四川大学电力电子实验报告(终结版)

-0-四川大学电气信息学院电力电子技术实验三相全控桥整流及逆变-1-目录目录目录目录实验内容.............................................................................................-2-一、实验目的...............................................................................-2-二、实验原理图...........................................................................-2-实验条件.............................................................................................-3-一、仪器设备...............................................................................-3-二、组员分工...............................................................................-4-实验过程.............................................................................................-4-一、实验准备...............................................................................-4-二、整流工作...............................................................................-5-三、逆变工作.............................................................................-13-数据处理及误差分析........................................................................-16-一、数据处理.............................................................................-16-二、误差分析.............................................................................-20-讨论思考...........................................................................................-21-实验总结...........................................................................................-25-附录...................................................................................................-25--2-实验内容实验内容实验内容实验内容一一一一、、、、实验目的实验目的实验目的实验目的1、观测分析整流状态下（阻性负载、阻-感性负载）U，U波形；2、观测分析逆变状态下（阻-感性-反电动势负载）U，U波形及逆变功率测量。二二二二、、、、实验原理图实验原理图实验原理图实验原理图-3-实验条件实验条件实验条件实验条件一一一一、、、、仪器设备仪器设备仪器设备仪器设备1、示波器Tektronixtds20122、MCL-II型电力电子及电气传动教学实验台3、数字万用表-4-二二二二、、、、组员分工组员分工组员分工组员分工1、实验操作人员分配主操作黄文婧，阳莉汶辅助操作陈宝平，张晟新监督工作何云鹏，李佳涵调节测量何云鹏，李佳涵数据记录黄文婧，阳莉汶实验照相张晟新2、实验报告撰写人员分配黄文婧实验原理，仪器设备资料查询阳莉汶实验问题讨论陈宝平实验数据处理及模型建立，辅助统稿张晟新误差分析何云鹏实验报告撰稿人，实验过程思考题李佳涵实验过程描述，实验过程思考题实验过程实验过程实验过程实验过程一一一一、、、、实验准备实验准备实验准备实验准备1、、、、实验步骤实验步骤实验步骤实验步骤⑴由三相隔离变压器（MCL-32）二次绕组接至三相降压变压器（MCL-35）,输出三相电源（当时实测120V），作为三相整流桥的输入。⑵由三相隔离变压器（MCL-32）二次绕组接至由二极管组成的三相不可控全波整流桥，作为逆变时负载回路的电动势源（大小恒定的电压源）⑶利用双刀双掷开关连接两部分电路，用其来切换整流和逆变电路。2、、、、注意事项注意事项注意事项注意事项①约定整流、逆变临界控制点为U=0时；当U0时，处于整流移相电路；当U0时，处于有源逆变电路。在实验进行前应将U调至0点。②在置换双刀双掷开关时，要断开电路电源，不能带电切换开关。否则会有大电流产生而烧坏一些器件。-5-二二二二、、、、整流工作整流工作整流工作整流工作1111、、、、实验原理实验原理实验原理实验原理将双刀双掷开关调制整流电路处，此时电路工作在整流状态1.11.11.11.1阻性负载的测试阻性负载的测试阻性负载的测试阻性负载的测试(1)(1)(1)(1)工作原理三相全控桥电路按照晶闸管1-2-3-4-5-6的顺序，每隔600触发一直晶闸管，晶闸管按照这个顺序依次导通。