电力电子技术第一次实验报告 单相半控桥整流电路实验

1、目 录一、实验名称1二、实验目标1三、实验仪器2四、实验原理3五、实验仿真设计31、搭建实验仿真电路32、纯电阻负载的仿真43、阻感负载电路的仿真6六、实验过程61、实现同步62、单相半控桥纯阻性负载实验73、半控桥阻-感负载（串联L=200mH）实验9七、实验数据处理131、半控桥纯阻性负载数据132、的误差计算143、154、16八、思考题16实验基本内容一、实验名称单相半控桥整流电路实验二、实验目标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的移相控制特点，测量最大移相范围及输入-输出特性；3、单相半控桥在阻-感负载时的输出状态，制造失控现象并讨论解决方案。三、实验

2、仪器1、电力电子及电气传动教学实验台MCL-型浙江大学求是公司2、Tektronix示波器型号：TDS2012参数：100MHz带宽，1GS/s最高采样频率，2.5K记录长度 3、数字万用表型号：GDM-8145团队分工实验阶段项目团队成员主要操作辅助操作电流表监视数据记录照片拍摄报告阶段项目团队成员电路仿真实验描述数据处理思考题报告整合讨论过程四、实验原理实验原理电路图单相半控桥整流电路实验原理图如上图所示，每个导电回路中有一个晶闸管和一个二极管，其中晶闸管共阴极，二极管共阳极，VT1和VT2在一个周期中交替导通，触发脉冲相差180。在输入电压正半周，VT1加触发延迟角为的触发脉冲，输入电压

3、经过VT1和VD4向负载供电，此时输出的电压波形与输入电压波形相同，即Ud=U2；当输入电压过零时，VD2和VT1续流，在下一个VT2的触发脉冲之前输出的电压为0，此时VT2承受正向电压，VT2触发脉冲到来时即导通，导通后VT1承受反向电压截止，电源经过VT2和VD3向负载供电，输出电压波形与输入电压波形相反，即Ud=-U2。在输入电压相同的情况下，调节晶闸管的延迟触发角，便可以控制输出电压的大小。五、实验仿真设计1、搭建实验仿真电路利用Mulisim 10仿真软件搭建的实验电路如下图所示，其中设置开关J1、J2为键盘A键实现联动开关，鼠标可单独开关其中一个开关。2、纯电阻负载的仿真此时开关J

4、1、J2、J3闭合。通过调节触发脉冲V1、V2的触发延时时间，达到调节晶闸管的触发延时角。下图是V1、V2参数的设置主要参数设置说明：Period设置脉宽为20ms（电源频率为50Hz）Delay time延迟时间设置 1） 0仿真波形调节V1的延迟时间为0ms，V2的延时时间为10ms，即得到0仿真波形如下：2）90波形仿真：调节V1延时5ms,V2延时15ms，即得到90波形仿真如下：3）180仿真波形：调整V1延时时间10ms,V2延时时间20ms,即得到180仿真波形如下：3、阻感负载电路的仿真此时J3处于断开状态，步骤同上。1）0仿真波形调节V1的延迟时间为0ms，V2的延时时间为1

5、0ms，即得到0仿真波形如下：2）90波形仿真：调节V1延时5ms,V2延时15ms，即得到90波形仿真如下：3）180仿真波形：调整V1延时时间10ms,V2延时时间20ms,即得到180仿真波形如下：六、实验过程1、实现同步从三相交流电源取线电压Uuw（约240V）到降压变压器（MCL-35），输出单相交流电压（约120V）作为整流输入电压U2；在两个三相全控整流桥晶闸管阵列中，选定两只晶闸管与整流二极管阵列中的两只组成半控整流桥。由于实验中接的是线电压Uuw，要实现移相的同步控制，应选择晶闸管VT1和VT4；按照原理图接线完毕后用示波器验证显示Ud波形是同步的。2、单相半控桥纯阻性负载实

6、验1、纯电阻负载时电路工作情况从三相交流电源取线电压Uuw（约240V）到降压变压器，输出单相交流电压作为整流电压输入U2。在U2正半周期，若4个管子均不导通则负载电流Ud、id为0。若在触发角处给晶闸管VT1加触发脉冲，则VT1和VD4导通，负载电压Ud=U2；当U2过零时，流过晶闸管电流为0 ，晶闸管VT1关断；在U2负半周期，仍在触发角处给晶闸管VT2加触发脉冲，则VT2和VD3导通，负载电压Ud=-U2。推算出纯电阻负载Ud与U2的关系式：Ud=122U2sintdt=0.45U21+cos2负载输出电流的平均值为Id=UdR=0.45U2R1+cos22、移相范围及波形的观察将数字示

7、波器的通道1接至负载电阻两端，连续改变触发角的大小，输出电压Ud的波形也随之变化，测量并记录电路实际的最大移相范围，用相机分别记录为最小、90和最大时的输出电压Ud的波形。(电路中负载不宜过小，确保当输出电压较大时，Id0.6A。)通过调节移相可调电位器RP调节触发延迟角，观察当晶闸管触发脉冲的触发角最小时输出电压Ud的波形，并拍摄此时数字示波器显示波形如下图所示：继续调节移相可调电位器RP，使触发角逐渐增大，观察当晶闸管触发脉冲的触发角为90时输出电压Ud的波形，并拍摄此时数字示波器显示波形如下图所示：继续调节移相可调电位器RP，当波形不稳定时触发角达到最大值，并在此时拍摄数字示波器显示波形

