功率器件和应用实验书.doc

第二章 功率器件及应用实验 本章节介绍了典型的功率器件及应用实验，其中包括“SCR、GTO、MOSFET、GTR、IGBT特性实验”、“GTO、MOSFET、GTR、IGBT驱动与保护电路实验”、“直流斩波电路的性能研究”、“单相正弦波脉宽调制逆变电路实验”等实验。 实验一 SCR、GTO、MOSFET、GTR、IGBT 特性实验 一、实验目的 掌握各种电力电子器件的工作特性； 掌握各器件对触发信号的要求。 二、实验所需设备及仪器 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”，“励磁电源”等几个模块。 2 DJK06 给定及实验器件 该挂件包含“二极管”以及“开关”。 3 DJK07 新器件特性实验 4 万用表 三、实验线路及原理 实验线路如图2-1： 图2-1 新器件特性实验原理图 将电力电子器件和负载电阻R串联后接至直流电源的两端，由DJK06上的给定为新器件提供触发信号，使器件触发导通。图中的电阻R用DJK06 上的灯泡负载，直流电压和电流表可从DJK01电源控制屏上获得，电力电子器件在DJK07挂箱上，直流电源从电源控制屏的励磁电源取得。 四、实验内容 晶闸管（SCR）特性实验。 可关断晶闸管（GTO）特性实验。 功率场效应管（MOSFET）特性实验。 大功率晶体管（GTR）特性实验。 绝缘双极性晶体管（IGBT）特性实验。 五、预习要求 阅读电力电子技术教材中有关电力电子器件的章节。 六、思考题 各种器件对触发脉冲要求的异同点？ 七、实验方法及步骤 (1)按图2-1接线，将晶闸管（SCR）接入电路，在实验开始时，将给定电位器沿逆时针旋到底，关闭励磁电压。按下“启动”按钮，打开DJK06的开关，然后打开励磁开关，缓慢调节给定输出，同时监视电压表、电流表的读数，使之指示接近零（表示管子完全导通），记录给定电压Ug、回路电流Id以及器件的管压降Uv。 Ug Id Uv (2)将晶闸管换成可关断晶闸管（GTO），重复上述步骤，并记录数据。 Ug Id Uv (3)换成功率场效应管（MOSFET），重复上述步骤，并记录数据。 Ug Id Uv (4)换成大功率晶体管（GTR），重复上述步骤，并记录数据。 Ug Id Uv (5)换成绝缘双极性晶体管（IGBT），重复上述步骤，并记录数据。 Ug Id Uv 八、实验报告 实验报告的格式要求见《电力电子技术及电气传动实验指导书》第一章1-4； 记录并整理得到的实验数据； 根据得到的数据，绘出各器件的输出特性。 九、注意事项 参考《电力电子技术及电气传动实验指导书》实验一的注意事项(1)。 实验二 GTO、MOSFET、GTR、IGBT 驱动与保护电路实验 一、实验目的 理解各种自关断器件对驱动与保护电路的要求； 熟悉各种自关断器件的驱动与保护电路的结构及特点； 掌握由自关断器件构成PWM直流斩波电路原理与方法。 二、实验所需设备及仪器 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”，“励磁电源”等几个模块。 2 DJK06 给定及实验器件 3 DJK07 新器件特性实验 4 DJK12 功率器件驱动电路实验箱 5 双踪示波器 三、实验线路及原理 自关断器件的实验接线及实验原理图如图2-2所示，图中直流电源可由控制屏上的励磁电压提供，或由控制屏上三相电源中的两相经整流滤波后输出，接线时，应从直流电源的正极出发，经过限流电阻、自关断器件及保护电路、直流电流表、再回到直流电源的负端，构成实验主电路。 图2-2 自关断器件的实验接线及原理图 四、实验内容 自关断器件及其驱动、保护电路的研究（可根据需要选择一种或几种自关断器件）。 五、实验方法及步骤 (1)GTR的驱动与保护电路实验 在本实验中，把DJK12实验挂箱中的频率选择开关拨至“低频档”。然后调节频率按钮，使PWM波输出频率在“1KHz”左右。 在主电路中，直流电源由控制屏上的励磁电源输出，负载电阻R用DJK06上的灯泡负载，直流电压、电流表均在控制屏上。 驱动与保护电路接线时，要注意控制电源及接地的正确连接。对于GTR器件，采用?5V电源驱动。接线时，PWM波形的输出端接GTR驱动模块的输入端，?5V电源分别接GTR电源的输入端。 实验时应先检查驱动电路的工作情况。在未接通主电路的情况下，接通驱动模块的电源，此时可在驱动模块的输出端观察到相应的波形，调节PWM波形发