四川大学电力电子实验报告3

实验报告-电力电子仿真实验

电力电子仿真实验实验任务书院系：电气与电子工程学院班级：

学号：

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指导教师：

成绩：

日期：

_____年_____月_____日目录实验一单相交-直-交变频电路仿真实验 3 实验二通用变频器电路仿真实验 9 实验一单相交-直-交变频电路仿真实验实验目的掌握单相交-直-交变频电路仿真模型的建立及模块参数和仿真参数的设置。

理解单相交-直-交变频电路的工作原理及仿真波形。

实验设备：MATLAB/Simulink/PSB 实验原理单相交-直-交变频电路如图1-1所示。单相交流电源先经过不可控整流桥变为直流，经过滤波电路滤波后，送入IGBT单相逆变桥逆变为交流，再经过滤波处理后给负载供电。

图1-1 单相交-直-交变频电路实验内容启动Matlab，建立如图1-2所示的单相交-直-交变频电路结构模型图。

图1-2 单相交-直-交变频电路模型双击各模块，在出现的对话框内设置相应的模型参数，如图1-3、4-4、4-5、4-6、4-7、4-8、4-9、4-10、4-11所示。

图1-3 交流电压源模块参数图1-4 不可控整流桥模块参数图1-5 滤波电感L1模块参数图1-6 滤波电容C1模块参数图1-7 IGBT逆变桥模块参数图1-8 离散PWM发生器模块参数图1-9 滤波电感L2模块参数图1-10 滤波电容C2模块参数图1-11 负载模块参数系统仿真参数设置如图1-12所示。

图1-12 系统仿真参数运行仿真模型系统即可得到输入端交流电源电压、中间直流电压、输出端负载电压的仿真波形，如图1-13所示。

电力系统暂态稳定实验

一、实验目的

①通过实验加深对电力系统暂态稳定内容的理解，使课堂理论教学与实践结合，

提高学生的感性认识。

②学生通过实际操作，从实验中观察到系统失步现象和掌握正确处理的措施

③用数字式记忆示波器测出短路时短路电流的非周期分量波形图，并进行分析。

二、原理与说明

电力系统暂态稳定问题是指电力系统受到较大的扰动之后，各发电机能否继续保持同步运行的问题。在各种扰动中以短路故障的扰动最为严重。

正常运行时发电机功率特性为：P1＝（Eo×Uo）×sinδ1/X1；

短路运行时发电机功率特性为：P2＝（Eo×Uo）×sinδ2/X2；

故障切除发电机功率特性为：P3＝（Eo×Uo）×sinδ3/X3；

对这三个公式进行比较，我们可以知道决定功率特性发生变化与阻抗和功角特性有关。而系统保持稳定条件是切除故障角δc小于δmax，δmax可由等面积原则计算出来。本实验就是基于此原理，由于不同短路状态下，系统阻抗X2不同，同时切除故障线路不同也使X3不同，δmax也不同，使对故障切除的时间要求也不同。

同时，在故障发生时及故障切除通过强励磁增加发电机的电势，使发电机功率特性中Eo增加，使δmax增加，相应故障切除的时间也可延长；由于电力系统发生瞬间单相接地故障较多，发生瞬间单相故障时采用自动重合闸，使系统进入正常工作状态。这二种方法都有利于提高系统的稳定性。

