电气信息学院
实验报告书
课程名称：电力电子技术
实验项目：单相半控桥整流电路实验专业班组：电气工程及其自动化105班实验时间：2013年10月28日
成绩评定：
评阅教师：
报告撰写：学号：
同组人员：学号：
同组人员：学号：
同组人员：学号：
电气信息学院专业中心实验室
目录
一．实验内容
1.1 实验项目名称 (3)
1.2 实验完成目标 (3)
1.3 实验内容及已知条件 (3)
二．实验环境
2.1 主要设备仪器 (4)
2.2 小组人员分工 (5)
三．电路分析与仿真
3.1 基本电路 (5)
3.2 电路仿真 (6)
四．实验过程
4.1 实现同步 (7)
4.2 半控桥纯阻性负载实验 (8)
4.3 半控桥阻感性负载实验 (9)
五．实验数据处理与分析
5.1 理论数据与分析 (11)
5.2 实验数据与处理 (11)
5.3 误差分析 (13)
六．思考讨论与感悟
6.1 实验思考题 (13)
6.2 实验讨论题 (14)
6.3 自主思考与讨论 (18)
6.4 实验方案、结果可信度分析 (19)
6.5 实验优化改进方案 (20)
6.6 实验感悟 (20)
附件
1.1实验名称
单相半控桥式整流电路实验
1.2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。
1.3实验内容及已知条件
①实现同步：
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124V）作为整流输入电压U2；
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？
②半控桥纯阻性负载实验：
连续改变控制角，测量并记录电路实际的最大移相范围，用数码相机记录α最小、最大和90°时的输出电压Ud波形（注意：负载电阻不宜过小，确保当输出电压较大时， 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？
在最大移相范围内，调节不同的控制量，测量控制角、输入交流电压U2、控制信号Uct和整流输出Ud的大小，要求不低于8组数据。
③半控桥阻-感性负载（串联L=200mH）实验：
断开总电源，将负载电感串入负载回路；
连续改变控制角α，记录α最小、最大和90°时的输出电压Ud波形，观察其特点（Id 不超过0.6A）；
固定控制角α在较大值，调节负载电阻由最大逐步减小（分别达到电流断续、临界连续和连续0.5A三种情况测量。注意 Id ≤0.6A），并记录电流Id波形，观察负载阻抗角的变化对电流Id的滤波效果；
思考：如何在负载回路获取负载电流的波形？
保持控制角α<90°，适当调整负载电阻，使Id≈0.6A，突然断掉两路晶闸管的脉冲信号（模拟将控制角α快速推到180°），制造失控现象，记录失控前后的ud波形，并提出如何判断哪一只晶闸管失控的测试方法。
2.1 主要设备仪器
实验台：华纬MCL-Ⅲ型电力电子及电气传动教学实验台（浙江大学求是公司）
示波器：Tektronix TDS1012示波器（带宽：100MHZ 最高采样频率：1GS/s）
数字万用表：
2.2 小组人员分工
1.实验阶段
线路连接及检查：
移相可调电位器及电阻的调节：
数字万用表的操作及测量：
示波器操作的及测量：
数据记录及计算：
2.报告撰写
报告主体撰写：
实验仿真：
数据处理分析：
特性曲线与拟合：
思考题的整理：
讨论内容整理：
图片整理与使用：
讨论与拓展思考：
三．实验仿真
3.1 基本电路
1.阻性负载
图3-1所示为带阻性负载时单相桥式半控整流电路。两个晶闸管共阴极连接，两个二极管共阳极连接。二极管共阳极，所以阴极电位低的管子导通。晶闸管触发导通，整流二极管自然换相。
图3-1
2.阻感负载
图3-2所示为带阻感负载时单相桥式半控整
流电路。电源电压U2为负半周时，由于电感存在，VT1将继续导通，此时a 点电位较b 点电位低，二
极管自然换相，从VD4换至VD2。这样电流不再经过变压器绕组，而由VT1，VD2续流，忽略器件导
通压降，Ud=0，整流电路不会输出负电压。 图3-2
u R u R L d
3.2 电路仿真
根据实验内容，我们先对单相半控桥整流电路带阻感负载进行仿真。仿真使用mulitism软件进行。仿真电路阻感负载连接如图3-3所示。
图3-3 仿真电路阻感负载连接图
在图3-3的基础上去掉电感L1即为阻性负载连接图，在此不单独贴出。首先我们再阻性负载情况下对电路模拟运行，用软件中的模拟示波器记录α=0°，90°，180°（失控），36°时的输出电压Ud波形，如下。
注：关于失控现象分析见“思考与讨论”。
图3-4 α=0°时输出电压Ud波形图3-5 α=90°时输出电压Ud波形
图3-6 α=180°时输出电压Ud波形图3-7 α=36°时输出电压Ud波形
然后我们对阻感负载电路进行模拟，用软件中的模拟示波器观察输出电压Ud波形，波形与阻性负载时相似，但是由于电感存在并不为足够大，波形有轻微震荡，如下图所示。
图3-8 α=90°阻感负载时输出电压Ud波形
四．实验过程
4.1 实现同步
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124V）作为整流输入电压U2；
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。
实验中，两只晶闸管共阴极连接，选取第一组晶闸管阵列中的VT1与第二组晶闸管阵列中的VT4’分别作为电路图中的VT1与VT3。在二极管阵列中任取两只二极管共阳极接入电路。完成电路连接后，将示波器接在电阻R两端，观察输出波形，确认是否完成同步。
注：晶闸管的选择依据及同步的判断见“思考与讨论”。
4.2 半控桥纯阻性负载实验
连续改变控制角，测量并记录电路实际的最大移相范围，用数码相机记录α最小、最大和90°时的输出电压Ud波形（注意：负载电阻不宜过小，确保当输出电压较大时， Id 不超过0.6A）；
在最大移相范围内，调节不同的控
制量，测量控制角、输入交流电压U2、
控制信号Uct和整流输出Ud的大小，
要求不低于8组数据。
实验中，调节移相可调电位器，改
变触发延迟角α的大小，移相可调电位
器像两个方向分别不可调时各自取到
α的最小与最大时的输出电压Ud波形，
调节移相可调电位器使换相点出现在
波形最高点取到α=90°时的输出电压
Ud波形。图4-1 α最小时输出电压Ud波形
图4-2 α最大时输出电压Ud波形图4-3 α=90°时输出电压Ud波形
利用示波器纵向光标一与光标二测量周期水平时间差为10ms，触发延迟角最小时α水平时间差1.20ms，触发延迟角最大时α水平时间差8.76ms，为得到八组数据，我们分别再取α水平时间差Δt为2.28ms，3.36ms，4.44ms，5.52ms，6.60ms，7.68ms六组数据。求出α=（Δt/10）*180°，用数字万用表交流档测量输入交流电压U2，控制信号Uct的大小；用数字万用表直流档测量整流输出电压Ud的大小。记录数据如下表：
注：如何利用示波器测定移相控制角的大小见“思考与讨论”。
实验原始记录单见附件一。
4.3 半控桥阻感性负载实验
断开总电源，将负载电感串入负载回路；
连续改变控制角α，记录α最小、最大和90°时的输出电压Ud波形，观察其特点（Id 不超过0.6A）；
固定控制角α在较大值，调节负载电阻由最大逐步减小（分别达到电流断续、临界连续和连续0.5A三种情况测量。注意 Id ≤0.6A），并记录电流Id波形，观察负载阻抗角的变化对电流Id的滤波效果；
保持控制角α<90°，适当调整负载电阻，使Id≈0.6A，突然断掉两路晶闸管的脉冲信号（模拟将控制角α快速推到180°），制造失控现象，记录失控前后的ud波形，并提出如何判断哪一只晶闸管失控的测试方法。
实验中，如半控桥纯阻性负载实验一样，调节移相可调电位器，改变触发延迟角α的大小，移相可调电位器像两个方向分别不可调时各自取到α的最小与最大时的输出电压Ud波形，调节移相可调电位器使换相点出现在波形最高点取到α=90°时的输出电压Ud波形，使用相机记录如下：
