綜合實(shí)驗(yàn)三 可關(guān)斷晶閘管測(cè)試及單相半控橋式整流電路

1、綜合實(shí)驗(yàn)三 可關(guān)斷晶閘管測(cè)試及單相半控橋式整流電路一、實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)目的1觀察可關(guān)斷晶閘管的結(jié)構(gòu)，掌握測(cè)試可關(guān)斷晶閘管參數(shù)和好壞的正確方法。2掌握測(cè)試GTO元件的方法。3熟悉單相橋式半控整流電路的原理，掌握其接線情況。觀察此電路帶電阻性負(fù)載、電感性負(fù)載和反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載的波形，并總結(jié)其工作特點(diǎn)。二、實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備直流穩(wěn)壓電源 1臺(tái)可關(guān)斷晶閘管 2個(gè)DJK01電源控制屏 1塊DJK02三相變流橋路 1塊DJK06給定、負(fù)載及吸收電路 1塊雙臂滑線電阻器 1個(gè)雙蹤示波器 1臺(tái)萬(wàn)用表 1塊導(dǎo)線若干三、實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)線路及原理1可關(guān)斷晶閘管的測(cè)試可關(guān)斷晶閘管（GTO）的基本結(jié)構(gòu)與普通晶閘管相同，也是屬于PNPN四層三端

2、器件，其3個(gè)電極分別為陽(yáng)極A、陰極K、門(mén)極（控制極）G，但是它的關(guān)斷原理、方式與普通晶閘管大不相同。普通（單向）晶閘管受門(mén)極正信號(hào)觸發(fā)導(dǎo)通后就處于深度飽和狀態(tài)維持導(dǎo)通，除非陽(yáng)、陰極之間正向電流小于維持電流IH或電源切斷之后才會(huì)由導(dǎo)通狀態(tài)變?yōu)樽钄酄顟B(tài)?？申P(guān)斷晶閘管既具有普通晶閘管耐壓高、電流大、正向壓降低等優(yōu)點(diǎn)，又具有門(mén)控關(guān)斷能力，使用很方便，是現(xiàn)代理想的大電流開(kāi)關(guān)器件。它的幾種常見(jiàn)外形和符號(hào)如圖3-1所示 。圖3-1 GTO的外形圖可關(guān)斷晶閘管的主要參數(shù)有斷態(tài)重復(fù)峰值電壓UDRM、最大可關(guān)斷電流IATM、門(mén)極（控制極）反向峰值電壓URGM、門(mén)極（控制極）最大復(fù)向電流IGM、通態(tài)電壓UTM、OF

3、F值（OFF=IATM/IGM）。其中UDRM是指在陽(yáng)極A和陰極K之間的斷態(tài)電壓最高瞬時(shí)值。OFF反映門(mén)極電流對(duì)陽(yáng)極電流控制能力的強(qiáng)弱，OFF值越大控制能力越強(qiáng) 。（1） 電極判別阻值較小將萬(wàn)用表置于R×10檔或R×100檔，輪換測(cè)量可關(guān)斷晶閘管的3個(gè)引腳之間的電阻，如圖3-2所示。圖3-2 可關(guān)斷晶閘管電極判別結(jié)果：電阻比較小的一對(duì)引腳是門(mén)極（G）和陰極（K）；測(cè)量G、K 極之間正、反向電阻，電阻指示值較小時(shí)紅表筆所接的引腳為陰極K，黑表筆所接的引腳為門(mén)極（控制極）G，而剩下的引腳是陽(yáng)極A。（2） 可關(guān)斷晶閘管好壞判別用萬(wàn)用表R×10檔或R×100檔測(cè)

4、量晶閘管陽(yáng)極（A）與陰極（K）之間的電阻，或測(cè)量陽(yáng)極（A）與門(mén)極（G）之間的 電阻結(jié)果：如果讀數(shù)小于1k，器件已擊穿損壞。原因：該晶閘管?chē)?yán)重漏電。用萬(wàn)用表R×10檔或R×100檔測(cè)量測(cè)量門(mén)極（G）與陰極（K）之間的電阻。結(jié)果：如正反向電阻均為無(wú)窮大（），該管也已損壞。原因：被測(cè)晶閘管門(mén)極、陰極之間斷路。（3）可關(guān)斷晶閘管觸發(fā)特性檢測(cè)的簡(jiǎn)易測(cè)試方法可關(guān)斷晶閘管觸發(fā)特性簡(jiǎn)易測(cè)試方法如圖3-3所示。阻值較小阻值無(wú)窮大阻值較小圖3-3 可關(guān)斷晶閘管觸發(fā)特性簡(jiǎn)易測(cè)試方法將萬(wàn)用表置于R×1檔，黑表筆接可關(guān)斷晶閘管的陽(yáng)極A，紅表筆接陰極G懸空，這時(shí)晶閘管處于阻斷狀態(tài)，電阻應(yīng)為無(wú)

