單相半控橋整流電路實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、四川大學(xué)單相半控橋整流電路實(shí)驗(yàn)報(bào)告目錄一、 實(shí)驗(yàn)基本內(nèi)容-21.實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱-22.實(shí)驗(yàn)已知條件-23.實(shí)驗(yàn)完成目標(biāo)-3二、實(shí)驗(yàn)條件描述-3 1.主要設(shè)備儀器-3 2.小組人員分工-3三、實(shí)驗(yàn)過(guò)程描述-41.實(shí)現(xiàn)同步-4 2.半控橋純阻性負(fù)載試驗(yàn)-43.半控橋阻-感性負(fù)載（串聯(lián)L=200mH）實(shí)驗(yàn)-6四、實(shí)驗(yàn)仿真-9五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及討論-18六、實(shí)驗(yàn)思考-22一、實(shí)驗(yàn)基本內(nèi)容1.實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱：?jiǎn)蜗喟肟貥蛘麟娐穼?shí)驗(yàn)2.實(shí)驗(yàn)已知條件：?jiǎn)蜗喟肟貥蛘麟娐啡鐖D所示，圖中晶閘管VT1,二極管VD4組成一對(duì)橋臂，VT3,VD2組成另一對(duì)橋臂，變壓器u2加在橋臂的中間。(1)阻性負(fù)載 電源電壓u2在（0

2、，），VD2,VT3承受反向陽(yáng)極電壓處于截止?fàn)顟B(tài)，由于VT1未加觸發(fā)脈沖而使VT1,VD4處于正向阻斷狀態(tài)，此時(shí)ud=0 , uVT1=u2, uVD2= -u2, uVT3=0, uVD4=0；wt=時(shí)刻，觸發(fā)VT1，VT1，VD4立即導(dǎo)通，VD2，VT3承受反向電壓關(guān)斷，此時(shí)ud= u2 , uVT1= 0, uVD2= -u2, uVT3=-u2, uVD4=0；u2在負(fù)半周（，+）期間，VT3,VD2雖然承受正向陽(yáng)極電壓但由于門(mén)極沒(méi)有觸發(fā)信號(hào)而正向阻斷，此時(shí)ud=0,uVT1=0,uVD4=u2,uVT3= -u2,uVD2=0; wt=+時(shí)刻觸發(fā)VT3，則VT3,VD2，此時(shí)ud=

3、u2，uVT1=-u2，uVD4=u2, uVT3=0, uVD2=0。(2)感性負(fù)載 負(fù)載電感足夠大從而使負(fù)載電流連續(xù)且為一水平線。電源電壓u2的正半周，wt=時(shí)刻觸發(fā)晶閘管VT1，則VT1，VD4立即導(dǎo)通，電流從電源出來(lái)經(jīng)VT1,負(fù)載，VD4流回電源，此時(shí)ud=u2。當(dāng)wt=時(shí)，電源電壓u2經(jīng)零變負(fù)，由于電感的存在，VT1將繼續(xù)導(dǎo)通，此時(shí)a點(diǎn)電位較b點(diǎn)電位低，二極管自然換相，從VD4換至VD2,這樣電流不再經(jīng)過(guò)變壓器繞組，而由VT1,VD2續(xù)流，忽略器件導(dǎo)通壓降，ud=0，整流電路不會(huì)輸出負(fù)電壓。電源電壓u2的負(fù)半周，wt=+時(shí)刻觸發(fā)VT3，則VT3,VD2導(dǎo)通，使VT1承受反向電壓關(guān)斷，

4、電源通過(guò)VT3和VD2又向負(fù)載供電，ud= -u2。U2從負(fù)半周過(guò)零變正時(shí)，電流從VD2換流至VD4,電感通過(guò)VT3,VD4續(xù)流，ud又為零。以后，VT1再次觸發(fā)導(dǎo)通，重復(fù)上訴過(guò)程。3. 實(shí)驗(yàn)完成目標(biāo)：（1）實(shí)現(xiàn)控制觸發(fā)脈沖與晶閘管同步。（2）觀測(cè)單相半控橋在純阻性負(fù)載時(shí)Ud，UVT波形，測(cè)量最大移相范圍及輸入-輸出特性。（3）單相半控橋在阻-感性負(fù)載時(shí)，測(cè)量最大移相范圍，觀察失控現(xiàn)象并討論解決方案。二、實(shí)驗(yàn)條件描述1、主要設(shè)備儀器設(shè)備名稱型 號(hào)主要參數(shù)電力電子及電氣傳動(dòng)教學(xué)試驗(yàn)臺(tái)MCL-III型包括降壓變壓器、MCL-35、兩只晶閘管、兩只電力二極管、大功率滑動(dòng)變壓器、可調(diào)電阻、導(dǎo)線若干整機(jī)