图4-4 α最小时输出电压Ud波形
图4-5 α最大时输出电压Ud 波形 图4-6 α=90°时输出电压Ud 波形
然后固定控制角α在较大值，我们调节α是它在在大于90°的某个较大值，观察输出电压Ud 波形同时注意电流Id 。分别使用相机记录了电流断续、临界连续和连续0.5A 三种情况的输出电流Id 的波形。
图4-7 电流断续的输出电流Id 的波形 图4-8 电流连续的输出电流Id 的波形
图4-9 电流0.5A 的输出电流Id 的波形
接着,我们保持控制角α<90°，适当调整负载电阻，使Id≈0.6A，然后突然断掉两路晶闸管的脉冲信号（模拟将控制角α快速推到180°），制造失控现象，记录下失控前后的Ud波形如下:
注：如何在负载回路获取负载电流的波形,如何判断哪一只晶闸管失控的测试方法见“思考与讨论”。
五．实验数据处理与分析
5.1 理论数据与分析
在单相半控桥式整流电路中,纯阻性负载与阻感性负载的输出直流电压平均
=0.9α。实验中理论三相交流电值完全相同,为=
α
的单相电压U2为124V，理论上=111.6 α。可以做出理论u d = f (α)特性曲线在图5-1。
5.2 实验数据与处理
表5-1 实验原始数据记录表
我们先根据= 0.9α分别计算出取不同α值与实际单相电压U2时
表5-2 取不同α值与实际单相电压U2时理论输出Ud的值与实验所测实际Ud的值比较
观察取不同α值与实际单相电压U2时理论输出Ud的值与实验所测实际Ud 的值，比较发现结果相近。
接下来我们根据实验结果之间的关系画出实验Ud=f（α）特性曲线于图5-1中，与纯理论Ud=f（α）特性曲线进行直观对比。
图5-1 电阻负载时ud = f (α)的实验与理论特性曲线比较
5.3 误差分析
除了存在仪用误差和人为误差外，Ud与α的关系式为= =0.9α，其中为输入电压，理论上应当是保持不变α
的，但实验中记录的数据显示随着α的增大，回路电流减小，在逐渐增大，故曲线图像略有差异。
六．思考与讨论
6.1 实验思考题
1.如何判断移相控制是否同步？
答：理论上，可以使用实验提供的双通道示波器来进行检测判断，将电源信号和控制信号分别接入示波器CH1和CH2通道，观察比较二者的波形相位关系，从而判断他们是否同步。
实验中，我们通过观察示波器波形，利用示波器测量每个周期的触发延迟角水平位移，比较得水平位移大致相同，认为触发延迟角相同，实现同步。
2.如何利用示波器测定移相控制角的大小？
答：利用示波器时间轴测距功能，测出时间轴零点与波形出现点的时间差Δt，根据工频为50Hz，可知波形周期T=0.02s，由计算式α=Δt*360°/T可以算出移相控制角α的大小。
3．如何在负载回路获取负载电流的波形？
答：示波器是测量电压波形的仪器，所以不能用示波器直接测得电流波形。但由欧姆定律I=U/R可知回路中电流与电压是成正比例关系的，因此用示波器测得的电压波形与我们需要的电流波形一样的，只不过二者之间相差一个比例1/R。
6.2 实验讨论题
1.阐述选择实验面板晶闸管序号构成半控桥的依据。
选择不同序号的晶闸管构成单相桥半控电路，前提要保证移相控制同步。根据实验要求，在（MCL-33）两组基于三相全控整流桥的晶闸管阵列中（共12只）选定两只晶闸管，与整流二极管阵列中（共6只）的两只二极管组成共阴极方式的单相半控桥整流电路，保证控制同步，并外接纯阻性负载。实验面板上每组晶闸管阵列中的6个晶闸管已与三相桥式整流电路实现同步控制，其触发脉冲依次滞后60°，两组中序号相同的晶闸管的触发脉冲是相同的，这些是已经设计好且不能改变的。在一个周期中要触发两次，正、负半周各一次，故两次脉冲应相差180°，故只能选择序号“1和4”或“2和5”或“3和6”的两只晶闸管。由于两只晶闸管要组成共阴极电路，所以不能选择同一面板的“1和4”或“2和5”或“3和6”。我们选择了第一个面板的1与第二个面板的4’组成共阴极接入电路。
2.测绘电阻负载时u
d = f (α)和u
d
= f (Uct)的实验特性曲线（注：由数据处
理软件自动生成），其中将实验u
d = f (α)与理论推算u
d
= f (α)特性曲线比
较（在同一坐标系内），若存在误差，分析成因。
课下我们根据实验数据与理论数据，使用绘图软件MATLAB进行绘图。首先用MATLAB进行拟合，画出电阻负载时ud = f (α)的实验特性曲线如下，由软件计算出模拟曲线方程，并根据数学建模知识对以下数学模型及残差分析，如图6-1所示。
图6-1 电阻负载时ud = f (α)的实验特性曲线及残差分析
将实验u d = f (α)与理论推算u d = f (α)特性曲线比较（在同一坐标系内）如下：
图6-2 电阻负载时ud = f (α)的实验与理论特性曲线比较
曲线图像基本吻合，在误差允许范围内成立。
误差成因分析：除了存在仪用误差和人为误差外，Ud与α的关系式为= =0.9α，其中为输入电压，理论上应当是保持不变α
的，但实验中记录的数据显示随着α的增大，回路电流减小，在逐渐增大，故
曲线图像略有差异
= f (Uct)的实验特性曲线在本节第5题中具体分析。
注：u
d
3.分析阻-感性负载时，为什么电流波形与教材上的有差异？电路能否接纯感性负载（如果有较大的感抗值）工作，为什么？
单相半控桥整流电路阻-感性负载时，电流波形与教材上的有差异，这是因为：教材上的波形是假定电感很大，远大于电阻时，电流连续且保持不变而得到的。实验中使用的电感不可能很大很大，接在电路中有储存能量和释放能量的过程，储能时i_d迅速增大，放能时i_d逐渐衰减，从而得到实测的波形。故实测波形和教材上的有差异。对于单相半控桥整流电路，电路不能接纯感性负载（如果有较大的感抗值）工作，这是因为：若电路中只接存感性负载，则时间常数τ=L/R则趋近于无穷大，也就是说电感始终在储存能量而不会释放，电路中电流会不断增大从而使电路中各设备损坏。
4.分析同样的阻感负载时，本电路与单相全控桥电路的输出电压ud特征差异，说明原因。
同样的阻感负载时，单相半控桥整流电路与单相全控桥电路的电路图如下：
图6-3 半控桥电路图6-4 全控桥电路由于一个是全控电路，一个是半控电路，故二者的输出电压Ud特征必然会有差异。
对于半控桥电路:当U2经零变负时，由于电感的存在，VT1将继续导通，而a 点的电压较b点低，VD2抢先于VD4导通，二极管自然换相，此时，电流不再经过变压器绕组，而由VT1和VD2续流，若忽略器件导通压降，则Ud=0，整流电路不会输出负电压。
对于全控桥电路:当U2经零变负时，同样因电感作用回路中存在电流，这使得VT1、VT4继续导通，则Ud波形中存在负值部分，此时晶闸管VT2、VT3也承受正向电压，但由于未加触发脉冲而不能导通，负载电压Ud=U2。
5.若以Ud = f (Uct)的实验特性曲线作为该直流控制电源的静态数学模型建模依据——直流电压放大器，试提出建模算法，并核定该模型的近似放大系数Ks≈？
根据得到的数据，在坐标图中描绘出对应的（Ud，Uct）点，使用MATLAB 进行初步拟合，得到下图：
图6-5 Ud = f (Uct)的实验特性曲线的初步拟合及残差分析
从拟合得到的结果来看，一次拟合和二次拟合得到的曲线残差较大，不符合拟合要求。三次拟合残差比较小，但是在横坐标Uct：（3V~11V）内拟合曲线有一个先下降再上升的过程，这显然与电子元件的实际特性是不符合的。在经过对相关资料的查阅后，我们知道了直流电压放大器的放大区间是有范围的，所以采用分段一次拟合的方法重新拟合得到如下图：
图6-6 Ud = f (Uct)的实验特性曲线的拟合
从拟合图来看，拟合曲线与坐标点基本重合，无需进行残差检验。
故该电路条件下直流放大器的数学模型为：
()()4111 0 2.11.493 2.110.8ct ct d ct ct U U U U U +<
其中直流放大部分为()0 2.1ct U <<段，Ks≈41。
