四川大學(xué)三相全橋整流及有源逆變實驗報告

1、_四川大學(xué)電氣信息學(xué)院實驗報告書課程名稱：電力電子技術(shù)實驗項目：三相全橋整流及有源逆變實驗專業(yè)班組：電氣工程及其自動化105 班實驗時間：2013年12月16日成績評定：評閱教師：報告撰寫：學(xué)號：精品資料_同組人員：學(xué)號：同組人員：學(xué)號：同組人員：學(xué)號：電氣信息學(xué)院專業(yè)中心實驗室目錄一實驗內(nèi)容1.1 實驗項目名稱··31.2 實驗完成目標··31.3 實驗內(nèi)容及已知條件··3二實驗環(huán)境2.1 主要設(shè)備儀器··42.2 小組人員分工··5三電路分析與仿真3.1 基本電路·53.2 電路仿

2、真·6精品資料_四實驗過程4.1 連接三相整流橋及逆變回路··114.2 整流工作· 114.3 逆變工作· 14五實驗數(shù)據(jù)處理與分析5.1 實驗數(shù)據(jù)與處理··155.2 誤差分析·16六思考討論與感悟6.1 實驗思考題·166.2 實驗討論題·176.3 實驗方案、結(jié)果可信度分析··196.4 實驗感悟·19附件一 實驗內(nèi)容1.1 實驗名稱三相全橋整流及有源逆變實驗精品資料_1.2 實驗完成目標 觀測分析整流狀態(tài)下（阻性負載、阻-感性負載） ud ，uVT 波形；

3、 觀測分析逆變狀態(tài)下 （阻 -感性 -反電動勢負載） ud，uVT 波形及逆變功率測量；1.3 實驗內(nèi)容及已知條件 連接三相整流橋及逆變回路由三相隔離變壓器（MCL-32 ）二次繞組接至三相降壓變壓器（MCL-35 ） ,輸出三相電源（線電壓約110130v ）作為三相變流橋的交流輸入；由三相隔離變壓器（MCL-32 ）二次繞組接至由二極管組成的三相不可控全波整流橋，作為逆變時負載回路的電動勢源（大小恒定的電壓源）；由雙刀雙置開關(guān)構(gòu)成整流和逆變選擇回路 （嚴禁主回路帶電時切換此開關(guān) ）；約定整流、逆變臨界控制點為 Uct = 0，當 Uct 0 時，處于整流移相控制； Uct 0 時處于逆變移

4、相控制： 整流工作阻性負載測試：雙置開關(guān)選擇整流回路，負載電阻設(shè)定為最大（約450），加正給定電壓。1) 觀測并記錄整流狀態(tài)下0O，60 O，90 O 時 ud 、uVT 波形（注意限制 Id0.8A ）；2) 0O 時封鎖任 1 只晶閘管的脈沖信號，記錄 ud 的波形及大小值；3) 0O 時封鎖任 2 只晶閘管的脈沖信號，記錄 ud 的波形及大小值；（一次：共陰極組 2 只；一次：陰極陽極組各 1 只）阻-感（ 300 + 700mH ) 負載測試：雙置開關(guān)選擇整流回路，觀測并記錄 =30 O， 90O 時 ud、 uVT 波形（注意限制 Id0.8A ）； = 0O 時任意封鎖 1 只和

5、2 只晶閘管的脈沖信號，記錄 ud 的波形及大小值。 逆變工作斷掉主回路電源，將負載回路切換到逆變條件，注意逆變電動勢源的直流極性。選負給定信號，保持負載為（450 +700mH ），再合上電源，觀測逆變狀態(tài)下=60 O， 90O 時 ud，u VT 波形；精品資料_在恒定負載情況下（電阻450 ，電感 700mH ，直流反電動勢 E 基本恒定），在最大逆變移相范圍內(nèi)，測定電網(wǎng)實際吸收直流功率Pk = f (Ud) 的函數(shù)曲線（不低于 8 組數(shù)據(jù)點）。已知，三相全控橋電源回路輸出端等效內(nèi)阻Rn=26。思考：如何近似估算電網(wǎng)吸收的電功率？二實驗環(huán)境2.1 主要設(shè)備儀器實驗臺：華緯 MCL- 型電

