《电力电子技术》实验教学大纲
发布人:系统管理员  发布时间:2014-09-18   浏览次数:0

 课程编号17130271                             大纲执笔人:郑分刚

课程名称:电力电子技术                        大纲审批人:邹丽新
英文名称Electric and Electronics Technology
课程学时54学时                                     实验学时18学时
实验课性质:非独立设课
适用专业:测控技术与仪器、电子信息科学与技术、光信息科学与技术
 
一、本课程实验教学目的与要求
《电力电子技术》是一门实践性很强的课程。加强实验教学,有利于提高人才的培养质量,巩固扩展电力电子技术方面的知识,实现知识向能力的转化。通过实验,使学生基本掌握电力电子技术方面的以下内容:了解与熟悉常用的电力电子器件的工作机理、电气特性和主要参数;理解和掌握基本的电力电子电路的工作原理、电路结构、电气性能、波形分析方法和参数计算,并能进行初步的系统设计;具有一定的电力电子电路实验和调试的能力。
 
二、主要仪器设备及所需台套数
MCL-II型教学实验台主控制屏、MCL-07、MCL-08、MCL-11电力电子实验挂箱、双踪示波器、万用表、导线等。所需套数为10套。
 
三、实验课程内容和学时分配
序号
实验项目
名称
目 的 要 求
学时分配
实验类型
每组人数
必开、选开
1
电力晶体管(GTR)驱动电路研究
1、掌握GTR对基极驱动电路的
要求
2、掌握一个实用驱动电路的工作原理和调试方法
3
验证性实验
3
必开
2
电力晶体管(GTR)特性研究
1、熟悉GTR的开关特性及测试
方法
2、掌握GTR缓冲电路的工作原理与参数设计要求
3
验证性实验
3
必开
3
功率场效应晶体管(MOSFET)特性与驱动电路研究
1、熟悉MOSFET主要参数的测量方法
2、掌握MOSFET对驱动电路的要求
3、掌握一个实用驱动电路的工作原理和调试方法
3
验证性实验
3
必开
4
绝缘栅双极型晶体管(IGBT)特性与驱动电路研究
1、熟悉IGBT主要参数与开关特性的测试方法
2、掌握混合集成驱动电路EXB840的工作原理与调试方法
3
验证性实验
3
必开
5
电流控制型脉宽调制开关稳压电源
研究
1、掌握电流控制型脉宽调制开关稳压电源的工作原理、特点与构成
2、熟悉电流控制型脉宽调制芯片UC3842的工作原理与使用方法
3、掌握开关电源的调试方法与参数测试方法
3
综合性实验
3
必开
6
直流斩波电路(Buck-Boost)
研究
1、掌握Buck-Boost变换器的工作原理、特点与电路组成
2、熟悉Buck-Boost变换器连续与不连续工作模式的工作波形图
3、掌握Buck-Boost变换器的调试
方法
3
综合性实验
3
必开
7
单相正弦波(SPWM)逆变
电源研究
1、掌握单相正弦波(SPWM)逆变电源的组成、工作原理、特点、波形分析与使用场合
2、熟悉正弦波发生电流、PWM专用集成电路SG3525的工作原理与使用方法
3
设计性实验
3
选开
8
采用自关断器件的单相交流调压电路研究
1、掌握采用自关断器件的单相交流调压电路的的组成、工作原理、特点、波形分析与使用场合
2、熟悉PWM专用集成电路SG3525的组成、功能、工作原理与使用
方法
3
设计性实验
3
选开
 