5、窮大（），如圖3-3（a）所示。在黑表筆接觸陽(yáng)極A的同時(shí)也接觸門(mén)極G，于是門(mén)極G受正向電壓觸發(fā)(同樣也是萬(wàn)用表內(nèi)1.5V電源的作用)，晶閘管成為低阻導(dǎo)通狀態(tài)，萬(wàn)用表指針應(yīng)大幅度向右偏，如圖3-3（b）所示。保持黑表筆接A極，紅表筆接K極不變，G極重新懸空（開(kāi)路），則萬(wàn)用表指針應(yīng)保持低阻指示不變，如圖3-3（c）所示，說(shuō)明該可關(guān)斷晶閘管能維持導(dǎo)通狀態(tài)，觸發(fā)特性正常。（4） 可關(guān)斷晶閘管關(guān)斷能力的初步檢測(cè)測(cè)試方法如圖3-4所示。采用1.5V干電池一節(jié)，普通萬(wàn)用表一只。阻值較小阻值較小阻值無(wú)窮大阻值無(wú)窮大圖3-4 可關(guān)斷晶閘管的關(guān)斷能力測(cè)試將萬(wàn)用表置于R×1檔，黑表筆接晶閘管陽(yáng)極A，紅表筆

6、接陰極K，這時(shí)萬(wàn)用表指示的電阻應(yīng)為（無(wú)窮大），然后用導(dǎo)線將門(mén)極G與陽(yáng)極A接通，于是G極受正電壓觸發(fā)，使晶閘管導(dǎo)通，萬(wàn)用表指示應(yīng)為低電阻，即指針向右偏轉(zhuǎn)，如圖3-4（a）所示。將門(mén)極G開(kāi)路后萬(wàn)用表指針偏轉(zhuǎn)應(yīng)保持不變，即晶閘管仍應(yīng)維持導(dǎo)通狀態(tài)，如圖3-4（b）所示。然后將1.5V電池的正極接陰極K、電池負(fù)極接門(mén)極G，則晶閘管立即由導(dǎo)通狀態(tài)變?yōu)樽钄酄顟B(tài)，萬(wàn)用表的電阻為無(wú)窮大（），如圖3-4（c）、（d）所示。說(shuō)明被測(cè)晶閘管關(guān)斷能力正常。如果手頭有2只萬(wàn)用表，那么可將其中的一只儀表（置于R×10檔）作為負(fù)向觸發(fā)信號(hào)使用（相當(dāng)于1.5V，黑表筆接陰極K ，紅表筆觸碰門(mén)極G），參照?qǐng)D3-4所示的

7、方法，同樣可以檢測(cè)可關(guān)斷晶閘管是否具有正常關(guān)斷能力。（5） 測(cè)量可關(guān)斷晶閘管的OFF值 OFF是表征可關(guān)斷晶閘管門(mén)極電流對(duì)陽(yáng)極電流控制能力強(qiáng)弱的一個(gè)參數(shù)，定義為：OFF=IATM/IGM式中IATM為最大可關(guān)斷電流，IGM為門(mén)極最大負(fù)向電流。OFF越大說(shuō)明關(guān)斷控制能力越強(qiáng)。1）第一種測(cè)量方法。測(cè)量晶閘管OFF的一種方法如圖3-5所示。圖3-5 測(cè)量OFF的方法之一在可關(guān)斷晶閘管（GTO）的陽(yáng)極回路串聯(lián)阻值為20的電阻R（功率為3W），則根據(jù)歐姆定律，測(cè)出R兩端的電壓就可算出流過(guò)R的電流，即為GTO陽(yáng)極電流（萬(wàn)用表置直流電壓DC2.5V擋）。而使GTO關(guān)斷時(shí)的反向觸發(fā)電流可根據(jù)萬(wàn)用表R×

8、;10檔指示值及該擋的內(nèi)阻算出。具體操作方法如下：接圖3-5所示連接電路，萬(wàn)用表置于直流電壓2.5V檔，紅表筆接晶閘管GTO的陽(yáng)極A，黑表筆接電源正極，測(cè)得GTO 導(dǎo)通時(shí)R兩端的電壓為UR。將另一只萬(wàn)用表置于R×10檔，黑表筆接晶閘管的陰極K，當(dāng)紅表筆接門(mén)極G時(shí)，晶閘管立即由導(dǎo)通變?yōu)樽钄?，這時(shí)連接在陽(yáng)極回路的電阻R兩端電壓降為零。從左邊萬(wàn)用表讀出G K極之間電阻RGK。并從電阻測(cè)量刻度尺讀出R×10檔的歐姆中心值R（歐姆表內(nèi)阻與指針偏轉(zhuǎn)無(wú)關(guān)，例如，500型萬(wàn)用表R×10檔歐姆中心值為100）。計(jì)算：式中 UR晶閘管導(dǎo)通時(shí)R兩端電壓，V；RGK 晶閘管由導(dǎo)通變?yōu)殛P(guān)斷

