电力电子技术 实验指导书电子版(7)

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（2）将电位器RP左旋到底，测出f与D，填入表2—1。 （3）将开关S2打向“断”，测出这时的f与D，填入表2—1。 （4）电位器RP顺时针旋到底，测出这时的f与D，填入表2—1 （5）将S2打在“断”位置，然后调节RP，使占空比D=0.2左右。 3．光耦合器特性测试

（1）输入电阻为R1=1.6K?时的开门，关门延时时间测试

a．将GTR单元的输入“1”与“6”分别与PWM波形发生器的输出“1”与“2”相连，再分别连接GTR单元的“3”与“5”，“9”与“7”及“6”与“11”，即按照以下表格的说明连线。 GTR ：1 GTR：6 GTR：3 GTR：9 PWM：1 PWM：2 GTR：5 GTR：7 GTR：6 GTR：11 b．GTR单元的开关S1合向“ ”，用双踪示波器观察输入“1”与“6”及输出“7”与“11”之间波形，记录开门时间ton（含延迟时间td和下降时间tf）以及关门时间toff（含储存时间ts和上升时间tr），填入表2—2。

td tf 表2—2 R=1.6k ton ts tr toff （2）输入电阻为R2=150?时的开门，关门延时时间测试

将GTR单元的“3”与“5”断开，并连接“4”与“5”， 调节电位器RP顺时针旋到底（使RP短接），其余同上，记录开门、关门时间，填入表2—3。

表2—3 R=150 td tf ton ts （3）输入加速电容对开门、关门延时时间影响的测试

断开GTR单元的“4”和“5”，将“2”、“3”与“5”相连，即可测出具有加速电容时的开门、关门时间，填入表2—4。

td tr toff tf 表2—4 接有加速电容 ton ts tr toff （4）输入、输出电流传输比(CTR)测定 电流传输比定义为CTR=输出电流/输入电流

GTR单元的开关S1合向“5V”，S2打向“通”，连接GTR的“6”和PWM波形发生器的“2”，分别在GTR单元的“4”和“5”以及“9”与“7”之间串入直流毫安表，电位器RP左旋到底，测量光耦输入电流Iin、输出电流Iout。

改变RP(逐渐右旋)，分别测量5-6组光耦输入，输出电流，填入表2—5。

表2—5 输入、输出电流传输比(CTR)测定 Iin（mA） Iout（mA） CTR

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4．驱动电路输入，输出延时时间测试

GTR单元的开关S1合向“ ”， 将GTR单元的输入“1”与“6”分别与PWM波形发生器的输出“1”与“2”相连，再分别连接GTR单元的“3”与“5”，“9”与“7”及“6”与“11”、“8”，即按照以下表格的说明连线。 GTR ：1 PWM：1 GTR：6 PWM：2 GTR：3 GTR：5 GTR：9 GTR：7 GTR：6 GTR：11 GTR：8 用双踪示波器观察GTR单元输入“1”与“6”及驱动电路输出“14”与“11”之间波形，记录驱动电路的输入，输出延时时间。

td=

5．贝克箝位电路性能测试

（1）不加贝克箝位电路时的GTR存贮时间测试。

GTR单元的开关S1合向“ ”， 将GTR单元的输入“1”与“6”分别与PWM波形发生器的输出“1”与“2”相连，再分别连接GTR单元的”2“、“3”与“5”，“9”与“7”，“14”与“19”，“29”与“21”，以及GTR单元的“8”、“11”、“18”与主回路的“4”，GTR单元的“22”与主回路的“1”，即按照以下表格的说明连线。 GTR ：1 GTR：6 GTR：3 GTR：9 GTR：8 GTR：14 PWM：1 PWM：2 GTR：2 GTR：7 GTR：11 GTR：19 GTR：5 GTR：18 主回路：4 记录存贮时间ts。

ts=

（2）加上贝克箝位电路后的GTR存贮时间测试

在上述条件下，将20与14相连，观察与记录ts的变化。 ts=

6．过流保护性能测试

在实验5接线的基础上接入过流保护电路，即断开“8”与“11”的连接，将“36”与“21”、“37”与“8”相连，开关S3放在“断”位置。

用示波器观察“19”与“18”及“21”与“18”之间波形，将S3合向“通”位置，(即减小比较器的比较电压，以此来模拟采样电阻R8两端电压的增大)，此时过流指示灯亮，并封锁驱动信号。

GTR：29 GTR：21 GTR：22 主回路：1 用双踪示波器观察基极驱动信号ub（“19”与“18”之间）及集电极电流ic（“22”与“18”之间）波形，

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将S3放到断开位置，按复位按钮，过流指示灯灭，即可继续进行试验。