四:实验项目的内容和要求
实验1
(1)实验项目名称:电力晶体管(GTR)驱动电路研究
(2)实验内容:
1) 连接实验线路组成一个实用驱动电路
     2)PWM波形发生器频率与占空比测试
3) 光耦合器输入、输出延时时间与电流传输比测试
4) 贝克箝位电路性能测试
5) 过流保护电路性能测试
(3)实验要求:
1) 掌握GTR对基极驱动电路的要求
     2) 掌握一个实用驱动电路的工作原理和调试方法
实验2
(1)实验项目名称:电力晶体管(GTR)特性研究
(2)实验内容:
1) 不同负载时的GTR开关特性测试
     2) 不同基极电流时的开关特性测试
3) 有与没有基极反压时的开关过程比较
4) 并联缓冲电路性能测试
5) 串联缓冲电路性能测试
6) 二极管的反向恢复特性测试
(3)实验要求:
1) 熟悉GTR的开关特性及测试方法
2) 掌握GTR缓冲电路的工作原理与参数设计要求
实验3
(1)实验项目名称:功率场效应晶体管(MOSFET)特性与驱动电路研究
(2)实验内容:
1) MOSFET主要参数:开启阈值电压VGS(th)、跨导gFS、导通电阻Rds、输出特性ID=f(Vsd)等测试
     2) 驱动电路输入输出延时时间测试
3) 电阻与电阻电感负载时,MOSFET开关特性测试
4) 有与没有反偏压时的开关过程比较
5) 栅源漏电流比较
(3)实验要求:
1) 熟悉MOSFET主要参数的测量方法
     2) 掌握MOSFET对驱动电路的要求
     3) 掌握一个实用驱动电路的工作原理和调试方法
实验4
(1)实验项目名称:绝缘栅双极型晶体管(IGBT)特性与驱动电路研究
(2)实验内容:
1) IGBT 主要参数测试
     2) EXB840 性能测试
3) IGBT 开关特性测试
4) 过流保护性能测试
(3)实验要求:
1) 熟悉IGBT主要参数与开关特性的测试方法
     2) 掌握混合集成驱动电路EXB840的工作原理与调试方法
实验5
(1)实验项目名称:电流控制型脉宽调制开关稳压电源研究
(2)实验内容:
1) 利用芯片UC3842,连接实验线路,构成一个实用的开关稳压电源电路
     2) 芯片UC3842的波形与性能测试
a、开启关闭阈值电压
        b、锯齿波周期、幅值、占空比等、并与理论值比较
        c、不同负载以及不同输入电压时的PWM波形,并与正确波形比较
        d、反馈电压端(2脚)与电源端(7脚)波形
e、输出PWM脉冲封锁方式测试
3) 开关电源波形测试
a、GTR集电极电流与集射极电压波形
        b、变压器原边绕组两端波形
        c、输出电压Vo波形
4) 开关电源性能测试
a、电压调整率(看电压波动能力)测试
        b、负载调整率(看负载波动能力)测试
        c、缓冲电路性能测试
(3)实验要求:
1) 掌握电流控制型脉宽调制开关稳压电源的工作原理、特点与构成,以及书本知识中PWM控制基本原理
     2) 熟悉电流控制型脉宽调制芯片UC3842的工作原理与使用方法
     3) 掌握开关电源的调试方法与参数测试方法,加深对书本知识中反馈概念的理解
实验6
(1)实验项目名称:直流斩波电路(Buck-Boost)研究
(2)实验内容:
1) 连接实验线路,构成一个实用的Buck-Boost变换器
2) 调节占空比,测出电感电流iL处于连续与不连续临界状态时的占空比D,并与理论值比较
3) 将电感值增加一倍,测出电感电流iL处于连续与不连续临界状态时的占空比D,并与理论值比较
4) 测出连续与不连续临界状态时的Vbe、Vce、VD、VL、iL、iC、iD等波形
5) 测出直流电压增益M=VO/VS与占空比的函数关系
6)测试输入、输出滤波环节分别对输入电流iS与输出电流iO的影响
(3)实验要求:
1) 掌握Buck-Boost变换器的工作原理、特点与电路组成,加深对书本知识中降压、升压与升降压斩波电路的理解
     2) 熟悉Buck-Boost变换器连续与不连续工作模式的工作波图
     3) 掌握Buck-Boost变换器的调试方法
实验7
(1)实验项目名称:单相正弦波(SPWM)逆变电源研究
(2)实验内容:
1) 正弦波发生电路调试
     2) PWM专用集成电路SG3525性能测试
3) 带与不带滤波环节时的负载两端,MOS管两端以及变压器原边两端电压波形测试
4) 滤波环节性能测试
5) 不同调制度M时的负载端电压测试
(3)实验要求:
1) 掌握单相正弦波(SPWM)逆变电源的组成、工作原理、特点、波形分析与使用场合
     2) 熟悉正弦波发生电流、PWM专用集成电路SG3525的工作原理与使用方法
     3) 自行设计实验方案、选择实验器材、实施操作程序、进行结果分析
实验8
(1)实验项目名称:采用自关断器件的单相交流调压电路研究
(2)实验内容:
1) PWM专用集成电路SG3525性能测试
     2) 控制电路相序与驱动波形测试
3) 带与不带滤波环节时的负载两端,MOS管两端电压波形测试
4) 滤波环节性能测试
5) 在不同占空比条件下,负载端电压、负载端谐波与输入电流的位移因数测试
(3)实验要求:
1) 掌握采用自关断器件的单相交流调压电路的的组成、工作原理、特点、波形分析与使用场合
     2) 熟悉PWM专用集成电路SG3525的组成、功能、工作原理与使用方法
     3) 自行设计实验方案、选择实验器材、实施操作程序、进行结果分析
 
五、考核方式
1、实验报告:
本课程每做完一个实验,都应当撰写实验报告。报告内容应包括:实验名称、实验目的、实验内容、实验设备与仪器、实验方法、实验数据分析(附原始数据记录,经实验指导教师签字后方可离开实验室)。如实验过程中碰到问题,如数据误差较大、操作失误、未能完成实验等,应在实验报告的最后说明原因。对实验内容、方法、数据等有不同见解,也可以在实验报告中体现出来。(为鼓励学生独立思考,实验报告中出现此类内容,实验成绩酌情加分)
2、考核方式
(1)实验课的考核方式
实验课的考核方式包括两个方面:一是实验室阶段成绩,主要包括考勤、实验纪律、实验操作等;二是实验报告的撰写。
(2)实验课考核成绩确定,实验课成绩占课程总成绩的比例等
实验课的成绩评定由指导教师根据学生在实验室的总体表现和实验报告确定。实验成绩占课程总成绩的30%。
 
六、实验教材、参考书
1、教材:
《现代电力电子及电气传动实验指导书》,自编
2、参考书:
    《电力电子技术》,王兆安,机械工业出版社,2002。