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单相半波可控整流电路实验

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重 庆 三 峡 学 院
实 验 报 告

课程名称 电力电子技术
实验名称 单相半波可控整流电路实验
实验类型 验证 学 时 2
系 别 电信学院 专 业 电气工程及自动化
年级班别 2015级2班 开出学期 2016-2017下期
学生 袁志军 学 号 201507144228
实验教师 辉 成 绩

2017 年 4 月 30 日
重庆三峡学院实验报告纸

2
填 写 说 明

1、 基本容
（1） 实验序号、名称（实验一：xxx）； （2）实验目的； （3）实验原理；
（4） 主要仪器设备器件、药品、材料； （5）实验容；
（6）实验方法及步骤 （7）数据处理或分析讨论
2、要求：
（1）用钢笔书写（绘图用铅笔）
（2）凡需用坐标纸作图的应使用坐标纸进行规作图

实验三 单相半波可控整流电路实验
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。
(3)了解续流二极管的作用。
二、实验所需挂件及附件
序号 型 号 备 注

1 DJK01 电源控制屏 该控制屏包含“三相电源输出”，“励磁电源”等几个
模块。
2 DJK02 晶闸管主电路 该挂件包含“晶闸管”，以及“电感”等几个模块。
3 DJK03-1 晶闸管触发电路 该挂件包含“单结晶体管触发电路”模块。

4 DJK06 给定及实验器件 该挂件包含“二极管”等几个模块。
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
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Ld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。
四、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围能否在30°～170°围移动?
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图3-6 单相半波可控整流电路
(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。将电阻器调在最大阻值位置，按下“启动”按钮，用示波器观
察负载电压Ud、晶闸管VT两端电压UVT的波形，调节电位器RP1，观察α =30°、60°、90°、120°、150°时Ud、
UVT的波形，并测量直流输出电压Ud和电源电压U2，记录于下表中。
五、数据记录及处理
实验台实测数据：
α 36° 60° 90° 126° 154°
U2/V 213 213 213 213 213
Ud/V（记录值） 75 56 37 9 2
Ud/U2 0.352 0.263 0.173 0.042 0.009
Ud/V（计算值） 89.43 71.89 47.93 23.96 6.42
(1) α =30°

Ud=75V，U2=220V，Ud/U2=0.352，=0.45U2(1+cosα)/2=89.43；
|Ud -|/*100%=16.14%；
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4
α =60°。Ud=56V，U2=220V，Ud/U2=0.263；
=0.45U2(1+cosα)/2=71.89；

|Ud -|/*100%=22.1%；

α =90°，Ud=37V，U2=220V，Ud/U2=0.173；
=0.45U2(1+cosα)/2=47.93；
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5
|Ud -|/*100%=22.8%；

α =120°，Ud=9V，U2=220V，Ud/U2=0.042；
=0.45U2(1+cosα)/2=23.96；

|Ud -|/*100%=62.44%；
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6
α =150°；Ud=2V，U2=220V，Ud/U2=0.009；

=0.45U2(1+cosα)/2=6.42；

|Ud -|/*100%=68.85%。


六、思考题
(1)单结晶体管触发电路的振荡频率与电路中电容C1的数值有什么关系?
答： C1越大，振荡频率越小。在一个梯形波周期，V6可能导通、关断多次，但对晶闸管的触发只有第一个
触发脉冲起作用。电容C1的充电时间常数由等效电阻等决定，调节RP1改变C1的充电时间，控制第一个尖脉冲的
充电时刻，实现脉冲的移相控制。

(2)单相半波可控整流电路接电感性负载时会出现什么现象?如何解决?
答：1.输出电压平均值减小。由于电感中感应电动势要阻碍电流的减小，到输入电压变负时，id并未下降到
0，此时负载上的电压为负值。由于出现了负值部分，所以输出电压平均值减小
2.输出电压产生振荡现象。没有续流，感性负载在愣次定律作用下，自感电势导致振荡，从理论上说，使用
可控硅做半波整流带感性负载，触发脉冲宽度足够、触发时可控硅两侧有足够的正向电压，是不会有振荡现象的，
但实际电路的电源、负载特性复杂，做不到。 解决办法：在感性负载上并联一个续流二极管就可以解决问题。

七、注意事项
(1)在本实验中触发电路选用的是单结晶体管触发电路，同样也可以用锯齿波同步移相触发电路来完成实验。
(2)在实验中，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，避免误触发。
(3)为避免晶闸管意外损坏，实验时要注意以下几点：
①在主电路未接通时，首先要调试触发电路，只有触发电路工作正常后，才可以接通主电路。
②在接通主电路前，必须先将控制电压Uct调到零，且将负载电阻调到最大阻值处；接通主电路后，才可逐渐
加大控制电压Uct，避免过流。
③要选择合适的负载电阻和电感，避免过流。在无法确定的情况下，应尽可能选用大的电阻值。
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(4)由于晶闸管持续工作时，需要有一定的维持电流，故要使晶闸管主电路可靠工作，其通过的电流不能太
小，否则可能会造成晶闸管时断时续，工作不可靠。在本实验装置中，要保证晶闸管正常工作，负载电流必须大
于50mA以上。
(5)在实验中要注意同步电压与触发相位的关系，例如在单结晶体管触发电路中，触发脉冲产生的位置是在
同步电压的上半周，而在锯齿波触发电路中，触发脉冲产生的位置是在同步电压的下半周，所以在主电路接线时
应充分考虑到这个问题，否则实验就无法顺利完成。
(6)使用电抗器时要注意其通过的电流不要超过1A，保证线性。