三、实验电路图

一次系统接线图

四、实验内容及实验步骤

●短路对电力系统暂态稳定的影响

1．短路类型对暂态稳定的影响

本实验台通过对操作台上的短路选择按钮的组合可进行单相接地短路，两相相间短路，两相接地短路和三相短路试验。

电子基础教学实验中心实验报告

电路与电子技术基础课程实验报告实验地点： L2609

图3. 2

图3. 3

为了避免不必要的机壳间的感应和干扰，

示波器接在放大器的输出端，用于观察输出信号是否有失真削波现象），因而，测量放大倍数，必须是在输出信号

表3. 2

、研究负载R L的改变，对电压放大倍数A V的影响

将外接载R L分别换成1KΩ、3KΩ和10KΩ，在波形不失真的情况下，测量u o，数据填

3. 3中。

表3. 3

、按照表3. 4测量并绘制该电路的频率响应特性曲线

表3. 4

表3. 5

图3. 4

五、数据分析及实验结论

、静态工作点的分析：（提示：静态工作点的作用，实验数据是否与理论吻合）

实验

题目

实验一 L、C元件上电流电压的相位关系

实验目的1、在正弦电压激励下研究L、C元件上电流，电压的大小和它

们的相位关系，以及输入信号的频率对它们的影响。

2、学习示波器、函数发生器以及数字相位仪的使用

仪器仪表目录1、交流电流表、交流电压表

2、数字相位计

实验线路

实验内容及操作步骤1、调节ZH-12实验台上的交流电源，使其输出交流电源电压

值为24V。

2、按图电路图接线，先自行检查接线是否正确，并经教师检

查无误后通电。

3、用示波器的观察电容两端电压Uc和电阻两端电压Ur的波

形，（原理同上）。仔细调节示波器，观察屏幕上显示的波形并将结果记录。

L

dt（负号说明自感电动

L

dt

L L

dt dt

也可写成：

1

u idt

C

=⎰

设：电容器两端电压

sin

u Um tω

=

(sin)

cos Imsin(90)o

du d Um t

i C C CUm t t

dt dt

ω

ωωω

====+

由上式可知：

Im CUm

ω

=，即

1

Im

Um U

I C

ω

==

实验和理论均可证明，电容器的电容C越大，交流电频率越高，则

1

C

ω越小，也就是对电流的阻碍作用越小，电容对电流的“阻力”称做容抗，用Xc代表。

11

2

Xc

C fC

ωπ

==

波形与相量图如下：

实验

结论

1.电容元件电压电流大小关系：Uc=U/ωC=XcIc，

Ic=ωCU=Uc/Xc;

2.相位关系，电流超前电压90°。

查阅

资料

目录

1 电工技术与电子技术王鸿明编著清华大学出版社 2001

2 电工学下册秦曾煌主编高等教育出版社 2001

3 电路（第四版）邱关源主编高等教育出版社 1999

4 电子线路基础教程王成华主编科学出版社 2000

实验一单结晶体管触发电路实验

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调试步骤和方法。

二、实验所需挂件及附件

序号型号备注

1 DJK01 电源控制屏该控制屏包含“三相电源输出”等几个

模块。

2 DJK03-1 晶闸管触发电路该挂件包含“单结晶体管触发电路”等

模块。

3 双踪示波器自备

三、实验线路及原理

单结晶体管触发电路的工作原理已在1-3节中作过介绍。

四、实验内容

(1)单结晶体管触发电路的调试。

(2)单结晶体管触发电路各点电压波形的观察。

五、预习要求

阅读本教材1-3节及电力电子技术教材中有关单结晶体管的内容，弄清单结晶体管触发电路的工作原理。

六、思考题

(1)单结晶体管触发电路的振荡频率与电路中C1的数值有什么关系?

(2)单结晶体管触发电路的移相范围能否达到180°?

七、实验方法

(1)单结晶体管触发电路的观测

将DJK01电源控制屏的电源选择开关打到“直流调速”侧,使输出线电压为200V（不能打到“交流调速”侧工作，因为DJK03-1的正常工作电源电压为220V 10%，而“交流调速”侧输出的线电压为240V。如果输入电压超出其标准工作范围，挂件的使用寿命将减少，甚至会导致挂件的损坏。在“DZSZ-1型电机及自动控制实验装置”上使用时，通过操作控制屏左侧的自藕调压器，将输出的线

电压调到220V左右，然后才能将电源接入挂件），用两根导线将200V交流电压接到DJK03-1的“外接220V”端，按下“启动”按钮，打开DJK03-1电源开关，这时挂件中所有的触发电路都开始工作，用双踪示波器观察单结晶体管触发电路，经半波整流后“1”点的波形，经稳压管削波得到“2”点的波形，调节移相电位器RP1，观察“4”点锯齿波的周期变化及“5”点的触发脉冲波形；最后观测输出的“G、K”触发电压波形，其能否在30°～170°范围内移相?

