶體管觸發(fā)電路各點波形的記錄當(dāng)α＝30°、60°、90°、120°時，將單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的各觀測點波形描繪下來，并與圖3-2的各波形進行比較。八、實驗報告

畫出α=60°時，單結(jié)晶體管觸發(fā)電路各點輸出的波形及其幅值。九、注意事項

雙蹤示波器有兩個探頭，可同時觀測兩路信號，但這兩探頭的地線都與示波器的外殼相連，所以兩個探頭的地線不能同時接在同一電路的不同電位的兩個點上，否則這兩點會通過示波器外殼發(fā)生電氣短路。為此，為了保證測量的順利進行，可將其中一根探頭的地線取下或外包絕緣，只使用其中一路的地線，這樣從根本上解決了這個問題。當(dāng)需要同時觀察兩個信號時，必須在被測電路上找到這兩個信號的公共點，將探頭的地線接于此處，探頭各接至被測信號，只有這樣才能在示波器上同時觀察到兩個信號，而不發(fā)生意外。

實驗二單相半波可控整流電路實驗

一、實驗?zāi)康?/p>

1掌握單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的調(diào)試步驟和方法。

2掌握單相半波可控整流電路在電阻負載及電阻電感性負載時的工作。3了解續(xù)流二極管的作用。二、實驗所需掛件及附件序號1234567型號DJK01電源控制屏DJK02晶閘管主電路DJK03-1晶閘管觸發(fā)電路DJK06給定及實驗器件D42三相可調(diào)電阻雙蹤示波器萬用表備注該控制屏包含“三相電源輸出”，“勵磁電源”等幾個模塊。該掛件包含“晶閘管”，以及“電感”等幾個模塊。該掛件包含“單結(jié)晶體管觸發(fā)電路”模塊。該掛件包含“二極管”等幾個模塊。自備自備三、實驗線路及原理單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的工作原理及線路圖已在上節(jié)中作過介紹。將DJK03-1掛件上的單

結(jié)晶體管觸發(fā)電路的輸出端“G”和“K”接到DJK02掛件面板上的反橋中的任意一個晶閘管的門極和陰極，并將相應(yīng)的觸發(fā)脈沖的鈕子開關(guān)關(guān)閉（防止誤觸發(fā)），圖中的R負載用D42三相可調(diào)電阻，將兩個900Ω接成并聯(lián)形式。二極管VD1和開關(guān)S1均在DJK06掛件上，電感Ld在DJK02面板上，有100mH、200mH、700mH三檔可供選擇，本實驗中選用700mH。直流電壓表及直流電流表從DJK02掛件上得到。

四、實驗內(nèi)容

1單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的調(diào)試。

2單結(jié)晶體管觸發(fā)電路各點電壓波形的觀察并記錄。

3f(α)特性的測定。

4單相半波整流電路帶電阻電感性負載時續(xù)流二極管作用的觀察。

五、預(yù)習(xí)要求

1閱讀電力電子技術(shù)教材中有關(guān)單結(jié)晶體管的內(nèi)容，弄清單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的工作原理。2復(fù)習(xí)單相半波可控整流電路的有關(guān)內(nèi)容，掌握單相半波可控整流電路接電阻性負載和電阻電感性負載時的工作波形。

掌握單相半波可控整流電路接不同負載時Ud、Id的計算方法。六、思考題

1單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的振蕩頻率與電路中電容C1的數(shù)值有什么關(guān)系?

2單相半波可控整流電路接電感性負載時會出現(xiàn)什么現(xiàn)象?如何解決?七、實驗方法

1單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的調(diào)試

將DJK01電源控制屏的電源選擇開關(guān)打到“直流調(diào)速”側(cè)，使輸出線電壓為200V，用兩根導(dǎo)線將200V交流電壓接到DJK03-1的“外接220V”端，按下“啟動”按鈕，打開DJK03-1電源開關(guān)，用雙蹤示波器觀察單結(jié)晶體管觸發(fā)電路中整流輸出的梯形波電壓、鋸齒波電壓及單結(jié)晶體管觸發(fā)電路輸出電壓等波形。調(diào)節(jié)移相電位器RP1，觀察鋸齒波的周期變化及輸出脈沖波形的移相范圍能否在30°～170°范圍內(nèi)移動?

圖3-3單相半波可控整流電路

2單相半波可控整流電路接電阻性負載觸發(fā)電路調(diào)試正常后，按圖3-3電路圖接線。將電阻器調(diào)在最大阻值位置，按下“啟動”按鈕，用示波器觀察負載電壓Ud、晶閘管VT兩端電壓UVT的波形，調(diào)節(jié)電位器RP1，觀察α=30°、60°、90°、120°、150°時Ud、UVT的波形，并測量直流輸出電壓Ud和電源電壓U2，記錄于下表中。

αU2Ud（記錄值）Ud/U2Ud（計算值）30°60°90°120°150°Ud=0.45U2(1+cosα)/23單相半波可控整流電路接電阻電感性負載

將負載電阻R改成電阻電感性負載（由電阻器與平波電抗器Ld串聯(lián)而成）。暫不接續(xù)流二極管VD1，在不同阻抗角[阻抗角φ=tg-1(ωL/R)，保持電感量不變，改變R的電阻值,注意電流不要超過1A的情況下，觀察并記錄α=30°、60°、90°、120°時的直流輸出電壓值Ud及UVT的波形。計算公式:Ud=0.45U2(l十cosα)/2αU2Ud(記錄值）Ud/U2Ud（計算值）αU2Ud（記錄值）Ud/U2Ud（計算值）八、實驗報告

畫出α=90°時，電阻性負載和電阻電感性負載的Ud、UVT波形。

畫出電阻性負載時Ud/U2=f(α)的實驗曲線，并與計算值Ud的對應(yīng)曲線相比較。分析實驗中出現(xiàn)的現(xiàn)象，寫出體會。

九、注意事項

1參照實驗一的注意事項。

2在本實驗中觸發(fā)電路選用的是單結(jié)晶體管觸發(fā)電路，同樣也可以用鋸齒波同步移相觸發(fā)電路來完成實驗。

3在實驗中，觸發(fā)脈沖是從外部接入DJKO2面板上晶閘管的門極和陰極，此時,應(yīng)將所用晶閘管對應(yīng)的正橋觸發(fā)脈沖或反橋觸發(fā)脈沖的開關(guān)撥向“斷”的位置，避免誤觸發(fā)。為避免晶閘管意外損壞，實驗時要注意以下幾點：

①在主電路未接通時，首先要調(diào)試觸發(fā)電路，只有觸發(fā)電路工作正常后，才可以接通主電路。

②在接通主電路前，必須先將控制電壓Uct調(diào)到零，且將負載電阻調(diào)到最大阻值處；接通主電路后，才可逐漸加大控制電壓Uct，避免過流。

③要選擇合適的負載電阻和電感，避免過流。在無法確定的情況下，應(yīng)盡可能選用大的電阻值。

由于晶閘管持續(xù)工作時，需要有一定的維持電流，故要使晶閘管主電路可靠工作，其通過的電流不能太小，否則可能會造成晶閘管時斷時續(xù)，工作不可靠。在本實驗裝置中，要保證晶閘管正常工作，負載電流必須大于50mA以上。在實驗中要注意同步電壓與觸發(fā)相位的關(guān)系，例如在單結(jié)晶體管觸發(fā)電路中，觸發(fā)脈沖產(chǎn)生的位置是在同步電壓的上半周，而在鋸齒波觸發(fā)電路中，觸發(fā)脈沖產(chǎn)生的位置是在同步電壓的下半周，所以在主電路接線時應(yīng)充分考慮到這個問題，否則實驗就無法順利完成。

4使用電抗器時要注意其通過的電流不要超過1A，保證線性。

30°30°60°60°90°90°120°120°150°150°接入續(xù)流二極管VD1，重復(fù)上述實驗，觀察續(xù)流二極管的作用,以及UVD1波形的變化。

