《电力电子技术》实验教学大纲(陈永超)

《电力电子技术》实验教学大纲(陈永超)（精选4篇）

《电力电子技术》实验教学大纲(陈永超) 篇1

英文名称：Experiment of Power Electronics

一、实验目的与任务

电力电子技术实验是电力电子技术课程的实验教学环节，属电气工程及其自动化专业的技术基础教学模块，为必修课程。

现代电力电子技术是运用新型电力电子器件对电能进行变换与控制的技术。通过本实验教学加深对理论知识的理解, 培养学生运用所学理论知识分析和解决实际问题的能力；使学生熟悉各种电力电子器件的特性和使用方法；掌握各种电力电子电路的结构、工作原理、控制方法、设计计算方法及实验技能；对典型电力电子电路及系统具备一定的分析、设计能力。同时，为后续课程的学习打好基础。

二、实验基本要求

完成实验教学大纲规定的各项实验任务，客观认真地填写实验数据，实验结束后应认真处理实验数据，编写实验报告，及时上缴任课教师。

三、实验原理

电力电子器件的导通原理及驱动控制特性，移相控制的可控整流及有源逆变原理，直流斩波原理，SPWM变频原理。

四、主要设备与器材配置

DJDK-1型电力电子技术及电机控制实验装置（包括各实验项目所需的挂件）1套、双踪示波器1台，万用表1块，导线若干。

五、课程的学时与考核

实验个数：8 实验学时：24

1、实验考核

根据学生的预习情况、实验表现和实验报告情况综合评定。预习情况占20%，实际操作占40%，实验报告占40%。

2、实验报告

（1）要有原始记录并有指导教师签字。

（2）必须用学校统一实验报告纸，书写认真、整齐，实验报告的表头按要求填写完整。

3、实验成绩占总成绩的20%。

六、适用对象

电气工程及其自动化专业必修

七、实验项目与内容提要

1、锯齿波同步移相触发电路实验

(1)锯齿波同步移相触发电路的调试。

(2)锯齿波同步移相触发电路各点波形的观察和分析。

2、单相桥式半控整流电路实验

(1)锯齿波同步触发电路的调试。

(2)单相桥式半控整流电路带电阻性负载。(3)单相桥式半控整流电路带电阻电感性负载。(4)单相桥式半控整流电路带反电势负载（选做）

3、三相桥式半控整流电路实验(1)三相桥式半控整流供电给电阻负载。

(2)三相桥式半控整流供电给电阻电感性负载。(3)三相桥式半控整流供电给反电势负载。（选做）(4)观察平波电抗器的作用。（选做）

4、单相交流调压电路实验

(1)KC05集成移相触发电路的调试。(2)单相交流调压电路带电阻性负载。(3)单相交流调压电路带电阻电感性负载。

5、SCR、GTO、MOSFET、GTR、IGBT特性实验

(1)晶闸管（SCR）特性实验。

(2)可关断晶闸管（GTO）特性实验。(3)功率场效应管（MOSFET）特性实验。(4)大功率晶体管（GTR）特性实验。

(5)绝缘双极性晶体管（IGBT）特性实验。

6、直流斩波电路的性能研究（六种典型线路）

（1）控制与驱动电路的测试（2）六种直流斩波器的测试

7、三相正弦波脉宽度调制（SPWM）变频原理实验

(1)画出与SPWM调制有关信号波形，说明SPWM的基本原理。

(2)分析在0.5HZ～50Hz范围内正弦波信号的幅值与频率的关系。(3)分析在50HZ～60Hz范围内正弦波信号的幅值与频率的关系。

8、三相桥式全控整流及有源逆变电路实验

(1)三相桥式全控整流电路。(2)三相桥式有源逆变电路。

《电力电子技术》实验教学大纲(陈永超) 篇2

颁奖大会已于2008年9月10号召开, 中共中央政治局委员、国务委员刘延东到会祝贺。低调而忙碌的陈教授从北京捧回奖章和荣誉证书后, 又一头扎进了科研和教学中。记者查阅了第一届到第四届获奖名单, 陈武勇教授是皮革行业获此殊荣的第一人。