9、（阻斷）時(shí)測(cè)得G、K極間的電阻，；R0 萬(wàn)用表R×10檔歐姆中心值，；U1- 萬(wàn)用表R×1檔內(nèi)置電池電壓，通常U1=1.5V；R 晶閘管陽(yáng)極回路外接電阻，。2）第二種測(cè)量方法。如果手頭備有2只萬(wàn)用表的型號(hào)規(guī)格相同，那么對(duì)于小功率可關(guān)斷晶閘管，無(wú)需附加電源，就可以估測(cè)OFF，測(cè)量方法更加簡(jiǎn)單，如圖3-6所示。圖3-6 測(cè)量OFF的方法之二測(cè)量晶閘管導(dǎo)通時(shí)A、K極間電阻RA測(cè)量由導(dǎo)通變?yōu)殛P(guān)斷時(shí)G、K極間的電阻RGK按下式計(jì)算OFF：式中RGK晶閘管由導(dǎo)通變?yōu)殛P(guān)斷時(shí)G、K極間電阻測(cè)量值，；RO2萬(wàn)用表R×10檔歐姆中心值，；RA晶閘管導(dǎo)通時(shí)G、K極間電阻測(cè)量值，；RO1

10、萬(wàn)用表R×1檔歐姆中心值，。注意：第二種方法對(duì)大功率晶閘管不適用。2單相橋式半控整流電路實(shí)驗(yàn)線路如圖3-7所示，2個(gè)晶閘管的觸發(fā)脈沖集成觸發(fā)電路提供，整流電路的負(fù)載可根據(jù)要求選擇電阻性、電阻電感性。圖3-7 單相橋式半控整流電路四、實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容及步驟1鑒別可關(guān)斷晶閘管的好壞2單相半控橋整流電路的研究（1）將DJK01“電源控制屏”上“調(diào)速電源選擇開(kāi)關(guān)”撥至“直流調(diào)速”側(cè)；（2）打開(kāi)DJK02電源開(kāi)關(guān)，撥動(dòng)“觸發(fā)脈沖指示”開(kāi)關(guān)至“窄”處；（3）將DJK06上的“給定”輸出直接與DJK02上的偏移控制電壓Uct相接，將DJK02面板上的U1f端接地，將“正橋觸發(fā)脈沖”的六個(gè)開(kāi)關(guān)撥至“通”

11、，適當(dāng)增加給定的正輸出，觀察正橋晶閘管門(mén)極和陰極之間的觸發(fā)脈沖是否正常；（4）按圖3-7接線。接成電阻性負(fù)載，將滑線變阻器放在最大阻值處，按下“啟動(dòng)”按鈕，增加Uct，用示波器觀察負(fù)載電阻ud、晶閘管兩端電壓uT和整流二極管兩端uD的波形，并記錄不同角時(shí)的Ud、UT、UD的波形，測(cè)定相應(yīng)電源電壓U2和負(fù)載電壓Ud的數(shù)值，記錄于表3-1中。 表3-1 電阻性負(fù)載時(shí)電源電壓U2和負(fù)載電壓Ud的記錄值控制角30º60º90º120º150º180ºU2Ud (記錄值)Ud (計(jì)算值)Ud / U2（5）斷開(kāi)主電路后，將負(fù)載改為感性負(fù)載，即將

12、平波電抗器Ld（200mH）與電阻Rd串聯(lián)。不接續(xù)流二極管VD3，接通主電路，用示波器觀察不同控制角時(shí)ud、uD2、id的波形，并測(cè)定U2、Ud的數(shù)值，記錄于表3-2中。表2-2電感性負(fù)載時(shí)電源電壓U2和負(fù)載電壓Ud的記錄值控制角30º60º90ºU2Ud (記錄值)Ud (計(jì)算值)Ud / U2（6）在=60º時(shí)，移去觸發(fā)脈沖，用示波器觀察并記錄移去脈沖前、后ud、uD2、id、uT1的波形。（7）接上續(xù)流二極管VD3，接通主電路，用示波器觀察不同控制角時(shí)ud、uD2、id的波形，并測(cè)定U2、Ud的數(shù)值，記錄于表2-3中。表2-3電感性負(fù)載接續(xù)流二極管時(shí)時(shí)電源電壓U2和負(fù)載電壓Ud的記錄值30º60º90ºU2Ud(記錄值)Ud(計(jì)算值)Ud / U2（8）在接有續(xù)流二極管VD3及=60º時(shí)，移去觸發(fā)脈沖，用示波器觀察并記錄移去脈沖前、后ud、uT1、uT3、和uD3的波形。五、實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)注意事項(xiàng)1雙蹤示波器在同時(shí)使用兩個(gè)探頭測(cè)量時(shí)，由于兩探頭的地線均與示波器的外殼相接，故必須將兩探頭的地線端接在電路的同一電位點(diǎn)上，否則會(huì)造成被測(cè)電路短路事故。2 本實(shí)驗(yàn)中，晶閘管的陽(yáng)極電壓與門(mén)極電壓的相位跟觸發(fā)電路有關(guān)，不要接錯(cuò)