半导体变流技术

实验一 晶闸管的简易测试及其导通、关断条件一、实验目的：1.观察晶闸管的结构，掌握晶闸管测试的正确方法；2.研究晶闸管的导通条件；3.研究晶闸管的关断条件。

二、实验所需挂件及附件1. TH-DD 实验台电源控制屏；2. DJK02三相变流桥路挂箱；3.直流电压、电流表。

三、实验线路及原理图1-1 晶闸管的简易测试及其导通、关断条件实验线路图四、实验内容1. 晶闸管导通条件的测试。

2. 晶闸管关断条件的测试。

3. 测试参数：触发电流（Ig ）；维持电流（I H ）；晶闸管导通压降（U AK ）；触发电平。

12V五、预习要求1.阅读半导体变流技术教材中有关晶闸管导通与关断条件的内容。

2.掌握晶闸管导通与关断时参数的测定方法。

六、实验方法1.选用DJK02挂件三相变流桥路上的一个晶闸管，按图1-1完成实验线路的连接。

其中电源采用实验台控制屏上的12V直流电源。

2.导通实验：先将电阻R1置最大值，R2置最小值，然后接通电源，缓慢调节R1使门极与阴极回路的触发电流逐渐增大，同时注意电压表和电流表的读书变化，当电压表上有电压值显示时，说明晶闸管已经触发导通，此时的电流表读数为出发电流（Ig）记录之；同时测出晶闸管的导通压降（U AK）；触发电平（U KG）。

将触发回路断开，观察主回路的导通情况并记录之。

3.关断实验：恢复断开的触发回路，调节R2使电压表读数下降，并注意仔细观察电压表读数的变化，当电压表的读数从某个值突然降到零时，晶闸管已经关断，此时主回路的电流即为维持电流（I H）。

七、实验报告1.根据实验记录判断被测晶闸管的好坏，写出简易的判断方法。

2.根据实验结果说明晶闸管的导通及关断条件八、注意事项1.正确连接实验线路。

同组同学互查一遍，通电实验前，应由指导教师检查一遍，方可开始实验。

2.注意正确选择测量数据所需的仪表，合理选择测量档位。

3.电压源在连接的时候注意正负极性，防止电源短路。

实验二单相桥式半控整流电路一、实验目的1.加深对单相桥式半控整流电路带电阻性、电阻电感性负载时各工作情况的理解。

2.了解续流二极管在单相桥式半控整流电路中的作用，学会对实验中出现的问题加以分析和解决。

二、实验所需挂件及附件1.TH-DD实验台控制屏；2.DJK02三相变流桥路；3.DJK03晶闸管触发电路；4.负载电阻；5.双踪示波器。

三、实验线路及原理本实验线路如图2-1所示，两组锯齿波同步移相触发电路均在DJK03挂件上，它们由同一个同步变压器保持与输入的电压同步，触发信号加到阴极的两个晶闸管，图中的负载使用灯泡。

二极管VD1、VD2、VD3及电感L d在DJK02挂件上，电感有三档可供选择，本实验用700mH。

四、实验内容1.锯齿波同步触发电路的调试。

2.单相桥式半控整流电路带电阻性负载。

3.单相桥式半控整流电路带电阻电感性负载。

五、预习要求1.阅读半导体变流技术教材中有关单相桥式半控整流电路的有关内容。

2.了解续流二极管在单相桥式半控整流电路中的作用。

图 2-1 单相桥式半控整流电路实验线路图六、思考题1.单相桥式半控整流电路在什么情况下会发生失控现象？2.在加续流二极管前后，单相桥式半控整流电路中晶闸管两端的电压波形如何？七、实验方法1.从实验台电源控制屏的三相调压输出（“U1、V1、W1、N”）侧输出一相电压，接到DJK03的“外接220V”端，按下“启动”按钮，打开DJK03电源开关，用双踪示波器观察“锯齿波同步触发电路”各观察孔的波形。

2.锯齿波同步移相触发电路的调试：其调试方法与实验三相同。

令Uct=0时（RP2电位器顺时针旋到底），α=170゜3.相桥式半控整流电路带电阻性负载：按原理图3-1接线，主电路接电阻性负载（灯泡），按下“启动”按钮，用示波器观察负载电压U d、晶闸管两端电压U VT和整流二极管两端电压U VD1的波形，调节锯齿波同步移相触发电路上的移相控制电位器RP2，观察并记录在不同α角时U d、U VT、U VD1的波形，测量相应电源电压U2和负载电压U d的数值，记录于下表中。