8、如下图所示：3、半控桥阻-感负载（串联L=200mH）实验1）、阻-感负载时电路的工作情况在Ud正半周期，触发角为时给晶闸管VT1加触发脉冲使其导通，负载电压Ud=U2；负载中由于有电感使电流不能突变，电感对负载电流起平波作用。当U2过零变负时，由于电感的作用晶闸管VT1并不会关断，至t=+时刻，给VT2触发脉冲，VT2导通，此时VT1承受反向电压而关断。推算出阻感负载Ud与U2的关系式：Ud=12U2sintdt=0.9U21+cos2负载输出电流的平均值为Id=UdR=0.9U2R1+cos22）、电压Ud波形的观察：操作：断开总电源，将负载电感（L=200mH）串入负载回路；接通电源，连

9、续改变触发角，记录最小、90和最大时的输出电压Ud的波形，观察其特点（Id不超过0.6A）。a.调节移相可调电位器RP，观察接入阻-感负载的情况下，当晶闸管触发脉冲的触发角最小时输出电压Ud波形，并拍摄数字示波器波形如下图所示：b.调节移相可调电位器RP，观察接入阻-感负载情况下，当晶闸管触发脉冲触发角=90时输出电压波形，并拍摄数字示波器波形如下图所示：c.调节移相可调电位器RP，观察接入阻-感负载情况下，当晶闸管触发脉冲触发角最大时输出电压波形，并拍摄数字示波器波形如下图所示：3)、电流Id波形的观察：操作：固定触发角在较大值，调节负载电阻由最大逐步减小（分别达到电流断续、临界连续和连续I

10、d接近0.6A时测量。），并记录电流Id波形，观察负载阻抗角的变化对电流Id的滤波效果。a.调节触发角在较大值，保持不变，调节负载电阻的阻值有最大逐步减小，同时观察电流表指针，直到输出电流波形出现明显断续时，停止调节电阻，并拍摄数字示波器输出电压波形如下图所示：b.继续减小负载电阻，直到输出波形出现临界断续时，停止调节电阻，并拍摄数字示波器输出电压波形如下图所示：c.继续减小负载电阻，直到示波器出现连续电流波形时，停止调节电阻，并拍摄数字示波器输出电压波形如下图所示：4)、失控现象波形的观察：操作：调整控制角或负载电阻，使Id0.6A，突然断掉两路晶闸管的脉冲信号（模拟将控制角快速推到180）

11、，制造失控现象，记录失控前后的Ud波形。a.调整控制角或负载电阻，使Id0.6A，拍摄晶闸管失控前波形如下图所示：b.突然断掉两路晶闸管的脉冲信号，电路出现“失控”现象，拍摄示波器输出波形如下图所示：七、实验数据处理1、半控桥纯阻性负载数据序号(ms)(度)11.527125.124.401040.2122.137.8125.013.25990.233.563125.371.69810.1744.988.2126.261.02620.1156.6118.8127.660.42310.0667.5135128.210.23170.0378.5153128.610.0660.0188.7156.6

12、128.59040注：实验所使用的交流电频率为50Hz，所以周期为20ms,所以第三行数据=,从而求出所对应角度2、的误差计算序号(度)（理论值）误差相对误差127104108.07-4.07-3.77237.899102.31-3.31-3.243638183.10-2.10-2.53488.26258.953.055.175118.83129.621.384.6661351716.740.261.55715366.23-0.23-3.698156.644.70-0.70-14.89注：理论值计算公式 =0.9 令=127V3、4、八、思考题1、阐述选择实验面板晶闸管序号构成半控桥的依据答：

13、通过对实验原理的分析可以知道，本实验需要两只触发角度相差180的晶闸管，但在一组基于三项全控整流桥的晶闸管（12只）阵列，三对满足条件的管子首尾相接，无法改变其顺序，所以可以利用第一组的和第二组的，利用它们分别触发电源Uc正负输出，触发脉冲相差180的特点，从而在U2的正负半周分别触发两只晶闸管。这两支管子没有首尾相接，可以接入电路。2、测绘电阻负载时=f()和=f()实验性曲线，其中将实验=f()与理论推算=f()特性曲线比较（在同一坐标系内），若存在误差，分析成因。1) 40时，Ud的实测值比理论值低，在比较小时，对的观测不是很准确，带来一定观测误差而且整流电路输出功率较大，电路中的各种损

14、耗也比较明显。负载电阻以及变压器漏感都会对实验结果带来一定的影响。2) 40120时，两曲线吻合较好。容易观测且读值较准确，电路平稳运行。3) 140后，U2的测量值急剧下降，这是由于脉冲触发电路不能提供大于150左右的触发脉冲，在后面工作状态下示波器变化较快不稳定，不易准确观测。3、分析阻-感性负载时，为什么减小负载电阻输出电流的波形越趋平稳？基于有较大的感抗值，电路能否接纯感性负载工作，为什么？答：阻感负载中的感性部分对电流的瞬时突变有一定的抑制作用，越接近感性负载这种抑制能力越明显，故电流突变越不明显，即曲线越平滑。较大的感抗值，在纯感性负载工作时，由于其储存很大的能量，在回路中会产生很大的电流，有可能损坏器件。因此基于有较大的感抗值，电阻不能接纯感性负载。4、分析同样的阻感负载时，本电路与单相全控桥电路的输出电压Ud特征差异，说明原因。答：a) 全控