实验一单相桥式半控整流电路与单结晶体管触发电路的研究

一、实验目的

1. 熟悉单结晶体管触发电路的工作原理，测量相关各点的电压波形；

2. 熟悉单相桥式半控整流电路在电阻负载和电阻—电感负载时的工作情况，分析、研究负载和元件上的电压、电流波形。

二、 预习要求

1. 了解单结晶体管触发电路的基本原理；

2. 了解单相桥式半控整流电路在电阻负载和电阻—电感负载时的工作情况；

3. 了解单相桥式半控整流电路中接续流二极管的作用。

三、实验设备

1. 单相桥式半控整流电路实验装置

2. 万用表

3. 双踪示波器

4. 可调电阻器

四、实验原理及说明

实验电路如图1-2所示。主电路为单相桥式半控整流电路，VD₁₁是续流二极管，以避免可能发生的失控现

象。触发电路采用由单结晶体管组成的自激振荡电路，通过调节RP₀控制晶体管V₁和V₂的导通程度，实现对电容C₁充电快慢的控制，达到触发移相的目的。V₅为电压放大，以增大输出脉冲的幅值。T为脉冲变压器。VD₃为续流二极管，它的作用是在V₅截止瞬间为脉冲变压器一次侧提供放电回路，避免产生过高电压而损坏V₅。VD₁、VD₂为阻断反向脉冲。电容C₅是为了增加脉冲的功率和前沿的陡度。但设置电容C₅后，它将使单结晶体管两端同步电压的过零点消失，因此需要再增设二极管VD₅加以隔离。由二极管桥式整流电路和稳压管DZ组成的是一个近似矩形的同步电压，但放大器需要一个平稳的直流电压，为此增设了电容器C₄，对交流成分进行滤波，但C₄同样会消除同步电压过零点，所以同样设置二极管VD₄，以隔离电容C₄对同步电压的影响。

五、实验内容与实验步骤

（一）单结晶体管触发电路的研究

1. 将主变压器一次测L、N接在220V交流电源的L、N端；

2. 将开关S向下打使S关断，将RP₀逆时针旋转到底，按照图1-1所示接线；开关S闭合，调节RP₀，使RP₀输出电压U_S在0.5V～2.5V之间变化。

3. 用直流电压表监测U_S，调节给定电位器RP₀，使U_S输出为1V。

① 测量单结晶体管V₃（BT管）发射极电压，即电容C₁上的电压U_C1的电压波形，用双踪示波器同时观察同步电压U_DZ,并进行比较，注意两探头的公共端应为同一点；

