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实验三三相桥式全控整流电路实验_图文(精)

一、实验目的

(1)本实验旨在让学生深入了解三相桥式全控整流电路的工作原理和特性，通过实际操作，掌握该电路在电力电子技术中的应用。通过实验，学生能够学习到三相桥式全控整流电路的构成、工作过程以及其主要技术参数的计算方法，为后续学习和实际应用打下坚实基础。

(2)实验的主要目的是验证三相桥式全控整流电路的输出特性，包括输出电压、电流和功率因数等关键参数。通过对实验数据的分析，学生可以理解电路在不同负载条件下的工作状态，并学会如何通过调整电路参数来优化整流效果，提高电能转换效率。

(3)此外，本实验还旨在培养学生的动手能力和实际操作技能。通过亲自动手搭建电路、调整参数、测量数据，学生能够提高对电路实验设备的熟悉程度，增强解决实际问题的能力，为将来从事相关领域工作奠定良好的实践基础。同时，实验过程中对电路故障的分析与排除，也有助于提高学生的故障诊断和维修能力。

二、实验原理

(1)三相桥式全控整流电路是一种常见的电力电子电路，它由六个可控硅元件组成，能够将三相交流电转换为直流电。该电路的工作原理基于可控硅元件的开关特性，通过控制可控硅的导通和截止，实现对交流电压的整流。在整流过程中，三相交流电压分别通过三个桥臂上的可控硅进行整流，每个桥臂包含两个可控硅，一个用于导通，一个用于截止。当输入的三相交流电压达到一定值时，相应的可控硅导通，电流通过负载；当电压低于导通阈值时，可控硅截止，电流中断。例如，在一个典型的三相桥式全控整流电路中，如果输入电压为380V，则每个桥臂上的可控硅导通电压约为1.2V，整流输出电压约为537V。

(2)在三相桥式全控整流电路中，输出电压和电流的波形与输入电压和电流的波形有直接关系。当输入电压为正半周时，对应桥臂上的两个可控硅导通，电流通过负载；当输入电压为负半周时，对应桥臂上的两个可控硅截止，电流中断。这种工作方式使得输出电压波形呈现为脉动直流，其峰值电压为输入电压峰值的两倍，即约为2×√3×输入电压。例如，若输入电压为380V，则输出电压峰值约为680V。同时，输出电流波形也呈现为脉动直流，其平均值与输入电流的平均值相等。在实际应用中，为了减小输出电压和电流的脉动，通常会在电路中串联滤波电感或电容，以平滑输出波形。

(3)三相桥式全控整流电路的功率因数是一个重要的性能指标，它反映了电路的有用功和无用功的比例。功率因数由电路的导通角θ决定，即可控硅导通的时间与输入电压周期的时间之比。当导通角θ为0°时，功率因数最低，接近于0；当导通角θ为180°时，功率因数最高，接近于1。例如，在一个三相桥式全控整流电路中，若导通角θ为120°，则功率因数约为0.866。为了提高功率因数，可以通过调整可控硅的触发角α来实现。当触发角α减小，导通角θ增大时，功率因数也随之提高。在实际应用中，通过合理设置触发角α，可以使得电路的功率因数达到最佳状态，从而提高电能利用效率。

三、实验步骤与内容

(1)实验开始前，首先进行电路的搭建。根据实验要求，准备三相桥式全控整流电路所需的元件，包括六个可控硅、六个触发器、滤波电感、滤波电容、负载电阻等。将元件按照电路图连接，确保连接正确无误。连接完成后，对电路进行初步检查，确保没有短路或接触不良的情况。例如，在一个实验中，可能需要使用三个桥臂，每个桥臂由两个可控硅组成，总共有六个可控硅，以及相应的触发器来控制它们的导通。

(2)接下来，进行电路的调试和测试。首先，对电路进行空载测试，观察输出电压和电流的波形，确认电路的基本工作状态。然后，逐步增加负载，观察输出电压和电流的变化，记录相应的数据。例如，在实验中，可能需要将负载电阻从10Ω逐步增加到100Ω，并记录在不同负载下的输出电压和电流值。通过这些数据，可以分析电路的输出特性，如输出电压的脉动程度、电流的波形等。

(3)在完成基本测试后，进行滤波电路的调整。通过改变滤波电感和电容的参数，观察输出电压和电流波形的变化，以达到最佳的滤波效果。例如，在实验中，可能需要调整滤波电感的值为10mH，滤波电容的值为4700μF，以减小输出电压的脉动。此外，还可以通过改变触发角α来调整输出电压的波形，观察功率因数的变化。通过多次实验和调整，可以找到最佳的触发角，使得电路的功率因数达到最高，同时输出电压和电流的波形也最为平滑。