+5VGTR+15V通RPS2断9R3R413C3R77R5R6141615

六．实验报告

S11C125R1310R241．画出PWM波形，列出PWM波形发生器S2在“通”与“断”位置时的频率f与最大，最小占空比。

2．画出光耦合器在不同输入电阻及带有加速电容时的输入、输出延时时间曲线，探讨能缩短开门、关门延时时间的方法。

3．列出光耦输入、输出电流，并画出电流传输比曲线。

4．列出有与没有贝克箝位电路时的GTR存贮时间ts，并说明使用贝克箝位电路能缩短存贮时间ts的物理原因以及对贝克箝位二极管V1的参数选择要求。

5．试说明过流保护电路的工作原理。

6．实验的收获，体会与改进意见。

1920+5VS1861112C217VSTL123VD12224L225VD236R12R15+-S48复位37+35通S3断R14过流VD32629R92730R102831C5VD4R1334R113318R82132C4PWM波形发生R1 84S1主电路+5V断1R1L1R2通SV+断通RPR276255515313VD1R32通S2C1C2断R324RP

七．思考题

图2-1 GTR实验电路1．波形发生器中R1=160Ω，RP=1kΩ，R2=3kΩ，C1=0.022uF，C2=0.22uF，试对所测的f、Dmax、Dmin与理论值作一比较，能否分析一下两者相差的原因？

2．实验中的光耦为TLP521，试对实测的开门、关门延时时间与该器件的典型延时时间作一比较，能否分析一下两者相差的原因。

3．试比较波形发生器输出与驱动电路输出处的脉冲占空比，并分析两者相差的原因，你能否提出一种缩小两者差异的电路方案。

4．根据实测的光耦电流传输比以及尽量短的开关门延时时间，请对C1、R1及R3等参数作出选择。

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实验二 电力晶体管(GTR)特性研究

一．实验目的

1．熟悉(GTR)的开关特性与二极管的反向恢复特性及其测试方法 2．掌握GTR缓冲电路的工作原理与参数设计要求

二．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．并联冲电路性能测试。 5．串联冲电路性能测试。 6．二极管的反向恢复特性测试。

三．实验线路

见图2—1

四．实验设备和仪器

1．NMCL-07电力电子实验箱中的GTR与PWM波形发生器部分 2．双踪示波器 3．万用表

4．教学实验台主控制屏

五．实验方法

1．不同负载时GTR开关特性测试 （1）电阻负载时的开关特性测试

GTR单元的开关S1合向“ ”， 将GTR单元的输入“1”与“6”分别与PWM波形发生器的输出“1”与“2”相连，再分别连接GTR单元的 “3”与“5”，“9”与“7”，“15”、“16”与“19”，“29”与“21”，以及GTR单元的“8”、“11”、“18”与主回路的“4”， GTR单元的“22”与主回路的“1”，即按照以下表格的说明连线。

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GTR ：1 GTR：6 GTR：3 GTR：9 GTR：8 GTR：15 GTR：29 PWM：1 PWM：2 GTR：5 GTR：7 GTR：11 GTR：16 GTR：21 GTR：18 GTR：19 主回路：4 记录开通时间ton，存贮时间ts、下降时间tf。

GTR：22 主回路：1 用示波器观察，基极驱动信号ib（“19”与“18”之间）及集电极电流ic（“21”与“18”之间）波形，

ton= us，ts= us，tf= us

（2）电阻、电感性负载时的开关特性测试

除了将主回器部分由电阻负载改为电阻、电感性负载以外（即将“1”与“22”断开而将“2”与“22”相连)，其余接线与测试方法同上。

ton= us，ts= us，tf= us

2．不同基极电流时的开关特性测试 （1）基极电流较小时的开关过程

断开GTR单元“16”与“19”的连接，将基极回路的“15”与“19”相连，主回路的“1”与GTR单元的“22”相连，其余接线同上，测量并记录基极驱动信号ib（“19”与“18”之间）及集电极电流ic（“21”与“18”之间）波形，记录开通时间ton，存贮时间ts、下降时间tf。

ton= us，ts= us，tf= us

（2）基极电流较大时的开关过程

将GTR单元的“15”与“19”的连线断开，再将“14”与“19”相连，其余接线与测试方法同上。

ton= us，ts= us，tf= us

3．有与没有基极反压时的开关过程比较

（1）没有基极反压时的开关过程测试---与上述2（2）测试方法相同。 （2）有基极反压时的开关过程测试

a．将GTR单元的“18”与“11”断开，并将“18”与“17”以及“12”与“11”相连，其余接线与测试方法同上。

ton= us，ts= us，tf= us

b．将GTR单元的“18”与“17”，“12”与“11”，“14”与“19”断开，将“15”、“16”与“19”、“18”与“11”相连，这时的基极反压系由电容C3两端电压产生，其余接线与测试方法同上。

ton= us，ts= us，tf= us

4．并联缓冲电路性能测试，基极电阻用R6，加贝克箝位电路

(1)、电阻负载（将主回路1与22相连）时，不同并联缓冲电路参数时的性能测试 a．大电阻、小电容时的缓冲特性

将GTR单元的“26”、“27”与“31”相连，“32”与“18”相连，其余接线同上，测量并描绘“21”与“18”及“22”与“18”之间波形(包括GTR导通与关断时的波形，下同)。

b．大电阻、大电容时的缓冲特性

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