交流调压电路实验

5/5交流调压电路实验重庆三峡学院

实验报告

课程名称电力电子技术实验

实验名称交流调压电路实验

实验类型验证学时2

系别电信学院专业电气工程及自动化

年级班别2015级2班开出学期2016-2017下期

学生姓名袁志军学号4228

实验教师谢辉成绩

2017年5月28日

实验七交流调压电路实验

一、实验目的

(1)加深理解单相交流调压电路的工作原理。

(2)加深理解单相交流调压电路带电感性负载对脉冲及移相范围的要求。

(3)了解KC05晶闸管移相触发器的原理和应用。

二、实验所需挂件及附件

序号型号备注

1DJK01电源控制屏该控制屏包含“三相电源输出”等几个模块。

2DJK02晶闸管主电路该挂件包含“晶闸管”以及“电感”等模块。

3DJK03-1晶闸管触发电路该挂件包含“单相调压触发电路”等模块。

4D42三相可调电阻

5双踪示波器自备

6万用表自备

三、实验线路及原理

本实验采用KCO5晶闸管集成移相触发器。该触发器适用于双向晶闸管或两个反向并联晶闸管电路的交流相位控制，具有锯齿波线性好、移相范围宽、控制方式简单、易于集中控制、有失交保护、输出电流大等优点。

单相晶闸管交流调压器的主电路由两个反向并联的晶闸管组成，如图3-15所示。

图中电阻R用D42三相可调电阻，将两个900Ω接成并联接法，晶闸管则利用DJK02上的反桥元件，交流电压、电流表由DJK01控制屏上得到，电抗器Ld从DJK02上得到，用700mH。

图3-15单相交流调压主电路原理图

图3-15单相交流调压主电路原理图

四、实验内容

(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。

五、实验方法

(l)KCO5集成晶闸管移相触发电路调试

将DJK01电源控制屏的电源选择开关打到“直流调速”侧使输出线电压为200V，用两根导线将200V交流电压接到DJK03的“外接220V”端，按下“启动”按钮，打开DJK03电源开关，用示波器观察“1”～“5”端及脉冲输出的波形。调节电位器RP1，观察锯齿波斜率是否变化，调节RP2，观察输出脉冲的移相范围如何变化，移相能否达到170°，记录上述过程中观察到的各点电压波形。

(2)单相交流调压带电阻性负载

将DJKO2面板上的两个晶闸管反向并联而构成交流调压器，将触发器的输出脉冲端“G1”、“K1”、“G2”

和“K2”分别接至主电路相应晶闸管的门极和阴极。接上电阻性负载，用示波器观察负载电压、晶闸管两端电压UvT的波形。调节“单相调压触发电路”上的电位器RP2，观察在不同α角时各点波形的变化，并记录α=30°、60°、90°、120°时的波形。

(3)单相交流调压接电阻电感性负载

①在进行电阻电感性负载实验时，需要调节负载阻抗角的大小，因此应该知道电抗器的内阻和电感量。常采用直流伏安法来测量内阻，如图3-16所示。电抗器的内阻为：

RL=UL/I(3-1)

电抗器的电感量可采用交流伏安法测量，如图3-17所示。由于电流大时，对电抗器的电感量影响较大，采用自耦调压器调压，多测几次取其平均值，从而可得到交流阻抗。

图3-16用直流伏安法测电抗器内阻图3-17用交流伏安法测定电感量

I

U

LZ

L

=(3-2)

电抗器的电感为

(3-3)

这样，即可求得负载阻抗角

在实验中，欲改变阻抗角，只需改变滑线变阻器R的电阻值即可。

②切断电源，将L与R串联，改接为电阻电感性负载。按下“启动”按钮，用双踪示波器同时观察负载电压U1和负载电流I1的波形。调节R的数值，使阻抗角为一定值,观察在不同α角时波形的变化情况，记录α＞φ、α=φ、α＜φ三种情况下负载两端的电压U1和流过负载的电流I1波形。