計算公式:Ud=0.45UU2(l十cosα)/2實驗三單相橋式全控整流及有源逆變電路實驗

一、實驗?zāi)康?/p>

1加深理解單相橋式全控整流及逆變電路的工作原理。2研究單相橋式變流電路整流的全過程。3研究單相橋式變流電路逆變的全過程，掌握實現(xiàn)有源逆變的條件。4掌握產(chǎn)生逆變顛覆的原因及預(yù)防方法。二、實驗所需掛件及附件序號型號1234567DJK01電源控制屏DJK02晶閘管主電路備注該控制屏包含“三相電源輸出”，“勵磁電源”等幾個模塊。該掛件包含“晶閘管”以及“電感”等幾個模塊。該掛件包含“逆變變壓器”以及“三相不控整流”等模塊。自備自備DJK03-1晶閘管觸發(fā)電路該掛件包含“鋸齒波同步觸發(fā)電路”模塊。DJK10變壓器實驗D42三相可調(diào)電阻雙蹤示波器萬用表三、實驗線路及原理圖3-4為單相橋式整流帶電阻電感性負載，其輸出負載R用D42三相可調(diào)電阻器，將兩個900Ω接成并聯(lián)形式，電抗Ld用DJK02面板上的700mH，直流電壓、電流表均在DJK02面板上。觸發(fā)電路采用DJK03-1組件掛箱上的“鋸齒波同步移相觸發(fā)電路Ⅰ”和“Ⅱ”。

圖3-5為單相橋式有源逆變原理圖，三相電源經(jīng)三相不控整流，得到一個上負下正的直流電源，供逆變橋路使用，逆變橋路逆變出的交流電壓經(jīng)升壓變壓器反饋回電網(wǎng)�！叭�相不控整流”是DJK10上的一個模塊，其“心式變壓器”在此做為升壓變壓器用，從晶閘管逆變出的電壓接“心式變壓器”的中壓端Am、Bm，返回電網(wǎng)的電壓從其高壓端A、B輸出，為了避免輸出的逆變電壓過高而損壞心式變壓器，故將變壓器接成Y/Y接法。圖中的電阻R、電抗Ld和觸發(fā)電路與整流所用相同。

有關(guān)實現(xiàn)有源逆變的必要條件等內(nèi)容可參見電力電子技術(shù)教材的有關(guān)內(nèi)容。四、實驗內(nèi)容

1單相橋式全控整流電路帶電阻電感負載。2單相橋式有源逆變電路帶電阻電感負載。3有源逆變電路逆變顛覆現(xiàn)象的觀察。五、預(yù)習(xí)要求

1閱讀電力電子技術(shù)教材中有關(guān)單相橋式全控整流電路的有關(guān)內(nèi)容。

2閱讀電力電子技術(shù)教材中有關(guān)有源逆變電路的內(nèi)容，掌握實現(xiàn)有源逆變的基本條件。

六、思考題

實現(xiàn)有源逆變的條件是什么?在本實驗中是如何保證能滿足這些條件?七、實驗方法1觸發(fā)電路的調(diào)試

將DJK01電源控制屏的電源選擇開關(guān)打到“直流調(diào)速”側(cè)使輸出線電壓為200V，用兩根導(dǎo)線將200V交流電壓接到DJK03-1的“外接220V”端，按下“啟動”按鈕，打開DJK03-1電源開關(guān)，用示波器觀察鋸齒波同步觸發(fā)電路各觀察孔的電壓波形。

將控制電壓Uct調(diào)至零(將電位器RP2順時針旋到底)，觀察同步電壓信號和“6”點U6的波形，調(diào)節(jié)偏移電壓Ub(即調(diào)RP3電位器)，使α=180°。將鋸齒波觸發(fā)電路的輸出脈沖端分別接至全控橋中相應(yīng)晶閘管的門極和陰極，注意不要把相序接反了，否則無法進行整流和逆變。將DJKO2上的正橋和反橋觸發(fā)脈沖開關(guān)都打到“斷”的位置,并使Ulf和Ulr懸空，確保晶閘管不被誤觸發(fā)。

圖3-4單相橋式整流實驗原理圖

圖3-5單相橋式有源逆變電路實驗原理圖

2單相橋式全控整流

按圖3-4接線，將電阻器放在最大阻值處，按下“啟動”按鈕，保持Ub偏移電壓不變(即RP3固定)，逐漸增加Uct（調(diào)節(jié)RP2），在α=0°、30°、60°、90°、120°時，用示波器觀察、記錄整流電壓Ud和晶閘管兩端電壓Uvt的波形，并記錄電源電壓U2和負載電壓Ud的數(shù)值于下表中。αU2Ud（記錄值）30°60°90°120°Ud（計算值）計算公式:Ud＝O.9UU2(1+cosα)/23單相橋式有源逆變電路實驗

按圖3-5接線，將電阻器放在最大阻值處，按下“啟動”按鈕，保持Ub偏移電壓不變(即RP3固定)，逐漸增加Uct（調(diào)節(jié)RP2），在β=30°、60°、90°時，觀察、記錄逆變電流Id和晶閘管兩端電壓Uvt的波形，并記錄負載電壓Ud的數(shù)值于下表中。

βU2Ud（記錄值）Ud（計算值）30°60°90°3逆變顛覆現(xiàn)象的觀察調(diào)節(jié)Uct,使α=150°，觀察Ud波形。突然關(guān)斷觸發(fā)脈沖（可

將觸發(fā)信號拆去），用雙蹤慢掃描示波器觀察逆變顛覆現(xiàn)象，記錄逆變顛覆時的Ud波形。

八、實驗報告

1畫出α=30°、60°、90°、120°、150°時Ud和UVT的波形。2畫出電路的移相特性Ud=f(α)曲線。

3分析逆變顛覆的原因及逆變顛覆后會產(chǎn)生的后果。九、注意事項

1參照實驗四的注意事項

2在本實驗中，觸發(fā)脈沖是從外部接入DJKO2面板上晶閘管的門極和陰極，此時,應(yīng)將所用晶閘管對應(yīng)的正橋觸發(fā)脈沖或反橋觸發(fā)脈沖的開關(guān)撥向“斷”的位置，并將Ulf及Ulr懸空，避免誤觸發(fā)。為了保證從逆變到整流不發(fā)生過流，其回路的電阻R應(yīng)取比較大的值，但也要考慮到晶閘管的維持電流，保證可靠導(dǎo)通。

實驗四三相半波可控整流電路實驗

一、實驗?zāi)康?/p>

了解三相半波可控整流電路的工作原理，研究可控整流電路在電阻負載和電阻電感性負載時的工作情況。二、實驗所需掛件及附件序號型號1234567DJK01電源控制屏DJK02晶閘管主電路DJK02-1三相晶閘管觸發(fā)電路DJK06給定及實驗器件D42三相可調(diào)電阻雙蹤示波器萬用表三、實驗線路及原理備注該控制屏包含“三相電源輸出”等幾個模塊。該掛件包含“觸發(fā)電路”,“正反橋功放”等幾個模塊。該掛件包含“給定”等模塊。自備自備三相半波可控整流電路用了三只晶閘管，與單相電路比較，其輸出電壓脈動小，輸出功率大。不足之處是晶閘管電流即變壓器的副邊電流在一個周期內(nèi)只有1/3時間有電流流過，變壓器利用率較低。圖3-6中晶閘管用DJK02正橋組的三個，電阻R用D42三相可調(diào)電阻，將兩個900Ω接成并聯(lián)形式，Ld電感用DJK02面板上的700mH，其三相觸發(fā)信號由DJK02-1內(nèi)部提供，只需在其外加一個給定電壓接到Uct端即可。直流電壓、電流表由DJK02獲得。

圖3-6三相半波可控整流電路實驗原理圖

四、實驗內(nèi)容

1研究三相半波可控整流電路帶電阻性負載。

2研究三相半波可控整流電路帶電阻電感性負載。五、預(yù)習(xí)要求

閱讀電力電子技術(shù)教材中有關(guān)三相半波整流電路的內(nèi)容。

六、思考題

1如何確定三相觸發(fā)脈沖的相序，主電路輸出的三相相序能任意改變嗎？2根據(jù)所用晶閘管的定額，如何確定整流電路的最大輸出電流？七、實驗方法

1DJK02和DJK02-1上的“觸發(fā)電路”調(diào)試

①打開DJK01總電源開關(guān)，操作“電源控制屏”上的“三相電網(wǎng)電壓指示”開關(guān)，觀察輸入的三相電網(wǎng)電壓是否平衡。

②將DJK01“電源控制屏”上“調(diào)速電源選擇開關(guān)”撥至“直流調(diào)速”側(cè)。

③用10芯的扁平電纜，將DJK02的“三相同步信號輸出”端和DJK02-1“三相同步信號輸入”端相連,打開DJK02-1電源開關(guān)，撥動“觸發(fā)脈沖指示”鈕子開關(guān)，使“窄”的發(fā)光管亮。