八、实验总结
本次实验进行了单相半波可控整流电路实验，负载采用纯阻性负载。电路较为简单，通过改变晶闸管移相角，
观察并记录不同移相角下负载和电源电压的波形，验证整流效果。
由于晶闸管较为脆弱，要严格规操作。
实验中，还是没有出现较为困难的操作，主要移相时，在示波器上角度的观察需要耐心，但示波器并非长时
工作仪器，也考验了我们在要求精度下的操作速度。
总的来说，在前两次对晶闸管特性的熟悉和整流电路波形分析后，这次实验转向整流效果的数据验证上，也
体现了我们实验的循序渐进，步步深入的特点。

教师评语：
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单相半波可控整流电路(电阻性负载)

单相半波可控整流电路(电阻性负载)

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2.工作原理：（1）在电源电压正半波（0~π区间），晶闸管承受正向电压，脉冲uG 在ωt=α处触发晶闸管，晶闸管开始导通，形成负载电流id,负载上有输出电压和电流。

（2）在ωt=π时刻，u2=0，电源电压自然过零，晶闸管电流小于维持电流而关断，负载电流为零。

（3）在电源电压负半波（π~2π区间），晶闸管承受反向电压而处于关断状态，负载上没有输出电压，负载电流为零。

（4）直到电源电压u2的下一周期的正半波，脉冲uG 在ωt=2π+α处又触发晶闸管，晶闸管再次被触发导通，输出电压和电流又加在负载上，如此不断重复。

2.1基本数量关系a.直流输出电压平均值 2cos 145.02cos 12)(sin 221222απωωπαπα+=+==⎰U U t d t U U db.输出电流平均值 2cos 1.45.02aR U RU I d d +==c.负载电压有效值 πππ242sin .2a a U U -+=d.负载电流有效值πππ242sin 2a a RU I -+=e.晶闸管电流平均值 2cos 1.45.02aR U RU I d dT +==3.仿真模型2.1仿真模块的参数设置交流电压的参数设置晶闸管的参数设置负载电阻R的参数设置示波器的参数设置脉冲信号发生器的参数设置按关系360t ，对电网交流电T=0.02s，当a=0，t=0（实际仿真模型中应使aT/t=0.00001s）。

单相半波可控整流电路

单相半波可控整流电路

单相半波可控整流电路仿真1.纯电阻负载仿真模型：电路参数：触发角：0°输出电压波形：谐波分析触发角：30°输出电压波形：谐波分析触发角：60°输出电压波形：谐波分析2.阻感负载仿真模型：触发角：0°（1）L=1mH R=5Ω输出电压波形：输出电流波形：谐波分析（2）L=100mH R=5Ω输出电压波形：输出电流波形：谐波分析（3）L=100mH R=50Ω输出电压波形：输出电流波形:谐波分析触发角：60°（4）L=1mH R=5Ω输出电压波形：输出电流波形：谐波分析（5）L=100mH R=5Ω输出电压波形：输出电流波形：谐波分析（6）L=100mH R=50Ω输出电压波形：输出电流波形:谐波分析3.带续流二极管的阻感负载仿真模型：触发角：0°：（7）L=1mH R=5Ω输出电压波形：输出电流波形:谐波分析（8）L=100mH R=5Ω输出电压波形：输出电流波形:谐波分析（9）L=100mH R=50Ω输出电压波形：输出电流波形:谐波分析触发角：60°：（10）L=1mH R=5Ω输出电压波形：输出电流波形:谐波分析（11）L=100mH R=5Ω输出电压波形：输出电流波形:谐波分析（12）L=100mH R=50Ω输出电压波形：输出电流波形:谐波分析分析：随着触发角的增大，晶闸管在一个周期内的导通时间变短，输出电压为正值的时间相应变短，因此输出电压平均值减小（三种模型都是这样）。

纯电阻负载模型中，当触发角为0°，输出电压波形为规则的正弦半波，所以高次谐波中几乎没有奇次谐波，只含有少量的偶次谐波，随着触发角增大的，波形畸变程度越大，高次谐波含量增加，因此波形畸变率增大，而因为晶闸管导通角变小，输出电流脉动程度相应减小。

