(完整word版)三相全控整流电压源实训报告..

电气工程学院2011级电力电子与电力传动实训报告项目名称：DC110V/484W全控整流电压源项目负责人：项目成员：负责老师：郭育华卢国涛指导老师：郭育华2014年12月10日项目成绩：评阅人：指导老师：年月日项目负责人：姓名学号项目成员：姓名学号项目成员：姓名学号DC110V/484W全控整流电压源电力电子与电力传动时训报告目录1、实训要求以及指标................................................31.1实训要求....................................................31.2实验内容.....................................................31.3指标.........................................................31.4仿真软件....................................................32、实训的主电路设计................................................42.1工作原理.....................................................42.2参数选择.....................................................63、实训的控制电路设计..............................................64、系统仿真.......................................................114.1仿真软件MATLAB.............................................114.2仿真模型的建立.............................................124.2.1开环控制..............................................124.2.2闭环控制..............................................145、实验分析.......................................................165.１实验平台介绍...............................................165.1.1系统构成..............................................165.2.2实验接线..............................................175.3实验流程与波形记录.........................................215.3.1开环实验..............................................215.3.2闭环实验..............................................236、结论、问题和体会...............................................256.1实验结论...................................................256.2感受与体会.................................................25DC110V/484W全控整流电压源电力电子与电力传动时训报告摘要整流电路在自动控制系统、测量系统和发电机励磁系统等领域的应用日益广泛。常用的三相整流电路有三相桥式不可控整流电路、三相桥式半控整流电路和三相桥式全控整流电路，整流电路涉及到交流信号、直流信号以及触发信号，同时包含晶闸管、电容、电感、电阻等多种元件。通过实验接线和调试，三相交流输入通过同步变压器降压，再通过三相全控桥实验箱整流输出，由示波器观察输出波形。三相整流控制箱根据三相全控桥实验箱的输入电压，以及电路板上可变电阻调节，输出双窄脉冲波的触发信号，通过脉冲功放箱放大作为三相全控整流实验箱的控制信号。本次实验采用MATLAB软件中的SIMULINK平台进行电路设计，并进行仿真。在开环控制时，改变电压，可以实现整流输出电压在不同触发角时波形有着明显的区别，都是对称六脉波。在闭环控制时，其触发角主要由电压反馈电路，电流反馈电路进行调节，在示波器时基因数足够大的观察前提下，调节调压器，使该实验输出稳定的六脉波波形。经过验证，在实验过程中，闭环条件下，改变输入电压，或者是改变负载阻值，都能够使负载输出电压稳定不变；在闭环仿真中，将220V输入电源换为280V电源，再将25换为20负载接入，输出电压基本稳定，实现了闭环控制。DC110V/484W全控整流电压源电力电子与电力传动时训报告１、实训要求以及指标1.1实训要求本次实验为三相全控整流实验，本实验的实验目的主要有以下几个方面：1）熟悉PESX-24三相整流控制箱；2）了解三相全控整流的系统结构，工作原理；3）掌握三相整流系统开环与闭环调试的正确方法；4）验证PI控制器参数对闭环系统的影响。1.2实验内容1)三相相控整流系统的开环与闭环调试.2)观察、分析三相相控整流系统各点波形。1.3指标1.3.1开环指标开环中，在不同触发角下得到不同的输出直流电压，在0-60度输出电压波形连续，大于60度电压波形出现断续情况。1.3.2闭环指标采用电压闭环控制，达到以下是项目的技术指标：输入电压：AC220V（三相），电压波动±15%输出电压：DC110V输出功率：484W恒压精度：优于5%电压调整率：优于5%负载整率：优于5%1.4仿真软件本次实验采用MATLAB软件中的SIMULINK平台进行电路设计，并进行仿真。