④觀察A、B、C三相的鋸齒波，并調(diào)節(jié)A、B、C三相鋸齒波斜率調(diào)節(jié)電位器（在各觀測孔左側(cè)），使三相鋸齒波斜率盡可能一致。

⑤將DJK06上的“給定”輸出Ug直接與DJK02-1上的移相控制電壓Uct相接，將給定開關(guān)S2撥到接地位置（即Uct=0），調(diào)節(jié)DJK02-1上的偏移電壓電位器，用雙蹤示波器觀察A相同步電壓信號和“雙脈沖觀察孔”VT1的輸出波形，使α=150°(注意此處的α表示三相晶閘管電路中的移相角，它的0°是從自然換流點開始計算，前面實驗中的單相晶閘管電路的0°移相角表示從同步信號過零點開始計算，兩者存在相位差，前者比后者滯后30°)。⑥適當(dāng)增加給定Ug的正電壓輸出，觀測DJK02-1上“脈沖觀察孔”的波形，此時應(yīng)觀測到單窄脈沖和雙窄脈沖。

⑦用8芯的扁平電纜，將DJK02-1面板上“觸發(fā)脈沖輸出”和“觸發(fā)脈沖輸入”相連，使得觸發(fā)脈沖加到正反橋功放的輸入端。

⑧將DJK02-1面板上的Ulf端接地，用20芯的扁平電纜，將DJK02-1的“正橋觸發(fā)脈沖輸出”端和DJK02“正橋觸發(fā)脈沖輸入”端相連，并將DJK02“正橋觸發(fā)脈沖”的六個開關(guān)撥至“通”，觀察正橋VT1～VT6晶閘管門極和陰極之間的觸發(fā)脈沖是否正常。

2三相半波可控整流電路帶電阻性負載

按圖1-5接線，將電阻器放在最大阻值處，按下“啟動”按鈕，DJK06上的“給定”從零開始，慢慢增加移相電壓，使α能從30°到180°范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，用示波器觀察并紀錄三相電路中α=30°、60°、90°、120°、150°時整流輸出電壓Ud和晶閘管兩端電壓UVT的波形，并紀錄相應(yīng)的電源電壓U2及Ud的數(shù)值于下表中

αU2Ud（記錄值）Ud/U2Ud（計算值）30°60°90°計算公式:Ud＝1.17U2cosα(0～30)°π

Ud=0.675U2[1+cos(a+)](30°～150°)

3三相半波整流帶電阻電感性負載

將DJK02上700mH的電抗器與負載電阻R串聯(lián)后接入主電路，觀察不同移相角α?xí)rUd、Id的輸出波形，并記錄相應(yīng)的電源電壓U2及Ud、Id值，畫出α＝90°時的Ud及Id波形圖。

αU2Ud（記錄值）Ud/U2Ud（計算值）30°60°90°120°120°150°八、實驗報告繪出當(dāng)α＝90o時，整流電路供電給電阻性負載、電阻電感性負載時的Ud及Id的波形，并進行分析討論。

九、注意事項

整流電路與三相電源連接時，一定要注意相序，必須一一對應(yīng)。

實驗五單相橋式全控整流及有源逆變電路實驗

一、實驗?zāi)康?/p>

1加深理解單相橋式全控整流及逆變電路的工作原理。

2研究單相橋式變流電路整流的全過程。

3研究單相橋式變流電路逆變的全過程，掌握實現(xiàn)有源逆變的條件。4掌握產(chǎn)生逆變顛覆的原因及預(yù)防方法。二、實驗所需掛件及附件序號型號1234567DJK01電源控制屏DJK02晶閘管主電路備注該控制屏包含“三相電源輸出”，“勵磁電源”等幾個模塊。該掛件包含“晶閘管”以及“電感”等幾個模塊。該掛件包含“逆變變壓器”以及“三相不控整流”等模塊。自備自備DJK03-1晶閘管觸發(fā)電路該掛件包含“鋸齒波同步觸發(fā)電路”模塊。DJK10變壓器實驗D42三相可調(diào)電阻雙蹤示波器萬用表三、實驗線路及原理圖3-7為單相橋式整流帶電阻電感性負載，其輸出負載R用D42三相可調(diào)電阻器，將兩個900Ω接成并聯(lián)形式，電抗Ld用DJK02面板上的700mH，直流電壓、電流表均在DJK02面板上。觸發(fā)電路采用DJK03-1組件掛箱上的“鋸齒波同步移相觸發(fā)電路Ⅰ”和“Ⅱ”。圖1-7為單相橋式有源逆變原理圖，三相電源經(jīng)三相不控整流，得到一個上負下正的直流電源，供逆變橋路使用，逆變橋路逆變出的交流電壓經(jīng)升壓變壓器反饋回電網(wǎng)�！叭�相不控整流”是DJK10上的一個模塊，其“心式變壓器”在此做為升壓變壓器用，從晶閘管逆變出的電壓接“心式變壓器”的中壓端Am、Bm，返回電網(wǎng)的電壓從其高壓端A、B輸出，為了避免輸出的逆變電壓過高而損壞心式變壓器，故將變壓器接成Y/Y接法。圖中的電阻R、電抗Ld和觸發(fā)電路與整流所用相同。

有關(guān)實現(xiàn)有源逆變的必要條件等內(nèi)容可參見電力電子技術(shù)教材的有關(guān)內(nèi)容。四、實驗內(nèi)容

單相橋式全控整流電路帶電阻電感負載。

單相橋式有源逆變電路帶電阻電感負載。有源逆變電路逆變顛覆現(xiàn)象的觀察。

五、預(yù)習(xí)要求

1閱讀電力電子技術(shù)教材中有關(guān)單相橋式全控整流電路的有關(guān)內(nèi)容。

2閱讀電力電子技術(shù)教材中有關(guān)有源逆變電路的內(nèi)容，掌握實現(xiàn)有源逆變的基本條件。六、思考題

實現(xiàn)有源逆變的條件是什么?在本實驗中是如何保證能滿足這些條件?七、實驗方法1觸發(fā)電路的調(diào)試

將DJK01電源控制屏的電源選擇開關(guān)打到“直流調(diào)速”側(cè)使輸出線電壓為200V，用兩根導(dǎo)線將200V交流電壓接到DJK03-1的“外接220V”端，按下“啟動”按鈕，打開DJK03-1電源開關(guān)，用示波器觀察鋸齒波同步觸發(fā)電路各觀察孔的電壓波形。

將控制電壓Uct調(diào)至零(將電位器RP2順時針旋到底)，觀察同步電壓信號和“6”點U6的波形，調(diào)節(jié)偏移電壓Ub(即調(diào)RP3電位器)，使α=180°。

將鋸齒波觸發(fā)電路的輸出脈沖端分別接至全控橋中相應(yīng)晶閘管的門極和陰極，注意不要把相序接反了，否則無法進行整流和逆變。將DJKO2上的正橋和反橋觸發(fā)脈沖開關(guān)都打到“斷”的位置,并使Ulf和Ulr懸空，確保晶閘管不被誤觸發(fā)。

圖3-7單相橋式整流實驗原理圖

圖3-8單相橋式有源逆變電路實驗原理圖

2單相橋式全控整流按圖3-8接線，將電阻器放在最大阻值處，按下“啟動”按鈕，保持Ub偏移電壓不變(即RP3固定)，逐漸增加Uct（調(diào)節(jié)RP2），在α=0°、30°、60°、90°、120°時，用示波器觀察、記錄整流電壓Ud和晶閘管兩端電壓Uvt的波形，并記錄電源電壓U2和負載電壓Ud的數(shù)值于下表中。

αU2Ud（記錄值）Ud（計算值）30°60°計算公式:Ud＝O.9U2(1+cosα)/23單相橋式有源逆變電路實驗

按圖3-7接線，將電阻器放在最大阻值處，按下“啟動”按鈕，保持Ub偏移電壓不變(即RP3固定)，逐漸增加Uct（調(diào)節(jié)RP2），在β=30°、60°、90°時，觀察、記錄逆變電流Id和晶閘管兩端電壓Uvt的波形，并記錄負載電壓Ud的數(shù)值于下表中。

