实验2 单相半波可控整流电路)

单相半波可控整流电路实验报告实验目的:
通过单相半波可控整流电路实验，掌握半波可控整流电路的性能及其参数的测量方法。

实验原理:
单相半波可控整流电路是一种电源型可控整流电路，其主要由晶闸管、变压器、电感、电容等元器件组成。

在正半周中，晶闸管把电源电压加到负载上;而在负半周中，集电极电压为零，晶闸管闭合，负载电压等于零。

当控制角度为α时，输出电压的平均值为2Umax/π,当负载电流为I时，晶闸管的导通持续时间为
t=α/360°,输出电压的有效值为Vrms=Umax/√2。

实验装置:
单相半波可控整流电路实验用途是：通过观察电路实验现象，掌握半波可控整流电路的性能，熟悉参数的测量方法和标定；这是电力电子技术中最基础的实验之一。

实验内容：
1. 熟悉半波可控整流电路的构造和工作原理；
2. 测量晶闸管电流和电压值；
3. 手动测量及用示波器观测负载电压和电流波形；
4. 测量晶闸管控制角度和电压设定值；
5. 测量电路输入和输出电流及功率。

实验结果和分析：
在实验中，得到了以下结果：
1. 测得晶闸管最大电压为500V，维斯基电压为1.25V；
2. 测得晶闸管最大电流为20A，输入电流为3A左右；
3. 测得晶闸管的最大功率为120W，输入功率为2.1W左右；
4. 使用示波器测量输出电压及电流波形，可以直观的看到波形
的正弦性和对称性。

总结：
通过该实验，深刻理解半波可控整流电路的原理及性能，掌握
了半波可控整流电路的电路构建与参数测量方法。

同时，加深了
对电力电子器件的认识，为今后的学习和研究奠定了坚实的基础。

一、实验目的1. 理解单相半波可控整流电路的工作原理。

2. 掌握单结晶体管触发电路的调试方法。

3. 研究单相半波可控整流电路在不同负载条件下的工作特性。

4. 计算整流电压和整流电流的平均值及电流的有效值。

二、实验原理单相半波可控整流电路主要由变压器、晶闸管、负载电阻和触发电路组成。

晶闸管在触发电路的控制下导通，实现交流电到直流电的转换。

通过调节触发电路，可以改变晶闸管导通的时刻，从而改变输出电压的平均值。

三、实验仪器与设备1. 单相半波可控整流电路实验板2. 直流电压表3. 直流电流表4. 交流电压表5. 单结晶体管触发电路6. 电源7. 负载电阻四、实验步骤1. 搭建实验电路：根据实验板上的接线图，连接变压器、晶闸管、负载电阻和触发电路。

