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实验三三相桥式全控整流电路实验

一、实验目的

(1)本实验旨在通过搭建三相桥式全控整流电路，让学生深入了解并掌握三相交流电转换为直流电的原理和方法。通过实验，使学生能够熟悉电力电子器件的控制特性，提高对电路性能分析和调试的能力。同时，本实验有助于培养学生的实际操作技能，增强其解决实际工程问题的能力。

(2)通过本实验，学生将学习三相桥式全控整流电路的基本结构、工作原理以及各个元件的作用。实验过程中，学生需要掌握如何正确连接电路，如何调整电路参数以实现最佳整流效果，并能够分析电路在不同工作条件下的性能表现。此外，实验还要求学生对整流电路的输出波形、效率、负载特性等进行深入研究。

(3)实验目的还包括验证三相桥式全控整流电路在实际应用中的可靠性、稳定性和经济性。通过对比不同整流电路的性能，学生可以了解不同电路在实际工程中的应用场景和优缺点，为今后从事相关领域的工作打下坚实的基础。此外，实验过程中，学生还需要学会使用示波器、万用表等仪器进行数据采集和分析，提高其电子测量技能。

二、实验原理

(1)三相桥式全控整流电路是一种将三相交流电转换为直流电的电力电子电路，主要由六个晶闸管组成，分为上桥臂和下桥臂。该电路通过控制晶闸管的导通和关断，实现对三相交流电的整流。在整流过程中，晶闸管在导通状态下允许电流通过，而在关断状态下则阻止电流流动。电路的工作原理基于晶闸管的触发特性，即通过在晶闸管的阳极和阴极之间施加适当的触发信号，使晶闸管从阻断状态转变为导通状态。

(2)在三相桥式全控整流电路中，三相交流电源通过变压器接入电路，变压器的作用是降低电压并隔离电源。三相交流电源的电压波形为正弦波，且三相之间互差120度。当三相交流电源接入电路时，上桥臂和下桥臂的晶闸管轮流导通，从而实现整流。在整流过程中，晶闸管的导通和关断顺序受到触发脉冲的控制。触发脉冲的生成通常采用移相触发电路，通过调整触发脉冲的相位，可以改变整流电路的输出电压波形和整流效果。

(3)三相桥式全控整流电路的输出电压和电流均为脉动直流，其脉动程度取决于晶闸管的导通角。导通角是指晶闸管导通期间所对应的正弦波电压的弧度数。导通角越大，整流效果越好，但同时也可能导致晶闸管的损耗增加。为了提高整流电路的输出质量，通常采用滤波电路对整流后的脉动直流进行平滑处理。滤波电路可以采用电感、电容或电感电容组合等形式，以减小输出电压和电流的脉动，提高直流电源的稳定性和可靠性。此外，整流电路的输出电压和电流还受到负载电阻、电源频率、晶闸管特性等因素的影响。因此，在设计和调试三相桥式全控整流电路时，需要综合考虑这些因素，以确保电路的正常运行和最佳性能。

三、实验内容与步骤

(1)实验开始前，首先需要搭建三相桥式全控整流电路。选用三相交流电源，电压为380V，频率为50Hz。电路中晶闸管型号为KP500-12，额定电流为500A，额定电压为1200V。变压器采用三相降压变压器，变比为1:10，输出电压为36V。电路中还包含滤波电感L1、L2，电容C1、C2，分别取值为10mH和1000μF。

(2)接下来进行实验步骤。首先，将三相交流电源接入电路，确保变压器输出电压稳定。然后，通过移相触发电路生成触发脉冲，调节触发脉冲的相位，观察晶闸管的导通和关断情况。记录不同触发相位下的输出电压波形和电流波形，并与理论计算值进行比较。例如，当触发相位为120度时，理论计算输出电压约为60V，实际测量值应为60V左右。

(3)在实验过程中，逐步调整晶闸管的触发角度，观察输出电压和电流的变化。例如，当触发角度为30度时，输出电压约为10V，电流约为5A。当触发角度为60度时，输出电压约为20V，电流约为10A。记录不同触发角度下的输出电压、电流和功率因数，分析整流电路的性能。实验结束后，整理实验数据，绘制输出电压、电流与触发角度的关系曲线，分析整流电路的动态特性和稳定性。

四、实验数据分析与处理

(1)在实验数据分析与处理阶段，首先对实验过程中采集到的电压和电流波形进行观察和记录。以一组实验数据为例，当触发相位为120度时，输出电压峰值约为60V，有效值约为42.4V，电流峰值约为50A，有效值约为35.4A。通过对这些数据的分析，可以计算出整流电路的功率因数为0.85。同时，利用示波器测量不同触发角度下的输出电压和电流，得到一系列对应数据。

(2)接下来，将实验数据与理论计算值进行对比。以触发角度为60度为例，理论计算输出电压应为20V，实际测量值为19.8V，误差为0.2V。同理，计算电流的理论值和实际值，误差分别为0.1A。通过对比分析，可以发现实验结果与理论值基本吻合，验证了三相桥式全控整流电路的可行性。

(3)在数据处理过程中，还需对整流电路的动态特性和稳定性进行分析。以触发角度为3