电力电子实验3 单相交流调压电路实验(1)V3.0版
单相交流调压电路实验报告
大学电力电子技术课程设计总结报告题目：单相交流调压电路学生姓名：系别：专业年级：指导教师：年月日一、实验目的与要求(1)加深理解单相交流调压电路的工作原理。
(2)掌握单相交流调压电路的调试步骤和方法。
(3)熟悉单相交流调压电路各点的电压波形。
(4) 掌握直流电动机调压调速方法电力电子技术是专业技术基础课，做课程设计是为了让我们运用学过的电路原理的知识，独立进行查找资料、选择方案、设计电路、撰写报告、制作电路等，进一步加深对变流电路基本原理的理解，提高运用基本技能的能力，为今后的学习和工作打下良好的基础，同时也锻炼了自己的实践能力。
二、实验设备及仪器1、DT01B 电源控制屏2、DT09 转速显示3、DT15 交流电压表4、DT14 直流电流表5、DT20 电阻（900欧）6、DT04 电阻（3000欧）7、DT02 220V直流稳压电源8、DDS12单相交流调压电路触发器9、DD202 晶闸管、二极管、续流二极管、电感 10、导线若干 11、双踪示波器三、实验线路及原理1、主电路的设计所谓交流调压就是将两个晶闸管反并联后串联在交流电路中，在每半个周波内通过控制晶闸管开通相位，可以方便的调节输出电压的有效值。
交流调压电路广泛用于灯光控制及异步电动机的软启动，也用于异步电动机调速。
此外，在高电压小电流或低电压大电流之流电源中，也常采用交流调压电路调节变压器一次电压。
本次课程设计主要是研究单相交流调压电路的设计。
由于交流调压电路的工作情况与负载的性质有很大的关系，因此下面就反电势电阻负载予以重点讨论。
①电阻负载图1、图2分别为电阻负载单相交流调压电路图及其波形。
图中的晶闸管VT1和VT2也可以用一个双向晶闸管代替。
在交流电源U2的正半周和负半周，分别对VT1和VT2的移相控制角进行控制就可以调节输出电压正、负半周α起始时刻（α=0），均为电压过零时刻。
在tωα=时，对VT1施加触发脉冲，当VT1正向偏置而导通时，负载电压波形与电源电压波形相同；在tωπ=时，电源电压过零，因电阻性负载，电流也为零，VT1自然关断。
《电力电子技术》实验 指导书
《电力电子技术》实验指导书兰州工业高等专科学校电气工程系实验中心目录实验安全操作规程┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄Ⅰ实验一单结晶体管触发电路实验┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 1 实验二正弦波同步移相触发电路实验┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 3 实验三锯齿波同步移相触发电路实验┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 5 实验四西门子TCA785集成触发电路实验┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 7 实验五单相半波可控整流电路实验┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 11 实验六单相桥式半控整流电路实验┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 14 实验七单相桥式全控整流及有源逆变电路实验┄┄┄┄┄┄┄ 17 实验八三相半波可控整流电路实验┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 20 实验九三相半波有源逆变电路实验┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 23 实验十三相桥式半控整流电路实验┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 26 实验十一三相桥式全控整流及有源逆变电路实验┄┄┄┄┄┄ 29 实验十二单相交流调压电路实验(1) ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 33 实验十三单相交流调压电路实验(2) ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 36 实验十四单相交流调功电路实验┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 39 实验十五三相交流调压电路实验┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 42 