单相桥式全控整流电路实验

南昌大学实验报告

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实验类型：□ 验证 □ 综合 □ 设计 □ 创新实验日期：实验成绩：

实验五单相桥式全控整流电路实验

一．实验目的

1．了解单相桥式全控整流电路的工作原理。

2．研究单相桥式全控整流电路在电阻负载、电阻—电感性负载及反电势负载时的工作。

3．熟悉MCL—05锯齿波触发电路的工作。

二．实验线路及原理

参见图4-7。

三．实验内容

1．单相桥式全控整流电路供电给电阻负载。

2．单相桥式全控整流电路供电给电阻—电感性负载。

3．单相桥式全控整流电路供电给反电势负载。

四．实验设备及仪器

1．MCL系列教学实验台主控制屏。

2．MCL—18组件（适合MCL—Ⅱ)或MCL—31组件（适合MCL—Ⅲ）。

3．MCL—33组件或MCL—53组件（适合MCL—Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ）

4．MCL—05组件或MCL—05A组件

5．MEL—03三相可调电阻器或自配滑线变阻器。

6．MEL—02三相芯式变压器。

7．双踪示波器

8．万用表

五．注意事项

1．本实验中触发可控硅的脉冲来自MCL-05挂箱，故MCL-33（或MCL-53，以下同）的内部脉冲需断X₁插座相连的扁平带需拆除，以免造成误触发。

2．电阻RP的调节需注意。若电阻过小，会出现电流过大造成过流保护动作（熔断丝烧断，或仪表告警）；若电阻过大，则可能流过可控硅的电流小于其维持电流，造成可控硅时断时续。

3．电感的值可根据需要选择，需防止过大的电感造成可控硅不能导通。

4．MCL-05面板的锯齿波触发脉冲需导线连到MCL-33面板，应注意连线不可接错，否则易造成损坏可控硅。同时，需要注意同步电压的相位，若出现可控硅移相范围太小（正常范围约30°～180°），可尝试改变同步电压极性。

5．逆变变压器采用MEL-02三相芯式变压器，原边为220V，中压绕组为110V，低压绕组不用。

6．示波器的两根地线由于同外壳相连，必须注意需接等电位，否则易造成短路事故。

7．带反电势负载时，需要注意直流电动机必须先加励磁。

六．实验方法

1．将MCL—05（或MCL—05A，以下均同）面板左上角的同步电压输入接MCL—18的U、V输出端（如您选购的产品为MCL—Ⅲ、Ⅴ，则同步电压输入直接与主控制屏的U、V输出端相连）， “触发电路选择”拨向“锯齿波”。

2．断开MEL-02和MCL-33的连接线，合上主电路电源，调节主控制屏输出电压U_uv至220V，此时锯齿波触发电路应处于工作状态。

MCL-18的给定电位器RP1逆时针调到底，使U_ct=0。调节偏移电压电位器RP2，使a=90°。

断开主电源，连接MEL-02和MCL-33。

注：如您选购的产品为MCL—Ⅲ、Ⅴ，无三相调压器，直接合上主电源。以下均同

3．单相桥式全控整流电路供电给电阻负载。

接上电阻负载（可采用两只900Ω电阻并联），并调节电阻负载至最大，短接平波电抗器。合上主电路电源，调节U_ct，求取在不同a角（30°、60°、90°）时整流电路的输出电压U_d=f（t），晶闸管的端电压U_VT=f（t）的波形，并记录相应a时的U_ct、U_d和交流输入电压U₂值。

若输出电压的波形不对称，可分别调整锯齿波触发电路中RP1，RP3电位器。

4．单相桥式全控整流电路供电给电阻—电感性负载。

断开平波电抗器短接线，求取在不同控制电压U_ct时的输出电压U_d=f（t），负载电流i_d=f（t）以及晶闸管端电压U_VT=f（t）波形并记录相应U_ct时的U_d、U₂值。

注意，负载电流不能过小，否则造成可控硅时断时续，可调节负载电阻RP，但负载电流不能超过0.8A，U_ct从零起调。

改变电感值（L=100mH），观察a=90°，U_d=f（t）、i_d=f（t）的波形，并加以分析。注意，增加U_ct使a前移时，若电流太大，可增加与L相串联的电阻加以限流。

5．单相桥式全控整流电路供电给反电势负载。

把开关S合向左侧，接入直流电动机，短接平波电抗器，短接负载电阻Rd。

（a）调节U_ct，在a=90°时，观察U_d=f（t），i_d=f（t）以及U_VT=f（t）。注意，交流电压U_UV须从0V起调，同时直流电动机必须先加励磁。

