单相半控桥整流电路实验.doc

单相半控桥整流电路实验一， 实验基本内容 ，实验项目名称：单相半控桥整流电路实验，实验完成目标：（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ud，uVT波形，测量最大移相范围及输入-输出特性；（3）.单相半控桥在阻-感性负载时，测量最大移相范围，观察失控现象并讨论解决方案；二，实验条件描述：，实验设备：美国TAX公司生产的数字示波器台 ( 带宽: 100MHZ 1GS/S)；华中科技大学生产型电力电子实验及其电力系统分析设备套，数字万用表个，实验小组成员： 程 昆 0743031039 徐万磊0743031365魏波 0743031247金发光0743031248覃鹏 0743031250操做员：程昆辅助操作员：魏波 金发光记录员：覃鹏报告书写员：徐万磊三，实验过程描述方法和要领1.实现同步：u从三相交流电源进端取线电压Uuw（约230v）到降压变压器（MCL-35）,输出单相电压（约120v）作为整流输入电压u2；u在（MCL-33）两组基于三相全控整流桥的晶闸管阵列（共12只）中，选定两只晶闸管，与整流二极管阵列（共6只）中的两只二极管组成共阴极方式的半控整流桥，保证控制同步，并外接纯阻性负载。思考：接通电源和控制信号后，如何判断移相控制是否同步？答：在去掉触发脉冲后，观察示波器ud波形，观察VT1和VT3是否轮流导通或者ud波形半周期内是否为0，为0则失控，没有轮流则失控。2.半控桥纯阻性负载实验：u连续改变控制角a，测量并记录电路实际的最大移相范围，用数码相机记录最小、最大和90o时的输出电压ud波形（注意：负载电阻不宜过小，确保当输出电压交大时， Id 不超过0.6A）；思考：如何利用示波器测定移相控制角的大小？答：测量ud一个周期以内的占空比，用1减去占空比后乘以 即可得到 的大小。在最大移相范围内，选8组以上不同的控制角，测量整流输入电压u2、控制信号uct和整流输出Ud的大小。3.半控桥阻-感性负载（串联L=200mH）实验：u断开总电源，将负载电感串入负载回路；u连续改变控制角，记录最小、最大和90o时的输出电压ud波形，分析其特点及成因（Id 不超过0.6A）；u固定控制角的大小，变化负载电阻大小（分别以电流断续、临界连续和连续0.5A值下测量。注意 Id 0.6A），观察并记录电感对输出电流Id的滤波效果；思考：如何在负载回路获取负载电流的波形？答：阻性负载存在与负载回路上，可以用示波器显示阻性负载的电压波形，由于电流与电压只存在倍数关系，所以电压波形与电压波形一样，通过示波器可以间接得到电流的波形。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180o），制造失控现象，观察ud波形并判断哪一只晶闸管失控；4.实验电路图： 纯阻性负载，阻-感性负载电路图顾名思义把负载加一个电感即可。四，实验数据处理1 在纯阻性时，最小为0，最大为135， 0-135 ud在不同的波形如下：=0时：=90时：=135时：2 在阻性负载时，去8组不同的数据后，整流输入电压U2，控制信号Uct,整流输出Ud的数据：原始数据记录单：(ms)Uct,(V)U2(V)Ud(V)0.311.77125.91108.30.06129.595.00.803127.65586.40.358129.0333.41.681126.78842.13.073126.811015.90.502128.78421.54.363126.57106注：万用表测量读数时，对量程的选择应从大选到小，先以大量程读出粗略值，再选择更精确的量程读数我们需要的数据作为最后结果，以保护仪表。数据处理：Ud理论值：Ud=22*U2*（1+cos）/3 半控桥阻-感性负载，Ud波形如下：（1）当最小时：（2）当=90时（3）当最大时：阻感负载的波形与纯电阻负载的波形相比，都出现了一个持续时间很短但强度不小的脉冲。这是因为电感值比较小，无法是电流慢慢减小到0，最后要耗尽能量的时候电感一次性将能量释放出来从而产生一个脉冲。 同样是感性负载，本电路与单相全控桥的输出电压特征不同。单相全控的输出电压波形会出现负半周部分，而本电路没有。因为电感续六时，只通过一只晶闸管和一只二极管，而不通过二次绕组（短路了），所以输出电压为0，不会出现负半周4 在半控桥阻-感性负载实验中，控制的大小一定，变化负载电阻大小（分别以电流断续 临界连续和连续0.5A值下测量。注意ID小于等于0.6A）a.电流断续时：b.电流临界断续时：c.电流连续时单相半控桥式整流电路带大电感性负载时，虽本身有自然续流的能力，似乎不需要另接续流二极管。但在实际运行中，当突然把控制角增大到180以上或突然切断触发电路时， 会发生正在导通的晶闸管一直导通，两个二极管轮流导通的现象。此时触发信号对输出电压失去了控制作用，我们把这种现象称为失控。失控现象在使用中是不允许的，为消除失控，带电感性负载的半控桥式整流电路还需另接续流二极管。五，实验附加信息1， 实验面板晶闸管序号构成半控桥的依据：我们选择了实验面板上序号为1和4的两只晶闸管进行试验。原因是由于实验要求晶闸管个导通108，又由于是桥式电路，由桥式电路导通规则可知晶闸管相邻序号间依次相隔60，所以应该选择序号相差3的两只晶闸管。2， （1）Ud=f()的实验特性曲线：（2）Uct=f()的实验特性曲线：（3）Ud=f()的实验曲线与理论曲线比较：红线：Ud的理论曲线蓝线：Ud的实验数据曲线误差分析：由上图可知，Ud的理论值和实际值基本上差的不多，在实验误差允许范围之内，属于可接受范围。而其中的误差原因可能是实验仪器如示波器精度不够高，万用表度数误差，电压电流大小会对实验器件物理有所影响等等造成的。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稳定？电路能否接纯感性负载工作，为什么？负载电阻减小时，电感放电的时间增大，所以波形越平缓，也就是输出电流的波形越稳定。电路不能接纯感性负载。电阻起到一个对电路保护的作用，如果是纯感性负载的话，电感只消耗无功，有功功率得不到释放，容易损坏元件。4，分析同样的阻感性负载时，本电路与单相全控电路的输出电压特性差异，说明原因。单相桥式全控输出电压为Ud=22*U2*cos/单相桥式半控输出电压为Ud=22*U2*（1+cos）/之所以存在差异是因为早全控时，Ud过零变负时，因为电感的存在，导通晶闸管之间仍有电流id流过，造成Ud为负，直到下一组晶闸管导通；半控时，Ud过零变负时，一支二极管已承受正向电压正偏导通，而另一支反向截止，负载电流id经二极管和晶闸管流通。此时整流桥输出电压为正向压降，接近于零，所以整流输出电压Ud没有负半周，在这一点上，半控桥和全控桥是不同的。六，实验总结本实验采用的方案应该是比较经典的，从理论值和实际值的比较