6.3 自主思考与讨论
1. 什么叫做触发脉冲和晶闸管同步？
答：要使整流电路输出直流电压稳定，则要求每个周期中晶闸管的延迟触发角α都相同，所以要求触发脉冲信号与电源电压在频率和相位上要协调配合，这种相互配合的关系称之为同步。
2.什么叫做电路的移相？
答：改变延迟触发角α的大小，即改变触发脉冲电压出现的相位，称为移相。
3.单相半控桥整流电路的阻性负载和阻—感负载有什么区别？
答：电路为阻性负载时，当输入电压由零变为负，晶闸管VT1则会关断。电路为阻—感负载时，当输入电压由零变为负，由于电路中电感的存在，晶闸管VT1会继续导通。这就造成了两个电路特点、输出特性等的不同。
4.什么是失控？如何调出失控现象？如何判断是哪个晶闸管失控？如何防止失控现象的发生？
答：a、关于失控：单相半空桥整流电路的失控可以归结为负载原因和触发电路的原因。
①负载原因：电感是一种储能元件，它的特点是当回路中电流增长是开始储存能量，当回路电流减小时电感开始释放能量，企图使回路电流保持不变。当单相单相半控桥整流电路带较大电感负载时，由于晶闸管只有在阳极电流极小时才能关断。因此电感能量的释放会使晶闸管在阳极电压减为零或者变为负压时其阳极电流仍大于维持电流，造成晶闸管关断延迟或者不能关断的现象。若关断时间延迟输出电压出现负的波形，使输出电压平均值下降，同时造成晶闸管开关时间增大而功耗增大，使晶闸管发热严重极易受损。若是晶闸管不能关断，电路就会发生正在导通的晶闸管一直导通而整流二极管不断轮流导通而失控的现场。
②触发电路原因：单相半空桥整流电路在实际运行中，当突然把控制角α增大到180°以上或突然切断触发电路时也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，也为失控现象。
b、关于调出失控：根据上述电路失控的两个成因，我们便可以通过负载电感的层面或者触发电路的层面去调出失控现场。
c、关于判断到底是哪个晶闸管失控：有两个方法：
①方法1：用数字万用表测量两只晶闸管两端的电压，如果其中一只的测量结果在1v左右且基本保持不变，则可以判断是这只晶闸管发生失控。
②方法2：在发生失控时分别将两只晶闸管中的一只接线取下，观察输出电压Ud是否变化，若Ud不发生变化则说明另一
只晶闸管发生了失控。
d、关于防止电路失控的措施：我们可以在
负载侧并联一个续流二极管，这是因为：在负
载电流续流阶段，晶闸管不再导通，而是续流
二极管导通，故不存在后续晶闸管导通后才能
关断已导通晶闸管的问题，不会出现“失控”。
线路图如右图：
6.4 实验方案、结果可信度分析
从实验原理来看，本实验是要通过试验台连接出传统的单相半控桥整流电路，结合万用表和示波器来完成控制触发脉冲与晶闸管同步，测定纯阻性负载与阻-感负载时与波形，最大移相范围、输入-输出特性等一系列操作，理论上来讲没有任何问题。对于单相半控桥整流电路，其触发延迟角α理论上是
0°～180°，但在实际实验操作中，我们发现能够调节触发延迟角α的真实范围为21.6°～155.5°，我们估计是因为触发信号的问题。但在实验实际的α角范围内我们测得的实际数据与理论值作比较后误差很小，拟合出的曲线也大致吻合，所以我们认为实验具有较高的可信度。
6.5 实验优化改进方案
由以上分析可知，本实验具有较高的可信度。可能存在的风险因素就是有一定几率会出现失控现象，导致实验失败或者损坏实验仪器。所以我们可以在实验中采取措施避免失控现象的发生，提高实验成功率，保护实验仪器。除了我们上述提到的可以在原电路的负载侧并联
一个续流二极管来避免失控现象的方
法，在这里，经过我们小组的讨论得
出了另外一种方法：在原来电路的基
础上交换了和的位置，使
和形成续流通路，就能实现原来并
联的续流二极管的功能。我们就能在
没有额外的二极管的情况下实现避免
失控。其电路图如右图：
6.6 实验感悟
本次“电力电子技术实验”，全组同学齐心合作，分工明确，各司其职，顺利地完成了实验。整个过程中，我们既有动手操作，又有动脑思考，将我们平时学习的理论和现场的实践结合到了一起。本次试验过程和我们以往的实验过程最大的不同就是我们不仅注重实验结果，更开始注重了实验的原理和实验中的一些细节。比如说延迟触发角范围理论范围与实际范围不同的问题，波形细微失真的问题，晶闸管触发脉冲移相控制同步的问题等等。这些问题不但让我们对实验和理论知识有了更深一步的认识，也让我们认识了理论与实际的差异，更让我们在今后的学习中有了一种多问，多想，多注意细节的习惯。
以前我们一组人做完试验后，实验报告往往就交给一个人写，其他人就完全不管了。而且写出来的实验报告也是千篇一律，毫无创新，更没有一些大学实验报告应该有的元素。而本次实验报告则是由大家合作完成，不仅打破了以往实验报告的传统格局，更加入了大学专业实验报告应该有的元素，使实验报告充满了新意！在实验报告的书写中，我们还尝试了许多以前从未使用过的东西，比如MATLAB的拟合与仿真，MULTISIM的电路设计与仿真，WORD中的公式书写等等，这些东西不仅让我们的实验报告更加详实，也让我们学到新的技巧。
最后特别感谢肖勇老师在实验过程的指导和独特理念的传授，特别是肖勇老师的独特理念，让我们对大学实验乃至大学的学习都有了新的认识。
目录 一、实验基本内容----------------------------------2 1.实验项目名称-----------------------------------2 2.实验已知条件-----------------------------------2 3.实验完成目标-----------------------------------3 二、实验条件描述-----------------------------------3 1.主要设备仪器-----------------------------------3 2.小组人员分工-----------------------------------3 三、实验过程描述-----------------------------------4 1.实现同步---------------------------------------4 2.半控桥纯阻性负载试验---------------------------4 3.半控桥阻-感性负载（串联L=200mH）实验-----------6 四、实验仿真---------------------------------------9 五、实验数据处理及讨论-----------------------------18 六、实验思考---------------------------------------22
一、实验基本内容 1.实验项目名称：单相半控桥整流电路实验 2.实验已知条件：单相半控桥整流电路如图所示，图中晶闸管VT1,二极管VD4组成一对桥臂，VT3,VD2组成另一对桥臂，变压器u2加在桥臂的中间。 (1)阻性负载电源电压u2在（0，α），VD2,VT3承受反向阳极电压处于截止状态，由于VT1未加触发脉冲而使VT1,VD4处于正向阻断状态，此时ud=0 , uVT1=u2, uVD2= -u2, uVT3=0, uVD4=0；wt=α时刻，触发VT1，VT1，VD4立即导通，VD2，VT3承受反向电压关断，此时ud= u2 , uVT1= 0, uVD2= -u2, uVT3=-u2, uVD4=0；u2在负半周（π，π+α）期间，VT3,VD2虽然承受正向阳极电压但由于门极没有触发信号而正向阻断，此时ud=0,uVT1=0,uVD4=u2,uVT3= -u2,uVD2=0; wt=π+α时刻触发VT3，则VT3,VD2，此时ud= u2，uVT1=-u2，uVD4=u2, uVT3=0, uVD2=0。 (2)感性负载负载电感足够大从而使负载电流连续且为一水平线。电源电压u2的正半周，wt=α时刻触发晶闸管VT1，则VT1，VD4立即导通，电流从电源出来经VT1,负载，VD4流回电源，此时ud=u2。当wt=π时，电源电压u2经零变负，由于电感的存在，VT1将继续导通，此时a点电位较b点电位低，二极管自然换相，从VD4换至VD2,这样电流不再经过变压器绕组，而由VT1,VD2续流，忽略器件导通压降，ud=0，整流电路不会输出负电压。电源电压u2的负半周，wt=π+α时刻触发VT3，则VT3,VD2导通，使VT1承受反向电压关断，电源通过VT3和VD2又向负载供电，ud= -u2。U2从负半周过零变正时，电流从VD2换流至VD4,电感通过VT3,VD4续流，ud又为零。以后，VT1再次触发导通，重复上诉过程。 3. 实验完成目标： （1）实现控制触发脉冲与晶闸管同步。
