图30-18 阻感性负载，α=90°时A相输入电流波形
五、结果分析及讨论
1、从所得波形可以看出，用示波器观察到的输出电压波形与相控角α的关系基本和书上的理论波形相同，只不过由于有噪声等的干扰，使输出电压波形存在一点畸变。
2、由表30-1和表30-2可以看出，随着α的增大，输出直流电压将减小。并且在α=0°和30°时测量值与理论值相差很小，可认为在可接受误差范围内。在纯电阻负载，α=90°时可以看到输出电压是间断的，输出电流也是间断的，因此此
时的输出电压理论值是不能用
vD?32?v1cos??vD0cos?来计算的，因为此计算
公式是在输出电流连续的情况下推导出来的。故纯电阻负载α=90°时，输出电压的理论值不是零，应该是大于零的值，可见测得的数据与此相符。而α=60°时是电压刚好连续的临界点，由表中数据可以看到此时理论值与测量值存在较大差异，其原因可能是驱动信号的实际α角与观测到的值有较大差异。
3、对比表30-1和表30-2还可以发现，在α=0°和30°时，负载性质的变化不
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影响输出电压的大小，而当α=60°和90°时，输出电压大小将随负载性质改变而变化。其原因就是当α<60°时，输出电压总是连续的，因此负载性质对它无影响。而当α>60°时，若是纯阻性负载输出电压将是间断的，而若是阻感性负载，若电感足够大的话，输出电压也总是连续的。
从电压波形也可以看出，当α=90°时，纯电阻负载输出电压都是正的，并且是间断的；而对于阻感性负载时，输出电压将会有负的部分，并且是连续的，可见负载性质确实会影响输出电压的大小很波形。
4、从得到的电流波形可以看出，虽然输入电压是正弦波，但输入电流明显不是正弦波，输入电流的基波与输入电压存在相位差，可见整流器的功率因数将比较低。这是此电路整流器的一个缺点，因此实际应用时还应加上功率因数校正环节，提高整流器的功率因数。 5、误差分析
由表30-1和表30-2可以看出，输出电压的理论值与实测值之间存在一定的差距，其原因可能是：
① 读取输入、输出电压值时由于是指针式仪表，存在较大读数误差； ② 驱动脉冲的实际相控角α并不能直观地读出来，只能大致看出，因此实际的α值与我们认为的α值之间也存在较大差距。
六、思考题
1、记录相控整流电路的功率因数应该观测那些因素（波形或数据）？如何观测？
答：由功率因数的计算公式PF?VSIS1cos?可知，应观测输入电流以及输入
VSIS电压的波形来实现，通过示波器软件的谐波分析FFT计算功能，直接得到输入电压有效值VS，输入电流有效值IS，输入流基波分量有效值IS1，基波电流和电压的相位差?，从而可以算出功率因数。
2、影响相控整流电路功率因数的原因有那些？如何提高功率因数？ 答：PF?VSIS1cos?所以功率因数由两个方面来决定：
VSIS37
（1）输入基波电压和基波电流之间的相位差。 （2）输入电压电流的基波分量的大小。
因此可附加无源滤波器或有源功率因素校正器的来提高功率因数。 有源功率因素校正器的作用：
使得交流电流跟踪输入正弦电压波形，使两者同相，从而使输入端总谐波畸变率THD小于5%，而功率因数提高到0.95或更高。
3、相控整流电路滤波器设计的原则有那些？
答：a. 滤波器在相应的工作频段范围内，能满足负载要求的衰减特性。
b. 要满足负载电路工作频率和需抑制频率的配合要求。
c. 在所要求的频率上，滤波器的阻抗必须与它连接的干扰源阻抗和负载阻抗相匹配。这一点我们平时考虑得较少。
d. 滤波器还必须有能够与工作主电路电压等级相匹配的耐压值，以抗高压冲击。
e. 滤波器允许通过的电流值应与电路中连续运行的额定电流一致。 f. 滤波器应具有足够的机械强度，结构简单，重量轻，体积小，安全可靠。 g. 对于整流电流，具体的还有必须将输出电压中的交流分量限制在一定范围内，且电感最好大些，以起平波作用使输出电流连续。
4、相控整流电路的稳压控制需要考虑那些问题？
答：负载的性质对输出电压、电流波形的影响；需不需要保证负载电流连续；对于一定的稳压输出要求，电路的功率因数有什么限制要求；输出直流电压的纹波应控制在什么水平以内；负载需要搭配什么样的滤波器；若要求负载电压在交流电源电压或者负载阻抗变化时维持恒定，应如何设计闭环反馈控制电路；根据负载的耐压耐流值，设计电路对负载的过压过流保护功能。
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七、实验总结
本实验是三相整流电路，相比于前面的单相实验来说波形可能更复杂了一点，因此实验前应该先理解好三相桥式相控整流电路的原理，这样才能在实验时获得清晰的条理。
在测纯阻性负载α=90°的输出电压时，按照公式算出来的理论值应该是零，但无论是从波形还是从测量值都可以看出，其值不应该为零，这个问题曾迷惑了我们好久，后来仔细看书时才发现在这种输出电压间断的情况下此公式是不适用的，由此可见实验前只有仔细预习了才能在实验中发现、解决各种问题。
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实验三十一 DC/AC单相桥式SPWM逆变电路性能研究 一、实验目的
1、了解DC/AC单相桥式SPWM逆变电路的工作原理； 2、掌握SPWM的实现方法以及SPWM调制的作用及优点
3、熟悉SPWM模拟控制电路的设计方法和有关集成电路芯片的使用。
二、实验原理
直流/交流电功率变换称为逆变。而我们一般需要得到的交流电都是正弦交流电，为此通常需要输出滤波器。理论上，只要滤波时间常数足够大，总能将谐波成分衰减到足够小。但所需的滤波器不仅需要体积、重量不菲的滤波元件，而且会带来基波电压损失和动态响应缓慢的问题。采用正弦脉冲宽度调制技术SPWM是减小滤波器尺寸、获得高质量正弦波的有效手段。
SPWM的基本原理是冲量等效原理，即：大小、波形不同的窄脉冲变量作用于惯性系统时，只要他们的冲量，即变量对时间的积分相等，其作用效果相同。
产生SPWM的方式很多，按照脉冲极性不同有单极性和双极性之分。主要是采样参考标准正弦波和三角波信号与比较器形成。本实验采样实验室的单相半桥模拟控制电路板（电路原理图见实验指导书附录图F4-1 BO5B所示）来作为控制电路。它采用函数发生器集成电路芯片L8038产生正弦波和三角波。U4芯片（ICL8038(I)）的2端产生频率可调（Rw1）的正弦波Vsin，经运算放大器放大，形成幅值为也可调（Rw5）的正弦波信号VSIN（图中的测试点“SIN”）。U1芯片（L8038(II)）产生频率为5KHz的三角波Vtri，经运算放大器U2放大，形成幅值为6.1V的三角波信号VTRI。二者经过一定的电路处理之后，作为逆变电路开关管的触发信号。
SPWM调制可以用于单相桥式和三相桥式逆变电路。本实验为了简单起见，采样单相半桥逆变电路来作为研究对象。其电路图如图31-1所示。
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