5、容量1.5kVA工作電源：3N/380V/50Hz/3A尺寸：1.60m*0.75m*1.50m重量：300Kg數(shù)字萬(wàn)用表GDM-8145直流電壓精度：0.03% 最高分辯率10 V,10Nv,10 m最高電壓檔：1200V 電流檔：20ATektronicTDS2012帶寬：100MHz最高采樣頻率：1Gs/s2個(gè)獨(dú)立通道，8位垂直分辨率，11種自動(dòng)測(cè)試功能，可選4種參數(shù)實(shí)顯示2、小組人員分工姓名學(xué)號(hào)實(shí)驗(yàn)操作分工實(shí)驗(yàn)報(bào)告分工連接實(shí)驗(yàn)線路實(shí)驗(yàn)仿真總體指揮數(shù)據(jù)處理拍照記錄思考討論測(cè)量數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)儀器調(diào)試儀器整理匯總記錄數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)原理記錄數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容三、實(shí)驗(yàn)過(guò)程描述1、實(shí)現(xiàn)同步：從三相交流電源進(jìn)端取線電

6、壓Uuw（約230v）到降壓變壓器（MCL-35）,輸出單相電壓（約120v）作為整流輸入電壓u2。在（MCL-33）兩組基于三相全控整流橋的晶閘管陣列(共12只)中,選定兩只晶閘管,與整流二極管陣列(共6只)中的兩只二極管組成共陰極方式的半控整流橋,保證控制同步,并外接純阻性負(fù)載。2、半控橋純阻性負(fù)載試驗(yàn)：連續(xù)改變控制角，測(cè)量并記錄電路實(shí)際的最大移相范圍,用數(shù)碼相機(jī)記錄最小、最大和90o時(shí)的輸出電壓Ud 波形(注意：負(fù)載電阻不宜過(guò)小，確保當(dāng)輸出電壓較大時(shí)，Id不超過(guò)0.6A)。A.調(diào)節(jié)移相可調(diào)電位器RP，觀察當(dāng)晶閘管觸發(fā)脈沖的觸發(fā)角最小時(shí)輸出電壓Ud波形，并拍攝此時(shí)數(shù)字示波器顯示波形如下圖。

7、B調(diào)節(jié)移相可調(diào)電位器RP，觀察當(dāng)晶閘管觸發(fā)脈沖的觸發(fā)角為90o時(shí)輸出電壓Ud 波形并拍攝此時(shí)數(shù)字示波器顯示波形如下圖。C調(diào)節(jié)移相可調(diào)電位器RP，觀察當(dāng)晶閘管觸發(fā)脈沖的觸發(fā)角最大時(shí)輸出電壓Ud波形并拍攝此時(shí)數(shù)字示波器顯示波形如下圖。在最大移相范圍內(nèi)，調(diào)節(jié)不同的控制量，測(cè)量控制角、輸入交流電壓u2、控制信Uct和整流輸出Ud的大小，要求不低于8組數(shù)據(jù)。U2 （V）Uct（V）Ud（V）0126.129.2111036126.313.3510063126.641.828572127.181.207090127.570.8255108128.360.5440126129.200.3025144129.

8、700.1010(3)半控橋阻-感性負(fù)載（串聯(lián)L=200mH）實(shí)驗(yàn)：斷開(kāi)總電源，將負(fù)載電感串入負(fù)載回路。連續(xù)改變觸發(fā)角，記錄最小、最大和90o 時(shí)的輸出電壓Ud 波形，觀察其特點(diǎn)（Id 不超過(guò)0.6A）。A. 調(diào)節(jié)移相可調(diào)電位器RP，觀察接入阻感性負(fù)載情況下，當(dāng)晶閘管觸發(fā)脈沖的觸發(fā)角最小時(shí)輸出電壓Ud波形拍攝雙蹤示波器顯示波形如下圖。B. 調(diào)節(jié)移相可調(diào)電位器RP，觀察接入阻感性負(fù)載情況下，當(dāng)晶閘管觸發(fā)脈沖的觸發(fā)角為90o時(shí)輸出電壓Ud波形，拍攝雙蹤示波器顯示波形如下圖。C調(diào)節(jié)移相可調(diào)電位器RP，觀察接入阻感性負(fù)載情況下，當(dāng)晶閘管觸發(fā)脈沖的觸發(fā)角最大時(shí)輸出電壓Ud波形。拍攝雙蹤示波器顯示波形如下

9、圖。固定觸發(fā)角在較大值，調(diào)節(jié)負(fù)載電阻由最大逐步減?。ǚ謩e達(dá)到電流斷續(xù)、臨界連續(xù)和連續(xù)0.5A三種情況測(cè)量。注意Id 0.6A），并記錄電流Id波形，觀察負(fù)載阻抗角的變化對(duì)電流Id 的濾波效果。A.調(diào)節(jié)觸發(fā)角在較大值（便于觀察到電流斷續(xù)），保持 不變，調(diào)節(jié)負(fù)載電阻值由最大逐步減小，同時(shí)觀察電流表指針，直到輸出波形出現(xiàn)明顯電流斷續(xù)時(shí)，停止調(diào)節(jié)電阻。拍攝輸出電壓波形圖如下圖。B.繼續(xù)減小負(fù)載電阻值，直到觀測(cè)到輸出波形出現(xiàn)臨界斷續(xù)時(shí)，停止調(diào)節(jié)電阻。拍攝輸出電壓波形圖如下圖所示。C.繼續(xù)減小負(fù)載電阻值，直到讀出電流表顯示連續(xù)0.5A的電流值時(shí)，停止調(diào)節(jié)電阻。拍攝輸出波形圖如下圖所示。調(diào)整控制角調(diào)整控制角