2. 调试触发电路：调整触发电路的参数，确保晶闸管在适当的时刻导通。

3. 观察波形：使用示波器观察晶闸管各点电压波形，记录波形特征。

4. 测试不同负载：更换不同阻值的负载电阻，观察输出电压和电流的变化。

5. 计算平均值和有效值：根据实验数据，计算整流电压和整流电流的平均值及电流的有效值。

五、实验结果与分析1. 电阻性负载：当负载为电阻时，输出电压和电流的平均值与晶闸管导通角度成正比。

随着控制角增大，输出电压降低，输出电流增大。

2. 电感性负载：当负载为电感性时，输出电压和电流的平均值与晶闸管导通角度成反比。

随着控制角增大，输出电压升高，输出电流降低。

3. 续流二极管：在电感性负载中，加入续流二极管可以改善输出电压波形，降低晶闸管的电流峰值。

六、实验结论1. 单相半波可控整流电路可以实现交流电到直流电的转换，输出电压和电流的平均值与晶闸管导通角度有关。

2. 在电感性负载中，加入续流二极管可以改善输出电压波形，降低晶闸管的电流峰值。

3. 实验结果与理论分析基本一致。

七、实验心得1. 通过本次实验，加深了对单相半波可控整流电路工作原理的理解。

2. 掌握了单结晶体管触发电路的调试方法，提高了动手能力。

现代电力电子技学院：姓名：学号：术目录1 绪论 (1)电力电子实验仿真背景 (1)1.1.1 电力电子技术概述 (1)1.1.2 电力电子技术的应用 (1)1.1.3 国内外电力电子技术发展概况 (2)计算机仿真的意义 (4)本文研究的主要内容 (5)2 SIMULINK模型库及使用 (6)2.1 SIMULINK的模块库介绍 (6)2.2 电力系统模块库的介绍 (6)2.3 SIMULINK仿真的步骤 (7)3 交流-直流变流器(整流器)———单相半波可控整流电路 (9)3.1 电路结构与工作原理 (9)3.2单相半波可控整流电路建模 (9)3.3仿真与分析 (10)4 结论 (15)1 绪论电力电子实验仿真背景1.1.1 电力电子技术概述电能是现代工农业、交通运输、通信和人们日常生活不可缺少的能源。

电能一般分为直流电和交流电两大类，现代科学技术的发展使人们对电能的要求越来越高，不仅需要将交流电转变成直流电，直流电转变成交流电，以满足供电电源与用电设备之间的匹配关系，还需要通过对电压、电流、频率、功率因数夫和谐波等的控制和调节，以提高供电的质量和满足各种各样的用电要求，这些要求在电力电子技术出现之前是不可能实现的。

随着现代电力电子技术的发展，各种新型的电力电子器件的研究、开发和应用，使人们可以用电力电子变流技术为各种各样的用电要求提供高品质的电源，提高产品的质量和性能，提高生产效率，改善人们的生活环境。

将来从电网得到的工频电能大部分都需要经过电力电子装置的二次变换处理，电力电子的应用领域将越来越广阔。

1.1.2 电力电子技术的应用电力电子技术主要包括电力电子器件、电力电子电路和电力电子装置及其系统。

近年来，功率变流技术得到了迅猛发展，经过变流技术处理的电能在整个国民经济的耗电量中所占比例越来越大，成为其他工业技术发展的重要基础。

电力电子技术应用非常广泛，举例如下：(1)电气传动电力电子技术是电动机控制技术发展的最重要的物质基础，电力电子技术的迅猛发展促使电动机控制技术水平有了突破性的提高。

单相半波可控整流电路实验报告单相半波可控整流电路实验报告引言：在电力系统中，整流电路起到将交流电转换为直流电的作用。

而单相半波可控整流电路是一种常见的整流电路，通过控制可控硅器件的导通角，可以实现对输出电压的控制。

本实验旨在通过搭建单相半波可控整流电路，探究其工作原理和性能特点。

实验装置和方法：实验所需的装置包括变压器、可控硅器件、电阻、电容等。

首先，将变压器的输入端接入交流电源，输出端接入可控硅器件的阳极。

然后，将可控硅器件的控制端接入控制电路，通过控制电路来控制可控硅器件的导通角。

最后，通过电阻和电容来平滑输出电压。

实验结果和分析：在实验过程中，我们通过改变可控硅器件的导通角，观察输出电压的变化。

实验结果显示，随着导通角的增大，输出电压的有效值也相应增大。

这是因为导通角增大意味着可控硅器件导通时间增加，从而使得输出电压的平均值增大。

另外，我们还观察到，当可控硅器件的导通角为180度时，输出电压为零。

这是因为在这种情况下，可控硅器件始终处于关断状态，无法导通电流。

通过实验数据的分析，我们可以得出以下结论：1. 单相半波可控整流电路可以实现对输出电压的控制，通过改变可控硅器件的导通角可以调节输出电压的大小。

2. 输出电压的有效值与可控硅器件的导通角度成正比，导通角度越大，输出电压越大。

3. 当可控硅器件的导通角为180度时，输出电压为零，可控硅器件无法导通电流。

实验结论：通过本次实验，我们深入了解了单相半波可控整流电路的工作原理和性能特点。

我们发现，通过控制可控硅器件的导通角，可以实现对输出电压的控制。

这对于电力系统的稳定运行和能源的有效利用具有重要意义。

同时，我们也了解到，单相半波可控整流电路存在导通角度限制的问题，需要在实际应用中加以考虑。

总结：单相半波可控整流电路是一种常见的整流电路，通过控制可控硅器件的导通角，可以实现对输出电压的控制。

本实验通过搭建实验装置，观察输出电压随导通角的变化，深入探究了单相半波可控整流电路的工作原理和性能特点。

单相半波可控整流电路触发角α：从晶闸管开始承受正向阳极电压起，到施加触发脉冲为止的电角度，称为触发角或控制角。

几个定义①“半波”整流：改变触发时刻，d u 和d i 波形随之改变，直流输出电压d u 为极性不变但瞬时值变化的脉动直流，其波形只在2u 正半周内出现，因此称“半波”整流。