“高等学校教学名师奖”是2003年教育部根据中央领导同志“教授要上讲台”的指示要求, 将其列为教育部的常设行政性表彰奖励项目, 每三年评选出100名名师奖获奖教师, 其主要目的是为了表彰既具有较高的学术造诣, 又能长期从事基础课教学工作, 注重教学改革与实践, 教学水平高, 教学效果好的教授, 进而推动教授上讲台, 全面提高高等教育教学质量。2003、2006年分别开展了第一、二届“高等学校教学名师奖”评选表彰工作。2007年1月, 教育部、财政部联合下发了《教育部财政部关于实施高等学校本科教学质量与教学改革工程的意见》, 决定实施“质量工程”, 并将“高等学校教学名师奖”评选表彰工作纳入“质量工程”, 决定从2007年开始, 将原来每三年评选一次的“高等学校教学名师奖”改为每年开展一次。表彰名额为每届100名, 其中, 97名为普通高等学校教师, 3名为军队院校教师。至今, 已经开展了四届“高等学校教学名师奖”评选工作, 全国共评出了400名获奖教师。每届教学名师奖评审均分三个阶段:省级教育行政部门推荐、同行专家网上评审、会议评审。

《电力电子技术》实验教学大纲(陈永超) 篇3

关键词：变压器;高压试验;方法

中图分类号：TM41     文献标识码：A      文章编号：1006-8937（2014）35-0111-01

电力变压器高压试验是保障电力系统安全运行的必要措施，但是电力变压器高压试验的过程存在一定的风险性，所以在进行试验之前必须综合分析试验中所需要的条件、试验方法以及试验内容。在电力变压器高压试验过程中影响试验结果的因素也有很多，为了使试验结果精准和试验过程安全，在试验过程中要做好符合相关电力变压器试验的规范要求，同时对检验结果进行分析，确定该电力变压器的性能符不符合国家规定的相关运行指标，对其作出科学的判断。

1  电力变压器高压试验的条件及方法

1.1  电力变压器高压试验的基本条件

在进行电力变压器高压试验时，应合理控制其试验条件，严格控制试验室周边环境，保证试验过程规范、安全，其高压试验条件为：

①选择合理的试验温度，其最高温度不能超出40 ℃，最低温度不能低于-20 ℃。

②试验的最适宜温度多是在25～30 ℃，相对湿度不能高于85%以上。

③严格控制试验环境，控制影响电力变压器绝缘性能的化学性积尘、污垢、气体等因素，试验过程中由于化学积尘、污垢以及气体等因素会导致变压器绝缘性能降低。

④为保障试验的安全性，在电力变压器试验过程中要提供足够的分压电阻。因此，应该在高压回路中串联限流电阻，禁止在超出试验规定的高压状态下进行电力变压器断合操作，以防随着电压升高对变压器造成损坏。

⑤在电力变压器高压试验中，要严格按照有关标准控制试验内容，确保整个试验过程设备保持良好的散热性。

1.2  电力变压器高压试验的方法

①在进行电力变压器高压试验时，应依据电力变压器所提供的接线原理图连接引线，做好电力变压器及控制箱接地工作，保证其接地安全性与可靠性。

②在正式进行电力变压器高压试验之前，应安排工作人员进行各部分接线状况检查，保证其接触状态良好，检查控制箱调压器，保证调压器处于“0”位上。

③接通试验电源，当电源绿色指示灯亮起后按下启动按钮，在红色指示灯亮起后，等待升压作业;以顺时针方向为准，工作人员均匀旋转控制箱中调压器手柄，缓慢升压，在升压过程中应密切观察仪表指示变化情况。

④在电力变压器高压试验内容进行试验过程中，试验人员需要慢慢地控制调调压器并且认真观察仪表的变化。

⑤在完成高压试验后，要将电压调整到零位，之后要及时按下停止按钮，并将电源切断，拆开试验连接引线。

2  电力变压器高压试验内容

为了充分验证电力变压器运行性能是否稳定，确保高压试验结果准确性、真实性，应按照相关操作规范进行合理的试验内容，同时要保证试验过程科学。目前我国的电力变压器高压试验主要包括以下内容：绝缘电阻测量、泄漏电流测量、局部放电试验、变压比测量以及介质耗损因素测试几方面。