电力电子技术认知实习报告

电力电子技术认知实习报告

在生活中，报告使用的频率越来越高，通常情况下，报告的内容含量大、篇幅较长。那么大家知道标准正式的报告格式吗？以下是店铺为大家收集的电力电子技术认知实习报告，仅供参考，欢迎大家阅读。

电力电子技术认知实习报告1

一、实习时间

二、实习地点

三、实习目的

将所学的理论知识与实践结合起来，培养勇于探索的创新精神、提高动手能力，加强社会活动能力，严肃认真的学习态度，为以后电子专业实习和走上工作岗位打下坚实的基础。认识实习是教学计划的重要部分，它是培养学生的实践等解决实际问题的第二课堂，它是电子专业知识培养的摇篮，也是对工业生产流水线的直接认识与认知。同时，经过一周的认识实习，也让我深刻的认识到在电子专业就业方向和前景都是一片明朗而且广阔的。

四、实习方式

（1）报告学习

在导师的详细讲解中，充分认识到电子专业的课程内容，就业前景，就业范围。以及了到老师在学习当中分享到的学习经验以及学习方法。

（2）实验室参观

在导师的讲解与带领下参观学习的实验室，从中能够对电工，电子以及机电的具体实习设备有进一步的了解。为以后的实习奠定下认识的基础。

五、实习内容

1、电子技术专业介绍

（1）专业定义

该专业培养具备电子信息科学与技术的基本理论和基本知识，受到严格的科学实验训练和科学研究初步训练，能在电子信息科学与技术、计算机科学与技术及相关领域和行政部门从事科学研究、教学、科技开发、产品设计、生产技术管理工作的电子信息科学与技术高级专门人才。（2）专业基础课程及技术

电路——由金属导线和电气、电子部件组成的导电回路，称为电路

实验一单相桥式半控整流电路

整流二极管两端电压U VD1的波形。顺时针缓慢调节移相控制电位器RP1，使其阻值逐渐增大，观察并记录在不同α角时U d、U VT、U VD1的波形，测量相应电源电压U2和负载电压U d的数值，记录于下表中。计算公式：

U

d = 0.9U

2

(1+cosα)/2

(3) 单相桥式半控整流电路带电阻、电感性负载

①将单结晶体管触发电路的移相控制电位器RP1逆时针调到阻值最小位置、按下电源

控制屏DJK01上的停止按扭断开主电路电源后，将负载换成电阻、电感性负载，即将平波电抗器L d(70OmH)与电阻R（双臂滑线变阻器和灯泡串联构成）串联。

②断开开关S1，先不入接续流二极管VD3。接通主电路电源，顺时针缓慢调节移相控

制电位器RP1，使其阻值逐渐增大，用示波器观察控制角α在不同角度时的Ud、UVT、UVD1、Id波形，并测定相应的U2、Ud数值，记录于下表中：

③在α=60°时，移去触发脉冲（将单结晶体管触发电路上的“G”或“K”拔掉），

观察并记录移去脉冲前后Ud、UVT1、UVT3、UVD1、UVD2、Id的波形。

④将相控制电位器RP1逆时针调至最小，闭合开关S1，接入续流二极管VD3，然后顺时

针缓慢调节移相控制电位器RP1，使其阻值逐渐增大，观察不同控制角α时Ud、UVD3、Id 的波形，并测定相应的U2、Ud数值，记录于下表中：

⑤在接有续流二极管VD3及α=60°时，移去触发脉冲(将单结晶体管触发电路上的“G”

或“K”拔掉)，观察并记录移去脉冲前后Ud、UVT1、UVT3、UVD2、UVD1和Id的波形。

一、实验背景

整流是指将交流电变换为直流电的变换，而将交流电变换为直流电的电路称为整流电路。整流电路是四种变换电路中最基本的变换电路，应用非常广泛。对于整流电路，当其带不同负载情况下，电路的工作情况不同。此外，可控整流电路不仅可以工作在整流状态，即将交流电能变换为直流电能，还可以工作在逆变状态，即将直流电能变换为交流电能，称为有源逆变。

