晶闸管的简易测试及导通关断条件实验1.docx
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晶闸管的简易测试及导通关断条件实验1
实验一晶闸管的简易测试及导通关断条件实验
1.实验目的：
1.掌握晶闸管的简易测试方法；
2.验证晶闸管的导通条件及关断方法。
2.实验电路
见图1-1。
1.实验设备：
1.自制晶闸管导通与关断实验板
2.0～30V直流稳压电源
3.万用表
4.1.5V×3干电池
5.好坏晶闸管
2.实验内容及步骤：
1.鉴别晶闸管好坏
见图1-2所示，将万用表置于R×1位置，用表笔测量G、K之间的正反向电阻，阻值应为几欧～几十欧。
一般黑表笔接G，红表笔接K时阻值较小。
由于晶闸管芯片一般采用短路发射极结构（即相当于在门极与阴极之间并联了一个小电阻），所以正反向阻值差别不大，即使测出正反向阻值相等也是正常的。
接着将万用表调至R×10K档，测量G、A与K、A之间的阻值，无论黑表笔与红表笔怎样调换测量，阻值均应为无穷大，否则，说明管子已经损坏。
1.检测晶闸管的触发能力
检测电路如图所示。
外接一个4.5V电池组，将电压提高到6～7.5V（万用表内装电池不同）。
将万用表置于0.25～1A档，为保护表头，可串入一只R=4.5V/I档Ω的电阻（其中：
I档为所选择万用表量程的电流值）。
电路接好后，在S处于断开位置时，万用表指针不动；然后闭合S（S可用导线代替），使门极加上正向触发电压，此时，万用表指针应明显向右偏，并停在某一电流位置，表明晶闸管已经导通。
接着断开开关S，万用表指针应不动，说明晶闸管触发性能良好。
1.检测晶闸管的导通条件：
1.首先将S1～S3断开，闭合S4，加上30V正向阳极电压，然后让门极开路或接一4.5V电压，观看晶闸管是否导通，灯泡是否亮。
2.加30V反向阳极电压，门极开路、接－4.5V或接＋4.5V电压，观察晶闸管是否导通，灯泡是否亮。
3.阳极、门极都加正向电压，观看晶闸管是否导通，灯泡是否亮。
4.灯亮后去掉门极电压，看灯泡是否亮；再加－4.5V反向门极电压，看灯泡是否继续亮，为什么？
2.晶闸管关断条件实验
1.接通正30V电源，再接通4.5V正向门极电压使晶闸管导通，灯泡亮，然后断开门极电压。
2.去掉30V阳极电压，观察灯泡是否亮。
3.接通30V正向阳极电压及正向门极电压使灯亮，然后闭合S1，断开门极电压。
然后接通S2，看灯泡是否熄灭。
4.再把晶闸管导通，断开门极电压，然后闭合S3，再立即打开S3，观察灯泡是否熄灭。
5.断开S4，再使晶闸管导通，断开门极电压。
逐渐减小阳极电压，当电流表指针由某值突然降到零时刻值就是被测晶闸管的维持电流。
此时若再升高阳极电压，灯泡也不再发亮，说明晶闸管已经关断。
１.实验报告要求：
总结导通条件及关断条件。
２．总结简易判断晶闸管好坏的方法。
图1-2判别晶闸管好坏
图1-3检测晶闸管触发能力
实验二锯齿波同步移相触发电路实验
一、实验目的
（1）加深理解锯齿波同步移相触发电路的工作原理及各元件的作用。
（2）掌握锯齿波同步移相触发电路的调试方法。
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”等几个模块。
2
DJK03晶闸管触发电路
该挂件包含“锯齿波同步移相触发电路”等模块。
3
双踪示波器
自备
三、实验线路及原理
锯齿波同步移相触发电路的原理图如图1所示。
锯齿波同步移相触发电路由同步检测、锯齿波形成、移相控制、脉冲形成、脉冲放大等环节组成，其工作原理可参见电力电子技术教材中的相关内容。
图1
四、实验内容
（1）锯齿波同步移相触发电路的调试。
（2）锯齿波同步移相触发电路各点波形的观察和分析。
五、预习要求
（1）阅读电力电子技术教材中有关锯齿波同步移相
触发电路的内容，弄清锯齿波同步移相触发电路的工作原理。
（2）掌握锯齿波同步移相触发电路脉冲初始相位的调整方法。
六、思考题
（1）锯齿波同步移相触发电路有哪些特点?