6、力電子及電氣傳動教學(xué)實驗臺（浙江大學(xué)求是公司）圖 2-1 實驗臺示波器： Tektronix TDS1012示波器（帶寬： 100MHZ最高采樣頻率： 1GS/s ）圖 2-2示波器數(shù)字萬用表：精品資料_圖 2-3 數(shù)字萬用表2.2 小組人員分工1.實驗階段線路連接及檢查：移相可調(diào)電位器及電阻的調(diào)節(jié)：數(shù)字萬用表的操作及測量：示波器操作的及測量：數(shù)據(jù)記錄及計算：2.報告撰寫報告主體撰寫：實驗仿真：數(shù)據(jù)處理分析：特性曲線與擬合：思考題的整理：討論內(nèi)容整理：精品資料_圖片整理與使用：討論與拓展思考：三實驗仿真3.1 基本電路圖 3-1三相全橋整流及有源逆變實驗3.2 電路仿真如果按照所做電力電子實驗

7、的實際電路圖進行仿真，則需要考慮電路中隔離變壓器和三相降壓變壓器的作用，以及保證實驗安全的吸收功率電阻的作用。所繪出的電路圖進行仿真時總會出現(xiàn)各種仿真錯誤或者出現(xiàn)波形不一致。故我精品資料_們組從原理上給予Multisim的電路圖，以及我們查閱資料獲得的相關(guān)Matlab仿真的實驗圖。圖 3-2仿真電路整流工作連接圖圖 3-3仿真電路逆變工作連接圖我們先對阻性負載測試進行仿真，參照圖3-2 仿真連接圖。記錄整流狀態(tài)下0°，60 °，90 °時Ud ，Uvt 波形（注意限制Id0.8A ）；精品資料_圖 3-4 0°時Id ，Ud ， Uvt 波形圖 3-5

8、60 °時Id， Ud ， Uvt 波形精品資料_圖 3-6 90 °時Id， Ud ， Uvt 波形模擬0°時封鎖任1 只晶閘管的脈沖信號，記錄Id，Ud ，Uvt 波形，如圖3-7 所示； 模擬0°時封鎖任2 只晶閘管的脈沖信號，記錄Ud 的波形（一次：共陰極組 2 只，如圖 3-8 所示；一次：陰極陽極組各1 只，如圖 3-9 所示）。圖 3-7 0°時封鎖任 1 只晶閘管 Id ，Ud ， Uvt 波形圖 3-80°時封鎖任2 只陰陽晶閘管Id， Ud ，Uvt 波形精品資料_圖 3-9 0°時封鎖任一陰一陽晶閘管I

9、d ，Ud ， Uvt 波形接著我們進行阻 -感（ 300+ 700mH ) 負載仿真：記錄 =30°，90 °時Id ，Ud ， Uvt 波形。圖 3-10=30 °時Id，Ud ， Uvt 波形精品資料_圖 3-11 =90 °時Id，Ud ， Uvt 波形模擬= 0O 時任意封鎖 1 只，和 2 只共陰極晶閘管以及一陰一陽晶閘管的脈沖信號，記錄 Ud 的波形。圖 3-12= 0 O 時任意封鎖1 只晶閘管 Ud 波形圖 3-13= 0 O 時封鎖 2 只共陰極晶閘管Ud 波形精品資料_圖 3-14= 0 O 時封鎖一陰一陽晶閘管Ud 波形最后按照圖

10、3-3接線逆變工作電路，選負給定信號保持負載為（ 450 +700mH ），模擬記錄逆變狀態(tài)下 =60 °，90°時Id， Ud， Uvt 波形。圖 3-15逆變狀態(tài)下 =60 °時Id，Ud ，Uvt 波形精品資料_圖 3-16 逆變狀態(tài)下 =90 °時Id，Ud ，Uvt 波形四實驗過程4.1 連接三相整流橋及逆變回路由三相隔離變壓器（ MCL-32 ）二次繞組接至三相降壓變壓器（MCL-35 ）,輸出三相電源（線電壓約110130v ）作為三相變流橋的交流輸入；由三相隔離變壓器（ MCL-32 ）二次繞組接至由二極管組成的三相不可控全波整流橋，作為