在工业中，应用最为广泛的是三相桥式全控整流电路（Three Phase Full Bridge Converter），它是由两个三相半波可控整流电路发展而来。

该次试验即是针对三相桥式全控整流电路而展开的一些较为简单的学习与研究。

二、实验原理

三相桥式全控整流及有源逆变

该次实验连接电路图如下图所示

整流有源逆变控制信号初始化约定：

，，整流

，，逆变

，，临界

注意事项：

在接主电路过程中，晶闸管接入双刀双闸开关时一定要注意正负极必须正确匹配。

电容器用于吸收感性电流引起的干扰，使得示波器显示的波形更加标准、清晰。

双刀双掷开关在切换时主回路必须断电，否则很可能因切换时拉出电弧而损坏设备。（一）整流电路

1、整流的概念

把交流电变换为直流电的变换称为整流（Rectifier），又叫AC-DC变换（AC-DC Converter）。整流电路是一种把交流电源电压转换成所需的直流电压的电路。AC-DC变换的功率流向是双向的，功率流向由交流电源流向负载的变换称之为“整流”，功率流向由负载流向交流电源的变换称之为“有源逆变”。

采用晶闸管作为整流电路的主控器件，通过对晶闸管触发相位的控制从而达到控制输出直流电压的目的，这样的电路称之为相控整流电路。

一、实验目的

1.学习三相交流电路中三相负载的连接。

2.了解三相四线制中线的作用。

3.掌握三相电路功率的测量方法。

二、主要仪器设备

1.实验电路板

2.三相交流电源

3.交流电压表或万用表

4.交流电流表

5.功率表

6.单掷刀开关

7.电流插头、插座

三、实验内容

1.三相负载星形联结

按图3-2接线，图中每相负载采用三只白炽灯，电源线电压为220V。

图3-2 三相负载星形联结

(1))。

U UV/V U VW/V U WU/V U UN/V U VN/V U WN/V

219 218 220 127 127 127

表3-1

(2)按表3-2内容完成各项测量，并观察实验中各白炽灯的亮度。表中对称负载时为每相开亮三只

测量值负载情况

相电压相电流中线电流中点电压U UN’/V U VN’/V U WN’/V I U/A I V/A I W/A I N/A U N’N/V

对称负载有中线124 124 124 0.268 0.266 0.271 0

无中线125 125 123 0.268 0.267 0.270 1

不对称有中线126 125 124 0.096 0.180 0.271 0.158

负载无中线167 143 78 0.109 0.192 0.221 50

表3-2

2.三相负载三角形联结

按图3-3连线。测量功率时可用一只功率表借助电流插头和插座实现一表两用，具体接法见图3-4所示。接好实验电路后，按表3-3内容完成各项测量，并观察实验中白炽灯的亮度。表中对称负载和不对称负载的开灯要求与表3-2中相同。

图3-3 三相负载三角形联结

目录

一、主要内容 (2)

二、实验条件描述 (3)

1、主要仪器设备 (3)

2、实验小组人员分工 (4)

三、课前思考：黑板上五个问题的答案 (4)

四、实验过程 (5)

1、实现同步 (5)

2、半控桥纯阻性负载实验 (6)

3、半控桥阻-感性负载（串联电感L=200mH）实验 (7)

五、实验数据处理（含原始数据记录单及工程特性曲线，误差分析） (10)

六、课后思考：讨论题及我们的分析 (12)

七、实验综合评估 (15)

1、对实验方案、结果进行可信度分析 (15)

2、提出可能的优化改进方案 (15)

八、multsim11仿真 (15)

1带纯阻性负载仿真 (16)

2、晶闸管突然失去触发脉冲即失控仿真 (18)

3、带阻感负载仿真 (18)

一、主要内容

1、项目名称：单相半控桥整流电路实验

2、已知条件 ：

（1）单相半控桥整流电路

（2）触发电路原理图

从试验台流入380V 电压（单相）经变压电路变为120V 左右的U 2.

