电气信息学院电气工程及其自动化专业电力电子技术第一次实验
触发角α=90°
触发角α=180°
波形图分析:当触发角接近180°时,触发后多时间内电流就有急剧减小的趋
势,这是由于电感续流,导致在短时间内出现强烈的电压脉冲。
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值下测量。注意Id≤0.6A),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。
失控观察实验:
实验测得波形图如下:
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电流断续电流临界断续电流连续0.5A时
调整控制角α或负载电阻,使Id≈0.6A,突然断掉两路晶闸管的脉冲信号,制造失控现象,失控时的波形图:
失控现象分析:
单相半控桥式整流电路带大电感负载时,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。 判断失控晶闸管的方法:
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。
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。 失控的解决方法:
在带感性负载的半控桥式整流电路中接续流二极管。电路图如下:
测绘电阻负载时Ud=f(α)和Ud=f(Uct)的实验特性曲线,其中将实验Ud=f(α)
与理论推算Ud=f(α)特性曲线比较:
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误差分析:由图可以看出Ud的实测值与理论值在实验误差允许范围内。 思考题:
如何在负载回路获得负载电流的波形?
由于示波器是测量电压波形的仪器因而不能用示波器直接测得电流波形,但回路中电流与电压有简单的正比关系I=U/R,因此用示波器测得的电压波形与电流波形一样,只不过二者之间相差一个比例1/R。
思考题:
1.阐述实验面板晶闸管序号构成半控桥的依据:
实验时两个晶闸管需要共阴极连接,选1号与4号管正好满足共阴极连接且两管相位差满足180°。
2.分析阻-感性负载时,为什么减小负载电阻输出电流的波形越趋平稳?基于有较大的感抗值,电路能否接纯感性负载工作,为什么?
负载电阻减小时,电感放电的时间增加,所以波形越趋平稳。
电路不能接纯电感负载,因为电路起保护电路的作用,如果是纯感性负载,电感只消耗无功,有功过大会容易损坏器件。
3.分析同样的阻感负载时,本电路与单相全控桥的输出电压Ud特征差异,说明原因。
所以存在差异是因为全控时,Ud过零变负时,因为电感的存在,导通晶闸管之间仍有电流id流过,造成Ud为负,直到下一组晶闸管导通;半控时,Ud过零变负时,一支二极管以承受正向电压正偏导通,而另一支反向截止,负载电流id经二极管和晶闸管流通。此时整流桥输出电压为正向压降,接近于零,所以整
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流输出电压Ud没有负半周,所以半控桥和全控桥是不同的。
4. 若以Ud=f(Uct)的实验特性曲线作为控制电源的静态模型建模依据,该电源的近似放大系数Ks≈? Ks≈Ud/Uct
实验可信性分析及优化改进方案
本实验中半控桥纯阻性负载实验在触发控制角趋于0°和180°时实验测得结果与理论有较大误差,可信度较低,而在20—120区间实际值与理论值接近,误差小,可信度较高。对比电阻负载时Ud=f(α)和Ud=f(Uct)的实验特性曲线也可以得出这一点。阻感性负载实验波形与预期接近,具有可信度。 我们小组在实验时讨论可以利用这套实验装置来进行验证实验,在学习电力电子理论课程时我们了解到,“纯感性负载电路晶闸管最大正向电压为√2/2U2最大反向电压为√2U2”而“阻感性负载电路晶闸管最大正向电压和反向电压都为√2U2”对于这一变化老师给我们的解释是由于电感的存在使得晶闸管中的维持电流不能突变,使得在给1号晶闸管加负电压仍导通,这样2号晶闸管的最大正向电压变为√2U2。我们认为在这次实验中可对这一解释进行验证,方案是在负载回路连入电感后,分别将输入电压U2和1号晶闸管的端电压信号接入双通道示波器,观察他们的波形特征。如果观察到1号晶闸管端电压的变化明显滞后于U2的正负变化,这可以验证上述解释的正确性。
实验总结:
通过这次单相半控桥整流电路实验,首先使我们在电力电子课上学习的理论知识的到了实践,更形象的认识到了电路的整流过程和整流原理。同时试验中我们发现现实中实验的操作结果并没有我们预期的那么契合,其中存在很多干扰变量,例如不经过实验我们就会认为外部电网供电电压是恒定的220v,而实际电网电压存在波动,并且对实验产生干扰,做了这次实验认识到实际与理论的差距。另外实验中我们小组大家都很认真很重视,积极思考,相互交流意见,努力做一次专业的实验,锻炼了我们的能力,让我们更重视实践。