综合实验三 可关断晶闸管测试及单相半控桥式整流电路

1、综合实验三 可关断晶闸管测试及单相半控桥式整流电路一、实验实训目的1观察可关断晶闸管的结构，掌握测试可关断晶闸管参数和好坏的正确方法。2掌握测试GTO元件的方法。3熟悉单相桥式半控整流电路的原理，掌握其接线情况。观察此电路带电阻性负载、电感性负载和反电动势负载的波形，并总结其工作特点。二、实验实训设备直流稳压电源 1台可关断晶闸管 2个DJK01电源控制屏 1块DJK02三相变流桥路 1块DJK06给定、负载及吸收电路 1块双臂滑线电阻器 1个双踪示波器 1台万用表 1块导线若干三、实验实训线路及原理1可关断晶闸管的测试可关断晶闸管（GTO）的基本结构与普通晶闸管相同，也是属于PNPN四层三端

2、器件，其3个电极分别为阳极A、阴极K、门极（控制极）G，但是它的关断原理、方式与普通晶闸管大不相同。普通（单向）晶闸管受门极正信号触发导通后就处于深度饱和状态维持导通，除非阳、阴极之间正向电流小于维持电流IH或电源切断之后才会由导通状态变为阻断状态。可关断晶闸管既具有普通晶闸管耐压高、电流大、正向压降低等优点，又具有门控关断能力，使用很方便，是现代理想的大电流开关器件。它的几种常见外形和符号如图3-1所示 。图3-1 GTO的外形图可关断晶闸管的主要参数有断态重复峰值电压UDRM、最大可关断电流IATM、门极（控制极）反向峰值电压URGM、门极（控制极）最大复向电流IGM、通态电压UTM、OF

3、F值（OFF=IATM/IGM）。其中UDRM是指在阳极A和阴极K之间的断态电压最高瞬时值。OFF反映门极电流对阳极电流控制能力的强弱，OFF值越大控制能力越强 。（1） 电极判别阻值较小将万用表置于R×10档或R×100档，轮换测量可关断晶闸管的3个引脚之间的电阻，如图3-2所示。图3-2 可关断晶闸管电极判别结果：电阻比较小的一对引脚是门极（G）和阴极（K）；测量G、K 极之间正、反向电阻，电阻指示值较小时红表笔所接的引脚为阴极K，黑表笔所接的引脚为门极（控制极）G，而剩下的引脚是阳极A。（2） 可关断晶闸管好坏判别用万用表R×10档或R×100档测

4、量晶闸管阳极（A）与阴极（K）之间的电阻，或测量阳极（A）与门极（G）之间的 电阻结果：如果读数小于1k，器件已击穿损坏。原因：该晶闸管严重漏电。用万用表R×10档或R×100档测量测量门极（G）与阴极（K）之间的电阻。结果：如正反向电阻均为无穷大（），该管也已损坏。原因：被测晶闸管门极、阴极之间断路。（3）可关断晶闸管触发特性检测的简易测试方法可关断晶闸管触发特性简易测试方法如图3-3所示。阻值较小阻值无穷大阻值较小图3-3 可关断晶闸管触发特性简易测试方法将万用表置于R×1档，黑表笔接可关断晶闸管的阳极A，红表笔接阴极G悬空，这时晶闸管处于阻断状态，电阻应为无

5、穷大（），如图3-3（a）所示。在黑表笔接触阳极A的同时也接触门极G，于是门极G受正向电压触发(同样也是万用表内1.5V电源的作用)，晶闸管成为低阻导通状态，万用表指针应大幅度向右偏，如图3-3（b）所示。保持黑表笔接A极，红表笔接K极不变，G极重新悬空（开路），则万用表指针应保持低阻指示不变，如图3-3（c）所示，说明该可关断晶闸管能维持导通状态，触发特性正常。（4） 可关断晶闸管关断能力的初步检测测试方法如图3-4所示。采用1.5V干电池一节，普通万用表一只。阻值较小阻值较小阻值无穷大阻值无穷大图3-4 可关断晶闸管的关断能力测试将万用表置于R×1档，黑表笔接晶闸管阳极A，红表笔

6、接阴极K，这时万用表指示的电阻应为（无穷大），然后用导线将门极G与阳极A接通，于是G极受正电压触发，使晶闸管导通，万用表指示应为低电阻，即指针向右偏转，如图3-4（a）所示。将门极G开路后万用表指针偏转应保持不变，即晶闸管仍应维持导通状态，如图3-4（b）所示。然后将1.5V电池的正极接阴极K、电池负极接门极G，则晶闸管立即由导通状态变为阻断状态，万用表的电阻为无穷大（），如图3-4（c）、（d）所示。说明被测晶闸管关断能力正常。如果手头有2只万用表，那么可将其中的一只仪表（置于R×10档）作为负向触发信号使用（相当于1.5V，黑表笔接阴极K ，红表笔触碰门极G），参照图3-4所示的