电子技术软件仿真报告 组长： 组员： 电源（一）流稳压电源（Ⅰ）—串联型晶体管稳压电源 1.实验目的 （1）研究单相桥式整流、电容滤波电路的特性。 （2）掌握串联型晶体管稳压电源主要技术指标的测试方法。 2.实验原理 电子设备一般都需要直流电源供电。除少数直接利用干电池和直流发电机提供直流电外，大多数是采用把交流电（市电）转变为直流电的直流稳压电源。
直流稳压电源由电源变压器、整流、滤波和稳压电路四部分组成，其原理框图如图7.18.1所示。电网供给的交流电源Ui（220V,5OHz）经电源变压器降压后，得到符合电路需要的交流电压U2；然后由整流电路变换成方向不变、大小随时间变化的脉动电压U3；再用滤波器滤去其交流分量，就可得到比较平直的直流电压Ui。但这样的直流输出电压还会随交流电网电压的波动或负载的变动而变化。在对直流供电要求较高的场合，还需要用稳压电路，以保证输出直流电压更加稳定。 图7.18.2所示为分立元件组成的串联型稳压电源的电路图。其整流部分为单相桥式整流、电容滤波电路。稳压部分为串联型稳压电路它由调整元件（晶体管V1）、比较放大器（V2，R7）、取样电路（R1，R2，RP）、基准电压（V2，R3）和过流保护电路（V3及电阻R4，R5，R6）等组成。整个稳压电路是一个具有电压串联负反馈的闭环系统。其稳压过程为：当电网电压波动或负载变动引起输出直流电压发生变化时，取样电路取出输出电压的一部分送入比较放大器，并与基准电压进行比较，产生的误差信号经V2放大后送至调整管V1的基极，使调整管改变其管压降，以补偿输出电压的变化，从而达到稳定输出电压的目的。 由于在稳压电路中，调整管与负载串联，因此流过它的电流与负载电流一样大。当输出电流过大或发生短路时，调整管会因电流过大或电压过高而损坏坏，所以需要对调整管加以保护。在图7.18.2所示的电路中，晶体管V3，R4，R5及R6组成减流型保护电路，此电路设计成在Iop=1.2Io时开始起保护作用，此时输出电路减小，输出电压降低。故障排除后应能自动恢复正常工作。在调试时，若保护作用提前，应减小R6的值；若保护作用迟后，则应增大R6的值。 稳压电源的主要性能指标： （1）输出电压Uo和输出电压调节范围 调节RP可以改变输出电压Uo。 (2)最大负载电流Iom (3)输出电阻Ro 输出电阻Ro定义为：当输入电压Ui(指稳压电路输入电压)保持不变，由于负载变化而引起的输出电压变化量与输出电流变化量之比，即 （4）稳压系数S（电压调整率）
实验一、三相桥式全控整流电路实验 一、实验目的 1.熟悉三相桥式全控整流电路的接线、器件和保护情况。 2.明确对触发脉冲的要求。 3.掌握电力电子电路调试的方法。 4.观察在电阻负载、电阻电感负载情况下输出电压和电流的波形。 二、实验类型 本实验为验证型实验，通过对整流电路的输出波形分析，验证整流电路的工作原理和输入与输出电压之间的数量关系。 三、实验仪器 1．MCL－III教学实验台主控制屏。 2．MCL—33组件及MCL35组件。 3．二踪示波器 4．万用表 5．电阻（灯箱） 四、实验原理 实验线路图见后面。主电路为三相全控整流电路，三相桥式整流的工作原理可参见“电力电子技术”的有关教材。 五、实验内容和要求 1.三相桥式全控整流电路 2.观察整流状态下，模拟电路故障现象时的波形。 实验方法： 1．按图接好主回路。
2.接好触发脉冲的控制回路。将给定器输出Ug接至MCL-33面板的Uct端，将MCL-33 面板上的Ublf接地。 打开MCL-32的钥匙开关，检查晶闸管的脉冲是否正常。 （1）用示波器观察MCL-33的双脉冲观察孔，应有间隔均匀，相互间隔60o的幅度相同的双脉冲。 （2）检查相序，用示波器观察“1”，“2”单脉冲观察孔，“1”脉冲超前“2”脉冲600，则相序正确，否则，应调整输入电源。 3．三相桥式全控整流电路 （1）电路带电阻负载（灯箱）的情况下：调节Uct（Ug），使α在30o~90o范围内，用示波器观察记录α=30O、60O、90O时，整流电压u d=f（t），晶闸管两端电压u VT=f（t）的波形，并用万用表记录相应的Ud和交流输入电压U2数值。 i α=0Oα=30O
实验三三相桥式全控整流电路实验 一．实验目的 1．熟悉MCL-18, MCL-33组件。 2．熟悉三相桥式全控整流电路的接线及工作原理。 二．实验内容 1．MCL-18的调试 2．三相桥式全控整流电路 3．观察整流状态下，模拟电路故障现象时的波形。 三．实验线路及原理 实验线路如图3-12所示。主电路由三相全控整流电路组成。触发电路为数字集成电路，可输出经高频调制后的双窄脉冲链。三相桥式整流电路的工作原理可参见“电力电子技术”的有关教材。 四．实验设备及仪器 1．MCL—Ⅱ型电机控制教学实验台主控制屏。 2．MCL-18组件 3．MCL-33组件 4．MEL-03可调电阻器（900 ）
6．二踪示波器 7．万用表 五．实验方法 1．按图3-12接线，未上主电源之前，检查晶闸管的脉冲是否正常。 （1）打开MCL-18电源开关，给定电压有电压显示。 （2）用示波器观察MCL-33的双脉冲观察孔，应有间隔均匀，相互间隔60o的幅度相同的双脉冲。 （3）用示波器观察每只晶闸管的控制极、阴极，应有幅度为1V—2V的脉冲。注：将面板上的Ublf接地（当三相桥式全控整流电路使用I组桥晶闸管VT1~VT6时），将I组桥式触发脉冲的六个琴键开关均拨到“接通”，琴键开关不按下为导通。 （4）将给定输出Ug接至MCL-33面板的Uct端，在Uct=0时，调节偏移电压Ub，使?=90o。(注：把示波器探头接到三相桥式整流输出端即U d 波形, 探头地线接到晶闸管阳极。) 2．三相桥式全控整流电路 （1）电阻性负载 按图接线，将Rd调至最大450? (900?并联)。 三相调压器逆时针调到底，合上主电源，调节主控制屏输出电压U uv、U vw、U wu，从0V调至70V(指相电压)。调节Uct，使?在30o~90o范围内变化，用示波器观察记录?=30O、60O、90O时，整流电压u d=f（t），晶闸管两端电压u VT=f（t）的波形，并记录相应的Ud和交流输入电压U2 数值。 30°90° αUd (V) U2 (V) 30°143 70 60°90 70 90°23 70 3．电感性负载 按图线路，将电感线圈(700mH)串入负载，Rd调至最大(450?)。 调节Uct，使?在30o~90o范围内变化，用示波器观察记录?=30O、60O、90O时，整流电压u d=f（t），晶闸管两端电压u VT=f（t）的波形，并记录相应的Ud和交流输入电压U2 数值。 30°90° αUd (V) U2 (V)