βU2Ud（記錄值）30°60°90°90°120°Ud（計算值）4逆變顛覆現(xiàn)象的觀察調(diào)節(jié)Uct,使α=150°，觀察Ud波形。突然關(guān)斷觸發(fā)脈沖（可將觸發(fā)信號拆去），用雙蹤慢掃描示波器觀察逆變顛覆現(xiàn)象，記錄逆變顛覆時的Ud波形。

八、實驗報告

1畫出α=30°、60°、90°、120°、150°時Ud和UVT的波形。2畫出電路的移相特性Ud=f(α)曲線。

3分析逆變顛覆的原因及逆變顛覆后會產(chǎn)生的后果。九、注意事項

在本實驗中，觸發(fā)脈沖是從外部接入DJKO2面板上晶閘管的門極和陰極，此時,應(yīng)將所用晶閘管對應(yīng)的正橋觸發(fā)脈沖或反橋觸發(fā)脈沖的開關(guān)撥向“斷”的位置，并將Ulf及Ulr懸空，避免誤觸發(fā)。

為了保證從逆變到整流不發(fā)生過流，其回路的電阻R應(yīng)取比較大的值，但也要考慮到晶閘管的維持電流，保證可靠導(dǎo)通。

實驗六直流斬波電路原理實驗

一、實驗?zāi)康?/p>

1加深理解斬波器電路的工作原理。

2掌握斬波器主電路、觸發(fā)電路的調(diào)試步驟和方法。3熟悉斬波器電路各點的電壓波形。二、實驗所需掛件及附件序號型號123456DJK01電源控制屏DJK05直流斬波電路DJK06給定及實驗器件D42三相可調(diào)電阻雙蹤示波器萬用表備注該控制屏包含“三相電源輸出”等幾個模塊。該掛件包含觸發(fā)電路及主電路兩個部分。該掛件包含“給定”等模塊。自備自備三、實驗線路及原理本實驗采用脈寬可調(diào)的晶閘管斬波器，主電路如圖3-9所示。其中VT1為主晶閘管，VT2為輔助晶閘管,C和L1構(gòu)成振蕩電路,它們與VD2、VD1、L2組成VT1的換流關(guān)斷電路。當(dāng)接通電源時，C經(jīng)L1、VD1、L2及負載充電至+Ud0，此時VT1、VT2均不導(dǎo)通，當(dāng)主脈沖到來時，VT1導(dǎo)通，電源電壓將通過該晶閘管加到負載上。當(dāng)輔助脈沖到來時，VT2導(dǎo)通，C通過VT2、L1放電，然后反向充電，其電容的極性從+Ud0變?yōu)?Ud0，當(dāng)充電電流下降到零時，VT2自行關(guān)斷，此時VT1繼續(xù)導(dǎo)通。VT2關(guān)斷后，電容C通過VD1及VT1反向放電，流過VT1的電流開始減小，當(dāng)流過VT1的反向放電電流與負載電流相同的時候，VT1關(guān)斷；此時，電容C繼續(xù)通過VD1、L2、VD2放電，然后經(jīng)L1、VD1、L2及負載充電至+Ud0，電源停止輸出電流，等待下一個周期的觸發(fā)脈沖到來。VD3為續(xù)流二極管，為反電勢負載提供放電回路。

圖3-9斬波主電路原理圖

從以上斬波器工作過程可知，控制VT2脈沖出現(xiàn)的時刻即可調(diào)節(jié)輸出電壓的脈寬,從而可達到調(diào)節(jié)輸出直流電壓的目的。VT1、VT2的觸發(fā)脈沖間隔由觸發(fā)電路確定。斬波器觸發(fā)電路如圖1-27所示，其原理可參見1-3節(jié)內(nèi)容。

實驗接線如圖3-10所示，電阻R用D42三相可調(diào)電阻，用其中一個900Ω的電阻；勵磁電源和直流電壓、電流表均在控制屏上。

圖3-10直流斬波器實驗線路圖

四、實驗內(nèi)容

1直流斬波器觸發(fā)電路調(diào)試。2直流斬波器接電阻性負載。

3直流斬波器接電阻電感性負載（選做）。五、預(yù)習(xí)要求

1閱讀電力電子技術(shù)教材中有關(guān)斬波器的內(nèi)容，弄清脈寬可調(diào)斬波器的工作原理。2學(xué)習(xí)本教材1-3節(jié)中有關(guān)斬波器及其觸發(fā)電路的內(nèi)容，掌握斬波器及其觸發(fā)電路的工作原理及調(diào)試方法。六、思考題

1直流斬波器有哪幾種調(diào)制方式?本實驗中的斬波器為何種調(diào)制方式?2本實驗采用的斬波器主電路中電容C起什么作用?七、實驗方法

1斬波器觸發(fā)電路調(diào)試調(diào)節(jié)DJK05面板上的電位器RP1、RP2，RP1調(diào)節(jié)鋸齒波的上下電平位置，而RP2為調(diào)節(jié)鋸齒波的頻率。先調(diào)節(jié)RP2，將頻率調(diào)節(jié)到200Hz300Hz之間，然后在保證三角波不失真的情況下，調(diào)節(jié)RP1為三角波提供一個偏置電壓（接近電源電壓），使斬波主電路工作的時候有一定的起始直流電壓，供晶閘管一定的維持電流，保證系統(tǒng)能可靠工作，將DJK06上的給定接入，觀察觸發(fā)電路的第二點波形，增加給定，使占空比從0.3調(diào)到0.9。

2斬波器帶電阻性負載①按圖1-9實驗線路接線，直流電源由電源控制屏上的勵磁電源提供，接斬波主電路（要注意極性），斬波器主電路接電阻負載，將觸發(fā)電路的輸出“G1”、“K1”、“G2”、“K2”分別接至VT1、VT2的門極和陰極。

②用示波器觀察并記錄觸發(fā)電路的“G1”、“K1”、“G2”、“K2”、波形，并記錄輸出電壓才及晶閘管兩端電壓UVT1的波形，注意觀測各波形間的相對相位關(guān)系。

③調(diào)節(jié)DJK06上的“給定”值，觀察在不同τ（即主脈沖和輔助脈沖的間隔時間）時Ud的波形，并記錄相應(yīng)的Ud和τ，從而畫出Ud=f(τ/T)的關(guān)系曲線，其中τ/T為占空比。τUd3斬波器帶電阻電感性負載（選做）要完成該實驗，需加一電感。關(guān)斷主電源后，將負載改接成電阻電感性負載，重復(fù)上述電阻性負載時的實驗步驟。

八、實驗報告1關(guān)系曲線。

2討論、分析實驗中出現(xiàn)的各種現(xiàn)象。九、注意事項

1觸發(fā)電路調(diào)試好后，才能接主電路實驗。

將DJK06上的“給定”與DJK05的公共端相連，以使電路正常工作。

負載電流不要超過0.5A，否則容易造成電路失控現(xiàn)象。2當(dāng)斬波器出現(xiàn)失控現(xiàn)象時，請首先檢查觸發(fā)電路參數(shù)設(shè)置是否正確，確保無誤后將直流電源的開關(guān)重新打開。

實驗七三相正弦波脈寬調(diào)制SPWM變頻原理實驗

一、實驗?zāi)康?/p>

1掌握SPWM的基本原理和實現(xiàn)方法。SPWM控制有關(guān)的信號波形。

二、實驗所需掛件及附件2熟悉與

序號型號1234DJK01電源控制屏DJK13三相異步電動機變頻調(diào)速控制雙蹤示波器萬用表備注該掛件包含“三相電源輸出”等幾個模塊。SPWM方式下（將控制部分S、V、P

三、實驗方法1接通掛件電源，關(guān)閉電機開關(guān)，調(diào)制方式設(shè)定在

的三個端子都懸空），然后開啟電源開關(guān)。2點動“增速”按鍵，將頻率設(shè)定在0.5Hz，在SPWM部分觀測三相正弦波信號（在測

試點“2、3、4”），觀測三角載波信號（在測試點“5”），三相SPWM調(diào)制信號（在測試點“6、7、8”）；再點動“轉(zhuǎn)向”按鍵，改變轉(zhuǎn)動方向，觀測上述各信號的相位關(guān)系變化。3逐步升高頻率，直至到達50Hz處，重復(fù)以上的步驟。

