交流調壓電路實驗

5/5交流調壓電路實驗重慶三峽學院

實驗報告

課程名稱電力電子技術實驗

實驗名稱交流調壓電路實驗

實驗類型驗證學時2

系別電信學院專業(yè)電氣工程及自動化

年級班別2015級2班開出學期2016-2017下期

學生姓名袁志軍學號4228

實驗教師謝輝成績

2017年5月28日

實驗七交流調壓電路實驗

一、實驗目的

(1)加深理解單相交流調壓電路的工作原理。

(2)加深理解單相交流調壓電路帶電感性負載對脈沖及移相范圍的要求。

(3)了解KC05晶閘管移相觸發(fā)器的原理和應用。

二、實驗所需掛件及附件

序號型號備注

1DJK01電源控制屏該控制屏包含“三相電源輸出”等幾個模塊。

2DJK02晶閘管主電路該掛件包含“晶閘管”以及“電感”等模塊。

3DJK03-1晶閘管觸發(fā)電路該掛件包含“單相調壓觸發(fā)電路”等模塊。

4D42三相可調電阻

5雙蹤示波器自備

6萬用表自備

三、實驗線路及原理

本實驗采用KCO5晶閘管集成移相觸發(fā)器。該觸發(fā)器適用于雙向晶閘管或兩個反向并聯(lián)晶閘管電路的交流相位控制，具有鋸齒波線性好、移相范圍寬、控制方式簡單、易于集中控制、有失交保護、輸出電流大等優(yōu)點。

單相晶閘管交流調壓器的主電路由兩個反向并聯(lián)的晶閘管組成，如圖3-15所示。

圖中電阻R用D42三相可調電阻，將兩個900Ω接成并聯(lián)接法，晶閘管則利用DJK02上的反橋元件，交流電壓、電流表由DJK01控制屏上得到，電抗器Ld從DJK02上得到，用700mH。

圖3-15單相交流調壓主電路原理圖

圖3-15單相交流調壓主電路原理圖

四、實驗內容

(1)KC05集成移相觸發(fā)電路的調試。

(2)單相交流調壓電路帶電阻性負載。

(3)單相交流調壓電路帶電阻電感性負載。

五、實驗方法

(l)KCO5集成晶閘管移相觸發(fā)電路調試

將DJK01電源控制屏的電源選擇開關打到“直流調速”側使輸出線電壓為200V，用兩根導線將200V交流電壓接到DJK03的“外接220V”端，按下“啟動”按鈕，打開DJK03電源開關，用示波器觀察“1”～“5”端及脈沖輸出的波形。調節(jié)電位器RP1，觀察鋸齒波斜率是否變化，調節(jié)RP2，觀察輸出脈沖的移相范圍如何變化，移相能否達到170°，記錄上述過程中觀察到的各點電壓波形。

(2)單相交流調壓帶電阻性負載

將DJKO2面板上的兩個晶閘管反向并聯(lián)而構成交流調壓器，將觸發(fā)器的輸出脈沖端“G1”、“K1”、“G2”

和“K2”分別接至主電路相應晶閘管的門極和陰極。接上電阻性負載，用示波器觀察負載電壓、晶閘管兩端電壓UvT的波形。調節(jié)“單相調壓觸發(fā)電路”上的電位器RP2，觀察在不同α角時各點波形的變化，并記錄α=30°、60°、90°、120°時的波形。

(3)單相交流調壓接電阻電感性負載

①在進行電阻電感性負載實驗時，需要調節(jié)負載阻抗角的大小，因此應該知道電抗器的內阻和電感量。常采用直流伏安法來測量內阻，如圖3-16所示。電抗器的內阻為：

RL=UL/I(3-1)

電抗器的電感量可采用交流伏安法測量，如圖3-17所示。由于電流大時，對電抗器的電感量影響較大，采用自耦調壓器調壓，多測幾次取其平均值，從而可得到交流阻抗。

圖3-16用直流伏安法測電抗器內阻圖3-17用交流伏安法測定電感量

I

U

LZ

L

=(3-2)

電抗器的電感為

(3-3)

這樣，即可求得負載阻抗角

在實驗中，欲改變阻抗角，只需改變滑線變阻器R的電阻值即可。

②切斷電源，將L與R串聯(lián)，改接為電阻電感性負載。按下“啟動”按鈕，用雙蹤示波器同時觀察負載電壓U1和負載電流I1的波形。調節(jié)R的數(shù)值，使阻抗角為一定值,觀察在不同α角時波形的變化情況，記錄α＞φ、α=φ、α＜φ三種情況下負載兩端的電壓U1和流過負載的電流I1波形。

