实验一  单相桥式半控整流电路实验

一．实验目的

1．研究单相桥式半控整流电路在电阻负载，电阻—电感性负载时的工作。

2．熟悉NMCL—05E组件锯齿波触发电路的工作。

3．进一步掌握双踪示波器在电力电子线路实验中的使用特点与方法。

二．实验线路及原理

实验原理图如图1。晶闸管VT1、VT3和二极管VD4、VD6组成单相桥式半控整流电路。电源电压为线电压U_UV，VT1、VT3分别获取触发单元1和触发单元3输出的控制脉冲。2触发单元的同步信号均取自U_UV，所以脉冲相位相同。通过调节给定单元的直流给定电压可以调节控制角。

图1 实验原理图

实际接线图如图2。

图2 实际接线图

三．实验内容

1．单相桥式半控整流电路供电给电阻性负载。

2．单相桥式半控整流电路供电给电阻—电感性负载（带续流二极管）。

4．单相桥式半控整流电路供电给电阻—电感性负载（断开续流二极管）。

四．实验设备及仪器

1．教学实验台主控制屏

2．NMCL—33组件

3．NMCL—05E组件

4．NMEL—03/4组件

5．NMCL—31A组件

6．双踪示波器（自备）

7．万用表（自备）

五．注意事项

1．实验前必须先了解晶闸管的电流额定值（本装置为5A），并根据额定值与整流电路形式计算出负载电阻的最小允许值。

2．为保护整流元件不受损坏，晶闸管整流电路的正确操作步骤

（1）在主电路不接通电源时，调试触发电路，使之正常工作。

（2）在控制电压U_ct=0时，接通主电源。然后逐渐增大U_ct，使整流电路投入工作。

（3）断开整流电路时，应先把U_ct降到零，使整流电路无输出，然后切断总电源。

3．注意示波器的使用。

4．NMCL—33的内部脉冲需断开。

六．实验方法

1．将NMCL—05E面板左上角的同步电压输入接MEL—002T的U、V输出端。

三相调压器逆时针调到底，合上主电路电源开关，调节主控制屏输出电压U_uv=220v。观察NMCL—05E锯齿波触发电路中各点波形是否正确，确定其输出脉冲可调的移相范围。

2．单相桥式晶闸管半控整流电路供电给电阻性负载：

按图2接线，并短接平波电抗器L。负载R_d接可调电阻（采用NMEL—03/4的R4或R5，可将R4中A1与B1并联，,A2与B2并联。负载连线从A1输入A2输出。并将电阻盘逆时针到底。）

三相调压器逆时针调到底，合上主电路电源，调节主控制屏输出U_uv=220V。

调节NMCL-31A的给定电位器RP1，使α=90°，测取此时整流电路的输出电压U_d=f（t），输出电流i_d=f（t）以及晶闸管端电压U_VT=f（t）波形，并测定交流输入电压U₂、整流输出电压U_d，验证

。

（b）采用类似方法，分别测取α=60°，α=30°时的U_d、i_d、U_vt波形。

3．单相桥式半控整流电路供电给电阻—电感性负载

（a）接上续流二极管，接上平波电抗器。

NMCL-31A的给定电位器RP1逆时针调到底，使U_ct=0。

三相调压器逆时针调到底，合上主电源，调节主控制屏输出使U_uv=220V。

（b）调节U_ct，使α=90°，测取输出电压U_d=f（t），整流电路输出电流i_d=f（t）。调节电阻R_D，观察i_d波形如何变化，注意防止过流。

（c）调节U_ct，使α分别等于60°、90°时，测取U_d，i_L，i_d波形。

（d）断开续流二极管，观察U_d=f（t），i_d=f（t）。

突然切断触发电路，观察失控现象并记录U_d波形。若不发生失控现象，可调节电阻R_d。

七．实验报告

1．绘出单相桥式半控整流电路供电给电阻负载，电阻—电感性负载情况下，当α=90°时的U_d、i_d等波形图并加以分析。

2．作出实验整流电路的U_d/U₂=f（α）曲线。

    3．分析续流二极管作用及电感量大小对负载电流的影响。

八．思考

1．  在可控整流电路中，续流二极管VD起什么作用？在什么情况下需要接入？

2．  能否用双踪示波器同时观察触发电路与整流电路的波形？

 