直流稳压电源的设计实验报告 一、实验目的 1.学会选择变压器、整流二极管、滤波电容及集成稳压器来设计直流稳压电源 2.掌握直流稳压电源的调试及主要技术指标的测量方法 二、实验任务 利用7812、7912设计一个输出±12V 、1A 的直流稳压电源； 三、实验要求 1）画出系统电路图，并画出变压器输出、滤波电路输出及稳压输出的电压波形； 2）输入工频220V 交流电的情况下，确定变压器变比； 3）在满载情况下选择滤波电容的大小（取5倍工频半周期）； 4）求滤波电路的输出电压； 5）说明三端稳压器输入、输出端电容的作用及选取的容值。 四、实验原理 1.直流电源的基本组成 变压器：将220V 的电网电压转化成所需要的交流电压。 整流电路：利用二极管的单向导电性，将正负交替的交流电压变换成单一方向的直流脉动电压。 滤波电路：将脉动电压中的文波成分滤掉，使输出为比较平滑的直流电压。 稳压电路：使输出的电压保持稳定。 4.2 变压模块 变压器：将220V 的电网电压转化成所需要的交流电压。 4.2 整流桥模块 整流电路的任务是将交流电变换为直流电。完成这一任务主要是靠二极管的单向导电作用，因此二极管是构成整流电路的关键元件。管D 1～D 4接成电桥的形式，故有桥式整流电路之称。 由上面的电路图，可以得出输出电压平均值：2)(9.0U U AV o ≈ ，由此可以得V U 152=即可 即变压器副边电压的有效值为15V 计算匝数比为 220/15=15 2.器件选择的一般原则 选择整流器 流过二极管的的平均电流: I D =1/2 I L 在此实验设计中I L 的大小大约为1A 反向电压的最大值：Urm=2U 2 选择二极管时为了安全起见，选择二极管的最大整流电路I DF 应大于流过二极
整流滤波及稳压电路 学院：机电工程学院专业：电气工程及其自动化学号：14040410039 姓名：廖芳群 一、实验目的 1．掌握单相桥式整流电路的应用 2．掌握电容滤波电路的特性 3．掌握稳压管稳压的应用和测试 二、实验仪器 电路板，示波器，函数信号发生器等。 三、实验原理 直流稳压电源是所有电子设备的重要组成部分，它的基本任务是将电力网交流电压变换为电子设备所需要的交流电压值，然后利用二极管单向导电性将交流电压整流为单向脉冲的直流电压，再通过电容或电感等储能元件组成的滤波电路来减小其脉动成分，从而得到较平滑的直流电压。同时，由于该直流电压易受电网波动及负载变化的影响，必须加稳压电路，利用负反馈来维持输出直流电压的稳定。直流稳压电源的基本组成框图和工作波形如图一所示： 220V a b c 50Hz 图一 1、整流电路 利用二极管的单向导电作用，将电网的交流电转变成单方向的脉冲直流电，这就是整流。常用的整流电路有半波整流、桥式整流以及倍压整流。这次实验中主要采用桥式整流的方式获得单向脉冲的直流电源。 桥式整流电路（如图二）由四个二极管组成，负载电流也由两路二极管轮流导通（如V1,V2）而提供，波纹小，截止一路两个二极管（如V3，V4）分担反向电压，对整流管要求较低，是最常用的整流电路。
图二 2、 滤波电路 整流电路输出的是直流脉冲电压，这种脉冲电压中含有较大的交流成分，因而不能保证电子设备正常工作，尤为明显的是在音响设备中会出现较严重的交流哼声。因此需要进一步减小输出电压的这种脉动，使其更加平滑。滤波电路就是利用电容或电感在电路中的储能作用来完成此功能的。常用的滤波器有电容滤波和电感滤波，但是相同的滤波效果时，采用电容滤波比采用电感滤波更经济有效。如图三，以桥式整流为例，说明整流滤波的工作原理。 图三 3、 稳压电路 虽然整流滤波电路可使交流电变成平滑的直流电，但由于受到电网电压的波动、负载电阻的变化以及环境温度的变化，这些均会导致输出直流电压的不稳定。因此，大多数电子设备还需要采取一定的稳压电路（措施），以保证输出电压值的稳定。稳压电路的种类通常有稳压管稳压电路、串联型稳压电路、集成稳压电路和开关型稳压电路。 对稳压电路的主要要求如下： ⑴稳压系数s （i i U U U U /0/0/??=）小，稳定度高，即输出电压相对变化量要 远小于输入电压变化量。 ⑵输出电阻0R 小，L I U R ??=/00,0R 小，一般为m Ω量级，表示负载电流变化时，输出电压稳定。 ⑶温度系数T S 小，T U S T ??=/0(mV/℃),T S 表示温度变化时，输出电压稳定。 四、实验内容
整流滤波电路实验报告 姓名：XXX 学号：5702112116 座号：11 时间：第六周星期4 一、实验目的 1、研究半波整流电路、全波桥式整流电路。 2、电容滤波电路，观察滤波器在半波和全波整流电路中的滤波效果。 3、整流滤波电路输出脉动电压的峰值。 4、初步掌握示波器显示与测量的技能。 二、实验仪器 示波器、6v交流电源、面包板、电容（10μF*1，470μF*1）、变阻箱、二极管*4、导线若干。 三、实验原理 1、利用二极管的单向导电作用，可将交流电变为直流电。常用的二极管整 流电路有单相半波整流电路和桥式整流电路等。 2、在桥式整流电路输出端与负载电阻RL并联一个较大电容C，构成电容滤 波电路。整流电路接入滤波电容后，不仅使输出电压变得平滑、纹波显著成小，同时输出电压的平均值也增大了。 四、实验步骤 1、连接好示波器，将信号输入线与6V交流电源连接，校准图形基准线。 2、如图，在面包板上连接好半波整流电路，将信号连接线与电阻并联。
3、如图，在面包板上连接好全波整流电路，将信号输入线与电阻连接。
4、在全波整流电路中将电阻换成470μF的电容，将信号接入线与电容并联。 5、如图，选择470μF的电容，连接好整流滤波电路，将信号接入线与电阻并联。 改变电阻大小（200Ω、100Ω、50Ω、25Ω）
200Ω100Ω50Ω
25Ω 6、更换10μF的电容，改变电阻（200Ω、100Ω、50Ω、25Ω）200Ω 100Ω
50Ω 25Ω 五、数据处理 1、当C 不变时，输出电压与电阻的关系。 输出电压与输入交流电压、纹波电压的关系如下： avg)r m V V V （输+= 又有i avg R C V ??=输89.2V )(r 所以当C 一定时，R 越大 就越小 )(r V avg 越大 输V
电气工程学院 电力电子课程设计 设计题目：单相半控桥式晶闸管整流电路（电阻负载）学号： 姓名： 同组人： 指导教师： 设计时间： 设计地点：
电力电子课程设计成绩评定表 指导教师签字： 年月日
电力电子课程设计任务书 学生姓名：指导教师： 一、课程设计题目： 单相半控桥式晶闸管整流电路（电阻负载） 二、课程设计要求 1. 根据具体设计课题的技术指标和给定条件，独立进行方案论证和电路设计，要求概念清楚、方案合理、方法正确、步骤完整； 2. 查阅有关参考资料和手册，并能正确选择有关元器件和参数，对设计方案进行仿真； 3. 完成预习报告，报告中要有设计方案，设计电路图，还要有仿真结果； 4. 进实验室进行电路调试，边调试边修正方案； 5. 撰写课程设计报告——最终的电路图、调试过程中遇到的问题和解决问题的方法。 三、进度安排 2．执行要求 课程设计共5个选题，每组不得超过2人，要求学生在教师的指导下，独力完成所设计的详细电路（包括计算和器件选型）。严禁抄袭，严禁两篇设计报告雷同。
摘要 本次课程设计的题目为：单相半控桥式晶闸管整流电路，其中负载为纯电阻负载。电路设计的主要参数及要求：1、电源电压：交流100V/50Hz；2、输出功率：500W；3、移相范围：0o-180o。 对于单相半控桥式晶闸管整流电路（电阻负载），其电路设计的主要功能为：单相桥式半控整流电路的工作特点是晶闸管触发导通，而整流二极管在阳极电压高于阴极电压时自然导通。 单相桥式半控整流电路在纯电阻负载电流连续时，当相控角α<180°时，可实现将交流电功率变为直流电功率的相控整流，同时，调节触发电路，可改变触发角进行调压；在α>180°时，由于二极管的单相导电性，电路无法实现逆变，输出电压为零。 