（2）锯齿波同步移相触发电路的移相范围与哪些参数有关?
（3）为什么锯齿波同步移相触发电路的脉冲移相范围比正弦波同步
移相触发电路的移相范围要大?
七、实验方法
（1）在“DZSZ-1型电机及自动控制实验装置”上使用时，通过操作控制屏左侧的自藕调压器，将输出的线电压调到220V左右，然后才能将电源接入挂件），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，这时挂件中所有的触发电路都开始工作，用双踪示波器观察锯齿波同步触发电路各观察孔的电压波形。
①同时观察同步电压和“1”点的电压波形，了解“1”点波形形成的原因。
②观察“1”、“2”点的电压波形，了解锯齿波宽度和“1”点电
压波形的关系。
③调节电位器RP1，观测“2”点锯齿波斜率的变化。
④观察“3”～“6”点电压波形和输出电压的波形，记下各波形的幅值与宽度，并比较“3”点电压U3和“6”点电压U6的对应关系。
（2）调节触发脉冲的移相范围
将控制电压Uct调至零（将电位器RP2顺时针旋到底），用示波器观察同步电压信号和“6”点U6的波形，调节偏移电压Ub（即调RP3电位器），使α=170°，其波形如图2所示。
图2锯齿波同步移相触发电路
（3）调节Uct（即电位器RP2）使α=60°，观察并记录U1～U6及输出“G、K”脉冲电压的波形，标出其幅值与宽度，并记录在下表中（可在示波器上直接读出，读数时应将示波器的“V/DIV”和“t/DIV”微调旋钮旋到校准位置）。
U1
U2
U3
U4
U5
U6
幅值（V）
宽度（ms）
八、实验报告
（1）整理、描绘实验中记录的各点波形，并标出其幅值和宽度。
（2）总结锯齿波同步移相触发电路移相范围的调试方法，如果要求在Uct=0的条件下，使α=90°，如何调整?
（3）讨论、分析实验中出现的各种现象。
九、注意事项
1.双踪示波器有两个探头，可同时观测两路信号，但这两探头的地线都与示波器的外壳相连，所以两个探头的地线不能同时接在同一电路的不同电位的两个点上，否则这两点会通过示波器外壳发生电气短路。
为此，为了保证测量的顺利进行，可将其中一根探头的地线取下或外包绝缘，只使用其中一路的地线，这样从根本上解决了这个问题。
当需要同时观察两个信号时，必须在被测电路上找到这两个信号的公共点，将探头的地线接于此处，探头各接至被测信号，只有这样才能在示波器上同时观察到两个信号，而不发生意外。
（2）由于脉冲“G”、“K”输出端有电容影响，故观察输出脉冲电压波形时，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。
实验三单相桥式全控整流及有源逆变电路实验
一、实验目的
（1）加深理解单相桥式全控整流及逆变电路的工作原理。
（2）研究单相桥式变流电路整流的全过程。
（3）研究单相桥式变流电路逆变的全过程，掌握实现有源逆变的条件。
（4）掌握产生逆变颠覆的原因及预防方法。
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晶闸管触发电路
该挂件包含“锯齿波同步触发电路”模块。
4
DJK10变压器实验
该挂件包含“逆变变压器”以及“三相不控整流”等模块。
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
图1为单相桥式整流带电阻电感性负载，其输出负载R用D42三相可调电阻器，将两个900Ω接成并联形式，电抗Ld用DJK02面板上的700mH，直流电压、电流表均在DJK02面板上。
触发电路采用DJK03组件挂箱上的“锯齿波同步移相触发电路Ⅰ”和“Ⅱ”。
图2为单相桥式有源逆变原理图，三相电源经三相不控整流，得到一个上负下正的直流电源，供逆变桥路使用，逆变桥路逆变出的交流电压经升压变压器返馈回电网。