实验十六直流斩波电路原理实验┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 45实验十七单相正弦波脉宽调制（SPWM）逆变电路实验┄┄┄┄ 48实验十八全桥DC-DC变换电路实验┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 53 实验十九直流斩波电路的性能研究（六种典型线路）┄┄┄┄ 55 实验二十单相斩控式交流调压电路实验┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 61实验安全操作规程为了顺利完成电力电子技术实验，确保实验时人身安全与设备可靠运行要严格遵守如下安全操作规程：(1)在实验过程时，绝对不允许实验人员双手同时接到隔离变压器的两个输出端，将人体作为负载使用。
(2)为了提高学生的安全用电常识，任何接线和拆线都必须在切断主电源后方可进行。
(整理)电力电子实验指导书完全版
电力电子技术实验指导书目录实验一单相半波可控整流电路实验 (1)实验二三相桥式全控整流电路实验 (4)实验三单相交流调压电路实验 (7)实验四三相交流调压电路实验 (9)实验装置及控制组件介绍 (11)实验一单相半波可控整流电路实验一、实验目的1.熟悉单结晶体管触发电路的工作原理及各元件的作用；2.对单相半波可控整流电路在电阻负载及电阻电感负载时的工作做全面分析；3.了解续流二极管的作用；二、实验线路及原理熟悉单结晶体管触发电路的工作原理及线路图,了解各点波形形状。
将单结晶体管触发电路的输出端“G”和“K”端接至晶闸管的门极和阴极，即构成如图1-1所示的实验线路。
图1-1 单结晶体管触发的单相半波可控整流电路三、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；=f（α）特性的测定；3.单相半波整流电路带电阻性负载时Ud/U24.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；四、实验设备1.电力电子实验台2.RTDL09实验箱3.RTDL08实验箱4.RTDL11实验箱5.RTDJ37实验箱6.示波器；7.万用表；五、预习要求1.了解单结晶体管触发电路的工作原理，熟悉RTDL09实验箱；2.复习单相半波可控整流电路的有关内容，掌握在接纯阻性负载和阻感性负载时，电路各部分的电压和电流波形；3.掌握单相半波可控整流电路接不同负载时Ud、Id的计算方法。
六、思考题1.单相桥式半波可控整流电路接阻感性负载时会出现什么现象？如何解决？七、实验方法1．单相半波可控整流电路接纯阻性负载调试触发电路正常后，合上电源，用示波器观察负载电压Ud、晶闸管VT两端电压波形U VT，调节电位器RP1，观察α=30o、60o、90o、120o、150o、180o时的Ud、U VT，记录于下表1-1中。
波形，并测定直流输出电压Ud和电源电压U22．单结晶体管触发电路的调试RTDL09的电源由电源电压提供（下同），打开实验箱电源开关，按图1-1电路图接线，负载为RTDJ37实验箱，选择最大的电阻值，调节移相可变电位器RP1，用示波器观察单结晶体管触发电路的输出电压波形（即用于单相半波可控整流的触发脉冲）。
单相交流调压电路仿真实验报告
单相交流调压电路仿真实验报告一、实验目的本实验旨在通过仿真模拟，深入理解单相交流调压电路的工作原理和性能特点，掌握其电压调节原理和操作方法，提高对电力电子技术的理解和应用能力。
二、实验原理单相交流调压电路是通过控制开关器件的通断，调节输入交流电压的幅值和相位，以达到调节输出电压的目的。
根据控制方式的不同，单相交流调压电路可以分为斩波调压和相控调压两种。
本实验采用斩波调压方式。
斩波调压是通过控制开关器件的通断时间，调节输出电压的幅值。
当开关器件导通时，输出电压为输入电压；当开关器件关断时，输出电压为0。
通过调节开关器件的通断时间，可以改变输出电压的平均值，从而实现调节输出电压幅值的目的。
三、实验设备本实验使用MATLAB/Simulink软件进行仿真模拟，实验设备包括计算机、MATLAB/Simulink软件、电源模块、电阻器、电感器和开关器件等。
四、实验步骤1. 打开MATLAB/Simulink软件，新建一个仿真模型；2. 搭建单相交流调压电路的仿真模型，包括电源模块、电阻器、电感器、开关器件等；3. 设置仿真参数，如仿真时间、采样时间等；4. 启动仿真，观察并记录仿真结果；5. 分析仿真结果，包括输出电压的波形、相位、幅值等；6. 调整开关器件的通断时间，观察输出电压的变化，并分析斩波调压原理；7. 整理实验数据和波形，撰写实验报告。
五、实验结果与分析通过仿真模拟，我们得到了单相交流调压电路在不同开关器件通断时间下的输出电压波形。
从实验结果可以看出，当开关器件导通时间越长，输出电压的幅值就越高；当开关器件关断时间越长，输出电压的幅值就越低。