4將頻率設(shè)置為0.5HZ～60HZ的范圍內(nèi)改變，在測試點“2、3、4”中觀測正弦波信號的頻率和幅值的關(guān)系。四、實驗報告

SPWM調(diào)制有關(guān)信號波形，說明SPWM的基本原理。

2分析在0.5HZ～50Hz范圍內(nèi)正弦波信號的幅值與頻率的關(guān)系。

1畫出與3分析在

50HZ～60Hz范圍內(nèi)正弦波信號的幅值與頻率的關(guān)系。

實驗八三相交流調(diào)壓電路實驗

一、實驗?zāi)康?/p>

1了解三相交流調(diào)壓觸發(fā)電路的工作原理。2加深理解三相交流調(diào)壓電路的工作原理。

3了解三相交流調(diào)壓電路帶不同負載時的工作特性。二、實驗所需掛件及附件序號型號1234567DJK01電源控制屏DJK02晶閘管主電路DJK02-1三相晶閘管觸發(fā)電路DJK06給定及實驗器件D42三相可調(diào)電阻雙蹤示波器萬用表三、實驗線路及原理交流調(diào)壓器應(yīng)采用寬脈沖或雙窄脈沖進行觸發(fā)。實驗裝置中使用雙窄脈沖。實驗線路如圖3-11所示。圖中晶閘管均在DJK02上，用其正橋，將D42三相可調(diào)電阻接成三相負載，其所用的交流表均在DJK01控制屏的面板上。

備注該控制屏包含“三相電源輸出”等幾個模塊。該掛件包含“觸發(fā)電路”,“正反橋功放”等幾個模塊。該掛件包含“給定”等模塊。自備自備

圖3-11三相交流調(diào)壓實驗線路圖

四、實驗內(nèi)容

1三相交流調(diào)壓器觸發(fā)電路的調(diào)試。2三相交流調(diào)壓電路帶電阻性負載。

4三相交流調(diào)壓電路帶電阻電感性負載（選做）。五、預(yù)習(xí)要求

1閱讀電力電子技術(shù)教材中有關(guān)交流調(diào)壓的內(nèi)容，掌握三相交流調(diào)壓的工作原理。2如何使三相可控整流的觸發(fā)電路用于三相交流調(diào)壓電路。六、實驗方法

1DJK02和DJK02-1上的“觸發(fā)電路”調(diào)試

①打開DJK01總電源開關(guān)，操作“電源控制屏”上的“三相電網(wǎng)電壓指示”開關(guān)，觀察輸入的三相電網(wǎng)電壓是否平衡。

②將DJK01“電源控制屏”上“調(diào)速電源選擇開關(guān)”撥至“直流調(diào)速”側(cè)。

③用10芯的扁平電纜，將DJK02的“三相同步信號輸出”端和DJK02-1“三相同步信號輸入”端相連,打開DJK02-1電源開關(guān)，撥動“觸發(fā)脈沖指示”鈕子開關(guān)，使“窄”的發(fā)光管亮。

④觀察A、B、C三相的鋸齒波，并調(diào)節(jié)A、B、C三相鋸齒波斜率調(diào)節(jié)電位器（在各觀測孔左側(cè)），使三相鋸齒波斜率盡可能一致。

⑤將DJK06上的“給定”輸出Ug直接與DJK02-1上的移相控制電壓Uct相接，將給定開關(guān)S2撥到接地位置（即Uct=0），調(diào)節(jié)DJK02-1上的偏移電壓電位器，用雙蹤示波器觀察A相同步電壓信號和“雙脈沖觀察孔”VT1的輸出波形，使α=180°。

⑥適當(dāng)增加給定Ug的正電壓輸出，觀測DJK02-1上“脈沖觀察孔”的波形，此時應(yīng)觀測到單窄脈沖和雙窄脈沖。

⑦用8芯的扁平電纜，將DJK02-1面板上“觸發(fā)脈沖輸出”和“觸發(fā)脈沖輸入”相連，使得觸發(fā)脈沖加到正反橋功放的輸入端。

⑧將DJK02-1面板上的Ulf端接地，用20芯的扁平電纜，將DJK02-1的“正橋觸發(fā)脈沖輸出”端和DJK02“正橋觸發(fā)脈沖輸入”端相連，并將DJK02“正橋觸發(fā)脈沖”的六個開關(guān)撥至“通”，觀察正橋VT1～VT6晶閘管門極和陰極之間的觸發(fā)脈沖是否正常。

2三相交流調(diào)壓器帶電阻性負載使用正橋晶閘管VT1～VT6，按圖3-23連成三相交流調(diào)壓主電路，其觸發(fā)脈沖己通過內(nèi)部連線接好，只要將正橋脈沖的6個開關(guān)撥至“接通”，“Ulf”端接地即可。接上三相平衡電阻負載，接通電源，用示波器觀察并記錄α=30°、60°、90°、120°、150°及180°時的輸出電壓波形，并記錄相應(yīng)的輸出電壓有效值，填入下表:

αU30°60°90°120°150°180°3三相交流調(diào)壓器接電阻電感性負載（選做）要完成該實驗，需加上三個電抗器。切斷電源輸出，將三相電抗器接入。接通電源，調(diào)節(jié)三相負載的阻抗角（調(diào)節(jié)電阻阻值即可），使φ=60°,用示波器觀察并記錄α=30°、60°、90°及120°時的波形，并記錄輸出電壓U1、電流I1的波形及輸出電壓有效值U，記于下表:

αU30°60°90°120°七、實驗報告1整理并畫出實驗中記錄的波形，作不同負載時的U=f(α)的曲線。

2討論、分析實驗中出現(xiàn)的各種問題。八、注意事項可參考實驗六的注意事項(1)、(2)。

實驗九PS-ZVS-PWM軟開關(guān)技術(shù)實驗

一、實驗?zāi)康?/p>

1熟悉移相控制零電壓開關(guān)PWM(PS-ZVS-PWM)的結(jié)構(gòu)與工作原理。2了解全橋軟開關(guān)電源移相PWM控制芯片的使用方法和工作原理。二、實驗所需掛件及附件序號1234三、實驗線路及原理型號DJK01電源控制屏DJK24PS-ZVS-PWM軟開關(guān)技術(shù)雙蹤示波器萬用表備注自備自備圖3-12實驗線路圖

實驗線路主要有控制電路、驅(qū)動電路、移相控制零電壓開關(guān)PWM(PS-ZVS-PWM)變換器和穩(wěn)壓反饋電路組成。

1PS-ZVS-PWM變換器簡介PS-ZVS-PWM變換器利用變壓器的漏感或原邊串聯(lián)電感和功率管的寄生電容或外接電容來實現(xiàn)零電壓開關(guān)，它的電路結(jié)構(gòu)及主要波形如圖3-13所示。

圖3-13電路結(jié)構(gòu)和主要波形

其中，D1∽D4分別是Q1∽Q4的內(nèi)部寄生二極管，C1∽C4分別是Q1∽Q4的寄生電容或外接電容。Lr是諧振電感，它包括了變壓器的漏感。每個橋臂的兩個功率管(Q1、Q3和Q4、Q2)成180°互補導(dǎo)通，兩個橋臂的導(dǎo)通角相差一個相位，即移相角，通過調(diào)節(jié)移相角的大小來調(diào)節(jié)輸出電壓。Q1和Q3分別超前于Q4和Q2一個相位，稱Q1和Q3組成的橋臂為超前橋臂，Q4和Q2組成的橋臂為滯后橋臂。

在一個開關(guān)周期中，PS-ZVS-PWM全橋變換器有12種開關(guān)狀態(tài)。假設(shè)：

①所有元器件均為理想器件；②C1=C3=Clead，C2=C4=Clag；③Lf》Lr/K2，K是變壓器原副邊匝比,Lf為輸出電感。圖3-14到圖4-20給出了該變換器在不同開關(guān)狀態(tài)下的等效電路。各開關(guān)狀態(tài)的工作情況描述如下。

