电力电子技术第二次实验报告 三相全桥整流及有源逆变实验

1/24目录一、实验名称...................................................................................................................2二、基本内容...................................................................................................................2三、实验条件及小组人员分工............................................................................21.实验设备.........................................................................................................................22.小组人员分工.........................................................................2四、实验原理......................................................................................................................2五、实验过程......................................................................................................................31.连接三相整流桥及逆变回路.......................................................................................32.整流工作.................................................................................33.逆变工作...........................................................................................................................11六、实验数据处理.....................................................................................................14恒定负载下电网吸收直流功率Pk=f（Ud）的特性曲线..................................................14七、误差分析.................................................................................................................15八、实验仿真.................................................................................................................151.建立仿真模型图.............................................................................................................162.仿真电路参数的设置........................................................................................................163.仿真结果及波形..................................................................................................................164.仿真设计总结.....................................................................23参考文献..................................................................................23九、思考讨论.................................................................................................................23附：1.原始数据记录单2.Matlab仿真电路图2/24一、实验名称三相全桥整流及有源逆变实验二、基本内容1.观测分析整流状态下（阻性负载、阻-感性负载）ud，uVT波形；2.观测分析逆变状态下（阻-感性-反电动势负载）ud，uVT波形及逆变功率测量；三、实验条件及小组人员分工1．实验设备：MCLⅢ型电力电子及电气传动教学实验台浙江大学求是公司TDS1012型示波器Tektronix公司100MHz1GS/s2.小组人员分工：实验阶段：项目成员主要操作辅助操作安全监督实验数据记录照片拍摄报告部分：项目成员电路仿真实验描述数据处理思考题报告整合讨论四、实验原理三相桥式全控整流电路原理图如图所示。图中,Ea、Eb、Ec代表输入的三相对称电压,按T6-T1-T2-T3-T4-T5-T6的顺序依次给六个晶闸管发触发脉冲,且每3/24两个触发脉冲之间互差60°。任何时刻保证有两个晶闸管同时导通,晶闸管最大导通角为120°。三相桥式全控整流电路通过调节控制角α控制输出电压。输出电压的平均值Ud随α的增大而减小。在α90°时,输出电压为正,整流电路工作在整流状态;在α90°时,输出电压为负,整流电路实际工作在逆变状态。三相桥式全控整流电路输出电压除受控于控制角α之外,负载的特性也会影响输出电压。对于电感性负载,由于其自身的储能作用,在0≤α≤π的整个区间内,输出电压连续。而对于电阻性负载,α≥π/3时输出电压波形连续;而当απ/3时输出电压波形出现间断五、实验过程1.连接三相整流桥及逆变回路由三相隔离变压器（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）作为三相变流桥的交流输入；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）；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）；约定整流、逆变临界控制点为Uct=0，当Uct﹥0时，处于整流移相控制；Uct﹤0时处于逆变移相控制。2.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（约450），加正给定电压。4/24⑴整流状态下的波形：①α=90°时ud，uVT波形图1：α=90°时ud的波形图2α=90°时uVT的波形5/24②α=60°时ud，uVT波形图4α=60°时uvt的波形图3α=60°时ud的波形6/24③α=0°时ud，uVT波形图5α=0°时ud的波形图6α=0°时，uVT的波形7/24⑵α=0°时封锁任意一只晶闸管的脉冲信号：图7α=0°时封锁任意一只晶闸管⑶α=0°时封锁任意两只晶闸管的脉冲信号（一次：共阴极组2只；一次：阴极阳极组各1只）图8α=0°时封锁两只阳极晶闸管8/24图9α=0°时封锁阳极阴极各1只晶闸管2）阻-感（负载测试：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的波形及大小值⑴α=90°图10α=90°时ud的波形9/24图11α=90°时Uvt的波形⑵α=30°图12α=30°时Ud的波形10/24图13α=30°时Uvt的波形⑶α=0°图14α=0°时任意封锁1只晶闸管Ud的波形11/24图15α=0°时任意封锁2只晶闸管Ud的波形【逆变工作】断掉主回路电源，将负载回路切换到逆变条件，注意逆变电动势源的直流极性。⑴选负给定信号，保持负载为（450Ω+700mH），再合上电源，观测逆变状态下β=60°，90°时ud，uVT波形；①β=90°12/24图16β=90°时ud的波形图17β=90°时Uvt的波形②β=60°13/24图18β=60°时ud的波形图19β=60°时Uvt的波形⑵在恒定负载情况下（电阻450Ω，电感700mH，直流反电动势E基本恒定），14/24在最大逆变移相范围内，测定电网实际吸收直流功率Pk=f(Ud)的函数曲线（不低于8组数据点）。已知，三相全控桥电源回路输出端等效内阻。六、实验数据处理1.整流电路α=0°时负载性质封锁晶闸管（α=0°）Ud阻性负载任意1只121V2只共阴极66V1阴1阳80V阻感负载任意1只116V只共阴极78V1阴1阳67V2.恒定负载下电网吸收直流功率Pk=f（Ud）的特性曲线Ud（V）Id（A）Pk(w)-10.66-10.6656-210.613.1354-430.5716.0626-610.5224.6896-820.4833.3696-1020.4339.0526-1200.4043.84-1420.3647.7504-1630.3148.0314公式Pk=(Id*Ud)-Id2*Rn,其中Rn=26欧姆.根据测量及计算结果，电网实际吸收直流功率Pk=f(Ud)的函数曲线如图所示：其中，横轴代表Ud,纵轴代表Pk15/24七、误差分析电流表以及电压表的观察存在误差；示波器上所得到的波形图不理想，存在很多毛刺，与理想情况下的波形图存在差异起的。可能是由于电感的值略大。八、实验仿真仿真环境：Matlab2012aSimulink元件路径：simPowerSystem主要元件：Three-PhaseProgrammableVoltageSource三相可编程电压源Synchronized6-PulseGenerator同步6脉冲发生器Universalbridge通用桥式整流电路16/241.建立仿真模型图如下利用Simulink内的simpowersystem模块建立仿真模型如下所示，三相交流电源相位角依次相差120°链接利用Universalbridge模块和Synchronized6-PulseGenerator同步6脉冲发生器以及LC支路构成整流电路。Figure12.仿真电路参数的设置1)三相电源设置：[Amplitude(VrmsPh-Ph220V)Phase(0)Freq.(50Hz)]2）晶闸管整流器参数设置：3桥臂（6只晶闸管）缓冲电阻Rs=0吸收电容Cs=0其他参数为默认设置值3）6脉冲发生器设置：频率50Hz，脉冲宽度20°4）负载可以根据需要设成纯电阻、纯电感、阻感等，本次仿真中为电阻负载R=450Ω，阻感负载R=450Ω，L=0.7H。3.仿真结果及波形：阻性负载：R=450Ω17/24①alpha=0°阻性负载（从上至下依次为三相电源相电动势波形、Ud波形、Id波形和Uvt波形）18/24②alpha=60°阻性负载（从上至下依次为三相电源相电动势波形、Ud波形、Id波形和Uvt波形）19/24③alpha=90°阻性负载（从上至下依次为三相电源相电