1、目 錄一、實驗名稱1二、實驗?zāi)繕?biāo)1三、實驗儀器2四、實驗原理3五、實驗仿真設(shè)計31、搭建實驗仿真電路32、純電阻負(fù)載的仿真43、阻感負(fù)載電路的仿真6六、實驗過程61、實現(xiàn)同步62、單相半控橋純阻性負(fù)載實驗73、半控橋阻-感負(fù)載（串聯(lián)L=200mH）實驗9七、實驗數(shù)據(jù)處理131、半控橋純阻性負(fù)載數(shù)據(jù)132、的誤差計算143、154、16八、思考題16實驗基本內(nèi)容一、實驗名稱單相半控橋整流電路實驗二、實驗?zāi)繕?biāo)1、實現(xiàn)控制觸發(fā)脈沖與晶閘管同步；2、觀測單相半控橋在純阻性負(fù)載時的移相控制特點，測量最大移相范圍及輸入-輸出特性；3、單相半控橋在阻-感負(fù)載時的輸出狀態(tài)，制造失控現(xiàn)象并討論解決方案。三、實驗

2、儀器1、電力電子及電氣傳動教學(xué)實驗臺MCL-型浙江大學(xué)求是公司2、Tektronix示波器型號：TDS2012參數(shù)：100MHz帶寬，1GS/s最高采樣頻率，2.5K記錄長度 3、數(shù)字萬用表型號：GDM-8145團(tuán)隊分工實驗階段項目團(tuán)隊成員主要操作輔助操作電流表監(jiān)視數(shù)據(jù)記錄照片拍攝報告階段項目團(tuán)隊成員電路仿真實驗描述數(shù)據(jù)處理思考題報告整合討論過程四、實驗原理實驗原理電路圖單相半控橋整流電路實驗原理圖如上圖所示，每個導(dǎo)電回路中有一個晶閘管和一個二極管，其中晶閘管共陰極，二極管共陽極，VT1和VT2在一個周期中交替導(dǎo)通，觸發(fā)脈沖相差180。在輸入電壓正半周，VT1加觸發(fā)延遲角為的觸發(fā)脈沖，輸入電壓

3、經(jīng)過VT1和VD4向負(fù)載供電，此時輸出的電壓波形與輸入電壓波形相同，即Ud=U2；當(dāng)輸入電壓過零時，VD2和VT1續(xù)流，在下一個VT2的觸發(fā)脈沖之前輸出的電壓為0，此時VT2承受正向電壓，VT2觸發(fā)脈沖到來時即導(dǎo)通，導(dǎo)通后VT1承受反向電壓截止，電源經(jīng)過VT2和VD3向負(fù)載供電，輸出電壓波形與輸入電壓波形相反，即Ud=-U2。在輸入電壓相同的情況下，調(diào)節(jié)晶閘管的延遲觸發(fā)角，便可以控制輸出電壓的大小。五、實驗仿真設(shè)計1、搭建實驗仿真電路利用Mulisim 10仿真軟件搭建的實驗電路如下圖所示，其中設(shè)置開關(guān)J1、J2為鍵盤A鍵實現(xiàn)聯(lián)動開關(guān)，鼠標(biāo)可單獨開關(guān)其中一個開關(guān)。2、純電阻負(fù)載的仿真此時開關(guān)J

4、1、J2、J3閉合。通過調(diào)節(jié)觸發(fā)脈沖V1、V2的觸發(fā)延時時間，達(dá)到調(diào)節(jié)晶閘管的觸發(fā)延時角。下圖是V1、V2參數(shù)的設(shè)置主要參數(shù)設(shè)置說明：Period設(shè)置脈寬為20ms（電源頻率為50Hz）Delay time延遲時間設(shè)置 1） 0仿真波形調(diào)節(jié)V1的延遲時間為0ms，V2的延時時間為10ms，即得到0仿真波形如下：2）90波形仿真：調(diào)節(jié)V1延時5ms,V2延時15ms，即得到90波形仿真如下：3）180仿真波形：調(diào)整V1延時時間10ms,V2延時時間20ms,即得到180仿真波形如下：3、阻感負(fù)載電路的仿真此時J3處于斷開狀態(tài)，步驟同上。1）0仿真波形調(diào)節(jié)V1的延遲時間為0ms，V2的延時時間為1

5、0ms，即得到0仿真波形如下：2）90波形仿真：調(diào)節(jié)V1延時5ms,V2延時15ms，即得到90波形仿真如下：3）180仿真波形：調(diào)整V1延時時間10ms,V2延時時間20ms,即得到180仿真波形如下：六、實驗過程1、實現(xiàn)同步從三相交流電源取線電壓Uuw（約240V）到降壓變壓器（MCL-35），輸出單相交流電壓（約120V）作為整流輸入電壓U2；在兩個三相全控整流橋晶閘管陣列中，選定兩只晶閘管與整流二極管陣列中的兩只組成半控整流橋。由于實驗中接的是線電壓Uuw，要實現(xiàn)移相的同步控制，應(yīng)選擇晶閘管VT1和VT4；按照原理圖接線完畢后用示波器驗證顯示Ud波形是同步的。2、單相半控橋純阻性負(fù)載實