11、逆變時負載回路的電動勢源（大小恒定的電壓源）；由雙刀雙置開關(guān)構(gòu)成整流和逆變選擇回路（嚴禁主回路帶電時切換此開關(guān)）；約定整流、逆變臨界控制點為Uct = 0，當 Uct 0 時，處于整流移相控制；Uct 0 時處于逆變移相控制；本次實驗的線路連接在實驗前已由指導(dǎo)老師完成，實驗電路圖如圖3-1 所示，實驗過程中的實際接線圖如圖2-1 所示。4.2 整流工作阻性負載測試：雙置開關(guān)選擇整流回路，負載電阻設(shè)定為最大（約450），加正給定電壓。精品資料_觀測并記錄整流狀態(tài)下0 O， 60O，90 O 時 ud 、uVT 波形（注意限制 Id 0.8A ）；通過調(diào)節(jié)移相可調(diào)電位器， 觀察示波器波形， 我們用

12、相機分別記錄下0°，60 °，90 °時ud、 uVT 波形，如下所示：圖 4-10°時Ud 波形圖 4-260 °時Ud 波形圖 4-390 °時Ud 波形圖 4-4 0°時Uvt 波形圖 4-560 °時Uvt 波形圖 4-6 90 °時Uvt 波形0O 時封鎖任 1 只晶閘管的脈沖信號，記錄 ud 的波形及大小值；如圖 4-7 所示。大小值在波形圖上，由示波器直接給出。精品資料_0O 時封鎖任 2 只晶閘管的脈沖信號， 記錄 ud 的波形及大小值 （一次：共陰極組 2 只，如圖 4-8 所示；一次：

13、陰極陽極組各 1 只，如圖 4-9 所示）。大小值在波形圖上，由示波器直接給出。圖 4-7 0O 時封鎖任 1 只晶閘管的脈沖信號圖 4-8 0O 時封鎖任2 只共陰極晶閘管的脈沖信號圖 4-90O 時封鎖一陰一陽極晶閘管的脈沖信號阻-感（ 300+ 700mH ) 負載測試：雙置開關(guān)選擇整流回路，觀測并記錄=30 O（如圖 4-10 所示），90O（如圖 4-11 所示），時 Ud 波形，=30 O（如圖 4-12所示），90O（如圖 4-13 所示），時 Uvt 波形（注意限制 Id0.8A ）；圖 4-10整流回路=30 O 時 Ud 波形圖 4-11 整流回路 =90 O 時 Ud 波

14、形精品資料_圖 4-12整流回路 =30 O 時 Uvt 波形圖 4-13整流回路 =90O 時 Uvt 波形= 0O 時任意封鎖 1 只（如圖 4-14 所示），和 2 只（圖 4-15 所示為封鎖 1，2 號晶閘管，晶閘管的脈沖信號，圖 4-16 所示為封鎖 1，3 號晶閘管，晶閘管的脈沖信號） 晶閘管的脈沖信號，記錄 Ud 的波形及大小值。大小值在波形圖上，由示波器直接給出。圖 4-14任意封鎖 1 只晶閘管的脈沖信號精品資料_圖 4-15 封鎖 1 ，2 號晶閘管的脈沖信號圖 4-16 封鎖 1， 3 號晶閘管的脈沖信號4.3 逆變工作斷掉主回路電源， 將負載回路切換到逆變條件， 注意

15、逆變電動勢源的直流極性。選負給定信號，保持負載為（450 +700mH ），再合上電源，觀測逆變狀態(tài)下=60 °，90 °時Ud ，Uvt 波形；用相機記錄如下：圖 4-17逆變=60 °時Ud 波形圖 4-18逆變=90 °時Ud 波形精品資料_圖 4-17逆變=60 °時Uvt 波形圖 4-18 逆變=90 °時Uvt 波形在恒定負載情況下（電阻450，電感 700mH ，直流反電動勢 E 基本恒定），在最大逆變移相范圍內(nèi)，測定電網(wǎng)實際吸收直流功率Pk = f (Ud) 的函數(shù)曲線（不低于8 組數(shù)據(jù)點）。已知，三相全控橋電源回路輸

16、出端等效內(nèi)阻Rn=26 。在逆變移相范圍極限取到Ud 分別為 -4V 和-164V ，我們便控制記錄分別在 Ud=-4V ，-27V ，-50V ，-73V ，-96V ， -119V ，-142V ，-164V 時 I 的值，計算出 Pk 的值，記錄如圖表4-1 所示。測定電網(wǎng)實際吸收直流功率Pk = f (Ud)的函數(shù)曲線實驗后完成，詳見第五章。表 4-1 實驗數(shù)據(jù)記錄及計算思考題“如何近似估算電網(wǎng)吸收的電功率？”見第六章。精品資料_五實驗數(shù)據(jù)處理與分析5.1 實驗數(shù)據(jù)與處理逆變工作中，在恒定負載情況下（電阻450 ，電感 700mH ，直流反電動勢E 基本恒定），在最大逆變移相范圍內(nèi)取到