“三相不控整流”是DJK10上的一个模块，其“心式变压器”在此做为升压变压器用，从晶闸管逆变出的电压接“心式变压器”的中压端Am、Bm，返回电网的电压从其高压端A、B输出，为了避免输出的逆变电压过高而损坏心式变压器，故将变压器接成Y/Y接法。
图中的电阻R、电抗Ld和触发电路与整流所用相同。
有关实现有源逆变的必要条件等内容可参见电力电子技术教材的有关内容。
图1单相桥式整流实验原理图
图2单相桥式有源逆变电路实验原理图
四、实验内容
（1）单相桥式全控整流电路带电阻电感负载。
（2）单相桥式有源逆变电路带电阻电感负载。
（3）有源逆变电路逆变颠覆现象的观察。
五、预习要求
（1）阅读电力电子技术教材中有关单相桥式全控整流电路的有关内容。
（2）阅读电力电子技术教材中有关有源逆变电路的内容，掌握实现有源逆变的基本条件。
六、思考题
实现有源逆变的条件是什么?
在本实验中是如何保证能满足这些条件?
七、实验方法
（1）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的“外接220V”端，按下“启动”按钮，打开DJK03电源开关，用示波器观察锯齿波同步触发电路各观察孔的电压波形。
将控制电压Uct调至零（将电位器RP2顺时针旋到底），观察同步电压信号和“6”点U6的波形，调节偏移电压Ub（即调RP3电位器），使α=180°。
将锯齿波触发电路的输出脉冲端分别接至全控桥中相应晶闸管的门极和阴极，注意不要把相序接反了，否则无法进行整流和逆变。
将DJKO2上的正桥和反桥触发脉冲开关都打到“断”的位置,并使Ulf和Ulr悬空，确保晶闸管不被误触发。
（2）单相桥式全控整流
按图3-5接线，将电阻器放在最大阻值处，按下“启动”按钮，保持Ub偏移电压不变（即RP3固定），逐渐增加Uct（调节RP2），在α=0°、30°、60°、90°、120°时，用示波器观察、记录整流电压Ud和晶闸管两端电压Uvt的波形，并记录电源电压U2和负载电压Ud的数值于下表中。
α
30°
60°
90°
120°
U2
Ud（记录值）
Ud（计算值）
计算公式:
Ud＝O.9U2（1+cosα）/2
（3）单相桥式有源逆变电路实验
按图2接线，将电阻器放在最大阻值处，按下“启动”按钮，保持Ub偏移电压不变（即RP3固定），逐渐增加Uct（调节RP2），在β=30°、60°、90°时，观察、记录逆变电流Id和晶闸管两端电压Uvt的波形，并记录负载电压Ud的数值于下表中。
β
30°
60°
90°
U2
Ud（记录值）
Ud（计算值）
（4）逆变颠覆现象的观察
调节Uct,使α=150°，观察Ud波形。
突然关断触发脉冲（可将触发信号拆去），用双踪慢扫描示波器观察逆变颠覆现象，记录逆变颠覆时的Ud波形。
八、实验报告
（1）画出α=30°、60°、90°、120°、150°时Ud和UVT的波形。
（2）画出电路的移相特性Ud=f（α）曲线。
（3）分析逆变颠覆的原因及逆变颠覆后会产生的后果。
九、注意事项
（1）双踪示波器有两个探头，可同时观测两路信号，但这两探头的地线都与示波器的外壳相连，所以两个探头的地线不能同时接在同一电路的不同电位的两个点上，否则这两点会通过示波器外壳发生电气短路。
为此，为了保证测量的顺利进行，可将其中一根探头的地线取下或外包绝缘，只使用其中一路的地线，这样从根本上解决了这个问题。
当需要同时观察两个信号时，必须在被测电路上找到这两个信号的公共点，将探头的地线接于此处，探头各接至被测信号，只有这样才能在示波器上同时观察到两个信号，而不发生意外。
（2）在本实验中，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，并将Ulf及Ulr悬空，避免误触发。
（3）为了保证从逆变到整流不发生过流，其回路的电阻R应取比较大的值，但也要考虑到晶闸管的维持电流，保证可靠导通。
实验五单相交流调压电路实验
一、实验目的
熟悉用双向可控硅组成的交流调压电路的结构与工作原理。
二、实验所需挂件及附件
序号
型号
备注
1.