这个结果表明斩波调压原理是可行的。
此外，我们还观察了输出电压的相位变化。
当开关器件导通时，输出电压与输入电压同相位；当开关器件关断时，输出电压为0。
这说明斩波调压方式不会改变输出电压的相位。
六、结论与总结通过本次单相交流调压电路的仿真实验，我们深入了解了斩波调压电路的工作原理和性能特点，掌握了其电压调节方法和操作技巧。
单相交流调压电路实验
实验三单相交流调压电路实验(1)一、实验目的(1)加深理解单相交流调压电路的工作原理。
(2)加深理解单相交流调压电路带电感性负载对脉冲及移相范围的要求。
(3)了解KC05晶闸管移相触发器的原理和应用。
二、实验所需挂件及附件三、实验线路及原理本实验采用KCO5晶闸管集成移相触发器。
该触发器适用于双向晶闸管或两个反向并联晶闸管电路的交流相位控制，具有锯齿波线性好、移相范围宽、控制方式简单、易于集中控制、有失交保护、输出电流大等优点。
单相晶闸管交流调压器的主电路由两个反向并联的晶闸管组成，如图3-13所示。
图中电阻R用D42三相可调电阻，将两个900Ω接成并联接法，晶闸管则利用DJK02上的反桥元件，交流电压、电流表由DJK01控制屏上得到，电抗器L d从DJK02上得到，用700mH。
图 3-13 单相交流调压主电路原理图四、实验内容(1)KC05集成移相触发电路的调试。
(2)单相交流调压电路带电阻性负载。
(3)单相交流调压电路带电阻电感性负载。
五、预习要求(1)阅读电力电子技术教材中有关交流调压的内容，掌握交流调压的工作原理。
(2)学习本教材1-3节中有关单相交流调压触发电路的内容，了解KCO5晶闸管触发芯片的工作原理及在单相交流调压电路中的应用。
六、思考题(1)交流调压在带电感性负载时可能会出现什么现象?为什么?如何解决?(2)交流调压有哪些控制方式? 有哪些应用场合?七、实验方法(l)KCO5集成晶闸管移相触发电路调试将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的“外接220V ”端，按下“启动”按钮，打开DJK03电源开关，用示波器观察“1”～“5”端及脉冲输出的波形。
调节电位器RP1，观察锯齿波斜率是否变化，调节RP2，观察输出脉冲的移相范围如何变化，移相能否达到170°，记录上述过程中观察到的各点电压波形。
单相交流调压电路(电阻负载)
实验一：单相交流调压电路(电阻负载)一、 实验容对单相交流调压电路的原理能够理解，并能够通过MATLAB 仿真得出当α为不同角度时的仿真波形。
最后通过分析仿真波形来了解单相交流调压电路（电阻负载）的工作情况。
电路模型由交流电源、反并联的两个晶闸管、触发模块、电阻负载组成。
单相交流调压电路（电阻负载）如图1-1所示。
我所要分析的问题是α为不同值时，输出电压及电流的波形变化。
图1-1二、 实验原理图1-1为纯电阻负载的单相调压电路。
图中晶闸管VT1和VT2反并联连接与负载电阻R 串联接到交流电源U 2上。
当电源电压正半周开始时出发VT1，负半周开始时触发VT2，形同一个无触点开关，允许频繁操作，因为无电弧，寿命特长。
在交流电源的正半周αω=t 时，触发导通VT1，导通角为1θ= απ-；在负半周αω=t +π时，触发导通VT2，导通角为2θ= απ-。
负载端电压U 为下图所示斜线波形。
这时负载电压U 为正弦波的一部分，宽度为（απ-），若正负半周以同样的移相角α触发VT1和VT2，则负载电压U 的宽度会发生变化，那么负载电压有效值也将随α角而改变，从而实现交流调压。
三、 实验步骤在MATLAB 新建一个Model ，命名为zuxingfuzai ，同时模型建立如下图所示图1-2 电阻负载的电路建模图四、仿真结果仿真参数：选择ode23tb算法，将相对误差设置为1e-3，开始仿真时间设置为0，停止仿真时间设置为0.06，其他的选项为默认设置。
模型参数设置参数设置为频率（Frequency）为50Hz，电压幅值100V，“measurements”测量选“V oltage” 其他为默认设置，如图所示触发信号uG1参数设置：幅值（Amplitude）电压为12V；周期（Period）为0.02s；占空比（Pulse Width）为40%；时相延迟（Phase delay）为（α*0.02/360）其他为默认设置，如图所示。
电力电子技术实验实验十三 单相交流调压电路的研究
α/( °)
60
uo
90
120
否与书中波形一致，脉冲变压器输出脉冲是否完好，记录这些 波形于下表中。
uA
uB
uC
uD
uE
ug
2、触发电路工作正常后，接上电阻负载R，做电阻负载实验。 按起动按钮，KM闭合，主电路接通电源，用示波器观察负载电 压uo的波形。改变Uc ，观察不同α角时波形的变化，并记录 α=60°、 90°、120°时的波形于下表中
及调试方法。