6、驗1、純電阻負(fù)載時電路工作情況從三相交流電源取線電壓Uuw（約240V）到降壓變壓器，輸出單相交流電壓作為整流電壓輸入U2。在U2正半周期，若4個管子均不導(dǎo)通則負(fù)載電流Ud、id為0。若在觸發(fā)角處給晶閘管VT1加觸發(fā)脈沖，則VT1和VD4導(dǎo)通，負(fù)載電壓Ud=U2；當(dāng)U2過零時，流過晶閘管電流為0 ，晶閘管VT1關(guān)斷；在U2負(fù)半周期，仍在觸發(fā)角處給晶閘管VT2加觸發(fā)脈沖，則VT2和VD3導(dǎo)通，負(fù)載電壓Ud=-U2。推算出純電阻負(fù)載Ud與U2的關(guān)系式：Ud=122U2sintdt=0.45U21+cos2負(fù)載輸出電流的平均值為Id=UdR=0.45U2R1+cos22、移相范圍及波形的觀察將數(shù)字示

7、波器的通道1接至負(fù)載電阻兩端，連續(xù)改變觸發(fā)角的大小，輸出電壓Ud的波形也隨之變化，測量并記錄電路實際的最大移相范圍，用相機分別記錄為最小、90和最大時的輸出電壓Ud的波形。(電路中負(fù)載不宜過小，確保當(dāng)輸出電壓較大時，Id0.6A。)通過調(diào)節(jié)移相可調(diào)電位器RP調(diào)節(jié)觸發(fā)延遲角，觀察當(dāng)晶閘管觸發(fā)脈沖的觸發(fā)角最小時輸出電壓Ud的波形，并拍攝此時數(shù)字示波器顯示波形如下圖所示：繼續(xù)調(diào)節(jié)移相可調(diào)電位器RP，使觸發(fā)角逐漸增大，觀察當(dāng)晶閘管觸發(fā)脈沖的觸發(fā)角為90時輸出電壓Ud的波形，并拍攝此時數(shù)字示波器顯示波形如下圖所示：繼續(xù)調(diào)節(jié)移相可調(diào)電位器RP，當(dāng)波形不穩(wěn)定時觸發(fā)角達(dá)到最大值，并在此時拍攝數(shù)字示波器顯示波形

8、如下圖所示：3、半控橋阻-感負(fù)載（串聯(lián)L=200mH）實驗1）、阻-感負(fù)載時電路的工作情況在Ud正半周期，觸發(fā)角為時給晶閘管VT1加觸發(fā)脈沖使其導(dǎo)通，負(fù)載電壓Ud=U2；負(fù)載中由于有電感使電流不能突變，電感對負(fù)載電流起平波作用。當(dāng)U2過零變負(fù)時，由于電感的作用晶閘管VT1并不會關(guān)斷，至t=+時刻，給VT2觸發(fā)脈沖，VT2導(dǎo)通，此時VT1承受反向電壓而關(guān)斷。推算出阻感負(fù)載Ud與U2的關(guān)系式：Ud=12U2sintdt=0.9U21+cos2負(fù)載輸出電流的平均值為Id=UdR=0.9U2R1+cos22）、電壓Ud波形的觀察：操作：斷開總電源，將負(fù)載電感（L=200mH）串入負(fù)載回路；接通電源，連

9、續(xù)改變觸發(fā)角，記錄最小、90和最大時的輸出電壓Ud的波形，觀察其特點（Id不超過0.6A）。a.調(diào)節(jié)移相可調(diào)電位器RP，觀察接入阻-感負(fù)載的情況下，當(dāng)晶閘管觸發(fā)脈沖的觸發(fā)角最小時輸出電壓Ud波形，并拍攝數(shù)字示波器波形如下圖所示：b.調(diào)節(jié)移相可調(diào)電位器RP，觀察接入阻-感負(fù)載情況下，當(dāng)晶閘管觸發(fā)脈沖觸發(fā)角=90時輸出電壓波形，并拍攝數(shù)字示波器波形如下圖所示：c.調(diào)節(jié)移相可調(diào)電位器RP，觀察接入阻-感負(fù)載情況下，當(dāng)晶閘管觸發(fā)脈沖觸發(fā)角最大時輸出電壓波形，并拍攝數(shù)字示波器波形如下圖所示：3)、電流Id波形的觀察：操作：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小（分別達(dá)到電流斷續(xù)、臨界連續(xù)和連續(xù)I

