四川大学电力电子实验报告2

四川大学电气信息学院电力电子实验报告1目录一、实验基本内容·················································21、实验项目名称··············································22、实验完成目标··············································23、实验原理··················································2二、实验条件描述·················································61、主要仪器设备··············································62、小组成员分工··············································7三、实验仿真·····················································81、整流······················································82、逆变······················································13四、实验过程描述·················································151、连接三相整流桥及逆变回路··································152、整流工作··················································153、逆变工作··················································17五、实验数据处理·················································191、整流工作··················································192、逆变工作··················································233、附原始数据记录单··········································24六、误差分析·····················································26七、实验讨论·····················································27八、实验心得体会·················································30四川大学电气信息学院电力电子实验报告2一、实验基本内容一、实验项目名称：三相全控桥整流及有源逆变实验二、实验完成目标：1、观测分析整流状态下（阻性负载、阻感性负载）du、VTu波形；2、观测分析逆变状态下（阻感性反电动势负载）du、VTu波形及逆变功率测量。三、实验原理:三相全控桥整流电路工作原理：三相全控桥整流电路三相全控桥整流电路是由两个三相半波整流电路发展而来，其中一组三相半波可控整流电路为共阴极连接，一组为共阳极连接。其电路图如商上图所示，共阴极组晶闸管编号为1-3-5，共阳极晶闸管编号为4-6-2，这样编号的目的是为了和晶闸管的导通顺序一致，即晶闸管的导通按照1-2-3-4-5-6的顺序，依次循环，每隔60°有一个晶闸管换相。根据导通的顺序相邻标号的晶闸管触发脉冲相差60°，同一相的两个晶闸管触发脉冲应相差180°。阻性负载：带阻性负载时，VTI在晶闸管承受反向电压时晶闸管关断。四川大学电气信息学院电力电子实验报告3当α=0°时，电路相当于不可控整流电路，晶闸管在承受正向电压时自然换相，管子承受的反向电压波形为线电压波形。α=60°时，电路处于临界连续状态α=90°时，四川大学电气信息学院电力电子实验报告4带阻感性负载：α=30°时，α=90°时，四川大学电气信息学院电力电子实验报告5有源逆变原理：逆变电路(Inverter)：把直流电逆变成交流电的电路。有源逆变电路—交流侧和电网连结。逆变电路采用三相桥式结构。由于采用负载换流方式，故桥中开关元件可采用普通晶闸管。其出端A、B、C经限流电感Lа、Lb和Lc与公共电网联结。此处三相电网作为逆变电路负载接受其馈入电能，桥中各晶闸管T1～T6均工作于开关状态，采用相控方式（见电力电子电路）。各晶闸管的导通时刻由加到各门极脉冲的相位决定。逆变桥可视为按一定时序依次轮番通断的6只开关。但在任何稳定导通状态中，桥中只有两支元件处于导通状态(其余为阻断状态)。例如在某一时刻有T1和T2导通，则有id=iA=-iC，即直流电流id此时作为电网相电流iA和ic流向公共电网；而在另一时刻有T4和T5导通，则id=ic=-iA，由前述id为平滑连续直流电流。由于桥中各开关的轮番通断，iA和ic均为交变方波。同理可知iB也为交变方波。由此可见,若门极脉冲的基本重复频率保持与公共电网同步，则各相电流的重复频率也必然与电网同步，这样电网就得到由直流端提供的、由逆变电路转换的交流功率。四川大学电气信息学院电力电子实验报告6二、实验条件描述一、主要仪器设备（1）电力电子及电气传动教学实验台名称——电力电子及电气传动教学实验台型号——MCL-III型包括：降压变压器、MCL-35、两组晶闸管阵列，电力二极管阵列，大功率滑动变阻器，可调电感、导线若干。