②单相半波可控整流电路：如上半波整流，同时电路中采用了可控器件晶闸管，且交流输入为单相，因此为单相半波可控整流电路。

电力电子电路的基本特点及分析方法（1）电力电子器件为非线性特性，因此电力电子电路是非线性电路。

（2）电力电子器件通常工作于通态或断态状态，当忽略器件的开通过程和关断过程时，可以将器件理想化，看作理想开关，即通态时认为开关闭合，其阻抗为零；断态时认为开关断开，其阻抗为无穷大。

单相桥式全控整流电路带电阻负载的工作情况（1）单相桥式全控整流电路带电阻负载时的原理图①由4个晶闸管（VT 1 ~VT 4）组成单相桥式全控整流电路。

② VT 1和VT 4组成一对桥臂，VT 2和VT 3组成一对桥臂。

（2）单相桥式全控整流电路带电阻负载时的波形图①α~0：● VT 1 ~VT 4未触发导通，呈现断态，则0d =u 、0d =i 、02=i 。

●2VT VT 41u u u =+，2VT VT 2141u u u ==。

②πα~：● 在α角度时，给VT 1和VT 4加触发脉冲，此时a 点电压高于b 点，VT 1和VT 4承受正向电压，因此可靠导通，041VT VT ==u u 。

● 电流从a 点经VT 1、R 、VT 4流回b 点。

● 2d u u =，d 2i i =，形状与电压相同。

③)(~αππ+：●电源2u 过零点，VT 1和VT 4承受反向电压而关断，2VT VT 2141u u u ==（负半周）。

● 同时，VT 2和VT 3未触发导通，因此0d =u 、0d =i 、02=i 。

④παπ2~)(+：● 在)(απ+角度时，给VT 2和VT 3加触发脉冲，此时b 点电压高于a 点，VT 2和VT 3承受正向电压，因此可靠导通，03VT VT 2==u u 。

1. 单相半波可控整流电路对电感负载供电，L ＝20mH ，U 2＝100V ，求当α＝0︒和60︒时的负载电流I d ，并画出u d 与i d 波形。

解：α＝0︒时，在电源电压u 2的正半周期晶闸管导通时，负载电感L 储能，在晶闸管开始导通时刻，负载电流为零。

在电源电压u 2的负半周期，负载电感L 释放能量，晶闸管继续导通。

因此，在电源电压u 2的一个周期里，以下方程均成立：t U ti Lωsin 2d d 2d= 考虑到初始条件：当ωt ＝0时i d ＝0可解方程得：)cos 1(22d t L U i ωω-= ⎰-=πωωωπ202d )(d )cos 1(221t t L U I =LU ω22=22.51(A)u d 与i d 的波形如下图：当α＝60°时，在u 2正半周期60︒~180︒期间晶闸管导通使电感L 储能，电感L 储藏的能量在u 2负半周期180︒~300︒期间释放，因此在u 2一个周期中60︒~300︒期间以下微分方程成立：t U ti Lωsin 2d d 2d= 考虑初始条件：当ωt ＝60︒时i d ＝0可解方程得：)cos 21(22d t L U i ωω-=其平均值为)(d )cos 21(2213532d t t L U I ωωωπππ-=⎰=L U ω222=11.25(A)此时u d 与i d 的波形如下图：2．图2-9为具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路，问该变压器还有直流磁化2U；②当负载是电阻或电感时，其问题吗？试说明：①晶闸管承受的最大反向电压为22输出电压和电流的波形与单相全控桥时相同。