1開關(guān)模態(tài)0在t0時刻，對應(yīng)于圖4-33。Q1和Q4導(dǎo)通。原邊電流由電源正經(jīng)Q1、變壓器原邊繞組、諧振電感Lr以及Q4，最后回到電源負。副邊電流回路由副邊繞組Ls1的正端，經(jīng)整流管DR1、輸出濾波電感Lf、輸出濾波電容Cf與負載RL，回到Ls1的負端。

2開關(guān)模態(tài)1[t0∽t1],對應(yīng)于圖3-15。在t0時刻關(guān)斷Q1，原邊電流從Q1中轉(zhuǎn)移到C3和C1支路中，C1充電，C3放電。由于C1的存在，Q1是零電壓關(guān)斷。在這個時段里，諧振電感Lr和濾波電感Lf是串聯(lián)的，而且Lf很大，因此可以認為原邊電流ip近似不變，類似于一個恒流源。

在t1時刻，C3的電壓下降到零，Q3的反并二極管D3自然導(dǎo)通，從而結(jié)束開關(guān)模態(tài)1。

圖3-14開關(guān)模態(tài)0圖3-15開關(guān)模態(tài)1

3開關(guān)模態(tài)2

[t1∽t2],對應(yīng)于圖4-35。D3導(dǎo)通后，開通Q3。雖然這時候Q3被開通，但并沒有電流流過，原邊電流由D3流通。由于是在D3導(dǎo)通時開通Q3，所以Q3是零電壓開通。Q3&Q1驅(qū)動信號之間的死區(qū)時間td(lead)>to1。在這段時間里，原邊電流等于折算到原邊的濾波電感電流。在t2時刻，原邊電流下降到I2。

RL

圖3-16開關(guān)模態(tài)2

4開關(guān)模態(tài)3

[t2∽t3],對應(yīng)于圖4-36。在t2時刻，關(guān)斷Q4，原邊電流ip由C2和C4兩條路徑提供，也就是說，原邊電流ip用來抽走C2上的電荷，同時又給C4充電。由于C4的存在，Q4是零電壓關(guān)斷。此時，VAB=-VC4,VAB的極性自零變?yōu)樨�，變壓器副邊繞組電勢下正上負，整流二極管DR2導(dǎo)通，副邊繞組Ls2中開始流過電流。整流管DR1和DR2同時導(dǎo)通，將變壓器副邊繞組短接，這樣變壓器副邊繞組電壓為零，原邊繞組電壓也為零，VAB直接加在諧振電感Lr上。因此在這段時間里實際上諧振電感和C2、C4在諧振工作。

圖3-17開關(guān)模態(tài)3

在t3時刻，當(dāng)C4的電壓上升到VIN，D2自然導(dǎo)通，結(jié)束這一開關(guān)模態(tài)。5開關(guān)模態(tài)4

[t3∽t4],對應(yīng)于圖3-18。在t3時刻，D2自然導(dǎo)通，將Q2的電壓箝位在零電位，此時就可以開通Q2，Q2是零電壓開通。Q2&Q4驅(qū)動信號之間的死區(qū)時間td(lag)>t23，雖然此時Q2已開通，但Q2不流過電流，原邊電流由D2流通。原邊諧振電感的儲能回饋給輸入電源。由于副邊兩個整流管同時導(dǎo)通，因此變壓器副邊繞組電壓為零，原邊繞組電壓也為零，這樣電源電壓VIN加在諧振電感兩端，原邊電流線性下降。

圖3-18開關(guān)模態(tài)4

到t4時刻，原邊電流從Ip（t3）下降到零，二極管D2和D3自然關(guān)斷，Q2和Q3中將流過電流。

6開關(guān)模態(tài)5

[t4∽t5]，對應(yīng)于圖3-19。在t4時刻，原邊電流由正值過零，并且向負方向增加，此時Q2和Q3為原邊電流提供通路。由于原邊電流仍不足以提供負載電流，負載電流仍由兩個整流管提供回路，因此原邊繞組電壓仍然為零，加在諧振電感兩端的電壓為電源電壓VIN，原邊電流反向增加。

到t5時刻，原邊電流達到折算到原邊負載電流-ILf(t5)/K值，該開關(guān)模態(tài)結(jié)束。此時，整流管DR1關(guān)斷，DR2流過全部負載電流。

圖3-19開關(guān)模態(tài)5

7開關(guān)模態(tài)6

[t5∽t6]，對應(yīng)于圖4-39，在這段時間里，電源給負載供電。在t6時刻，Q3關(guān)斷，變換器開始另一半個周期的工作，其工作情況類似于上述的半個周期。

圖3-20開關(guān)模態(tài)6

(2)UCC3895簡介

圖3-21UCC3895引腳排列圖

圖3-22UCC3895內(nèi)部功

能框圖UCC3895的各引腳功能(引腳排列見圖4-21)

ADS：自適應(yīng)延遲時間設(shè)置端。其功能是設(shè)置輸出延遲死區(qū)時間的可編程最大與最小值之比。當(dāng)ADS腳直接連接到CS腳時，沒有延遲出現(xiàn)。當(dāng)ADS接地時，有最大的延遲輸出。在這種情況下，CS=0時的延遲時間是CS=2V（峰值電流門限電平）時的4倍，ADS按如下公式改變延遲腳DELAB和DELCD上的輸出電壓：

VDEL=[0.75×(VCSVADS)]+0.5V

式中VCS和VADS單位是伏特。ADS應(yīng)限制在0∽2.5V之間，并且它必須小于或者等于CS。DELAB和DELCD引腳也將被箝位在最小值0.5V。

EAOUT：是誤差放大器的輸出端。它在IC內(nèi)部與PWM比較器和空載比較器的同相輸入端連接。EAOUT在內(nèi)部被箝位到一個緩啟動的電壓。當(dāng)EAOUT下降到低于500mV時，空載比較器關(guān)閉輸出級，而當(dāng)EAOUT上升到高于600mV時，它又讓輸出級再次開通。

CT：振蕩器的定時電容器端。UCC3895的振蕩器對CT充電，其充電電流可編程調(diào)節(jié)。CT上的波形是一個鋸齒波，它的峰值電壓為2.35V。振蕩周期由下式近似計算：

5×RT×CTt=+120ns

各變量的單位是，CT用法拉，RT用歐姆，tosc用秒。CT的范圍可從100∽880pF。請注意大的CT與小的RT組合將引起CT波形下降時間延長。該增加的下降時間將增大同步信號SYNC的脈寬，從而限制了OUTA、OUTB和OUTC、OUTD輸出脈沖之間的最大相移，因此限制了變換器的最大占空比。CS：電流傳感端。它是電流測量比較器的反相輸入端，又是過流比較器和ADS放大器的同相輸入端。電流傳感信號用于逐周電流限制（在峰值電流模式控制下），并用于所有情況下的過流保護，帶有一個第二級閥值的輸出封鎖。過流故障時使輸出禁止，同時也激活了一個稱為“軟停止”的周期，其過程十分平緩。

DELAB、DELCD：是互補輸出之間的死區(qū)調(diào)節(jié)。其中DELAB調(diào)節(jié)OUTA與OUTB開關(guān)之間的死區(qū)時間，DELCD調(diào)節(jié)OUTC與OUTD之間的死區(qū)時間。這個功能使外部同相橋臂的互補輸出之間引入死區(qū)時間。這個死區(qū)時間就是外部諧振開通或關(guān)斷發(fā)生的時刻。對兩個半橋電路提供各自的死區(qū)，以適應(yīng)不同的諧振電容器的充電需要。每級的死區(qū)時間可按下式來設(shè)置：

12

(25×10)×RDEL

tDELAY=+25nsVDEL

式中，VDEL用伏特，RDEL用歐姆，tDELAY用納秒。DELAB和DELCD的最大電流約1mA。選擇延遲

電阻器可限制電流不超過該最大值。當(dāng)DELAB、DELCD同時或其中之一接基準電壓REF時，會導(dǎo)