SIMULINK是MATLAB最重要的组件之一，它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。无需大量书写程序，而只需要通过简单直观的鼠标操作，就可DC110V/484W全控整流电压源电力电子与电力传动时训报告构造出复杂的系统。具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点，其中的SimPowerElectronic工具箱能够非常好的实现电力电子技术的相关仿真。基于以上优点SIMULINK已被广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计。２、实训的主电路设计通过电力电子技术课本以及实验指导书，利用MATLAB的Simulink仿真软件平台，搭建出三相全控整流电路的主电路。其中仿真模型中的数据来源于实验室提供的实验器件的参数。2.1工作原理2.1.1三相桥式全控整流电路特性分析三相桥式全控整流电路图是应用最为广泛的整流电路，其电路图如下：T1T3T5T2T4T6TrUd负载图2-1三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路由三相半波共阴极接法(VT1,VT3,VT5)和三相半波共阳极接法(VT4,VT6,VT2)的串联组合。其工作特点是任何时刻都有不同组别的两只晶闸管同时导通,构成电流通路,因此为保证电路启动或电流断续后能正常导通,必须对不同组别应到导通的一对晶闸管同时加触发脉冲,每隔π/3换相一次,换相过程在共阴极组和共阳极组轮流进行,但只在同一组别中换相。接线图中晶闸管的编号法使每个周期内6个管子的组合导通顺序是VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6;共阴极组T1,T3,T5的脉冲依次相差2π/3;同一相的上下两个桥臂,即VT1和VT4,VT3和VT6,VT5和VT2的脉冲相差π,当α=0时,输出电压Ud一周期内的波形是6个线电压的包络线,所以输出脉动直流电压频率是电DC110V/484W全控整流电压源电力电子与电力传动时训报告源频率的6倍,比三相半波电路高1倍,脉动减小,而且每次脉动的波形都一样,故该电路又可称为6脉动整流电路。2.1.2三相桥式全控整流电路定量分析（1）当整流输出电压连续时（即带阻感负载时，或带电阻负载a≤60时）的平均值为：（2-1）（2）带电阻负载且a60°时，整流电压平均值为：（2-2）输出电流平均值为Id=Ud/R2.1.3晶闸管的选择⑴晶闸管的额定电压由三相全控桥式整流电路的波形（图2-4）分析知，晶闸管最大正、反向电压峰值均为变压器二次线电压峰值26FMRMUUU﹙2-3﹚故桥臂的工作电压幅值为：VUm1.3111276﹙2-4﹚考虑裕量，则额定电压为：VUUmN3.933~2.6221.3113~23~2﹙2-12﹚⑵晶闸管的额定电流晶闸管电流的有效值为：AIIdVT4.34636003max﹙2-5﹚考虑裕量，故晶闸管的额定电流为：DC110V/484W全控整流电压源电力电子与电力传动时训报告AIIVTAVVT30.441~97.33057.14.3462~5.157.12~5.1)(﹙2-6﹚2.1.4平波电抗器的选择为了限制输出电流脉动和保证最小负载电流时电流连续，整流器电路中常要串联平波电抗器。对于三相桥式全控整流电路带电动机负载系统，有：min2693.0dIUL﹙2-7﹚其中包括整流变压器的漏电感、电枢电感和平波电抗器的电感。由题目要求：当负载电流降至20A时电流仍连续。所以mindI取20A。所以有：mHUL40.420127693.020693.02﹙2-8﹚2.2参数选择根据指标要求以及《电力电子与电力传动实训实验指导书》及实验室设备选择各元器件的参数：输入三相交流电压：AC220V；输出直流电压：DC110V；整流桥：理想的晶闸管组成的三相整流桥；负载电阻：设置P=484W,选取电阻25欧姆；滤波电感：考虑电流为4.4A，选取滤波电感为0.5H;滤波电解电容：400uF；PI控制器比例系数：3.2积分系数：4.2限幅器上限：90下限;0３、实训的控制电路设计晶闸管可控整流电路，通过控制触发角a的大小即控制触发脉冲起始相位来DC110V/484W全控整流电压源电力电子与电力传动时训报告控制输出电压大小。输出电压通过与给定电压比较，差值通过PI调节后进行限幅，送入比较器与方波进行比较。从比较器输出比较结果的PWM波送入晶闸管驱动电路，驱动晶闸管导通关断。当负载两端的电压高于预设电压时，得到一个负电压，经过PI调节与限幅后，比较器讲之与方波做比较，得到一个周期不变，占空比减小的PWM信号。Uo将降低。当负载两端的电压低于预设电压时，得到一个正电压，经过PI调节与限幅后，比较器讲之与方波做比较，得到一个周期不变，占空比变大的PWM信号。Uo将升高。控制电路如下图3-1：PID控制器受控对象r(t)e(t)u(t)y(t)-图3-1PID类控制器的基本结构连续PID控制器的最一般形式为0tpiddetutKetKedKdt其中pK,iK和dK分别是对系统误差信号及其积分与微分量的加权，控制器通过这样的加权就可以计算出控制信号，驱动受控对象模型。如果控制器设计得当，控制信号将能使误差按减小的方向变化，达到控制要求。PID控制的结构简单，另外，这三个加权系数pK,iK和dK都有明显的物理意义：比例控制器直接影响应于当前的误差信号，一旦发生误差信号，则控制器应立即发生作用，以减少偏差。本实验中为实现恒压控制，我们采用的控制原理如下图3-2：控制器移相主电路Ud-U图3-2恒压控制设计框图整流电路以移相触发集成芯片TC787为核心，接收来自三相同步变压器的三相同步信号和移相控制信号，产生相应的六路触发脉冲。DC110V/484W全控整流电压源电力电子与电力传动时训报告电压传感器采集输出的电压信号，经过比例处理后将采集的信号输入加法