六、实验数据记录及分析

1、阻性负载

4590

f

R

Z

LL

L

π

2

2

2-

=

L

d

R

R

L

+

=

ω

?arctan

1201

8

数据分析：单相交流调压通过调节触发角的大小来改变输出电压的有效值，从而达到交流调压的效果。

2、阻感负载

(1)U=100Vf=50hzr=1ohmsL=

3060

90

120

150

180

U=100Vf=50hzr=1ohmsL=

L

dRRL+=ω?arctan

=arctan1)=

波形分析：从图可见，触发角移相范围为0~180，不同触发角下其电感充放电时间不同，输出电压有效值也不同。触发角越大，充放电时间越短。且在一定大角度后会出现断流区，触发角越大，断流区越宽。由于正脉冲未到时，电感已经放电结束。

在30度时，其第一个晶闸管电流峰值大于后面电流峰值，而其他角度并无此情况。由于初始状态电感并未充电，且触发角小，导通角大，其充电时间较长，在放电时，正向脉冲已经到来，需放电完毕后在充电，其充电时间小于初始充电，故其后峰值较小。而其他角度由于放电结束后正向脉冲并未到来，则充电时间相同，峰值相同。

3.不同大小电感下的波形比较

60

U=100Vf=50hzr=1ohmsL=

U=100Vf=50hzr=1ohmsL=

U=100Vf=50hzr=1ohmsL=

===

波形分析：由图可知，电感越大充放电越缓慢。阻抗角反映了电流滞后电压的角度，一定阻抗角下会出现断流区。

4.宽窄脉冲的比较：

30时宽脉冲30时窄脉冲

波形分析：正向窄脉冲由于加在放电时刻，在充电时刻时由于窄脉冲原因，则未加脉冲，导致晶闸管不导通。故，在阻感负载时，由于电感原因，必须采用宽脉冲。

七、思考题

(1)交流调压在带电感性负载时可能会出现什么现象?为什么?如何解决?

1.输出电压平均值减小。由于电感中感应电动势要阻碍电流的减小，到输入电压变负时，id并未下降到0，此时负载上的电压为负值。由于出现了负值部分，所以输出电压平均值减小

2.输出电压产生振荡现象。没有续流，感性负载在愣次定律作用下，自感电势导致振荡，从理论上说，使用可控硅做半波整流带感性负载，触发脉冲宽度足够、触发时可控硅两侧有足够的正向电压，是不会有振荡现象的，但实际电路的电源、负载特性复杂，做不到。

解决办法：在感性负载上并联一个续流二极管就可以解决问题。

(2)交流调压有哪些控制方式?有哪些应用场合?

控制方式：

通断控制：改变晶闸管通断时间比值达到调压的目的。

相位控制：使晶闸管在电源电压每一周期中，选定的时刻内将负载与电源接通，改变选定的时刻可达到调压的目的。

斩波控制：一般用于全控型器件。

应用场合：

调温的工频加热和感应加热、灯光调节、泵及风机的感应电动机调速、变压器的初级调压。

八、注意事项

在本实验中，触发脉冲是从外部接入DJKO2面板上晶闸管的门极和阴极，此时,应将所用晶闸管对应的正桥触发脉冲或反桥触发脉冲的开关拨向“断”的位置，并将Ulf及Ulr悬空，避免误触发。

(2)触发脉冲是从外部接入DJKO2面板上晶闸管的门极和阴极，此时,应将所用晶闸管对应的正桥触发脉冲或反桥触发脉冲的开关拨向“断”的位置，并将Ulf及Ulr悬空，避免误触发。

(3)可以用DJK02-1上的触发电路来触发晶闸管。

(4)由于“G”、“K“输出端有电容影响，故观察触发脉冲电压波形时，需将输出端“G”和“K”分别接到晶闸管的门极和阴极（或者也可用约100Ω左右阻值的电阻接到“G”、“K”两端，来模拟晶闸管门极与阴极的阻值），否则，无法观察到正确的脉冲波形。

九、实验总结

本次实验进行了交流调压电路实验，电路简单，采用两只晶闸管构成双向导通。在阻感负载实验时，必须采用宽脉冲，以避免电感的电流滞后导致未加触发脉冲，而造成单只晶闸管工作。

实验前首先检查各个器件的完好性，避免接好线后盲目查