关键词：单相半控桥式晶闸管整流电路、纯电阻负载、相控角调节 Abstract ABSTRACT：Curriculum design topics: single-phase half-controlled bridge thyristor rectifier circuit, where the load is purely resistive load. The main parameters and requirements of the circuit design: 1, the power supply voltage: AC 100V/50Hz, output power: 500W; 2; 3, the phase shift range: 0 o ~180 o. For the single phase half controlled bridge thyristor rectifier circuit (resistive load), the main function of the circuit design: Characteristics of single phase bridge half controlled rectifier circuit is triggered thyristor turn-on, and rectifier diode is higher than that of cathode voltage in the anode voltage natural conduction. Single phase bridge half controlled rectifier circuit load current is continuous in the pure resistance, while the mouldings α <180 °, c an realize the phase control rectifier, AC power into DC power at the same time, adjusting trigger circuit, which can change the trigger angle regulator; when α >180 °, because the phase conductivity diode, the circuit can not be achieved inverter, output voltage to zero. KEYWORDS：S ingle phase half controlled bridge thyristor rectifier circuit, pure resistive load, adjust phase mouldings
单相半控桥式整流电路 设计 Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】
摘要随着科学技术的日益发展,人们对电路的要求也越来越高,由于在生产实际中需要大小可调的直流电源,而相控整流电路结构简单、控制方便、性能稳定。整流的基础是整流电路。由于电力电子技术是将电子技术和控制技术引入传统的电力技术领域，利用半导体电力开关器件组成各种电力变换电路实现电能和变换和控制，而构成的一门完整的学科。整流电路的应用十分广泛。广泛的应用于直流电动机、电镀、电解电源、同步发电机励磁、通信系统电源灯。 本设计研究了单相半控桥式整流电路，对整流电路的原理及特点进行了分析，对整流元件进行了参数计算并选择出了合适的器件。本设计选择KJ004集成触发器做为晶闸管的触发电路，详细的介绍了KJ004的工作原理。本设计还设计了合理的保护电路。最后利用simulink搭建仿真模型。 关键词：半控整流，驱动电路，保护电路，simulink仿真 单相半控桥式整流电路设计 1 主电路的设计 设计目的 (1)、把从电力电子技术课程中所学到的理论和实践知识，在课程设计实践中全 综合的加以运用，使这些知识得到巩固、提高，并使理论知识与实践技能密切结合起来。 (2)、初步树立起正确的设计思想，掌握一般电力电子电路设计的基本方法和技 能，培养观察、分析和解决问题及独立设计的能力，训练设计构思和创新能力。 (3)、培养具有查阅参考文献和技术资料的能力，能熟悉或较熟悉地应用相关手 册、图表、国家标准，为今后成为一名合格的电气工程技术人员进行必须的基本技能和基本素质训练。 整流电路的选择 整流电路是电力电子电路中出现最早的一种，整流电路是把交流电能转换为直流电能的电路。大多数整流电路由变压器、整流主电路和滤波器等组成。20
学号： 课程设计 题目单相半控桥式晶闸管整流电路设计 （带续流二极管）（阻感负载） 学院自动化 专业自动化 班级100...班 姓名 指引教师许湘莲 年12 月29 日
一课程设计性质和目 性质：是电气信息专业必修实践性环节。 目： 1、培养学生综合运用知识解决问题能力与实际动手能力； 2、加深理解《电力电子技术》课程基本理论； 3、初步掌握电力电子电路设计办法。 二课程设计内容: 单相半控桥式晶闸管整流电路设计（带续流二极管）（阻感负载） 设计条件： 1、电源电压：交流100V/50Hz 2、输出功率：500W 3、移相范畴0o~180o 三课程设计基本规定 1、两人一种题目，按学号组合； 2、依照课程设计题目，收集有关资料、设计主电路、控制电路； 3、用MATLAB/Simulink对设计电路进行仿真； 4、撰写课程设计报告——画出主电路、控制电路原理图，阐明主电路工作原理、选取元器件参数，阐明控制电路工作原理、绘出主电路典型波形，绘出触发信号（驱动信号）波形，阐明仿真过程中遇到问题和解决问题办法，附参照资料； 5、通过答辩。
电力电子技术课程设计是在教学及实验基本上，对课程所学理论知识深化和提高。本次课程设计要完毕单相桥式半控整流电路设计，对电阻负载供电，并使输出电压在0到180伏之间持续可调，由于是半控电路，因而会用到晶闸管与电力二极管。此外，还要用MATLAB 对设计电路进行建模并仿真，得到电压与电流波形，对成果进行分析。 核心词：半控整流晶闸管
1 设计基本规定 (1) 1.1设计重要参数及规定：........................................................................................ 错误!未定义书签。 1.2 设计重要功能 (1) 2总体系统 (2) 2.1主电路构造及其工作原理 (2) 2.2 参数计算 (2) 3硬件电路 (4) 3.1 系统总体原理框图 (4) 3.2 驱动电路 (5) 3.2.1 驱动电路方案 (5) 3.2.2 驱动电路设计 (5) 3.3 保护电路 (8) 3.3.1 变压器二次侧熔断器 (8) 3.3.2 晶闸管保护电流 (9) 3.4 触发电路 (10) 4 元器件选取 (11) 4.1 晶闸管 (11) 4.1.1 晶闸管构造与工作原理 (11) 4.1.2 晶闸管选取 (13) 4.2 电力二极管 (13) 5 MATLAB建模与仿真 (14) 6 心得体会 (18) 参照文献 (19)
学生姓名： XX 学号：00000000 专业班级：XXXXXXXXXXXXXX 实验时间：XXXX时XXX分第XX周星期X 座位号：XX 上面是我自己的信息，被我改成“XX”，下载者自行修改，最下面还有我做实验的图片，如果没做实验或者实验一塌糊涂可以参照，或者P成黑白or照着画，这5财富值，你看值，就下载！我很给力的！！！！！ 整流滤波电路实验 一．实验目的 1.研究半波整流电路、全波桥式整流、滤波电路； 2.测绘电学原件的伏安特性曲线，学习图示法表示实验结果。 二.实验器材 6伏交流电源，双踪示波器，电解电容470μF×1、100μF×1，整流二极管IN4007×4，电阻箱，导线若干。 三.实验原理 1、利用二极管的单向导电作用，可将交流电变为直流电。常用的二极管整流电路有单相半波整流电路和桥式整流电路等。 2、在桥式整流电路输出端与负载电阻RL并联一个较大电容C，构成电容滤波电路。整流电路接入滤波电容后，不仅使输出电压变得平滑、纹波显著成小，同时输出电压的平均值也增大了。 四.实验步骤
1、连接好示波器，将信号输入线与6V 交流电源连接，校准图形基准线。 2、如图，在面包板上连接好半波整流电路，将信号连接线与电阻并联。 3、如图，在面包板上连接好全波整流电路，将信号输入线与电阻连接。
4、在全波整流电路中将电阻换成470μF的电容，将信号接入线与电容并联。 5、如图，选择470μF的电容，连接好整流滤波电路，将信号接入线与电阻并联。改变电阻大小（200Ω、100Ω、50Ω、25Ω） 6、更换10μF的电容，改变电阻大小（200Ω、100Ω、50Ω、25Ω） 7、分别记下并描绘出各波形图。 五.实验数据以及波形图