② 测量V₃输出电压波形U_R1，用双踪示波器同时观察同步电压U_DZ,并进行比较，注意两探头的公共端应为同一点；

③ 测量脉冲变压器输出的电压波形U_VD1或U_VD2，将测量结果记录到表1-1中；

④ 调节RP₀，观察触发脉冲移动的情况。

（二）单相半控桥式整流电路的研究

（1） 电阻负载

1．断开开关，使RP₀逆时针旋转到底，按照图1-2接线，接上交流90V，以电阻负载（白炽灯）接入半控桥主电路（不接续流二极管VD₁₁）；

2．将两组触发脉冲分别加在两个晶闸管VT₁ 和VT₂上，将开关闭合。

调节RP₀，使控制角α分别为：α=60°、α=90°和α=120°，分别测量负载电压U_d的波形（电阻上的

电流波形与电压波形相同）和晶闸管VT₁两端的电压波形，将测量结果记录于表2-1中。

* 注意：不可用双踪示波器同时测量U_d和VT₁两端的电压波形，否则会造成电源短路。应先测量U_d的波形，

确定α的角度后，再测量VT₁两端的电压波形。

（2） 电阻－电感负载

① 断开开关，将电抗器与电阻串联后接入主电路并接上续流二极管VD₁₁；

② 闭合开关，调节 RP₀，使控制角α分别为：α=60°、α=90°和α=120°时，用双踪示波器测量负载的电

压U_d波形。

* 注意：以2点为两探头的公共端；

③ 观察失控现象。在电阻－电感负载电路的基础上，去掉续流二极管，当晶闸管导通时，切断其中一只晶闸管的触发脉冲，观察输出电压U_d的波形。

六、实验电路

图1-1 单结晶体管触发电路图

图1-2 晶闸管桥式半控整流电路图及单结晶体管触发电路图

七、实验注意事项

1．由于电力电子实验中的数值和波形都比较复杂，涉及因数也较多，因此要理解与掌握电路工作原理并对实验中要进行测量的数值和波形，做到心中有数。以避免实验中盲目性。

2．使用双综示波器的两个探头同时进行测量时，必须使两个探头的地线端为同一电位的端点（因示波器的两个探头的地线端是联在一起的），否则测量时会造成短路事故。

3．接线前应关闭电源开关,检查线接好后,RP₀应逆时针旋转到底，在实验过程中如关断开关后再度开启前也应逆时针旋转到底才能闭合开关（向上为闭合），否则由于后级有触发脉冲使晶闸管导通，引起冲击电路过大烧毁保险丝。

4．续流二极管的极性不能接错，否则会造成短路事故。续流回路与负载的连线要短并要接牢，以利于续流。

 

第二篇：实验一单相半波可控整流电路

实验一单相半波可控整流电路

一．实验目的

1．了解单相半波可控硅整流电路的组成、特性和计算方法。

2．了解不同负载类型的特性。

二．实验原理

1．可控硅（又名晶闸管）不同于整流二极管，可控硅的导通是可控的。可控整流电路的

作用是把交流电变换为电压值可以调节的直流电。图1-1所示为单相半波可控整流实验电路。可控硅的特点是以弱控强，它只需功率很小的信号（几十到几百mA的电流，2~3V的电压）就可控制大电流、大电压的通断。因而它是一个电力半导体器件，被应用于强电系统。

（a）主回路

（b）控制回路

图1-1单相半波可控整流电路

2．如图1-1，设变压器次级电压为u₂=U₂sinωt则负载电压与电流的平均值以及有效值：

在控制角为α时，负载上直流电压的平均值U_d为

U_dAV==

负载上直流电流平均值为I_dAV==

直流电压有效值：U_dRMS=

直流电流有效值：I_dRMS=

   晶闸管两端的最大电压U_m为电源电压U₂的峰值：

                   U_m=

三．实验器材

名称              数量                型号

1．变压器45V/90V 3N         1                                 MC0101

2．保险丝                               1                        MC0401

3．可控硅                               1                                 MC0309D

4．负载板                               1                                 MC0603  MC0604

5．2脉冲控制单元                1                                 MC0501

6．输入单元                           1                                 MC0202

7．稳压电源（±15V）        1                                 MC0201

8．电压/电流表                      2                                 MC0701

10．隔离器                             1    

11．示波器                             1

12．导线和短接桥                 若干

四．带电阻性负载的可控整流实验步骤

1．  根据图1-1连接线路，注意：主回路和控制回路交流供电电源必须同步。将各实验模

块连接好，采用电阻负载。取U₂=45V档的交流电为输入电压，负载R=50Ω（采用2只100Ω电阻并联）。

2．  用电压电流表实测输入电压U_2有效值= ______________V。

3．  用示波器配合隔离器测量输入电压波形、负载电压波形、负载电流波形（参考波形图）。

4．调节可控硅的触发角，用示波器观测负载电压波形，控制角分别为0°、30°、60°、

90°、120°、150°和180°，记录不同控制角时的直流电压平均值和有效值，以及直流电流平均值和有效值，填入表。

5．  参考公式，将计算结果记录在下列表格中。

6．  直流电压平均值控制特性曲线的分析，将结果记录在下列表格中

附波形图及公式

输入电压波形：

负载电压波形：

负载电流波形：

五．带电阻电感负载的可控整流实验步骤

1．根据图1-3和图1-2连接线路，将各实验模块连接好，采用电阻电感负载。取U₂=45V

档的交流电为输入电压，负载R=33Ω（采用3只100Ω电阻并联），L=50mH。

  

图1-3

2．用电压电流表实测输入电压U_2有效值= ______________V。

3．用示波器配合隔离器测量输入电压波形、负载电压波形、负载电流波形（参考波形图）。

4．调节可控硅的触发角，用示波器观测负载电压波形，控制角分别为0°、30°、60°、

90°、120°、150°和180°，记录不同控制角时的直流电压平均值和有效值，以及直流电流平均值和有效值，填入下表。

附波形图及公式

输入电压波形：

负载电压波形：

负载电流波形

五．分析和讨论

1．对记录下来的波形进行描述和分析。

2．根据记录下的电压、电流的测量值和计算值，对其进行分析。

3．自行分析直流电流i_d的波形。