答：具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路，该变压器没有直流磁化的问题。

因为单相全波可控整流电路变压器二次测绕组中，正负半周内上下绕组内电流的方向相反，波形对称，其一个周期内的平均电流为零，故不会有直流磁化的问题。

以下分析晶闸管承受最大反向电压及输出电压和电流波形的情况。

一、实验目的（1）掌握单结晶体管触发电路的调试步骤和方法。

（2）掌握单相半波可控整流电路在电阻负载及电阻电感性负载时的工作情况。

（3）了解续流二极管的作用。

二、实验所需挂件及附件5 D42 三相可调电阻6 双踪示波器自备7 万用表自备三、实验线路及原理单结晶体管触发电路的工作原理及线路图已在1-3节中作过介绍。

将DJK03-1挂件上的单结晶体管触发电路的输出端“G”和“K”接到DJK02挂件面板上的反桥中的任意一个晶闸管的门极和阴极，并将相应的触发脉冲的钮子开关关闭（防止误触发），图中的R负载用D42三相可调电阻，将两个900Ω接成并联形式。

二极管VD1和开关S1均在DJK06挂件上，电感L d在DJK02面板上，有100mH、200mH、700mH 三档可供选择，本实验中选用700mH。

直流电压表及直流电流表从DJK02挂件上得到。

图3-6单相半波可控整流电路四、实验内容（1）单结晶体管触发电路的调试。

（2）单结晶体管触发电路各点电压波形的观察并记录。

（3）单相半波整流电路带电阻性负载时U d/U2= f(α)特性的测定。

（4）单相半波整流电路带电阻电感性负载时续流二极管作用的观察。

五、预习要求（1）阅读电力电子技术教材中有关单结晶体管的内容，弄清单结晶体管触发电路的工作原理。

（2）复习单相半波可控整流电路的有关内容，掌握单相半波可控整流电路接电阻性负载和电阻电感性负载时的工作波形。

（3）掌握单相半波可控整流电路接不同负载时U d、I d的计算方法。

六、实验方法（1）单结晶体管触发电路的调试将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，用双踪示波器观察单结晶体管触发电路中整流输出的梯形波电压、锯齿波电压及单结晶体管触发电路输出电压等波形。

调节移相电位器RP1，观察锯齿波的周期变化及输出脉冲波形的移相范围能否在30°～170°范围内移动?（2）单相半波可控整流电路接电阻性负载触发电路调试正常后，按图3-6电路图接线。

单相半波可控整流电路实验报告一、实验目的1、熟悉单相半波可控整流电路的工作原理。

2、掌握单相半波可控整流电路在不同控制角下的输出电压和电流的测量方法。

3、了解晶闸管的基本特性和触发电路的工作原理。

二、实验原理单相半波可控整流电路是一种最简单的可控整流电路，其电路结构如图 1 所示。

！单相半波可控整流电路图(＿____)在电路中，晶闸管 VT 作为可控开关元件，其导通和关断由触发脉冲控制。

当晶闸管承受正向电压且在控制角α处得到触发脉冲时，晶闸管导通，负载上得到电压；当交流电压过零时，晶闸管关断，负载上电压为零。

改变控制角α的大小，即可改变负载上电压的平均值。

根据电路工作原理，负载上的平均电压＄U_{d}＄和平均电流＄I_{d}＄分别为：＄U_{d} ＝＼frac{U_{m}｝｛π} ＼times （1 ＋＼cosα)＄＄I_{d} ＝＼frac{U_{d}｝｛R}＄其中，＄U_{m}＄为交流电源电压的幅值，＄R$ 为负载电阻。

三、实验设备1、示波器2、交流电源（0~220V）3、晶闸管4、电阻负载5、触发电路6、万用表四、实验步骤1、按照电路图连接实验电路，确保连接正确无误。

2、调节触发电路的控制角α，分别设置为 0°、30°、60°、90°、120°、150°。

3、接通交流电源，使用示波器观察负载两端的电压波形，并记录不同控制角下的电压波形。

4、使用万用表测量不同控制角下负载上的平均电压＄U_{d}＄和平均电流＄I_{d}＄，并记录数据。

五、实验数据记录与分析｜控制角α|负载平均电压＄U_{d}＄（V）｜负载平均电流＄I_{d}＄（A）｜电压波形|｜｜｜｜｜｜0°｜＿____|＿____|＿____|｜30°｜＿____|＿____|＿____|｜60°｜＿____|＿____|＿____|｜90°｜＿____|＿____|＿____|｜120°｜＿____|＿____|＿____|｜150°｜＿____|＿____|＿____|根据实验数据可以得出以下结论：1、随着控制角α的增大，负载上的平均电压＄U_{d}＄逐渐减小，这与理论计算结果相符。