单相半波整流电路仿真实验报告 一、实验目的和要求 1.掌握晶闸管触发电路的调试步骤与方法； 2.掌握单相半波可控整流电路在电阻负载和阻感负载时的工作； 3.掌握单相半波可控整流电路MATLAB的仿真方法，会设置各个模块的参数。 二、实验模型和参数设置 1. 总模型图： 有效值子系统模型图： 平均值子系统模型图：
2.参数设置 晶闸管：Ron=1e-3,Lon=1e-5,Vf=,Ic=0,Rs=500, Cs=250e-9.电源：Up=100*, f=50Hz. 脉冲发生器：Amplitude=5, period=, Pulse Width=2 情况一：R=1Ω,L=10mH; a=0°or a=60°； 情况二：L=10mH; a=0°or a=60°； 三、波形记录和实验结果分析 （1）R=1Ω,L=10mH; a=0°时的波形图： （2）R=1Ω,L=10mH; a=60°时的波形图：
（3）L=10mH; a=0°时的波形图： （4）L=10mH; a=60°时的波形图：
在波形图中，从上到下依次代表电源电压、脉冲发生器电压、晶闸管的电流，、晶闸管两端电压、负载电流和负载两端电压。 分析对比这四张图可以知道，由于负载中有电感，因此晶闸管截止的时刻并不在电压源为负值的时刻，而是在流过晶闸管的电流为零的时刻；同时，在对比中可以发现在电感相同的情况下，电阻负载的存在会使关断时间提前。 1.计算负载电流、负载电压的平均值： 以R=1Ω,L=10mH时 o α = 负载电压的平均值为如下： o α 60 = 负载电压的平均值为如下：
整流滤波得电路设计实验 一、实验目得:１、研究半波整流电路,全波整流电路。 2、电容滤波电路,观察滤波器在半波与全波整流中得滤波效果。 3、整流滤波电路输出脉动电压得峰值 4、进一步掌握示波器显示与测量得技能。 实验仪器:示波器,6ｖ交流电源,面包板,电容(47uF、1ｕＦ)电阻(2Ω,1０Ω,5Ω,25Ω),导线若干。 实验原理: 1、实验思路 利用二极管正向导通反向截至得特性,与ＲC电路得特性,通过二极管、电阻与电容得串并联设计出各种整流电路与滤波电路进行研究。 2、半波整流电路 变压器得次级绕组与负载相接,中间串联一个整流二极管,就就是半波整流。利用二极管得单向导电性,只有半个周期内有电流流过负载,另半个周期被二极管所阻,没有电流。 2。1单相半波整流 只在交流电压得半个周期内才有电流流过负载得电路称为单相半波整流电路。 原理:如图4。１,利用二极管得单向导电性,在输入电压Ui为正得半个周期内,二极管正向偏置,处于导通状态,负载RL上得到半个周期得直流脉动电压与电流;而在Ui为负得半个周期内,二极管反向偏置,处于关断状态,电流基本上等于零、由于二极管得单向导电作用,将输入得交流电压变换成为负载RＬ两端得单向脉动电压,达到整流目得,其波形如图4、２、 3、全波桥式整流 前述半波整流只利用了交流电半个周期得正弦信号。为了提高整流效率,使交流电得正负半周信号都被利用,则应采用全波整流,现以全波桥式整流为例,其电路与相应得波形如图6、２。1-3所示。 若输入交流电仍为 (８)
则经桥式整流后得输出电压u(t)为(一个周期) (9) 其相应直流平均值为 (１) 由此可见,桥式整流后得直流电压脉动大大减少,平均电压比半波整流提高了一倍(忽略整流内阻时)。 滤波电路 经过整流后得电压(电流)仍然就是有“脉动"得直流电,为了减少被波动,通常要加滤波器,常用得滤波电路有电容、电感滤波等、现介绍最简单得滤波电路。 电容滤波电路 电容滤波器就是利用电容充电与放电来使脉动得直流电变成平稳得直流电。我们已经知道电容器得充、放电原理。图6、１—４所示为电容滤波器在带负载电阻后得工作情况、设在t时刻接通电源,整流元件得正向电阻很小,可略去不计,在t＝t1时,UC达到峰值为。此后Uｉ以正弦规律下降直到t2时刻,二极管D不再导电,电容开始放电,UC缓慢下降,一直到下一个周期。电压Ｕi上升到与UC相等时,即t３以后,二极管D又开始导通,电容充电,直到ｔ４。在这以后,二极管D又截止,ＵＣ又按上述规律下降,如此周而复始,形成了周期性得电容器充电放电过程、在这个过程中,二极管D并不就是在整个半周内都导通得,从图上可以瞧到二极管D只在t3到t4段内导通并向电容器充电。由于电容器得电压不能突变,故在这一小段时间内,它可以被瞧成就是一个反电动势(类似蓄电池)、 由电容两端得电压不能突变得特点,达到输出波形趋于平滑得目得、经滤波后得输出波形如图2。１－5所示。 四、实验内容及观测现象记录 半波整流 整流前 时间格 5ms 电压格5 整流后 时间格 5ms 电压格5 电阻2Ω电容1uF,35Ｖ 2全波整流
单相桥式半控整流电路 1.带电阻负载的工作情况 在单向桥式半控整流电路中，VT1和VD4组成一对桥臂，VD2和VT3组成另一对桥臂。在u 正半周（即a 点电位高于b 点电位），若4个管子均不导通，负载电流id 为零，ud 也为零，VT1、VD4串联承受电压u ，设VT1和VD4的漏电阻相等，则各承受u 的一半。若在触发角处给VT1加触发脉冲，VT1和VD4即导通，电流从电源a 端经VT1、R 、VD4流回电源b 端。当u 过零时，流经晶闸管的电流也降到零，VT1和VD4关断。 在u 负半周，仍在触发延迟角处触发VD2和VT3，VD2和VT3导通，电流从电源b 端流出，经VT3、R 、VD2流回电源a 端。到u 过零时，电流又降为零，VD2和VT3关断。此后又是VT1和VD4导通，如此循环地工作下去。晶闸管承受的最大正向电压和反向电压分别为22U2和2U2。 整流电压平均值为 α=0时， Ud =Ud0=0.9 U2。 α =180°时， Ud = 0。可见，α角的移相范围为0--180°。θ 的范围为0--180. 向负载输出的直流电流平均值为： 晶体管VT1和VD4，VD2和VT3轮流导电，流过晶闸管的电流平均值只有输出直流平均值的一半，即： 流过晶闸管的电流有效值为:
变压器二次侧电流有效值I2与输出直流电流有效值I相等，为 2.带RL负载的工作情况 先不考虑(续流二极管VDR ） 1.每一个导电回路由 1个晶闸管和1个二极管 构成。 2.在u2正半周，处 触发VT1，u2经VT1和 VD4向负载供电。 3.u2过零变负时，因 电感作用使电流连续， VT1继续导通，但因a点 电位低于b点电位，电流 是由VT1和VD2续流， ud=0。 4.在u2负半周，处 触发触发VT3，向VT1加 反压使之关断，u2经VT3 和VD2向负载供电。 5.u2过零变正时， VD4导通，VD2关断。VT3 和VD4续流，ud又为零。 续流二极管VDR 1若无续流二极管，则 当α突然增大至180或 触发脉冲丢失时，会发生 一个晶闸管持续导通而两 个二极管轮流导通的情况，这使ud成为正弦半波，即半周期ud为正弦，另外半周期ud为零，其平均值保持恒定，相当于单相半波不可控整流电路时的波形，称为失控。 2有续流二极管VDR时，续流过程由VDR完成，避免了失控的现象。 3续流期间导电回路中只有一个管压降，少了一个管压降，有利于降低损耗。 整流电压平均值为
三相桥式全控整流电路实 验报告 Prepared on 24 November 2020
实验三三相桥式全控整流电路实验 一．实验目的 1．熟悉MCL-18, MCL-33组件。 2．熟悉三相桥式全控整流电路的接线及工作原理。 二．实验内容 1．MCL-18的调试 2．三相桥式全控整流电路 3．观察整流状态下，模拟电路故障现象时的波形。 三．实验线路及原理 实验线路如图3-12所示。主电路由三相全控整流电路组成。触发电路为数字集成电路，可输出经高频调制后的双窄脉冲链。三相桥式整流电路的工作原理可参见“电力电子技术”的有关教材。 四．实验设备及仪器 1．MCL—Ⅱ型电机控制教学实验台主控制屏。 2．MCL-18组件 3．MCL-33组件 4．MEL-03可调电阻器（900） 6．二踪示波器 7．万用表 五．实验方法 1．按图3-12接线，未上主电源之前，检查晶闸管的脉冲是否正常。 （1）打开MCL-18电源开关，给定电压有电压显示。