致可調(diào)節(jié)的輸出死區(qū)為零。為了優(yōu)化性能，需使這兩腳的雜散電容小于10pF。

EAP：誤差放大器的同相輸入端。

EAN：誤差放大器的反相輸入端。

GND：除了輸出級之外，是IC所有電路的接地端。

OUTA、OUTB、OUTC、OUTD：這四個是具有100mA的互補MOS驅(qū)動的輸出端，適用于FET的驅(qū)動。OUTA和OUTB是完全互補的（假定無可調(diào)延遲時）。它們工作在接近50%的占空比和一半的振蕩頻率。OUTA和OUTB用于驅(qū)動一個半橋電路。OUTC和OUTD將驅(qū)動另一個半橋電路。它們與OUTA和OUTB具有相同的特性。OUTC是相對于OUTA移相，而OUTD則是相對于OUTB移相。

PGND：IC輸出級的接地端。為了抑制來自開關(guān)噪音對模擬電路的影響，UCC3895有兩個不同的接地端。PGND是為大電流輸出級設(shè)置的接地點。GND和PGND兩者應(yīng)在電路板上緊密聯(lián)結(jié)在一起靠近IC。而且因PGND攜帶大電流，所以電路板的布線應(yīng)是低阻抗的。

RAMP：是脈寬調(diào)制PWM比較器的反相輸入端。該腳在平均電流模式控制下接收CT腳上電壓波形，或者在峰值電流模式下接收電流信號（正的斜率補償）。在振蕩器的死區(qū)時間里，IC內(nèi)部一只放電晶體管接通RAMP。

RT：振蕩器的定時電阻器端。外部電容CT，是一個取決于RT大小的固定電流充電，從而使UCC3895的振蕩器工作。RT中的電流按下式計算：

IRT=3.0VRT

式中，RT用歐姆，IRT用安培。RT范圍為40∽120KΩ。軟啟動充電電流和放電電流由IRT調(diào)節(jié)。SS/DISB：軟啟動或禁止端。該腳組合了這兩個獨立的功能。

①禁止模式：芯片的快速關(guān)閉是由如下任一種方法來實現(xiàn)的：在外部迫使SS/DISB低于0.5V；在外部強迫VREF低于4V；VDD降到低于UVLO欠壓鎖定門限電平；或者檢測到過流故障信號（CS=2.5V）。

在VREF被拉到低于4V或UVLO條件下，SS/DISB經(jīng)內(nèi)部一個MOSFET開關(guān)被有效地拉到地電平。如果檢測到過流信號，SS/DISB將灌入一個10×IRT的電流，直到SS/DISB低于0.5V。

②軟啟動模式：在故障之后或禁止條件過去后，VDD高于啟動門限電平，或者在軟停止期間SS/DISB降到低于0.5V,SS/DISB將轉(zhuǎn)變到軟啟動模式。該腳輸出一個電流IRT。在SS/DISB腳由用戶選擇的一只電容器，確定了軟啟動的時間。另外，可用一只電阻器與電容器并聯(lián)，以限制SS/DISB腳的最大電壓。注意，在軟啟動、軟停止和禁止條件下，SS/DISB將有效地箝位EAOUT腳電壓，使之近似為SS/DISB腳的電壓。

SYNC：振蕩器的同步端。該腳是雙向的。當(dāng)用作輸出腳時，SYNC能作時鐘信號，它與芯片內(nèi)部的時鐘脈沖相同。當(dāng)用作輸入腳時，SYNC將使芯片內(nèi)部的振蕩器無效，并充當(dāng)它的時鐘信號。該雙向特性允許多個電源同步。SYNC信號也將在IC內(nèi)部使CT電容器放電，并使接在RAMP腳的濾波電容器放電。

IC內(nèi)部的SYNC電路是電平響應(yīng)型的，它有一個1.9V的輸入端低門限電平，并有一個2.1V的輸入端高門限電平。一只小的3.9k電阻器可接在SYNC與GND之間，以縮小同步脈沖的寬度。

VDD：電源供電端。VDD應(yīng)采用一只最小容量為1.0uF的旁路電容器接地，它具有低的等效串聯(lián)電阻ESR和低的等效串聯(lián)電感ESL。

REF：是5V±1.2%的電壓參考基準。該基準電源向內(nèi)部電路供電，也可向外部負載提供達5mA的電流。在欠壓鎖定期間基準電壓關(guān)閉，而在所有其他失效狀態(tài)時仍然工作。為使性能最佳，該腳對地應(yīng)接一只0.1uF的低ESR和低ESL的旁路電容器。

(3)HIP4081簡介

圖3-23HIP4081引腳排列圖

圖3-24HIP4081內(nèi)部功能框圖

HIP4081的各引腳功能(引腳排列見圖3-23)BHB：B路高端自舉供電。要求外接自舉二極管和自舉電容。自舉二極管的負極和自舉電容的正極接這個引腳。由于引腳內(nèi)部電荷泵提供30uA電流，以保持自舉電壓。內(nèi)部電路將自舉電壓鉗位到12.8V。

BHI：B路高端輸入。控制B路BHO驅(qū)動的邏輯電平輸入。BLI高電平輸入時，可以禁止BHI的高電平輸入，以防止半橋直通。DIS高電平輸入時可禁止B路BHI高電平輸入，這個引腳能被0－15V（不高于VDD）信號驅(qū)動。接到VDD的上拉電流100uA，就能保持B路BHI為高電平。當(dāng)?shù)投溯斎肟刂茣r，不必將高端輸出和低端輸出連接。

DIS：禁止輸入端。邏輯電平輸入。當(dāng)該端置高時，4路輸出置低，并屏蔽所有其它輸入端。當(dāng)DIS為低時，各輸出端受其他輸入端控制。這個引腳能被0－15V（不高于VDD）信號驅(qū)動。接到VDD的上拉電流100uA，能使該端在浮空時保持高電平。

VSS：芯片負電源。一般接地。

BLI：B路低端輸入�？刂艬路BLO驅(qū)動的邏輯電平輸入。如果B路BHI是高或者外部沒連接，B路BLI將控制B路BHO和B路BLO的驅(qū)動，并具有由HDEL和LDEL設(shè)定死區(qū)時間。DIS高電平輸入將屏蔽B路BLI高電平輸入，這個引腳能被0－15V（不高于VDD）信號驅(qū)動。如果這個腳沒被驅(qū)動，接到VDD的上拉電流100uA，就能保持B路BHI為高電平。

ALI：A路低端輸入�？刂艫路ALO驅(qū)動的邏輯電平輸入。如果A路AHI是高或者外部沒聯(lián)接，BL1控制BHO和BLO的驅(qū)動，并具有由HDEL和LDEL設(shè)定死區(qū)時間。DIS高電平輸入將屏蔽ALI高電平輸入，這個引腳能被0－15V（不高于VDD）信號驅(qū)動。如果這個腳沒被驅(qū)動，接到VDD的上拉電流100uA，就能保持ALI為高電平。

AHI：A路高端輸入�？刂艫路AHO驅(qū)動的邏輯電平輸入。AL1高電平輸入時，可以禁止AHI的高電平輸入，以防止半橋直通。DIS高電平輸入時，禁止A路AHI高電平輸入，這個引腳能被0－15V（不高于VDD）信號驅(qū)動。接到VDD的上拉電流100uA，就能保持A路AHI為高電平。當(dāng)?shù)投溯斎肟刂茣r，不必將高端輸出和低端輸出聯(lián)接。

HDEL：高端開通延時。連接下拉電阻，設(shè)定兩個高端驅(qū)動開通延時的延時電流。低端驅(qū)動關(guān)斷時不帶可調(diào)延時。保證了高端不會直通。HDEL的參考電壓是5.1V。

LDEL：低端開通延時。連接下拉電阻，設(shè)定兩個低端驅(qū)動開通延時時間。高端驅(qū)動關(guān)斷時不帶可調(diào)延時。保證了低端不會直通。HDEL的參考電壓是5.1V。

AHB：A路高端自舉供電。要求外接自舉二極管和自舉電容。自舉二極管的負極和自舉電容的正極接這個引腳。由于引腳內(nèi)部電荷泵提供30uA電流，以保持自舉電壓。內(nèi)部電路將自舉電壓鉗位到12.8V。

AHO：A路高端輸出。接到A路高端功率MOS管的門極。

AHS：A路高端源極連接。接到A路高端功率MOS管的源極，將自舉電容的負極接到這個腳。

ALO：A路低端輸出。接到A路低端功率MOS管的門極。

ALS：A路低端源極連接。接到A路低端功率MOS管的源極。

VCC：門極驅(qū)動的供電電源的正極。必須和VDD相同。將兩個自舉二極管的陽極接到這個腳。

VDD：門極驅(qū)動的供電電源的正極。必須和VCC相同。這個腳和VSS之間應(yīng)去耦。BLS：B路高端源極連接。接到A路高端功率MOS管的源極，將自舉電容的負極接到這個腳。