厂商——浙江大学求是公司（2）Tektronix示波器名称——Tektronix示波器型号——TDS2012主要参数——带宽：100MHz最高采样频率：1GS/s记录长度：2.5K四川大学电气信息学院电力电子实验报告7（3）数字万用表名称——数字万用表型号——GDM-8145二、小组成员分工实验操作分工主要操作人周思甜辅助操作人陈昕、刘潇、赵莉数据记录赵莉实验拍照苏芬实验报告分工实验基本内容周思甜实验条件描述、实验过程描述、心得体会赵莉实验仿真苏芬实验数据处理、实验报告整合刘潇实验误差分析陈昕实验讨论题苏芬、刘潇、陈昕、赵莉、周思甜四川大学电气信息学院电力电子实验报告8三、实验仿真一、整流：阻性负载：o0：四川大学电气信息学院电力电子实验报告9o60：o90：四川大学电气信息学院电力电子实验报告100时封锁一只晶闸管信号0时封锁两只共阴极晶闸管四川大学电气信息学院电力电子实验报告110时封锁阴阳两极各一只晶闸管0封锁VT1四川大学电气信息学院电力电子实验报告12封锁VT1，VT2封锁VT1，VT4四川大学电气信息学院电力电子实验报告13封锁VT1，VT6二、逆变：四川大学电气信息学院电力电子实验报告146090四川大学电气信息学院电力电子实验报告15四、实验过程描述一、连接三相整流桥及逆变回路（1）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（线电压约110~130V）作为三相变流器的交流输入；（2）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）；（3）由双刀双置开关构成整流和逆变选择回路（严禁主回路带电时切换此开关）；附：注意事项①约定整流、逆变临界控制点为Uct=0，当Uct0时，处于整流移相控制；当Uct0，处于逆变移相控制；在实验进行前应将Uct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。二、整流工作（1）阻性负载测试：双置开关选择整流回路，负载电阻设定为最大，加正给定电压。三相全控桥整流带阻性负载实验电路图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60°触发一只晶闸管，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和共阳极组各有一个晶四川大学电气信息学院电力电子实验报告16闸管导通，构成回路。当延迟触发角α60°时，电流连续，每只晶闸管导通的角度为120°。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）。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UVT,Ud的波形（注意限制Id≤0.8A）。α≈0°时任意封锁1只晶闸管的脉冲信号，记录Ud的波形及大小。α≈0°时任意封锁2只晶闸管的脉冲信号，记录Ud的波形及大小。（一次：共阴极组2只；一次：阴极阳极组各一只）实验步骤1.将电阻调制最大处，将Uct设置为正电压，进行阻性负载实验。调节Uct的大小，将示波器接入，观察波形调节α角，使α=0°；2.将示波器接入测得Ud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VT1晶闸管，观察记录Ud波形及大小值；4.在α=0°时，封锁VT1和VT2晶闸管（阳阴极各一只），观察记录Ud波形及大小值。5.在α=0°时，封锁VT1和VT3晶闸管（两只共阴极），观察记录Ud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UVT,Ud的波形。（2）阻-感（300Ω+700mH）负载测试：三相全控桥整流带阻感负载实验电路图四川大学电气信息学院电力电子实验报告17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。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。具体实现双置开关选择整流回路，观测并记录α=30°、90°时Ud、UVT波形(注意限制Id≤0.8A)；α=0°时任意封锁1只和2只晶闸管的脉冲信号，记录Ud的波形及大小。实验步骤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Uct调成负电压，调节Ud大小，观察Ud波形改变α角大小，使α=30°和α=90°，记录Ud和UVT波形；3.调节使α=0°，封锁VT1晶闸管，记录波形；封锁VT1和VT2晶闸管，记录波形；封锁VT1和VT3晶闸管，记录波形。三、逆变工作工作原理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°。四川大学电气信息学院电力电子实验报告18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（最大电阻450Ω+700mH）再合上电源，观察逆变角β在60°，90°时Ud、UVT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Pk=f（Ud）的函数曲线（不低于8组）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，调节电压大小，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Ud、UVT波形，记录下波形。附：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，切忌带负荷关合开关。四川大学电气信息学院电力电子实验报告19五、实验数据处理一、整流工作（1）阻性负载测试：双置开关选择整流回路，负载电阻设定为最大，加正给定电压。1、α=0°时Ud的波形UVT的波形2、α=60°时Ud的波形UVT的波形3、α=90°时四川大学电气信息学院电力电子实验报告20Ud的波形UVT的波形4、α=0°，封锁1只晶闸管