2023年单相半控桥整流电路实验报告.doc

目录一、 实验基本内容----------------------------------21.实验项目名称-----------------------------------22.实验已知条件-----------------------------------23.实验完毕目的-----------------------------------3二、实验条件描述-----------------------------------3 1.重要设备仪器-----------------------------------3 2.小组人员分工-----------------------------------3三、实验过程描述-----------------------------------41.实现同步---------------------------------------4 2.半控桥纯阻性负载实验---------------------------43.半控桥阻-感性负载（串联L=200mH）实验-----------6四、实验仿真---------------------------------------9五、实验数据解决及讨论-----------------------------18六、实验思考---------------------------------------22一、实验基本内容1.实验项目名称：单相半控桥整流电路实验2.实验已知条件：单相半控桥整流电路如图所示，图中晶闸管VT1,二极管VD4组成一对桥臂，VT3,VD2组成另一对桥臂，变压器u2加在桥臂的中间。

1)阻性负载 电源电压u2在（0，α），VD2,VT3承受反向阳极电压处在截止状态，由于VT1未加触发脉冲而使VT1,VD4处在正向阻断状态，此时ud=0 , uVT1=u2, uVD2= -u2, uVT3=0, uVD4=0；wt=α时刻，触发VT1，VT1，VD4立即导通，VD2，VT3承受反向电压关断，此时ud= u2 , uVT1= 0, uVD2= -u2, uVT3=-u2, uVD4=0；u2在负半周（π，π+α）期间，VT3,VD2虽然承受正向阳极电压但由于门极没有触发信号而正向阻断，此时ud=0,uVT1=0,uVD4=u2,uVT3= -u2,uVD2=0; wt=π+α时刻触发VT3，则VT3,VD2，此时ud= u2，uVT1=-u2，uVD4=u2, uVT3=0, uVD2=02)感性负载 负载电感足够大从而使负载电流连续且为一水平线电源电压u2的正半周，wt=α时刻触发晶闸管VT1，则VT1，VD4立即导通，电流从电源出来经VT1,负载，VD4流回电源，此时ud=u2当wt=π时，电源电压u2经零变负，由于电感的存在，VT1将继续导通，此时a点电位较b点电位低，二极管自然换相，从VD4换至VD2,这样电流不再通过变压器绕组，而由VT1,VD2续流，忽略器件导通压降，ud=0，整流电路不会输出负电压。

电源电压u2的负半周，wt=π+α时刻触发VT3，则VT3,VD2导通，使VT1承受反向电压关断，电源通过VT3和VD2又向负载供电，ud= -u2U2从负半周过零变正时，电流从VD2换流至VD4,电感通过VT3,VD4续流，ud又为零以后，VT1再次触发导通，反复上诉过程3. 实验完毕目的：（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Ud，UVT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、重要设备仪器设备名称型 号重要参数电力电子及电气传动教学实验台MCL-III型涉及降压变压器、MCL-35、两只晶闸管、两只电力二极管、大功率滑动变压器、可调电阻、导线若干整机容量≤1.5kVA工作电源：3N/380V/50Hz/3A尺寸：1.60m*0.75m*1.50m重量：300Kg数字万用表GDM-8145直流电压精度：0.03% 最高分辩率10μ V,10Nv,10 mΩ最高电压档：1200V 电流档：20ATektronicTDS2023带宽：100MHz最高采样频率：1Gs/s2个独立通道，8位垂直分辨率，11种自动测试功能，可选4种参数实显示2、小组人员分工姓名学号实验操作分工实验报告分工连接实验线路实验仿真总体指挥数据解决拍照记录思考讨论测量数据实验仪器调试仪器整理汇总记录数据实验原理记录数据实验内容三、实验过程描述1、实现同步：①从三相交流电源进端取线电压Uuw（约230v）到降压变压器（MCL-35）,输出单相电压（约120v）作为整流输入电压u2。

②在（MCL-33）两组基于三相全控整流桥的晶闸管阵列(共12只)中,选定两只晶闸管,与整流二极管阵列(共6只)中的两只二极管组成共阴极方式的半控整流桥,保证控制同步,并外接纯阻性负载2、半控桥纯阻性负载实验：①连续改变控制角α，测量并记录电路实际的最大移相范围,用数码相机记录α最小、最大和90o时的输出电压Ud 波形(注意：负载电阻不宜过小，保证当输出电压较大时，Id不超过0.6A)A.调节移相可调电位器RP，观测当晶闸管触发脉冲的触发角α最小时输出电压Ud波形，并拍摄此时数字示波器显示波形如下图B．调节移相可调电位器RP，观测当晶闸管触发脉冲的触发角α为90o时输出电压Ud 波形并拍摄此时数字示波器显示波形如下图C．调节移相可调电位器RP，观测当晶闸管触发脉冲的触发角α最大时输出电压Ud波形􀈰并拍摄此时数字示波器显示波形如下图②在最大移相范围内，调节不同的控制量，测量控制角α、输入交流电压u2、控制信Uct和整流输出Ud的大小，规定不低于8组数据αU2 （V）Uct（V）Ud（V）0°126.129.2111036°126.313.3510063°126.641.828572°127.181.207090°127.570.8255108°128.360.5440126°129.200.3025144°129.700.1010(3)半控桥阻-感性负载（串联L=200mH）实验：①断开总电源，将负载电感串入负载回路。