（b）直流电动机回路中串入平波电抗器（L=700mH），重复（a）的观察。

七．实验报告

1．绘出单相桥式晶闸管全控整流电路供电给电阻负载情况下，当a=30°，60°，90°时的U_d、U_VT波形，并加以分析。

a=30°

U_d

U_VT

a=60°

U_d

U_VT

a=90°

U_d

U_VT

2．绘出单相桥式晶闸管全控整流电路供电给电阻—电感性负载情况下，当a=30°，60°，90°时的U_d、U_VT波形，并加以分析。

a=30°

U_d

U_VT

a=60°

U_d

U_VT

a=90°

U_d

U_VT

第二篇：单相桥式全控整流电路MATLAB仿真实验报告(上)

单相桥式全控整流电路MATLAB仿真

一、 单相桥式全控整流电路（电阻性负载）

1．电路结构与工作原理

（1）电路结构

如图1-1所示为典型单相桥式全控整流电路，共用了四个晶闸管，两只晶闸管接成共阳极，两只晶闸管接成共阴极，每一只晶闸管是一个桥臂，桥式整流电路的工作方式特点是整流元件必须成对以构成回路，负载为电阻性。

图1-1

（2）工作原理

1）在u2正半波的（０～α）区间，晶闸管VT1、VT4承受正向电压，但无触发脉冲，晶闸管VT2、VT3承受反向电压。因此在0～α区间，4个晶闸管都不导通。假如4个晶闸管的漏电阻相等，则Ut1.4= Ut2.3=1/2u2。

2）在u2正半波的（α～π）区间，在ωｔ＝α时刻，触发晶闸管VT1、VT4使其导通。

3）在u2负半波的（π～π＋α）区间，在π～π＋α区间，晶闸管VT2、VT3承受正向电压，因无触发脉冲而处于关断状态，晶闸管VT1、VT4承受反向电压也不导通。

4）在u2负半波的（π＋α～２π）区间，在ωｔ＝π＋α时刻，触发晶闸管VT2、VT3使其元件导通，负载电流沿b→VT3→R→VT2→α→T的二次绕组→b流通，电源电压沿正半周期的方向施加到负载电阻上，负载上有输出电压（ud=-u2）和电流，且波形相位相同。

表1-1 各区间晶闸管的导通、负载电压和晶闸管端电压情况

2. 建模

图1-3 单相桥式全控整流电路（电阻性负载）

3. 仿真结果分析

1) α=30º，R=1Ω，period=0.02s，peakamplitude=10V，frequency=50HZ，phase delay（secs）1=1/600,phase delay（secs）2=1/600 +0.01;

图1-4α=30°单相双半波可控整流仿真结果（电阻性负载）

2) α=30º，R=1Ω，period=0.02s，peakamplitude=10V，frequency=50HZ，phase delay（secs）1=1/300,phase delay（secs）2=1/300 +0.01;

图1-5α=60°单相双半波可控整流仿真结果（电阻性负载）

3) α=30º，R=1Ω，period=0.02s，peakamplitude=10V，frequency=50HZ，phase delay（secs）1=1/200,phase delay（secs）2=1/200 +0.01;

图1-6α=90°单相双半波可控整流仿真结果（电阻性负载）

4.小结

尽管整流电路的输入电压U2是交变的，但负载上正负两个半波内均有相同的电流流过，输出电压一个周期内脉动两次，由于桥式整流电路在正、负半周均能工作，变压器二次绕组正在正、负半周内均有大小相等、方向相反的电流流过，消除了变压器的电流磁化，提高了变压器的有效利用率。

二、 单相桥式全控整流电路（阻-感性负载）

1．电路结构与工作原理

（1）电路结构

阻-感性负载电路如图1-9所示

图1-9

（2）工作原理

1）在电压u2正半波的（0~α）区间。晶闸管VT1、VT4承受正向电压，但无触发脉冲，VT1、VT4处于关断状态。假设电路已经工作在稳定状态，则在0~α区间由于电感的作用，晶闸管VT2、VT3维持导通。

2）在u2正半波的（α~π）区间。在ωt=α时刻，触发晶闸管VT1、VT4使其导通，负载电流沿a→VT1→L→R→VT4→b→T的二次绕组→a流通，此时负载上有输出电压（ud=u2）和电流。电压u2反向施加到晶闸管VT2、VT3上，使其承受反向电压而处于关断状态。

3）在电压u2负半波的（π~π+α）区间。当ωt=π时，电源电压自然过零，感应电势是晶闸管VT1、VT4继续导通。在电源电压负半波，晶闸管VT2、VT3承受正向电压，因无触发脉冲，VT2、VT3处于关断状态。

4）u2负半波的（π+α~2π）区间。在ωt=π+α时刻，触发晶闸管VT2、VT3使其导通，负载电流沿b→VT3→L→R→VT2→a→T的二次绕组→b流通，电源电压沿正半周期的方向施加到负载上，负载上有输出电压（ud=－u2）和电流。此时电源电压反向施加到晶闸管VT1、VT4上，使其承受反向电压而关断。晶闸管VT2、VT3一直要导通到下一周期ωt=2π+α处再次触发晶闸管VT1、VT4为止。

表1-2 各区间晶闸管的导通、负载电压和晶闸管端电压的情况