2.1  绝缘电阻测量

绝缘电阻测量属于电力变压器高压试验的重要内容也是最为简单方便的预防性试验项目。通过进行电力变压器绝缘电阻测量试验，测量出变压器绝缘性能、热老化程度以及受潮程度等。变压器绝缘吸收比与温度变化之间的关系十分紧密，如选择110 kV高压侧电压、容量为31 500 kVA电力变压器进行绝缘电阻测量作业，当环境温度度为35 ℃时，干燥绝缘吸收比在达到极限后会出现下降，受潮绝缘吸收比则会出现不规则变化。所以，在进行变压器绝缘电阻力测量作业时，需要提供一个适宜的试验环境，保证测量出来的数据准确真实。

2.2  泄漏电流测量

泄漏电流测量需要在试验前做好准备，例如要提前了解仪器的使用方法和对于仪器操作过程中的规范等，才能保证试过程安全，测量结果准确。泄漏电流测量是通过测量仪器设备来实现的，试验时使用带有显示数据的仪表对泄漏电流进行测量，并且把电压控制在不高于2.5 kV的条件下。另外，由于测量仪器的额定电压低于电力变压器额定工作的电压，会出现测量泄漏电流结果不精准的情况，对此笔者通过试验操作，认为可以采用加直流电压的试验方法，从而获得更加比较精准的结果。在试验过程中一旦出现变压器的泄漏电流比低压情况下高的现象，则说明电力变压器的高压绝缘电阻小于低压绝缘电阻，即高压变压器的绝缘性能不符合要求，需要进行维修更换，否则对试验安全性和准确性都带来不利影响。

2.3  局部放电试验

该测量方法有两种：

①局部放电测量法，这种方法是选择工频耐压为预激磁电压，通过降低变压器局部放电试验电压来实现测量变压器局部的放电电压，整个试验过程要控制在10～15 min内。

②利用预激磁电压来实现降低变压器局部放电试验电压测量，这个过程为1～1.5 h，这种方法可以测量出变压器长期工作电压下是否能够在局部放电，反映出电力变压器能否安全稳定地运行。

2.4  变压比测量

变压比测量有许多方式，但是一般采取电压表法或变压比电桥法进行电力变压器变压比测量。其中变压比电桥法应用效果较为优良，测量结果不会由于电压的不稳定出现偏差，与其他测量方法相比，变压比电桥法的测量精度较高，安全性突出。

2.5  介质损耗因数测量

介质损耗因数测量的主要是通过测试出介质损耗因数的大小，反映出变压器的绝缘性能。介质损耗因数测量是电力变压器高压试验中的检验内容之一，能反映变压器的工作状态。在变压器正常运行的情况下，介质损耗因数会讲变压器介质的损耗程度有效地呈现出来，为试验人员提供介质损耗因数分析变压器整体的绝缘情况。

3  电力变压器高压试验的必要安全措施

电力变压器高压试验是在高压下进行的，这就要求试验人员要对安全问题非常重视，如果人体与高电压设备距离小于一定的安全距离就会发生出点，引发人身伤亡事故。由于错误连接试验电路或错加试验电压也会导致试验设备损坏。为了避免意外发生，试验人员一定要高度重视安全问题，做好以下安全技术措施：

①在做高压实验前，要充分做好准备防止意外事情的发生，拟定好试验方案。试验过程中要严格按照《电力安全工作规程》等相关的法律法规来办事，严禁超出国家的规定范围。在高压实验之前要拉好防护网，引线四周，还要在网上写上“高压危险远离此处”等文字，以此警示外来人员。还要安排人员来监管高压重地，严禁非工作人员入内。

②进行高压实验工作必须要有两人甚至两人以上共同配合，才能开始作业。并且选择其中有经验的人作为带头工作者和整个试验的安全负责人。为确保试验能安全有序地进行，在实验前要进行合理的分工，明确具体的注意事项，一旦出现对实验地点和环境不熟悉，以及实验标准不明确或对工作不明确，都不能开展工作。

③高压实验的接线员一般是由资历比较浅的员工负责，之后由总负责人全面检查、检查接线是不是安全无误，安全措施是不是恰当，检查完成后要把所有人撤离到安全防护网之外，然后发出各就位的号令，方可视为检查完毕。

4  结  语

电力变压器高压试验安全第一，要求试验人员要高度重视试验过程的安全，同时要确保试验结果的准确，要达到这个要求必须合理控制高压试验条件，严格按照规范要求进行试验，这样才能顺利地得到精准的试验数据。

参考文献：

[1] 宗晓丹.电力变压器高压试验探讨[J].科技与企业，2014，（5）.

[2] 何雨峰.基于电力变压器高压试验问题的分析[J].低碳世界，2013，（16）.