17、Ud 分別為 -4V 和-164V ，我們便控制記錄分別在Ud=-4V ，-27V ，-50V ，-73V ， -96V ， -119V ，-142V ，-164V 時 I的值，計算出 Pk 的值，記錄如圖表4-1 所示。接下來我們根據(jù)實驗結(jié)果之間的關(guān)系畫出電網(wǎng)實際吸收直流功率Pk = f (Ud)的函數(shù)曲線，如圖5-1 所示：精品資料_圖 5-1 電網(wǎng)實際吸收直流功率Pk = f (Ud) 的函數(shù)曲線5.2 誤差分析1、在實驗讀數(shù)過程中，電壓表示數(shù)存在波動情況，造成了一定程度上的誤差。2、指針式電流表在精度上不足（流表的量程是2A ，每格代表 0.1A ），也會造成不可避免的讀數(shù)誤差。 。3

18、、帶阻感負載時， R=450 ? ，L=700mH 的參數(shù)要求不能達到百分百的滿足。4、實驗元件的老化及損耗對實驗結(jié)果也有影響。6、受限于實驗條件，晶閘管的導(dǎo)通角不能達到準確的要求。六 思考與討論精品資料_6.1 實驗思考題1. 如何近似估算電網(wǎng)吸收的電功率？答：在負載恒定的情況下，我們通過調(diào)節(jié)來調(diào)節(jié)逆變角 ，然后測量各個逆變角情況下的負載電壓和負載電流就可以算出吸收功率。其近似計算公式為：=|·（其中由于 Ud 和 Id 是由電壓表和電流表測得的，所以它們有效值。 Rn 為三相全控橋電源回路輸出端等效內(nèi)阻，約為26? ）6.2 實驗討論題1、分析比較整流工作時，阻性負載和阻感負載在

19、缺相（丟失一路觸發(fā)信號）故障下，瞬時波形的差異？答：由于電感有續(xù)流的作用，可以改善不連續(xù)的波形，使之變成連續(xù)的波形。由此可知，當阻性負載和阻感負載在缺相的時候，阻性負載的波形是斷續(xù)的， 且不可以過零點；而阻感負載的波形是連續(xù)的，且可以過零點。2、整流狀態(tài)下阻感負載時， =90 °時的瞬時波形一定有正負半波對稱嗎？為什么？答：不一定。因為理論情況下，我們要求在 =90 °的時候所帶的電感為無窮大， 但是在我們的實際實驗中電感并不是無窮大的， 所以會出現(xiàn)電感儲能不夠的情況， 就會造成正負半波不對稱。 在我們實驗精品資料_中，為了盡可能地接近理想情況，在調(diào)節(jié)電路時，我們要降低電阻

20、，同時接入最大電感， 這樣的電阻電感組合在理論上更加接近于無窮大電感的效果，但是需要注意的是， 在降低電阻時我們需要保證電流在額定范圍之內(nèi)。3、說明逆變狀態(tài)下，逆變電源的負載波形是電路上哪兩端的波形？為什么逆變輸出電壓越高，負載電流越小？答：在逆變的狀態(tài)下， 逆變電源的負載波形是夾在三相全控橋的共陰極與共陽極兩端的電壓波形，因為=，所以逆變輸出電壓越大，負載電流越小。4、做出=f（）特性曲線，并對變化趨勢做出定性分析。答：圖形如下：精品資料_定性分析：從圖像中，我們可以看出以下幾點:1、隨著的減小，也逐漸減小，最后曲線過零點。2、隨著的增大，曲線趨于平緩，當增大到一定程度時，基本不變。3、從擬合出來的公式來看，與成二次關(guān)系。4、在 025V 的時候，和大致成線性關(guān)系。6.3 實驗方案、結(jié)果可信度分析從實驗原理來看，本實驗是要通過試驗臺連接出三相全橋整流及有源逆變電路，結(jié)合萬用表和示波器來完成， 測定整流工作及逆變工作