2、写预习报告 (1)实验的目的 (2)实验线路图 (3)实验仪器与设备 (4)实验内容与步骤 (5)实验注意事项 (6)预习题目的回答
三、实验设备及仪器
电力电子技术实验装置
1台
电抗器
1台
灯箱
1个
双踪示波器
1台
万用表
1块
四、实验电路图
五、实验内容
1、按图把线接好，闭合S，接通30V同步电压和直流电源， 用示波器检查KC05移相触发电路工作是否正常，A~E点波形是
一、实验目的
1、通过观察电阻负载的输出电压、电流波形，加深对双向晶 闸管交流调压电路工作原理的理解。 2、熟悉KC05晶闸管移相触发器的原理及应用。
二、要求学生实验前ห้องสมุดไป่ตู้的工作
1、预习相关理论知识 (1 ) 复习教材中有关内容，理解电路的工作原理。 （2）学习实验指导书中有关电路的内容，掌握电路工作原理
单相交流调压电路实验
单相交流调压电路实验(总8页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--课程名称：电力电子技术指导老师：成绩：实验名称：单相交流调压电路实验实验类型：同组学生姓名：一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一、实验目的和要求1.加深理解单相交流调压电路的工作原理2.加深理解单相交流调压电路带电感性负载对脉冲及移相范围的要求二、实验内容和原理1.实验内容（1）单相交流调压带电阻性负载（2）单相交流调压器带电阻-电感性负载2.实验原理本实验采用了锯齿波集成移相触发器。
该触发器适用于双向晶闸管或者两个反向并联晶闸管电路的交流相位控制，具有锯齿波形线性度好、移相范围宽、控制方式简单、易于集中控制、有失交保护、输出电流大等优点。
单相晶闸管交流调压器的主电路由两个反向并联的晶闸管组成，如图所示：单相交流调压器主电路原理图单相交流电路可以实现对交流电正负半周的对称控制，达到可以方便调节输出交流电压大小的目的，实现交流控制。
（1）电阻性负载通过调节控制角α的大小可以实现交流电路的可调压输出，其波形为“缺块”的正弦波。
负载电阻电压有效值为παπαπωωππα-+==⎰2sin 21sin 211221U t d t U U 晶闸管电流有效值为)22sin 1(21sin 22112221παπαωωππα+-==⎰RU t d R t U I T（2）电阻电感性负载VT1和VT2分别在U1正半周和负半周触发导通，但是电感电流等于0时才能关断。
调压器调节大电感和电阻负载时，需保证宽脉冲出发或后延固定、前沿可调、最大宽度可达180°的脉冲列触发。
三、主要仪器设备1. MCL 现代运动控制技术实验台主控屏2. 给定灵素封锁器、速度变换器、速度调节器、电流调节器挂箱3. 单结晶体管、正弦波、锯齿波触发电路挂箱4. 滑线变阻器5. 双踪记忆示波器6. 数字式万用表 四、操作方法和实验步骤 1. 单相交流调压器带电阻性负载（1）将主控屏I 桥的两只晶闸管VT1和VT4反并联形成交流电调压器，将触发器的输出脉冲G1、K1、G3、K3分别接至主电路相应的VT1和VT4的门极和阴极（2）把开关S 拨向左边，接上电阻性负载（可用两只滑线电阻器并联），并调节电阻值到最大（3）将给定器的接地端与锯齿波触发电路7端相连，给定电位器RP1逆时针调到底，使得Uct=0.调节锯齿波同步移相触发电路偏移电压电位器RP2。
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实验十二单相交流调压电路实验(1)
一、实验目的
(1)加深理解单相交流调压电路的工作原理。
(2)加深理解单相交流调压电路带电感性负载对脉冲及移相范围的要求。
(3)了解KC05晶闸管移相触发器的原理和应用。
二、实验所需挂件及附件
三、实验线路及原理
本实验采用KCO5晶闸管集成移相触发器。
该触发器适用于双向晶闸管或两个反向并联晶闸管电路的交流相位控制，具有锯齿波线性好、移相范围宽、控制方式简单、易于集中控制、有失交保护、输出电流大等优点。
单相晶闸管交流调压器的主电路由两个反向并联的晶闸管组成，如图3-13所示。
图中电阻R用D42三相可调电阻，将两个900Ω接成并联接法，晶闸管则利用DJK02上的反桥元件，交流电压、电流表由DJK01控制屏上得到，电抗器L d从DJK02上得到，用700mH。
图 3-13 单相交流调压主电路原理图
四、实验内容
(1)KC05集成移相触发电路的调试。
(2)单相交流调压电路带电阻性负载。
(3)单相交流调压电路带电阻电感性负载。
五、预习要求
(1)阅读电力电子技术教材中有关交流调压的内容，掌握交流调
压的工作原理。
(2)学习本教材1-3节中有关单相交流调压触发电路的内容，了解KCO5晶闸管触发芯片的工作原理及在单相交流调压电路中的应用。
六、思考题
(1)交流调压在带电感性负载时可能会出现什么现象?为什么?如何解决?