②连续改变触发角α，记录α最小、最大和90o 时的输出电压Ud 波形，观测其特点（Id 不超过0.6A）A. 调节移相可调电位器RP，观测接入阻感性负载情况下，当晶闸管触发脉冲的触发角α最小时输出电压Ud波形􀈰拍摄双踪示波器显示波形如下图B. 调节移相可调电位器RP，观测接入阻感性负载情况下，当晶闸管触发脉冲的触发角α为90o时输出电压Ud波形，拍摄双踪示波器显示波形如下图C．调节移相可调电位器RP，观测接入阻感性负载情况下，当晶闸管触发脉冲的触发角α最大时输出电压Ud波形拍摄双踪示波器显示波形如下图③固定触发角α在较大值，调节负载电阻由最大逐步减小（分别达成电流断续、临界连续和连续0.5A三种情况测量注意Id ≤0.6A），并记录电流Id波形，观测负载阻抗角的变化对电流Id 的滤波效果A.调节触发角α在较大值（便于观测到电流断续），保持α 不变，调节负载电阻值由最大逐步减小，同时观测电流表指针，直到输出波形出现明显电流断续时，停止调节电阻拍摄输出电压波形图如下图B.继续减小负载电阻值，直到观测到输出波形出现临界断续时，停止调节电阻拍摄输出电压波形图如下图所示C.继续减小负载电阻值，直到读出电流表显示连续0.5A的电流值时，停止调节电阻。

拍摄输出波形图如下图所示④调整控制角调整控制角α或负载电阻，使Id≈0.6A，忽然断掉两路晶闸管的脉冲信号（模拟将控制角α快速推到180o），制造失控现象，记录失控前后的Ud波形A. 调整控制角α或负载电阻，使Id≈0.6A，拍摄晶闸管失控前波形图如下图所示B. 断掉两路晶闸管的脉冲信号拍摄晶闸管失控后波形图如下图所示四、实验仿真一、 当带阻性负载时的电路如图1图1（1） 当α=90°，R450Ω时所得图形如图2图2从图形中可以看出在导通角尚未到180°时晶闸管就已经关断，这与理论分析在180°时断开有所不同从晶闸管的特性分析因素也许为负载的电阻较大在电压较小时电路的电流太小局限性以维持晶闸管的导通，故其提前关断为证明分析是否对的，将负载电阻改为100Ω时，所得波形图如图3图3 α=90°R=100Ω从图形中可以看出改变负载后其晶闸管能在180°时才断开2） 当α=0时 R=100Ω仿真波形图如图4图4（3） 当α=36° R=100Ω时如图5图5（4）当α=63° R=100Ω时波形如图6图6(5)当α=72° R=100Ω时波形如图7图7（5） 当α=90° R=100Ω时波形如图8图8（7）当α=108° R=100Ω时的波形如图9图9（8） 当α=126° R=100Ω时波形如图10 图10 （9） 当α=144° R=100Ω时波形如图11图11二、当带阻感负载 L=200mH R=450Ω时测Id的波形电路如图12 图12（1）当α=0°时电路如图13图13（2）当α=90°时电路如图14图14三、当带阻感负载 L=200mH R=450Ω时测ud的波形电路如图15图15(1) 当α=0°时电路如图16图16（2）当α=90°时电路如图17 图17五、 实验数据解决及讨论（1）两只晶闸管只有满足导通角相差180°，才干保证移相控制同步，因此晶闸管选择，如右图所示。

另一方面要判断移相控制是否同步，要实现同步，即是在每一次触发脉冲来时，触发角α不变对于单相半控桥式整流电路来说，一个周期内会有两次触发脉冲因此，只要保证这两次触发脉冲到来时，即由VT1和VT3导通的波形一致，就能认为移相控制是同步的2)理论推算曲线：由图像看出，实验数据曲线与理论推算曲线基本上吻合，0<α<1.5时，理论推算曲线略高于实验数据曲线，1.5<α<3时，理论推算曲线略低于实验数据曲线存在误差的因素：①在进行理论计算时，公式中，=124，而从实验测得的数据分析，数据值在126到127之间，所以理论计算曲线跟实验曲线有点误差②理论计算时一切器件都是在抱负条件下工作的，而实际电路中，二极管，晶闸管，导线等都有一定的阻抗，所以跟抱负下的理论值都一定的差异3）分析阻-感性负载时，为什么电流波形与教材上的有差异？电路能否接纯感性负载（假如有较大的感抗值）工作，为什么？阻感性负载时，课本上的电流波形是数值相等的直线，而。