BLO：B路低端輸出。接到A路低端功率MOS管的門極

BHS：B路低端源極連接。接到A路低端功率MOS管的源極,將自舉電容的負極接到這個腳。

BHO：B路高端輸出。接到B路高端功率MOS管的門極。(4)穩(wěn)壓反饋電路簡介

輸出電壓經(jīng)電阻分壓后通過一并聯(lián)調(diào)壓器TL431加以調(diào)整，再通過一光耦耦合至控制芯片UCC3895的電壓誤差比較器輸入端，在這里，芯片內(nèi)部的電壓誤差比較器接成射極跟隨器的形式。放大器輸出信號再跟鋸齒波相比較產(chǎn)生相移控制PWM波，從而產(chǎn)生主電路所需的四路脈沖波控制信號來控制主電路開關(guān)管的開通與關(guān)斷時刻，實現(xiàn)穩(wěn)定輸出電壓的目的。D7、D8、R23和D11組成穩(wěn)壓電路，給光耦提供電源。

四、實驗內(nèi)容

1控制電路的波形測試，UGS和UDS的波形測試。2調(diào)節(jié)輸入電壓，觀察控制電路的波形變化情況。五、思考題

1PS-ZVS-PWM軟開關(guān)的工作原理是什么？主要有幾部分組成？2PS-ZVS-PWM的控制方式有什么特點？

六、實驗方法

1控制電路的波形測試，UGS和UDS的波形測試。。

①將開關(guān)K打在關(guān)狀態(tài)，開啟電源開關(guān)，用雙蹤示波器同時觀察OUTA、OUTB、OUTC、OUTD的波形，并記錄，注意波形的相位關(guān)系。

②將開關(guān)K打在開狀態(tài)，用雙蹤示波器同時觀察Q3和Q4的UGS和UDS信號和UAB的波形，并記錄，觀察UGS和UDS信號的波形是否滿足零電壓開通關(guān)斷的時序條件？

2調(diào)節(jié)輸入電壓，觀察控制電路的波形變化情況。

調(diào)節(jié)輸入電壓，用萬用表測量輸出電壓值。填入下表；VinVout七、實驗報告1按實驗方法的要求，分別繪出電路各測試點波形和數(shù)據(jù)表格，并分析之。2總結(jié)PS-ZVS-PWM軟開關(guān)的工作原理和結(jié)構(gòu)。八、注意事項

雙蹤示波器有兩個探頭，可同時觀測兩路信號，但這兩探頭的地線都與示波器的外殼相連，所以兩個探頭的地線不能同時接在同一電路的不同電位的兩個點上，否則這兩點會通過示波器外殼發(fā)生電氣短路。為此，為了保證測量的順利進行，可將其中一根探頭的地線取下或外包絕緣，只使用其中一路的地線，這樣從根本上解決了這個問題。當(dāng)需要同時觀察兩個信號時，必須在被測電路上找到這兩個信號的公共點，將探頭的地線接于此處，探頭各接至被測信號，只有這樣才能在示波器上同時觀察到兩個信號，而不發(fā)生意外。

實驗十GTO、MOSFET、GTR、IGBT驅(qū)動與保護電路實驗

一、實驗?zāi)康?/p>

1理解各種自關(guān)斷器件對驅(qū)動與保護電路的要求。

2熟悉各種自關(guān)斷器件的驅(qū)動與保護電路的結(jié)構(gòu)及特點。3掌握由自關(guān)斷器件構(gòu)成PWM直流斬波電路原理與方法。二、實驗所需掛件及附件序號型號12DJK01電源控制屏DJK06給定及實驗器件備注該控制屏包含“三相電源輸出”等幾個模塊。該掛件包括“負載”等幾個模塊345DJK07新器件特性實驗雙蹤示波器該掛件包括“IGBT”、“GTR”等幾個模塊自備DJK12功率器件驅(qū)動電路實驗箱該掛件包括“PWM發(fā)生電路”等幾個模塊三、實驗線路及原理自關(guān)斷器件的實驗接線及實驗原理圖如圖3-27所示，圖中直流電源可由控制屏上的勵磁電壓提供，或由控制屏上三相電源中的兩相經(jīng)整流濾波后輸出，接線時，應(yīng)從直流電源的正極出發(fā)，經(jīng)過限流電阻、自關(guān)斷器件及保護電路、直流電流表、再回到直流電源的負端，構(gòu)成實驗主電路。

圖3-25自關(guān)斷器件的實驗接線及原理圖

四、實驗內(nèi)容

自關(guān)斷器件及其驅(qū)動、保護電路的研究（可根據(jù)需要選擇一種或幾種自關(guān)斷器件）。五、實驗方法

1GTR的驅(qū)動與保護電路實驗在本實驗中，把DJK12實驗掛箱中的頻率選擇開關(guān)撥至“低頻檔”。然后調(diào)節(jié)頻率按鈕，使PWM波輸出頻率在“1KHz”左右。在主電路中，直流電源由控制屏上的勵磁電源輸出，負載電阻R用DJK06上的燈泡負載，直流電壓、電流表均在控制屏上。

驅(qū)動與保護電路接線時，要注意控制電源及接地的正確連接。對于GTR器件，采用±5V電源驅(qū)動。接線時，PWM波形的輸出端接GTR驅(qū)動模塊的輸入端，±5V電源分別接GTR電源的輸入端。

實驗時應(yīng)先檢查驅(qū)動電路的工作情況。在未接通主電路的情況下，接通驅(qū)動模塊的電源，此時可在驅(qū)動模塊的輸出端觀察到相應(yīng)的波形，調(diào)節(jié)PWM波形發(fā)生器的頻率及占空比，觀測PWM波形的變化規(guī)律。

在驅(qū)動電路正常工作后，將占空比調(diào)小，然后合上主電路電源開關(guān)，再調(diào)節(jié)占空比，用示波器觀測、記錄不同占空比時基極的驅(qū)動電壓、GTR管壓降及負載上的波形。

測定并記錄不同占空比α?xí)r負載的電壓平均值Ua于下表中：

αUa2GTO的驅(qū)動與保護電路實驗將DJK12實驗掛箱上的頻率選擇開關(guān)撥至“低頻檔”，調(diào)節(jié)頻率調(diào)節(jié)電位器，使方波的輸出頻率在“1KHz”左右，然后再按實驗原理圖接好驅(qū)動與保護電路。其基本的實驗方法與GTR的驅(qū)動與保護電路及斬波調(diào)速實驗相同。

3MOSFET的驅(qū)動與保護電路實驗將DJK12實驗掛箱上的頻率選擇開關(guān)撥至“高頻檔”，調(diào)節(jié)頻率調(diào)節(jié)電位器，使方波的輸出頻率在“8KHz～10KHz”范圍內(nèi)，然后再按實驗原理圖接好驅(qū)動與保護電路的實驗線路，其基本的實驗方法與GTR的驅(qū)動與保護電路實驗一致。

4IGBT的驅(qū)動與保護電路實驗

在本實驗中，DJK12實驗掛箱中的頻率選擇開關(guān)撥至“高頻檔”，改變頻率調(diào)節(jié)電位器，使方波的輸出頻率在“8KHz～10KHz”范圍內(nèi)，然后再按實驗原理圖接好驅(qū)動與保護電路的實驗線路，其基本的實驗方法與GTR的驅(qū)動與保護電路實驗一致。

六、實驗報告

1整理并畫出不同自關(guān)斷器件的基極（或控制極）驅(qū)動電壓、驅(qū)動電流、元件管壓降的波形。

2畫出Ua=f(α)的曲線。3討論并分析實驗中出現(xiàn)的問題。

七、注意事項

1連接驅(qū)動電路時必須注意各器件不同的接地方式。

2不同的自關(guān)斷器件需接不同的控制電壓，接線時應(yīng)注意正確選擇。

3實驗開始前，必須先加上自關(guān)斷器件的控制電壓，然后再加主回路的電源；實驗結(jié)束時，必須先切斷主回路電源，然后再切斷控制電源。

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