计算公式：U d=0.9U2（1+cosα）/2八、实验报告1.画出（1）电阻性负载，（2）电阻电感性负载时U d/U2=f（α）的曲线。

2.画出（1）电阻性负载，（2）电阻电感性负载，α角分别为30゜、60゜、90゜时的U d、U VT的波形。

3.说明续流二极管对消除失控现象的作用。

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是，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DJK02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U1f及U1r悬空，避免误触发。

3.用示波器探头观察波形时，注意不要用手接触探头的金属部分，采用“先接线，后通电”，“先断电，后拆线”的实验原则！避免触电事故。

4.为避免晶闸管意外损坏，实验是要注意以下几点：a.在主电路未接通时，首先要调试触发电路，只有触发电路工作正常后，才可以接通主电路。

b.在接通主电路前，必须先将控制电压Uct调到零，且将负载电阻调到最大阻值处；接通主电路后，才可逐渐加大控制电压Uct，避免过流。

c.要选择合适的负载电阻和电感，避免过流，在无法确定的情况下，应尽可能选用大的电阻值。

d.由于晶闸管有一定的维持电流，故要使晶闸管可靠工作，其通过的电流不能太小，否则会造成晶闸管时断时续。

e.在实验中要注意同步电压与触发相位的关系，锯齿波触发电路中，触发脉冲产生的位置是在同步电压的下半周，所以在主电路接线时应充分考虑到这个问题，否则实验就无法顺利完成。

实验四三相桥式半控整流电路的研究一、实验目的1.了解三相桥式半控整流电路的工作原理及输出电压，电流波形。

2.了解晶闸管在带电阻性及电阻电感性负载，在不同控制角α下的工作情况。

二、实验所需挂件及附件1.TH-DD实验台电源控制屏；2.DJK02三相变流桥路；3.滑线变阻器；4.双踪示波器。

三、实验线路与原理在中等容量的整流装置或要求不可逆的电力拖动中，可采用比三相全控桥式整流电路更简单、经济的三相桥式半控整流电路。

它由共阴极接法的三相半波可控整流电路与共阳极接法的三相半波不可控整流电路串联而成，因此这种电路兼有可控与不可控两者的特性。

共阳极组三个整流二极管总是在自然换流点换流，使电流换到不阴极电位更低的一相，而共阴极组三个晶闸管则要在触发后才能换到阳极电位高的一个。

输出整流电压U d的波形是三组整流电压波形之和，改变共阴极组晶闸管的控制角α，可获得0-2.34U2的直流可调电压。

具体线路可参见图4-1.四、实验内容1.三相桥式半控整流供电给电阻负载。

2.三相桥式半控整流供电给电阻电感负载。

图4-1 三相桥式半控整流电路实验原理图五、思考题1.为什么说可控整流电路供电给电动机负载与供电给电阻性负载在工作上有很大的差别？2.实验电路在电阻性负载工作是能否突加一阶跃控制电压？在电动机负载工作时呢？为什么？六、实验方法1.DJK02上“触发电路”的调试；（1）开总电源开关，操作电源控制屏上的“三相电网电压指示”开关，观察输入的三相电网电压是否平衡。

（2）开DJK02电源开关，拨动“触发脉冲指示”钮子开关，使“窄”发光管亮。

（3）察A、B、C三相的锯齿波，并调节A、B、C三相锯齿波斜率调节电位器（在各观测孔左侧），使三相锯齿波斜率尽可能一致。

2.三相半控桥式整流电路供电给电阻性负载时的特性测试。

按接线，将给定输出调到零，负载电阻放在最大阻值位置，按下“启动”按钮，缓慢调节给定，观察α在30゜，60゜，90゜，120゜等不同移相范围内整流电路的输出电压Ud，输出电路Id以及晶闸管端电压UVT的波形，并加以记录。

3.三相半控桥式整流电路供电给电阻电感性负载。

将电感700mH的Ld接入重复1步骤。

七、实验报告1.绘出实验的整流电路供电给电阻负载时的Ud=f（t），Id=f（t）以及晶闸管端电压U VT=f（t）的波形。

2.绘出整流电路在α=60゜，α=90゜时带电阻电感性负载时的波形。

八、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是，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DJK02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U1f及U1r悬空，避免误触发。

3.用示波器探头观察波形时，注意不要用手接触探头的金属部分，采用“先接线，后通电”，“先断电，后拆线”的实验原则！避免触电事故。