阻感负载模型中，随电感增大，输出电压中高次谐波含量降低，波形畸变率从而减小，同时由于续流能力更强，输出电压为负值的时间增大，因此输出电压平均值减小，因其阻碍电流变化的能力变强，电流脉动程度减小；电阻越大，在续流过程中电流衰减越快，输出电压波形畸变程度越大，因此波形畸变率增大，输出电压平均值增大，而电阻越大，输出电流幅值越小，脉动程度相应减小在有续流二极管的阻感负载模型中，由于电感和电阻大小不再影响输出电压波形，故输出电压与电感和电阻大小无关。

单相半波可控整流电路工作原理

单相半波可控整流电路工作原理

单相半波可控整流电路是一种常见的电力控制电路，它在工业领域和家用电器中都有着广泛的应用。

本文将从工作原理、电路结构和应用范围等方面对单相半波可控整流电路进行详细介绍。

一、工作原理1.1 整流电路的基本原理在交流电路中，为了将交流电转换为直流电以供电子设备使用，需要采用整流电路。

整流电路的基本原理是利用二极管或可控硅等器件对交流电进行单向导通，将其转换为直流电。

而可控整流电路是在传统整流电路的基础上引入了可控器件，如可控硅，从而实现对电流的精确控制。

1.2 半波可控整流电路的工作原理半波可控整流电路是一种简单的可控整流电路，它采用单相交流电源，并通过可控硅来控制电流的导通。

在正半周，可控硅导通，电流正常通过；而在负半周，可控硅不导通，电流被截断。

通过对可控硅的触发角控制，可以实现对输出电流的精确调节。

1.3 工作原理总结通过上述介绍可以看出，单相半波可控整流电路利用可控硅对交流电进行单向导通，实现了对电流的精确控制。

其工作原理简单清晰，便于实际应用，并且具有高效稳定的特点。

二、电路结构2.1 单相半波可控整流电路的基本结构单相半波可控整流电路的基本结构包括交流电源、变压器、可控硅和负载电阻等组成。

其中，交流电源通过变压器降压后接入可控硅，可控硅的触发装置接受控制信号，控制可控硅的导通角，从而实现对输出电流的调节。

负载电阻则接在可控硅的输出端，用于消耗电能并提供电源。

2.2 功能模块的详细介绍交流电源：作为单相半波可控整流电路的输入电源，一般为家用交流电，其电压和频率根据实际需求进行选择。

变压器：用于降低交流电源的电压，保证可控硅和负载电阻正常工作。

可控硅：作为电路的核心器件，可控硅的导通和截断状态由外部控制信号决定，从而实现对电流的精确控制。

负载电阻：接在可控硅的输出端，用于消耗电能并提供直流电源。

2.3 电路结构总结单相半波可控整流电路的基本结构清晰明了，各功能模块之间相互协调，实现了从交流电到可控直流电的转换和精确控制。

单相半波可控整流电路设计(DOC)

单相半波可控整流电路设计(DOC)

电力电子技术课程设计说明单相半波可控整流电路设计学生姓名：学号:学生姓名：学号:学院: 计算机与控制工程学院专业: 电气工程及其自动化指导教师:2016 年月q匕大学课程设计任务2015/2016 学年第学期院: 计算机与控制工程学院业: 电气工程及其自动化姓名:课程设计题目: 单相半波可控整流电路设计起迄日期:2015年12月27日-2016年1月8日课程设计地点：德怀楼八层虚拟仿真实验室指导教师: 学科部副主任:F达任务书日期：2015 年12月26日课程设计任务书1 .设计目的:1）了解并掌握电力电子电路的一般设计方法，具备初步的独立设计能力2）学习Visio绘图软件和Matlab仿真软件2.设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：1）设计的电路为单相半波可控整流电路，负载为电阻负载。

2）已知参数：直流负载电阻R L=矩，单相交流电压U =100cos10^t （V），3）绘制电路原理图。

首先，分别分析并计算电阻两端平均电压U,=25V和U L =3W时，功率管相对应的触发角。

其次，按照原理图，在仿真软件中建立仿真模型，验证计算结果，结果应包含电阻两端平均电压U^25V和U L =30V时的电路工作的波形图。

并对仿真结果进行必要的文字分析。

3.设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书（论文）、图纸、实物样品等〕：1）根据设计题目要求的指标，通过查阅有关资料分析其工作原理，确定器件类型，可供选择的变流器件为晶闸管、Mosfet和IGBT,设计电路原理图；2）画出电路方框图，完成电路各部分的指标分配，计算各单元电路的参数和确定各元件的参数值，叙述主要元器件的功能及他们之间的控制关系和数据传输。

3）用Visio绘图软件绘制电路原理图4）利用Matlab仿真软件对电路图进行仿真分析。

课程设计任务24. 主要参考文献:石 玉.电力电子技术例题与电路设计指导.机械工业出版社.2003 张兴，张崇巍.PWM 整流器及其控制[M].北京：机械工业出版社，20125. 设计成果形式及要求:1）电路原理图2） Matlab 仿真电路结果图 3）课程设计说明书。