10、d接近0.6A時測量。），并記錄電流Id波形，觀察負(fù)載阻抗角的變化對電流Id的濾波效果。a.調(diào)節(jié)觸發(fā)角在較大值，保持不變，調(diào)節(jié)負(fù)載電阻的阻值有最大逐步減小，同時觀察電流表指針，直到輸出電流波形出現(xiàn)明顯斷續(xù)時，停止調(diào)節(jié)電阻，并拍攝數(shù)字示波器輸出電壓波形如下圖所示：b.繼續(xù)減小負(fù)載電阻，直到輸出波形出現(xiàn)臨界斷續(xù)時，停止調(diào)節(jié)電阻，并拍攝數(shù)字示波器輸出電壓波形如下圖所示：c.繼續(xù)減小負(fù)載電阻，直到示波器出現(xiàn)連續(xù)電流波形時，停止調(diào)節(jié)電阻，并拍攝數(shù)字示波器輸出電壓波形如下圖所示：4)、失控現(xiàn)象波形的觀察：操作：調(diào)整控制角或負(fù)載電阻，使Id0.6A，突然斷掉兩路晶閘管的脈沖信號（模擬將控制角快速推到180）

11、，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如下圖所示：b.突然斷掉兩路晶閘管的脈沖信號，電路出現(xiàn)“失控”現(xiàn)象，拍攝示波器輸出波形如下圖所示：七、實驗數(shù)據(jù)處理1、半控橋純阻性負(fù)載數(shù)據(jù)序號(ms)(度)11.527125.124.401040.2122.137.8125.013.25990.233.563125.371.69810.1744.988.2126.261.02620.1156.6118.8127.660.42310.0667.5135128.210.23170.0378.5153128.610.0660.0188.7156.6

12、128.59040注：實驗所使用的交流電頻率為50Hz，所以周期為20ms,所以第三行數(shù)據(jù)=,從而求出所對應(yīng)角度2、的誤差計算序號(度)（理論值）誤差相對誤差127104108.07-4.07-3.77237.899102.31-3.31-3.243638183.10-2.10-2.53488.26258.953.055.175118.83129.621.384.6661351716.740.261.55715366.23-0.23-3.698156.644.70-0.70-14.89注：理論值計算公式 =0.9 令=127V3、4、八、思考題1、闡述選擇實驗面板晶閘管序號構(gòu)成半控橋的依據(jù)答：

13、通過對實驗原理的分析可以知道，本實驗需要兩只觸發(fā)角度相差180的晶閘管，但在一組基于三項全控整流橋的晶閘管（12只）陣列，三對滿足條件的管子首尾相接，無法改變其順序，所以可以利用第一組的和第二組的，利用它們分別觸發(fā)電源Uc正負(fù)輸出，觸發(fā)脈沖相差180的特點，從而在U2的正負(fù)半周分別觸發(fā)兩只晶閘管。這兩支管子沒有首尾相接，可以接入電路。2、測繪電阻負(fù)載時=f()和=f()實驗性曲線，其中將實驗=f()與理論推算=f()特性曲線比較（在同一坐標(biāo)系內(nèi)），若存在誤差，分析成因。1) 40時，Ud的實測值比理論值低，在比較小時，對的觀測不是很準(zhǔn)確，帶來一定觀測誤差而且整流電路輸出功率較大，電路中的各種損

14、耗也比較明顯。負(fù)載電阻以及變壓器漏感都會對實驗結(jié)果帶來一定的影響。2) 40120時，兩曲線吻合較好。容易觀測且讀值較準(zhǔn)確，電路平穩(wěn)運行。3) 140后，U2的測量值急劇下降，這是由于脈沖觸發(fā)電路不能提供大于150左右的觸發(fā)脈沖，在后面工作狀態(tài)下示波器變化較快不穩(wěn)定，不易準(zhǔn)確觀測。3、分析阻-感性負(fù)載時，為什么減小負(fù)載電阻輸出電流的波形越趨平穩(wěn)？基于有較大的感抗值，電路能否接純感性負(fù)載工作，為什么？答：阻感負(fù)載中的感性部分對電流的瞬時突變有一定的抑制作用，越接近感性負(fù)載這種抑制能力越明顯，故電流突變越不明顯，即曲線越平滑。較大的感抗值，在純感性負(fù)載工作時，由于其儲存很大的能量，在回路中會產(chǎn)生很大的電流，有可能損壞器件。因此基于有較大的感抗值，電阻不能接純感性負(fù)載。4、分析同樣的阻感負(fù)載時，本電路與單相全控橋電路的輸出電壓Ud特征差異，說明原因。答：a) 全控