第二篇：实验一 单相桥式半控整流电路实验

实验一  单相桥式半控整流电路实验

一、实验目的：

1、加深对单相桥式半控整流电路带电阻性、电阻电感性负载时各工作情况的理解。

2、了解续流二极管在单相桥式半控整流电路中的作用，学会对实验中出现的问题加以分析和解决。

二、实验主要仪器与设备：

三、实验原理

本实验线路如图1所示，两组锯齿波同步移相触发电路均在DJK03-1挂件上，它们由同一个同步变压器保持与输入的电压同步，触发信号加到共阴极的两个晶闸管，图中的R用D42三相可调电阻，将两个 900Ω接成并联形式，二极管VD1、VD2、VD3及开关S1均在DJK06挂件上，电感Ld在DJK02面板上，有100mH、200mH、700mH三档可供选择，本实验用700mH，直流电压表、电流表从DJK02挂件获得。

图1  单相桥式半控整流电路实验线路图

四、实验内容及步骤

1、实验内容：

(1)锯齿波同步触发电路的调试。

(2)单相桥式半控整流电路带电阻性负载。

(3)单相桥式半控整流电路带电阻电感性负载。

2、实验步骤：

(1)将DJK01电源控制屏的电源选择开关打到“直流调速”侧使输出线电压为200V，用两根导线将200V交流电压接到DJK03-1的“外接220V”端，按下“启动”按钮，打开DJK03-1电源开关，用双踪示波器观察“锯齿波同步触发电路”各观察孔的波形。

(2)锯齿波同步移相触发电路调试：其调试方法与实验三相同。令Uct=0时（RP2电位器顺时针转到底），α＝170^o。

(3)单相桥式半控整流电路带电阻性负载：

按原理图接线，主电路接可调电阻R，将电阻器调到最大阻值位置，按下“启动”按钮，用示波器观察负载电压U_d、晶闸管两端电压U_VT和整流二极管两端电压U_VD1的波形，调节锯齿波同步移相触发电路上的移相控制电位器RP2，观察并记录在不同α角时U_d、U_VT、U_VD1的波形，测量相应电源电压U₂和负载电压U_d的数值，记录表1中。

                             表1

(4)单相桥式半控整流电路带电阻电感性负载 ：                

①断开主电路后，将负载换成将平波电抗器Ld(70OmH)与电阻R串联。

②不接续流二极管VD3，接通主电路，用示波器观察不同控制角α时U_d、U_VT、U_VD1、I_d的波形，并测定相应的U₂、U_d数值，记录于表2中：

表2

    ③在α=60°时，移去触发脉冲(将锯齿波同步触发电路上的“G3”或“K3”拔掉)，观察并记录移去脉冲前、后U_d、U_VT1、U_VT3、U_VD1、U_VD2、I_d的波形。        

④接上续流二极管VD3，接通主电路，观察不同控制角α时U_d、U_VD3、Id 的波形，并测定相应的U₂、U_d数值，记录于表3中：

表3

    ⑤在接有续流二极管VD3 及α=60°时，移去触发脉冲(将锯齿波同步触发电路上的“G3”或“K3”拔掉)，观察并记录移去脉冲前、后U_d、U_VT1、U_VT3、U_VD2、U_VD1和I_d的波形。

五、实验注意事项

1、 双踪示波器有两个探头，可同时观测两路信号，但这两探头的地线都与示波器的外壳相连，所以两个探头的地线不能同时接在同一电路的不同电位的两个点上，否则这两点会通过示波器外壳发生电气短路。为此，为了保证测量的顺利进行，可将其中一根探头的地线取下或外包绝缘，只使用其中一路的地线，这样从根本上解决了这个问题。当需要同时观察两个信号时，必须在被测电路上找到这两个信号的公共点，将探头的地线接于此处，探头各接至被测信号，只有这样才能在示波器上同时观察到两个信号，而不发生意外。

2、在本实验中，触发脉冲是从外部接入DJKO2面板上晶闸管的门极和阴极，此时,应将所用晶闸管对应的正桥触发脉冲或反桥触发脉冲的开关拨向“断”的位置，并将Ulf及Ulr悬空，避免误触发。

六、思考题

1、单相桥式半控整流电路在什么情况下会发生失控现象?

2、在加续流二极管前后，单相桥式半控整流电路中晶闸管两端的电压波形如何?