在任何时刻都保持共阴极组合共阳极组各有一个晶闸管导通，构成回路。①当延迟触发角α60° 时，每只晶闸管导通的角度为1200，电流连续U=√6Usinωtdωt=2.34Ucosα!#$%#$%②当延迟触发角α60°时，电流断续，每只晶闸管导通的角度为150(−α U=√6Usinωtdωt=2.34U*1+cos,-+α./#$%(2)(2)(2)(2)具体实现根据线路图，双置开关选择整流电路，设置好电阻，加正定电压。观察并记录下整流状态下α≈0(，α≈60(，α≈90(时U23,U的波形（注意限制I≤0.8A）。①α≈0(时任意封锁1只晶闸管的脉冲信号，记录U的波形及大小。②α≈0(时任意封锁2只晶闸管的脉冲信号，记录U的波形及大小。（一次：共阴极组2只，一次：阴极阳极组各一只）1.21.21.21.2阻感性负载的测试阻感性负载的测试阻感性负载的测试阻感性负载的测试-6-(1)(1)(1)(1)工作原理由于阻感性负载的时候，电感续流的原因，晶闸管线电压为负会继续导通，若是大电感的情况下，电流会连续。此时整流输出电压为： U=2.34Ucosα如果接入续流二极管后由于二极管续流的原因，其输出波形将和纯阻性的时候相同，输出的平均电流也将相同，但是电流时平滑的。(2)(2)(2)(2)具体实现双置开关选择好整流电路之后，观察并记录α≈30(，α≈90(时U23,U的波形（注意限制I≤0.8A）α≈0(时任意封锁1只和2只晶闸管的脉冲信号，记录U的波形及大小。2222、、、、实验步骤实验步骤实验步骤实验步骤2.12.12.12.1阻性负载阻性负载阻性负载阻性负载(1)(1)(1)(1)步骤流程①将电阻调制最大处，将U设置为正电压，进行阻性负载实验。调节U的大小，将示波器接在和VT;和VT之间测U=的波形，观察波形调节α角，使α=0°，在将示波器接在VT上，记录U的波形。②将示波器接在VT和VT之间，测得U=波形，与上进行比较，提高实验可信性，防止有晶闸管出现问题而导致误差很大。③在α=0°时，封锁VT晶闸管，观察记录U=波形及大小值④在α=0°时，封锁VT和VT-晶闸管（阳阴极各一只），观察记录U=波形及大小值。⑤在α=0°时，封锁VT和VT-晶闸管（两只共阴极），观察记录U=波形及大小值⑥与第①步同样的步骤调节使α=60°和α=90°，并记录当时U=和U的波形。(2)(2)(2)(2) ?@与 U的波形图-7-波形图波形波形封锁时，波形-8-封锁、时，波形封锁、时，波形波形波形-9-波形波形波形-10-波形2.22.22.22.2阻感负载阻感负载阻感负载阻感负载(1)(1)(1)(1)步骤流程①调节滑动变阻器，用数字万用表测电阻为300Ω，在连入700mH的电感。连接示波器前，在晶闸管两端并联一个电容。②将U调成负电压，调节U大小，观察U=波形改变α角大小，使α=30°和α=90°，记录U=和U波形。③调节使α=0°，封锁VT晶闸管，记录波形；封锁VT和VT-晶闸管，记录波形。(2)(2)(2)(2) U=与 U的波形图波形波形-11-波形波形波形波形-12-波形封锁封锁、2.2.2.2.3333注意事项注意事项注意事项注意事项①在整流实验调节过程过程中，要注意使I=≤0.8A。②使用操作台上的封锁按钮封锁晶闸管脉冲，方便快捷。③阻感性负载时使用示波器采集波形时，要在晶闸管两端连入大电容滤波，才能采集比较稳定的波形。2.2.2.2.4444问题思考问题思考问题思考问题思考在调节电阻为300Ω，连上700mH电感后，理论上波形应处于α=90°的临界状态，但是却出现了（如下图）不规则波形。分析是由于电感不够大的原因，我们采用在使I=≤0.8A的情况下减小电阻的方法解决这个问题。-13-三三三三、、、、逆变工作逆变工作逆变工作逆变工作1111、、、、实验原理实验原理实验原理实验原理(1)(1)(1)(1)原理电路图(2)(2)(2)(2)原理描述有源逆变及将直流侧电能通过逆变输送回电网的这样一个过程，需要全控型电路且不带续流二极管的情况下，在一定条件下工作。其触发角必须大于α90(也可定义逆变角β90(。对于三相全控桥的有源逆变在不考虑漏电抗的情况下，有U=−2.34Ucosβ考虑漏抗的话，则有-14-U=−2.34Ucosβ−-BCDE(3)(3)(3)(3)具体实现①断开回路主电源，将负载回路切换到逆变的状态，需注意逆变电动势的直流极性。②保持负载（450Ω+700mH）再合上电源，观察逆变角在600,，900时U23,U的波形。③在恒定负载的情况下，在最大逆变移向范围内，测定电网实际吸收的功率PG=fU的函数曲线（不低于8组）2222、、、、实验步骤实验步骤实验步骤实验步骤①断开电源，将双刀双掷开关置于逆变部分，将电阻调回最大状态，做好实验准备②选定负给定信号，保持阻感负载，合上电源，调节U大小，使β=60°和β=90°，示波器分别接在输出端和单只晶闸管两端测得U=和U波形，记录下波形。I=60°波形波形-15-波形I=90°波形波形-16-波形③在恒定负载下，调节U大小，可观察到逆变移相范围，根据直流表的示数范围，每隔10V记录一次电流和电压（用来计算直流功率）。记录8组以上数据，计算出PG计入下表。序号1 -20 0.63 2.2806 2 -41 0.60 15.2400 3 -60 0.58 26.0536 4 -79 0.52 34.0496 5 -100 0.49 42.7574 6 -120 0.45 48.7350 7 -140 0.41 53.0294 8 -160 0.39 58.4454 3333、、、、注意事项注意事项注意事项注意事项①记得将电阻调至最大，使I=≤0.8A。②逆变电动势源的连接要注意方向。③在切换双刀双掷开关是要断开电源，切忌带