六、實驗數(shù)據(jù)記錄及分析

1、阻性負載

4590

f

R

Z

LL

L

π

2

2

2-

=

L

d

R

R

L

+

=

ω

?arctan

1201

8

數(shù)據(jù)分析：單相交流調壓通過調節(jié)觸發(fā)角的大小來改變輸出電壓的有效值，從而達到交流調壓的效果。

2、阻感負載

(1)U=100Vf=50hzr=1ohmsL=

3060

90

120

150

180

U=100Vf=50hzr=1ohmsL=

L

dRRL+=ω?arctan

=arctan1)=

波形分析：從圖可見，觸發(fā)角移相范圍為0~180，不同觸發(fā)角下其電感充放電時間不同，輸出電壓有效值也不同。觸發(fā)角越大，充放電時間越短。且在一定大角度后會出現(xiàn)斷流區(qū)，觸發(fā)角越大，斷流區(qū)越寬。由于正脈沖未到時，電感已經放電結束。

在30度時，其第一個晶閘管電流峰值大于后面電流峰值，而其他角度并無此情況。由于初始狀態(tài)電感并未充電，且觸發(fā)角小，導通角大，其充電時間較長，在放電時，正向脈沖已經到來，需放電完畢后在充電，其充電時間小于初始充電，故其后峰值較小。而其他角度由于放電結束后正向脈沖并未到來，則充電時間相同，峰值相同。

3.不同大小電感下的波形比較

60

U=100Vf=50hzr=1ohmsL=

U=100Vf=50hzr=1ohmsL=

U=100Vf=50hzr=1ohmsL=

===

波形分析：由圖可知，電感越大充放電越緩慢。阻抗角反映了電流滯后電壓的角度，一定阻抗角下會出現(xiàn)斷流區(qū)。

4.寬窄脈沖的比較：

30時寬脈沖30時窄脈沖

波形分析：正向窄脈沖由于加在放電時刻，在充電時刻時由于窄脈沖原因，則未加脈沖，導致晶閘管不導通。故，在阻感負載時，由于電感原因，必須采用寬脈沖。

七、思考題

(1)交流調壓在帶電感性負載時可能會出現(xiàn)什么現(xiàn)象?為什么?如何解決?

1.輸出電壓平均值減小。由于電感中感應電動勢要阻礙電流的減小，到輸入電壓變負時，id并未下降到0，此時負載上的電壓為負值。由于出現(xiàn)了負值部分，所以輸出電壓平均值減小

2.輸出電壓產生振蕩現(xiàn)象。沒有續(xù)流，感性負載在愣次定律作用下，自感電勢導致振蕩，從理論上說，使用可控硅做半波整流帶感性負載，觸發(fā)脈沖寬度足夠、觸發(fā)時可控硅兩側有足夠的正向電壓，是不會有振蕩現(xiàn)象的，但實際電路的電源、負載特性復雜，做不到。

解決辦法：在感性負載上并聯(lián)一個續(xù)流二極管就可以解決問題。

(2)交流調壓有哪些控制方式?有哪些應用場合?

控制方式：

通斷控制：改變晶閘管通斷時間比值達到調壓的目的。

相位控制：使晶閘管在電源電壓每一周期中，選定的時刻內將負載與電源接通，改變選定的時刻可達到調壓的目的。

斬波控制：一般用于全控型器件。

應用場合：

調溫的工頻加熱和感應加熱、燈光調節(jié)、泵及風機的感應電動機調速、變壓器的初級調壓。

八、注意事項

在本實驗中，觸發(fā)脈沖是從外部接入DJKO2面板上晶閘管的門極和陰極，此時,應將所用晶閘管對應的正橋觸發(fā)脈沖或反橋觸發(fā)脈沖的開關撥向“斷”的位置，并將Ulf及Ulr懸空，避免誤觸發(fā)。

(2)觸發(fā)脈沖是從外部接入DJKO2面板上晶閘管的門極和陰極，此時,應將所用晶閘管對應的正橋觸發(fā)脈沖或反橋觸發(fā)脈沖的開關撥向“斷”的位置，并將Ulf及Ulr懸空，避免誤觸發(fā)。

(3)可以用DJK02-1上的觸發(fā)電路來觸發(fā)晶閘管。

(4)由于“G”、“K“輸出端有電容影響，故觀察觸發(fā)脈沖電壓波形時，需將輸出端“G”和“K”分別接到晶閘管的門極和陰極（或者也可用約100Ω左右阻值的電阻接到“G”、“K”兩端，來模擬晶閘管門極與陰極的阻值），否則，無法觀察到正確的脈沖波形。

九、實驗總結

本次實驗進行了交流調壓電路實驗，電路簡單，采用兩只晶閘管構成雙向導通。在阻感負載實驗時，必須采用寬脈沖，以避免電感的電流滯后導致未加觸發(fā)脈沖，而造成單只晶閘管工作。

實驗前首先檢查各個器件的完好性，避免接好線后盲目查