七、实验报告

1、画出①电阻性负载，②电阻电感性负载时U_d/U₂=f(α)的曲线。

2、画出①电阻性负载，②电阻电感性负载，α角分别为30°、60°、90°时的U_d、U_VT的波形。

实验二  单相桥式全控整流及有源逆变电路实验

一、实验目的：

1、加深理解单相桥式全控整流及逆变电路的工作原理。

2、研究单相桥式变流电路整流的全过程。

3、研究单相桥式变流电路逆变的全过程，掌握实现有源逆变的条件。

4、掌握产生逆变颠覆的原因及预防方法。

二、实验主要仪器与设备：

三、实验原理

图2为单相桥式整流带电阻电感性负载，其输出负载R用D42三相可调电阻器，将两个900Ω接成并联形式，电抗Ld用DJK02面板上的700mH，直流电压、电流表均在DJK02面板上。触发电路采用DJK03-1组件挂箱上的“锯齿波同步移相触发电路Ⅰ”和“Ⅱ”。

图3为单相桥式有源逆变原理图，三相电源经三相不控整流，得到一个上负下正的直流电源，供逆变桥路使用，逆变桥路逆变出的交流电压经升压变压器返馈回电网。“三相不控整流”是DJK10上的一个模块，其“心式变压器”在此做为升压变压器用，从晶闸管逆变出的电压接“心式变压器”的中压端Am、Bm，返回电网的电压从其高压端A、B输出，为了避免输出的逆变电压过高而损坏心式变压器，故将变压器接成Y/Y接法。图中的电阻R、电抗Ld和触发电路与整流所用相同。

图2  单相桥式整流实验原理图

图3  单相桥式有源逆变电路实验原理图

四、实验内容及步骤

1、实验内容：

(1)单相桥式全控整流电路带电阻电感负载。

(2)单相桥式有源逆变电路带电阻电感负载。

(3)有源逆变电路逆变颠覆现象的观察。

2、实验步骤：

(1)触发电路的调试

将DJK01电源控制屏的电源选择开关打到“直流调速”侧使输出线电压为200V，用两根导线将200V交流电压接到DJK03-1的“外接220V”端，按下“启动”按钮，打开DJK03-1电源开关，用示波器观察锯齿波同步触发电路各观察孔的电压波形。 将控制电压Uct调至零(将电位器RP2顺时针旋到底)，观察同步电压信号和“6”点U6的波形，调节偏移电压Ub(即调RP3电位器)，使α=180°。 将锯齿波触发电路的输出脉冲端分别接至全控桥相应晶闸管的门极和阴极，注意不要把相序接反了，将DJKO2上的正桥和反桥触发脉冲开关都打到“断”位置,使U_lf和U_lr悬空，确保晶闸管不被误触发。

(2)单相桥式全控整流

按图2接线，将电阻器放在最大阻值处，按下“启动”按钮，保持U_b偏移电压不变(即RP3固定)，逐渐增加Uct（调节RP2），在α=0°、30°、60°、90°、120°时，用示波器观察、记录整流电压U_d和晶闸管两端电压Uvt的波形，并记录电源电压U₂和负载电压Ud的数值于表4中。

表4

 (3)单相桥式有源逆变电路实验

按图3接线，将电阻器放在最大阻值处，按下“启动”按钮，保持Ub偏移电压不变(即RP3固定)，逐渐增加Uct（调节RP2），在β=30°、60°、90°时，观察、记录逆变电流I_d和晶闸管两端电压Uvt的波形，并记录负载电压Ud的数值于表5中。

表5

五、实验注意事项

1、 双踪示波器有两个探头，可同时观测两路信号，但这两探头的地线都与示波器的外壳相连，所以两个探头的地线不能同时接在同一电路的不同电位的两个点上，否则这两点会通过示波器外壳发生电气短路。为此，为了保证测量的顺利进行，可将其中一根探头的地线取下或外包绝缘，只使用其中一路的地线，这样从根本上解决了这个问题。当需要同时观察两个信号时，必须在被测电路上找到这两个信号的公共点，将探头的地线接于此处，探头各接至被测信号，只有这样才能在示波器上同时观察到两个信号，而不发生意外。

2、在本实验中，触发脉冲是从外部接入DJKO2面板上晶闸管的门极和阴极，此时,应将所用晶闸管对应的正桥触发脉冲或反桥触发脉冲的开关拨向“断”的位置，并将U_lf及U_lr悬空，避免误触发。

3、为了保证从逆变到整流不发生过流，其回路的电阻R应取比较大的值，但也要考虑到晶闸管的维持电流，保证可靠导通。

六、思考题

单相桥式整流电路什么情况下会逆变失败？

七、实验报告

1、画出α=30°、60°、90°、120°、150°时U_d和U_VT的波形。

2、画出电路的移相特性U_d=f(α)曲线。