（2）用示波器观察MCL-33的双脉冲观察孔，应有间隔均匀，相互间隔60o 的幅度相同的双脉冲。 （3）用示波器观察每只晶闸管的控制极、阴极，应有幅度为1V —2V 的脉冲。注：将面板上的Ublf 接地（当三相桥式全控整流电路使用I 组桥晶闸管VT1~VT6时），将I 组桥式触发脉冲的六个琴键开关均拨到“接通”， 琴键开关不按下为导通。 （4）将给定输出Ug 接至MCL-33面板的Uct 端，在Uct=0时，调节偏移电压Ub ，使=90o 。(注：把示波器探头接到三相桥式整流输出端即U d 波形, 探头地线接到晶闸管阳极。) 2．三相桥式全控整流电路 （1） 电阻性负载 按图接线，将Rd 调至最大450 (900并联)。 三相调压器逆时针调到底，合上主电源，调节主控制屏输出电压U uv 、U vw 、U wu ，从0V 调至70V(指相电压)。调节Uct ，使 在30o ~90o 范围内变化，用示波器观察记录=30O 、60O 、90O 时，整流电压u d =f （t ），晶闸管两端电压u VT =f （t ）的波形，并记录相应的Ud 和交流输入电压U 2 数值。 30° 60° 90° 3．电感性负载 按图线路，将电感线圈(700mH)串入负载，Rd 调至最大(450)。 调节Uct ，使 在30o ~90o 范围内变化，用示波器观察记录=30 O 、60O 、90O 时，整流电压u d =f （t ），晶闸管两端电压u VT =f （t ）的波形，并记录相应的Ud 和交流输入电压U 2 数值。 30° 60° 90°
实验报告 实验名称三相桥式全控整流电路实验课程名称电力电子技术 院系部:专业班级：学生姓名：学号:同组人:实验台号:指导教师：成绩：实验日期: 华北电力大学
实验一、三相桥式全控整流电路实验 一、实验目的 1.熟悉三相桥式全控整流电路的接线、器件和保护情况。 2.明确对触发脉冲的要求。 3.掌握电力电子电路调试的方法。 4.观察在电阻负载、电阻电感负载情况下输出电压和电流的波形。 二、实验类型 本实验为验证型实验，通过对整流电路的输出波形分析，验证整流电路的工作原理和输入与输出电压之间的数量关系。 三、实验仪器 1．MCL－III教学实验台主控制屏。 2．MCL—33组件及MCL35组件。 3．二踪示波器 4．万用表 5．电阻（灯箱） 四、实验原理 实验线路图见后面。主电路为三相全控整流电路，三相桥式整流的工作原理可参见“电力电子技术”的有关教材。 五、实验内容和要求 1．按图接好主回路。 2.接好触发脉冲的控制回路。将给定器输出Ug接至MCL-33面板的Uct端，将MCL-33 面板上的Ublf接地。 打开MCL-32的钥匙开关，检查晶闸管的脉冲是否正常。 （1）用示波器观察MCL-33的双脉冲观察孔，应有间隔均匀，相互间隔60o的幅度相同的双脉冲。 （2）检查相序，用示波器观察“1”，“2”单脉冲观察孔，“1”脉冲超前“2”脉冲600，则相序正确，否则，应调整输入电源。 （3）用万用表记录α=0O、30O、60O、90O、120O时对应的Uct（Ug）的值。在做下 3．三相桥式全控整流电路 （1）电路带电阻负载（灯箱）的情况下：调节Uct（Ug），使α在30o~90o范围内，用示波器观察记录α=30O、60O、90O时，整流电压u d=f（t），晶闸管两端电压u VT=f（t）的波形，并用万用表记录相应的Ud和交流输入电压U2数值。
摘要 随着科学技术的日益发展,人们对电路的要求也越来越高,由于在生产实际中需要大 小可调的直流电源,而相控整流电路结构简单、控制方便、性能稳定。整流的基础是整流电路。由于电力电子技术是将电子技术和控制技术引入传统的电力技术领域，利用半导体电力开关器件组成各种电力变换电路实现电能和变换和控制，而构成的一门完整的学科。整流电路的应用十分广泛。广泛的应用于直流电动机、电镀、电解电源、同步发电机励磁、通信系统电源灯。 本设计研究了单相半控桥式整流电路，对整流电路的原理及特点进行了分析，对整流元件进行了参数计算并选择出了合适的器件。本设计选择KJ004集成触发器做为晶闸管的触发电路，详细的介绍了KJ004的工作原理。本设计还设计了合理的保护电路。最后利用simulink搭建仿真模型。 关键词：半控整流，驱动电路，保护电路，simulink仿真
单相半控桥式整流电路设计 1 主电路的设计 1.1设计目的 (1)、把从电力电子技术课程中所学到的理论和实践知识，在课程设计实践中全综合的加 以运用，使这些知识得到巩固、提高，并使理论知识与实践技能密切结合起来。(2)、初步树立起正确的设计思想，掌握一般电力电子电路设计的基本方法和技能，培养 观察、分析和解决问题及独立设计的能力，训练设计构思和创新能力。 (3)、培养具有查阅参考文献和技术资料的能力，能熟悉或较熟悉地应用相关手册、图表、 国家标准，为今后成为一名合格的电气工程技术人员进行必须的基本技能和基本素质训练。 1.2整流电路的选择 整流电路是电力电子电路中出现最早的一种，整流电路是把交流电能转换为直流电能的电路。大多数整流电路由变压器、整流主电路和滤波器等组成。20世纪70年代以后，主电路多用硅整流二极管和晶闸管组成。滤波器接在主电路与负载之间，用于滤除脉动直流电压中的交流成分。变压器设置与否视具体情况而定。变压器的作用是实现交流输入电压与直流输出电压间的匹配以及交流电网与整流电路之间的电隔离。可以从各种角度对整流电路进行分类。按组成的器件可分为不可控、半控、全控三种。按电路结构可分为桥式电路和零式电路。按交流输入相数分为单相电路和多相电路。按变压器二次侧电流的方向是单向或双向，分为单拍电路和双拍电路。单相桥式整流电路可分为单相桥式全控整流电路和单相桥式半控整流电路，它们有不同的工作特点。下面分析两种单相桥式整流电路的优缺点。 1.2.1 单相全控桥式整流电路 单相桥式全控整流电路带阻感负载电路图如图1所示：
实验报告 课程名称：电工电子学实验指导老师：实验名称：直流稳压电源 一、实验目的 1.掌握单相半波及桥式整流电路的工作原理。 2.观察几种常用滤波电路的效果。 3.掌握集成稳压器的工作原理和使用方法。 二、主要仪器设备 1.XJ4318型双踪示波器。 2.DF2172B型交流毫伏表。 3.MS8200G型数字万用表。 4.MDZ—2型模拟电子技术实验箱。 5.单级放大、集成稳压实验板。 三、实验内容 1.单相整流、滤波电路 取变压器二次侧电压15V挡作为整流电路的输入电压U2，并实测U2的值。负载电阻R L=240Ω，完成表18-1所给各电路的连接和测量。(注：以下各波形图均在示波器DC挡测得) 表18-1 (R L=240Ω，U2=13.5V) 电路图 测量结果计算值U L/V /V U ~ L u L波形γ6.22 7.3 1.174 14.08 2.6 0.185 专业：应用生物科学 姓名： 学号：__ _ 日期： 地点：
16.20 0.61 0.038 15.45 0.44 0.028 11.89 5.7 0.479 16.30 1.3 0.080 16.96 0.97 0.057 16.16 0.183 0.011
2.集成稳压电路 (1)取变压器二次侧电压15V 挡作为整流电路的输入电压U 2，按图18-2连接好电路，改变负载电阻值R L ，完成表18-2的测量。(注：以下各波形图均在示波器DC 挡测得) 图18-2 整流、滤波、稳压电路 表18-2 (U 2=14V) 负载 测量结果 R L /Ω U L /V /V U ~ L I L /mA u L 波形 ∞ 11.98 0.004 0 240 11.97 0.008 0.050 120 11.95 0.02 0.100 (2)取负载电阻R L =120Ω不变，改变图18-2电路输入电压U 2(调变压器二次侧抽头)，完成表18-3的测量。(注：以下各波形图均在示波器DC 挡测得)