(2)交流调压有哪些控制方式? 有哪些应用场合?
七、实验方法
(l)KCO5集成晶闸管移相触发电路调试
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的“外接220V”端，按下“启动”按钮，打开DJK03电源开关，用示波器观察“1”～“5”端及脉冲输出的波形。
调节电位器RP1，观察锯齿波斜率是否变化，调节RP2，观察输出脉冲的移相范围如何变化，移相能否达到170°，记录上述过程中观察到的各点电压波形。
(2)单相交流调压带电阻性负载
将DJKO2面板上的两个晶闸管反向并联而构成交流调压器，将触发器的输出脉冲端“G1”、“K1”、“G2”和“K2”分别接至主电路相应晶闸管的门极和阴极。
接上电阻性负载，用示波器观察负载电压、晶闸管两端电压U vT的波形。
调节“单相调压触发电路”上的电位器RP2，观察在不同α角时各点波形的变化，并记录α=60°、60°、90°、120°时的波形。
(3)单相交流调压接电阻电感性负载
①在进行电阻电感性负载实验时，需要调节负载阻抗角的大小，因此应该知道电抗器的内阻和电感量。
常采用直流伏安法来测量内阻，如图3-14所示。
电抗器的内阻为
R
=U L/I (3-1)
L
电抗器的电感量可采用交流伏安法测量，如图3-15所示。
由于电流大时，对电抗器的电感量影响较大，采用自耦调压器调压，多测几次取其平均值，从而可得到交流阻抗。
I
U L Z L = (3-2) 电抗器的电感为 (3-3) 这样，即可求得负载阻抗角
在实验中，欲改变阻抗角，只需改变滑线变阻器R 的电阻值即可。
图3-14用直流伏安法测电抗器内阻 图3-15用交流伏安法测定电感量
②切断电源，将L 与R
串联，改接为电阻电感性负载。
按下“启动”按钮，用双踪示波器同时观察负载电压U 1和负载电流I 1的波形。
调节R 的数值，使阻抗角为一定值,观察在不同α角时波形的变化情况， 记录α＞φ、α= φ、α＜φ三种情况下负载两端的电压U 1和流过负载的电流I 1波形。
八、实验报告
(1)整理、画出实验中所记录的各类波形。
(2)分析电阻电感性负载时，α角与φ角相应关系的变化对调压器工作的影响。
f R Z L L L π22
2-=L
d R R L
+=ωϕarct an
(3)分析实验中出现的各种问题。
九、注意事项
(1) 可参考实验六的注意事项 (1)、(2)
(2)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，并将U lf及U lr悬空，避免误触发。
(3)可以用DJK02-1上的触发电路来触发晶闸管。
(4)由于“G”、“K“输出端有电容影响，故观察触发脉冲电压波形时，需将输出端“G”和“K”分别接到晶闸管的门极和阴极（或者也可用约100Ω左右阻值的电阻接到“G”、“K”两端，来模拟晶闸管门极与阴极的阻值），否则，无法观察到正确的脉冲波形。
注：实验时间学号前24号周六（六月一日）10点-11点
其余的11点-12点。