电力电子技术实验指导书 (修订) 电力电子技术课程组编 石河子大学机械电气工程学院 电气工程系 二○一四年三月
电力电子技术实验指导书 （修订） 电力电子技术课程组 编 石河子大学机械电气工程学院 电气工程系 二○一四年三月
前 言 本书依据电气工程专业“电力电子技术”课程的教学大纲的要求，配合课程 主教材《电力电子技术》（王兆安，刘进军主编，第5版，机械工业出版社）而 编写的实验指导教材，供电气、机电一体化各类专业使用。实验课是电力电子技 术课程的重要教学环节之一。 实验课有两方面的重要意义： 1.学生通过做实验，可以加深对课程内容中的重点、难点的理解。 2.实验课的第二个重要意义在于：实际动手做实验的经验不仅有利于对课 程内容本身的理解，更有助于实际工作能力的提高。 实验课的目的与要求： 1.不仅使学生会做几个固定内容的实验，更重要在于学生有一个动手的机 会，通过做实验使学生能将理论的分析方法和实际测量的手段结合起来，学会正 确地选择测量仪器及进行必要的误差分析。 2.在做实验之前，学生应做好实验的预习以明确实验的目的与要求，弄懂 实验原理与电路，明了实验的操作方法与步骤，学习电路元件、仪器设备的性能 和使用方法、以及实验的注意事项。 3.实验时，对实验中出现的现象，应以科学的态度，认真思考和分析，做 出正确的解释，对有疑问之处，应及时请教师指导。 4.实验中要注意安全，遵守实验安全操作规则。 5.实验之后，要认真整理，分析和总结数据结果，写好实验报告。实验报 告应每人一份，目的是训练和培养对数据的处理和分析能力。在一份实验报告中 通常应包括：实验目的、仪器设备、实验内容及电路图、实验数据记录和整理结 果与分析，以及通过实验所得到的收获和体会等方面。 通过以上步骤，以全面完成每一个实验任务，达到实验要求。 本实验指导书由石河子大学课程“电力电子技术”主讲教师龚立娇、周伟绩 编写，恳请同学们提出宝贵意见。电子邮箱：glj mac(@shzu.edu.cn 编者 2014年3月
前 言 本书依据电气工程专业“电力电子技术”课程的教学大纲的要求,配合课程 主教材《电力电子技术》（王兆安，刘进军 主编，第 5 版，机械工业出版社）而 编写的实验指导教材，供电气、机电一体化各类专业使用。实验课是电力电子技 术课程的重要教学环节之一。 实验课有两方面的重要意义： 1. 学生通过做实验，可以加深对课程内容中的重点、难点的理解。 2. 实验课的第二个重要意义在于：实际动手做实验的经验不仅有利于对课 程内容本身的理解，更有助于实际工作能力的提高。 实验课的目的与要求: 1. 不仅使学生会做几个固定内容的实验，更重要在于学生有一个动手的机 会，通过做实验使学生能将理论的分析方法和实际测量的手段结合起来，学会正 确地选择测量仪器及进行必要的误差分析。 2. 在做实验之前，学生应做好实验的预习以明确实验的目的与要求，弄懂 实验原理与电路，明了实验的操作方法与步骤，学习电路元件、仪器设备的性能 和使用方法、以及实验的注意事项。 3. 实验时，对实验中出现的现象，应以科学的态度，认真思考和分析，做 出正确的解释，对有疑问之处，应及时请教师指导。 4. 实验中要注意安全，遵守实验安全操作规则。 5. 实验之后，要认真整理，分析和总结数据结果，写好实验报告。实验报 告应每人一份，目的是训练和培养对数据的处理和分析能力。在一份实验报告中 通常应包括：实验目的、仪器设备、实验内容及电路图、实验数据记录和整理结 果与分析，以及通过实验所得到的收获和体会等方面。 通过以上步骤，以全面完成每一个实验任务，达到实验要求。 本实验指导书由石河子大学 课程“电力电子技术”主讲教师龚立娇、周伟绩 编写，恳请同学们提出宝贵意见。电子邮箱：glj_mac@shzu.edu.cn. 编者 2014 年 3 月
目 录 第一章电力电子技术实验概述 §1-1实验的特点和要求 §1-2实验准备 §1-3实验实施 §1-4实验总结 第二章实验项目 实验一*、晶闸管的测试及导通关断条件测试实验 实验二*、单结晶体管触发电路和单相半波可控整流电路 实验三、单相桥式全控整流及有源逆变电路实验 实验四*、三相桥式全控整流电路性能研究实验 实验五*、直流斩波电路原理实验 实验六*、单相交流调压电路实验 第三章电力电子电路MATLAB仿真实验初步 实验一单相桥式全控整流电路的建模与仿真 实验二三相桥式全控整流电路建模与仿真
目 录 第一章 电力电子技术实验概述 §1-1 实验的特点和要求 §1-2 实验准备 §1-3 实验实施 §1-4 实验总结 第二章 实验项目 实验一*、晶闸管的测试及导通关断条件测试实验 实验二*、单结晶体管触发电路和单相半波可控整流电路 实验三、单相桥式全控整流及有源逆变电路实验 实验四*、三相桥式全控整流电路性能研究实验 实验五*、直流斩波电路原理实验 实验六*、单相交流调压电路实验 第三章 电力电子电路 MATLAB 仿真实验初步 实验一 单相桥式全控整流电路的建模与仿真 实验二 三相桥式全控整流电路建模与仿真