10、或負(fù)載電阻，使Id0.6A，突然斷掉兩路晶閘管的脈沖信號(hào)（模擬將控制角快速推到180o），制造失控現(xiàn)象，記錄失控前后的Ud波形。A. 調(diào)整控制角或負(fù)載電阻，使Id0.6A，拍攝晶閘管失控前波形圖如下圖所示。B. 斷掉兩路晶閘管的脈沖信號(hào)拍攝晶閘管失控后波形圖如下圖所示。四、實(shí)驗(yàn)仿真一、 當(dāng)帶阻性負(fù)載時(shí)的電路如圖1圖1（1） 當(dāng)=90，R450時(shí)所得圖形如圖2圖2從圖形中可以看出在導(dǎo)通角還未到180時(shí)晶閘管就已經(jīng)關(guān)斷，這與理論分析在180時(shí)斷開(kāi)有所不同。從晶閘管的特性分析原因可能為負(fù)載的電阻較大在電壓較小時(shí)電路的電流太小不足以維持晶閘管的導(dǎo)通，故其提前關(guān)斷。為證明分析是否正確，將負(fù)載電阻改為10

11、0時(shí)，所得波形圖如圖3圖3 =90R=100從圖形中可以看出改變負(fù)載后其晶閘管能在180時(shí)才斷開(kāi)。（2） 當(dāng)=0時(shí) R=100仿真波形圖如圖4圖4（3） 當(dāng)=36 R=100時(shí)如圖5圖5（4）當(dāng)=63 R=100時(shí)波形如圖6圖6(5)當(dāng)=72 R=100時(shí)波形如圖7圖7（5） 當(dāng)=90 R=100時(shí)波形如圖8圖8（7）當(dāng)=108 R=100時(shí)的波形如圖9圖9（8） 當(dāng)=126 R=100時(shí)波形如圖10 圖10 （9） 當(dāng)=144 R=100時(shí)波形如圖11圖11二、當(dāng)帶阻感負(fù)載 L=200mH R=450時(shí)測(cè)Id的波形電路如圖12 圖12（1）當(dāng)=0時(shí)電路如圖13圖13（2）當(dāng)=90時(shí)電路如圖1

12、4圖14三、當(dāng)帶阻感負(fù)載 L=200mH R=450時(shí)測(cè)ud的波形電路如圖15圖15(1) 當(dāng)=0時(shí)電路如圖16圖16（2）當(dāng)=90時(shí)電路如圖17 圖17五、 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及討論（1）兩只晶閘管只有滿足導(dǎo)通角相差180，才能保證移相控制同步，因此晶閘管選擇，如右圖所示。其次要判斷移相控制是否同步，要實(shí)現(xiàn)同步，即是在每一次觸發(fā)脈沖來(lái)時(shí)，觸發(fā)角不變。對(duì)于單相半控橋式整流電路來(lái)說(shuō)，一個(gè)周期內(nèi)會(huì)有兩次觸發(fā)脈沖。因此，只要保證這兩次觸發(fā)脈沖到來(lái)時(shí)，即由VT1和VT3導(dǎo)通的波形一致，就能認(rèn)為移相控制是同步的。(2)理論推算曲線：由圖像看出，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)曲線與理論推算曲線基本上吻合，01.5時(shí)，理論推算曲線略高

13、于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)曲線，1.52的點(diǎn)之后的擬合曲線六、 實(shí)驗(yàn)思考（1）思考：接通電源和控制信號(hào)后，如何判斷移相是否同步？答：首先來(lái)說(shuō)，要在（MCL-33）兩組基于三相全控整流橋的晶閘管陣列（共12只）中，選定兩只晶閘管，與整流二極管陣列（共6只）中的兩只二極管組成共陰極方式的半控整流橋。那么這兩只晶閘管的選擇有什么要求呢，這兩只晶閘管只有滿足導(dǎo)通角相差180，才能保證移相控制同步，因此晶閘管選擇，如右圖所示。其次要判斷移相控制是否同步，要實(shí)現(xiàn)同步，即是在每一次觸發(fā)脈沖來(lái)時(shí)，觸發(fā)角不變。對(duì)于單相半控橋式整流電路來(lái)說(shuō)，一個(gè)周期內(nèi)會(huì)有兩次觸發(fā)脈沖。因此，只要保證這兩次觸發(fā)脈沖到來(lái)時(shí)，即由VT1和VT3導(dǎo)通的波形一致，就能認(rèn)為移相控制是同步的。（2）思考：如何利用示波器測(cè)量移相控制角的大小？答