在电阻两侧接示波器可观察电流波形。

3、实验完成目标

（1） 实现控制触发脉冲与晶闸管同步。

（2） 观测单相半控桥在纯阻性负载时d ct u u 、波形，测量最大移相范围及输入-输出特性。

（3） 单相半控桥在阻-感性负载时，测量最大移相范围，观测失控现象并讨论解决方案。

二、实验条件描述

1、主要仪器设备

主要设备仪器名称 型号

主要参数

电力电子及电气传动教学实验平台 MCL-III 型 TDS2012（主要包括降压变压器、MCL-35、两只晶

闸管，两只电力二极管，大功率滑动变阻器，可

调电感、导线若干） Tektronic 示波器 TDS2012 带宽：100MHZ 最高采样频率：1GS/s

实验一三相半波可控整流电路实验

一、实验目的

了解三相半波可控整流电路的工作原理，研究可控整流电路在电阻负载和电阻电感性负载时的工作情况。

二、实验所需挂件及附件

三、实验线路图

图3.1 三相半波可控整流电路实验原理图

四、实验内容

(1)研究三相半波可控整流电路带电阻性负载。

(2)研究三相半波可控整流电路带电阻电感性负载。

五、思考题

(1)如何确定三相触发脉冲的相序，主电路输出的三相相序能任意改变吗？

答：三相触发脉冲应该与电源电压同步，每相相差120°；主电路输出的三相相序不能任意改变。三相触发脉冲的相序和触发脉冲的电路及主电源变压器时钟（钟点数）有关。

(2)根据所用晶闸管的定额，如何确定整流电路的最大输出电流？

答：晶闸管的额定工作电流可作为整流电路的最大输出电流。

六、实验结果

(1)三相半波可控整流电路带电阻性负载

按图3-10接线，将电阻器放在最大阻值处，按下“启动”按钮，DJK06上的“给定”从零开

始，慢慢增加移相电压，使α能从30°到170°范围内调节，用示波器观察并纪录α=30°、60°、90°、120°、150°时整流输出电压Ud和晶闸管两端电压UVT的波形，并纪录相应

d2

U d＝0.675U2[1+cos(a+π/6))] (30°～150°)

(2)三相半波整流带电阻电感性负载

将DJK02上700mH 的电抗器与负载电阻R 串联后接入主电路，观察不同移相角α时U

d

、

α＝90°时的U

d 及I

d

波形图。

七、实验报告

1）整流输出电压Ud和晶闸管两端电压UVT的波形

（2）绘出当α＝90°时，整流电路供电给电阻性负载、电阻电感性负载时的U d及I d的波形，并进行分析讨论。

电力电子实验报告仿真

电力电子是关于电力系统中的电力变换和控制的一门学科，它主要应

用于电力系统中的功率调节、电能质量控制和电能传输等方面。在电力电

子实验中，我们通过仿真软件对电力电子器件和系统进行建模、仿真和分析。下面是一份关于电力电子实验仿真的报告，旨在介绍电力电子的基本

原理、实验内容和结果分析。

实验名称：电力电子的仿真实验

实验目的：通过仿真软件对电力电子器件和系统进行建模、仿真和分析，学习电力电子的基本原理和应用。

实验装置和器件：电力电子仿真软件、开关管、二极管、滤波电容、

电源、负载等。

实验原理：电力电子是利用电子器件来对电能进行变换和控制的学科，其主要包括开关电源、直流调速、电能质量控制等方面。在本实验中，我

们将模拟建立电力电子器件和系统的模型，并通过仿真软件进行仿真和分析。

实验步骤：

1.模拟建立电力电子器件和系统的模型。根据实验要求，选择适当的

电力电子器件和系统，建立相应的电路模型。

2.进行仿真实验。在模拟建立模型后，通过仿真软件对电路进行仿真

实验，记录下相关的参数和波形。

3.分析实验结果。根据仿真结果，分析电路的性能和特点，探讨电力

电子器件和系统的优化方案。

实验结果和分析：在本次实验中，我们选择了一个开关电源电路进行

仿真实验。通过调节电源和负载的参数，我们得到了不同工作状态下的电压、电流和功率波形。根据仿真结果，我们可以看到开关电源具有宽的输

入电压范围，输出电压稳定，响应速度快等特点。同时，我们还发现，在

输入电压变化较大时，开关电源的输出电压仍能保持稳定，表明开关电源

具有良好的稳压性能。