《电力电子技术》实验教学大纲(陈永超) 篇4

关键词：Matlab/simulink,电力电子技术实验,仿真

1 传统实验教学存在的问题分析

电力电子技术是一门技术基础课, 具有很强的实践性, 其实验在教学中占据着十分重要的位置, 而在实验教学中一般是利用双踪示波器配合电力电子试验台对某些电路的波形进行分析, 这样的实验方法很直观, 但也存在一些弊端:

(1) 由于实验条件的限制, 实验的开出率受到一定的影响, 且在实际操作中, 实验设备的老化等也会使得实验结果不准确甚至出现异常情况。

(2) 由于电力电子技术实验正常使用的都是380/220 V电源, 让学生直接接触实验具有一定的危险性。

Matlab软件学生只需要学习图形界面的使用和熟悉模块库的内容, 就可以很方便地进行仿真实验, 因此, 在传统硬件电路实验的基础上, 将Matlab仿真引入到电力电子技术实验教学中能够解决上述弊端, 并且具有控制功能强大、方便快捷的优势。

2 Ma tla b/S imulink仿真环境

Matlab/Simulink是一个图形编辑环境, 利用Simulink元件库可以建立电力电子技术原理模型并进行参数计算, 进入电力系统元件库的方法有2种。

2.1利用指令窗口 (Comma nd Windows) 直接启动

启动Matlab, 在指令窗口中键入powerlib单击回车, 则Matlab软件中弹出电力系统元件对话框 (powerlib) , 如图1所示。建立电力电子模型所需元器件一目了然。

2.2利用开始 (S ta rt) 导航区启动

启动Matlab, 单击开始按钮, 选择仿真 (Simulink) 命令, 再选择电力系统仿真命令 (Sim Power System) , 在弹出的对话框中选择电力系统元件库 (Block Library) 命令即可出现如图1所示的电力系统元件库图。

3 单相半控桥整流电路仿真

下面以单相半控桥整流电路为例, 简单介绍Matlab/Simulink在电力电子技术实验教学中的应用。

(1) 建立一个新的模型窗口, 命名为dxbkq。

(2) 在Simpower system工具箱的电力电子模块 (Power Electronics) 组中选择2个detailed Thyristor, 并对其进行参数设置, Ron=0.001, Lon=0, Uf=0.8, Ic=0, Rs=10, Cs=4.7e-6。

(3) 在Simpower system工具箱的电力电子模块 (Power Electronics) 组中选择2个diode, 并对其进行参数设置, Ron=0.001, Lon=0, Uf=0.8, Ic=0, Rs=10, Cs=4.7e-6。

(4) 在Simpower system工具箱的电源模块 (Electrical Sources) 组选择电压源模块AC Voltage Source, 参数设置为幅值50 V, 初相位0, 频率50 Hz。

(5) 在Simpower system工具箱的元件模块选择1个串联的RLC模块, 参数设置:电阻性负载R=1, L=0, C=inf;电感性负载R=25, L=0.01, C=inf。

(6) 在Simpower system工具箱的测量模块中选择电压和电流测量装置用于测量负载电压和电流。

(7) 在标准Simulink工具箱的Sources模块中选择2个脉冲发生器模型, 参数设置为脉冲幅值为10 V, 周期为0.02 s, 脉宽占整个周期的30%, 相位延迟分别为 (1/50) × (60/360) =1/300 s (控制角为60°) 、0.01+1/300 s (控制角为180°+60°) 。

(8) 在标准Simulink工具箱的输出模块组中选择示波器, 并将轴数设置为6, 可得到6通道示波器。

(9) 根据单相半控桥整流电路原理进行线路连接, 如图2所示。

(10) 进行仿真设置, 打开仿真窗口, 选择ode23tb算法, 相对误差为1e-3, 仿真开始时间为0, 结束时间为0.08 s, 仿真结果如图3、图4所示。

4 结语

本文主要讲述了利用Matlab/Simulink进行单相半控桥整流电路的仿真模型的建立, 仿真结果与理论分析基本相同, 直接修改部分负载参数就可以改变电路的负载特性, 避免了传统实验方法中器件接线复杂且参数不易改动的缺点, 与传统的实验相比, 具有安全、简单、方便、直观的优点。

参考文献

[1]郝万新.电力电子技术[M].化学工业出版社, 2008.63～65