第一章电力电子技术实验概述 《电子电力技术》是电气工程及自动化、自动化等专业的三大电子技术基础课程之一， 该课程涉及面广，内容包括电力、电子、控制、计算机技术等。而实验环节是这些课程的重 要组成部分。通过实验，可以加深对理论的理解，培养和提高动手能力、分析和解决问题的 独立工作能力。 §1-1实验的特点和要求 电力电子技术实验的内容较多、较新，实验系统也比较复杂，系统性较强。我们知道， 理论教学是实验教学的基础。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，促进理论和实际相结合， 使认识不断提高、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、触发和驱动电路的构成及调试方法，能初步设 施和应用这些电路： (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，是保证实验能力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，浪费时间， 完不成实验要求，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，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： (5)进行实验分组。 §1-3实验实施 在完成理论学习、实验习等环节后，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，指导教师要对学生的预习报告作检查，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，方能允许实验开始。 (2)指导教师对实验装置作介绍，要求学生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分工，各人的任务应实验进行中 实行轮换，以便实验参加者能全面掌握实验技术，提高动手能力。 成功之花，人们往桂惊美它现时的明艳，然而当初，它的芽儿却浸透了春斗的泪泉，洒满了梅牲的血雨。 一水心
成功之花，人们往往惊羡它现时的明艳，然而当初，它的芽儿却浸透了奋斗的泪泉，洒满了牺牲的血雨。 ——冰心 第一章 电力电子技术实验概述 《电子电力技术》是电气工程及自动化、自动化等专业的三大电子技术基础课程之一， 该课程涉及面广，内容包括电力、电子、控制、计算机技术等。而实验环节是这些课程的重 要组成部分。通过实验，可以加深对理论的理解，培养和提高动手能力、分析和解决问题的 独立工作能力。 §1-1 实验的特点和要求 电力电子技术实验的内容较多、较新，实验系统也比较复杂，系统性较强。我们知道， 理论教学是实验教学的基础。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，促进理论和实际相结合， 使认识不断提高、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、触发和驱动电路的构成及调试方法，能初步设 施和应用这些电路； （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，是保证实验能力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，浪费时间， 完不成实验要求，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，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； （5）进行实验分组。 §1-3 实验实施 在完成理论学习、实验习等环节后，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，指导教师要对学生的预习报告作检查，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，方能允许实验开始。 （2）指导教师对实验装置作介绍，要求学生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分工，各人的任务应实验进行中 实行轮换，以便实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2根导线在实验装置 上的某接线端进行过渡连接。自查完成后，须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。一般情况下， 系统启动前，应使负载电阻值最大，给定电位器位于零位：改接线路时，必须拉闸，断开电 源。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一致。 (7)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拢，而是应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。 实验报告的一般格式如下： (1)实验名称、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。 成功之花，人们往往惊美它现时的明艳，然而当初，它的芽儿却浸透了奋斗的泪泉，洒满了梅牲的血雨。 一冰心
成功之花，人们往往惊羡它现时的明艳，然而当初，它的芽儿却浸透了奋斗的泪泉，洒满了牺牲的血雨。 ——冰心 （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 2 根导线在实验装置 上的某接线端进行过渡连接。自查完成后，须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。一般情况下， 系统启动前，应使负载电阻值最大，给定电位器位于零位；改接线路时，必须拉闸，断开电 源。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一致。 （7）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拢，而是应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。 实验报告的一般格式如下： （1）实验名称、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