7、方法，同样可以检测可关断晶闸管是否具有正常关断能力。（5） 测量可关断晶闸管的OFF值 OFF是表征可关断晶闸管门极电流对阳极电流控制能力强弱的一个参数，定义为：OFF=IATM/IGM式中IATM为最大可关断电流，IGM为门极最大负向电流。OFF越大说明关断控制能力越强。1）第一种测量方法。测量晶闸管OFF的一种方法如图3-5所示。图3-5 测量OFF的方法之一在可关断晶闸管（GTO）的阳极回路串联阻值为20的电阻R（功率为3W），则根据欧姆定律，测出R两端的电压就可算出流过R的电流，即为GTO阳极电流（万用表置直流电压DC2.5V挡）。而使GTO关断时的反向触发电流可根据万用表R×

8、;10档指示值及该挡的内阻算出。具体操作方法如下：接图3-5所示连接电路，万用表置于直流电压2.5V档，红表笔接晶闸管GTO的阳极A，黑表笔接电源正极，测得GTO 导通时R两端的电压为UR。将另一只万用表置于R×10档，黑表笔接晶闸管的阴极K，当红表笔接门极G时，晶闸管立即由导通变为阻断，这时连接在阳极回路的电阻R两端电压降为零。从左边万用表读出G K极之间电阻RGK。并从电阻测量刻度尺读出R×10档的欧姆中心值R（欧姆表内阻与指针偏转无关，例如，500型万用表R×10档欧姆中心值为100）。计算：式中 UR晶闸管导通时R两端电压，V；RGK 晶闸管由导通变为关断

9、（阻断）时测得G、K极间的电阻，；R0 万用表R×10档欧姆中心值，；U1- 万用表R×1档内置电池电压，通常U1=1.5V；R 晶闸管阳极回路外接电阻，。2）第二种测量方法。如果手头备有2只万用表的型号规格相同，那么对于小功率可关断晶闸管，无需附加电源，就可以估测OFF，测量方法更加简单，如图3-6所示。图3-6 测量OFF的方法之二测量晶闸管导通时A、K极间电阻RA测量由导通变为关断时G、K极间的电阻RGK按下式计算OFF：式中RGK晶闸管由导通变为关断时G、K极间电阻测量值，；RO2万用表R×10档欧姆中心值，；RA晶闸管导通时G、K极间电阻测量值，；RO1

10、万用表R×1档欧姆中心值，。注意：第二种方法对大功率晶闸管不适用。2单相桥式半控整流电路实验线路如图3-7所示，2个晶闸管的触发脉冲集成触发电路提供，整流电路的负载可根据要求选择电阻性、电阻电感性。图3-7 单相桥式半控整流电路四、实验实训内容及步骤1鉴别可关断晶闸管的好坏2单相半控桥整流电路的研究（1）将DJK01“电源控制屏”上“调速电源选择开关”拨至“直流调速”侧；（2）打开DJK02电源开关，拨动“触发脉冲指示”开关至“窄”处；（3）将DJK06上的“给定”输出直接与DJK02上的偏移控制电压Uct相接，将DJK02面板上的U1f端接地，将“正桥触发脉冲”的六个开关拨至“通”

11、，适当增加给定的正输出，观察正桥晶闸管门极和阴极之间的触发脉冲是否正常；（4）按图3-7接线。接成电阻性负载，将滑线变阻器放在最大阻值处，按下“启动”按钮，增加Uct，用示波器观察负载电阻ud、晶闸管两端电压uT和整流二极管两端uD的波形，并记录不同角时的Ud、UT、UD的波形，测定相应电源电压U2和负载电压Ud的数值，记录于表3-1中。 表3-1 电阻性负载时电源电压U2和负载电压Ud的记录值控制角30º60º90º120º150º180ºU2Ud (记录值)Ud (计算值)Ud / U2（5）断开主电路后，将负载改为感性负载，即将

12、平波电抗器Ld（200mH）与电阻Rd串联。不接续流二极管VD3，接通主电路，用示波器观察不同控制角时ud、uD2、id的波形，并测定U2、Ud的数值，记录于表3-2中。表2-2电感性负载时电源电压U2和负载电压Ud的记录值控制角30º60º90ºU2Ud (记录值)Ud (计算值)Ud / U2（6）在=60º时，移去触发脉冲，用示波器观察并记录移去脉冲前、后ud、uD2、id、uT1的波形。（7）接上续流二极管VD3，接通主电路，用示波器观察不同控制角时ud、uD2、id的波形，并测定U2、Ud的数值，记录于表2-3中。表2-3电感性负载接续流二极管时时电源电压U2和负载电压Ud的记录值30º60º90ºU2Ud(记录值)Ud(计算值)Ud / U2（8）在接有续流二极管VD3及=60º时，移去触发脉冲，用示波器观察并记录移去脉冲前、后ud、uT1、uT3、和uD3的波形。五、实验实训注意事项1双踪示波器在同时使用两个探头测量时，由于两探头的地线均与示波器的外壳相接，故必须将两探头的地线端接在电路的同一电位点上，否则会造成被测电路短路事故。2 本实验中，晶闸管的阳极电压与门极电压的相位跟触发电路有关，不要接错