DJK01电源控制屏
2.
DJK22单相交流调压/调功电路
3.
慢扫描双踪示波器
自备
4.
万用表
自备
三、实验线路及原理
将一种形式的交流电变成另一种形式的交流电，可以通过改变电压、电流、频率和相位等参数。
只改变相位而不改变交流电频率的控制,在交流电力控制中称为交流调压。
单相交流调压的典型电路如图1所示。
图1单相交流调压电路
本实验采用双向可控硅BCR（Z0409MF）取代由两个单向可控硅SCR反并联的结构形式，并利用RC充放电电路和双向触发二极管DB3的特点，在每半个周波内，通过对双向可控硅的通断进行移相触发控制，可以方便地调节输出电压的有效值。
由图2可见，正负半周控制角α的起始时刻均为电源电压的过零时刻,且正负半周的控制角相等,可见负载两端的电压波形只是电源电压波形的一部份。
在电阻性负载下,负载电流和负载电压的波形相同，α角的移相范围为0≤α≤π,α=0时,相当于可控硅一直导通,输入电压为最大值，U0=Ui灯最亮；随着α的增大，U0逐渐降低，灯的亮度也由亮变暗,直至α=π时，U0=0,灯熄灭。
此外α=0时，功率因数cosφ=1，随着α的增大，输入电流滞后于电压且发生畸变，cosφ也逐渐降低,且对电网电压电流造成谐波污染。
交流调压电路已广泛用于调光控制，异步电动机的软起动和调速控制。
和整流电路一样，交流调压电路的工作情况也和负载的性质有很大的关系,在阻感负载时，若负载上电压电流的相位差为φ,则移相范围为φ≤α≤π，详细分析从略。
图2单相交流调压电路波形图
四、实验内容
交流调压电路的测试。
五、思考题
双向晶闸管与两个单向晶闸管反并联的不同点？
控制方式有什么不同？
六、实验方法
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DJK22的“Ui”电源输入端，按下“启动”按钮。
接入220V，15W的灯泡负载，打开交流调压电路的电源开关。
调节面板上的“移相触发控制”电位器RW，观察白炽灯亮暗的变化。
调节“移相触发控制”电位器，用双踪示波器同时观察电容器两端及BCR触发极信号波形的变化规律，并记录。
取不同的α值，用示波器分别观测BCR触发信号及白炽灯两端的波形，并记录。
七、实验报告
按实验方法的要求，分别画出各电路的测试波形，并分析。
八、注意事项
（1）双踪示波器有两个探头，可同时测量两路信号，但这两探头的地线都与示波器的外壳相连，所以两个探头的地线不能同时接在同一电路的不同电位的两个点上，否则这两点会通过示波器外壳发生电气短路。
为此，为了保证测量的顺利进行，可将其中一根探头的地线取下或外包绝缘，只使用其中一路的地线，这样从根本上解决了这个问题。
当需要同时观察两个信号时，必须在被测电路上找到这两个信号的公共点，将探头的地线接于此处，探头各接至被测信号，只有这样才能在示波器上同时观察到两个信号，而不发生意外。
（2）调功电路的触发控制电路，其低压直流电源是通过交流电源电容降压，而不是通过降压变压器隔离，因此在实验时不要用手直接触模线路的低压部分，以免触电。
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