电力电子实验二Word下载.doc
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1.1实验项目名称·
·
1
1.2实验完成目标·
1.3实验内容及已知条件·
二.实验环境
2.1主要设备仪器·
2
2.2小组人员分工·
3
三.实验仿真与分析
3.1整流部分·
3.2逆变部分·
13
3.3仿真感想·
14
四.实验过程
4.1连接三相整流桥及逆变回路·
4.2整流工作·
15
4.3逆变工作·
18
五.实验数据处理与分析
5.1实验数据与处理·
19
5.2误差分析·
21
5.3可信度分析·
六.思考与讨论
6.1实验思考题·
22
6.2实验讨论题·
七.实验感悟·
24
附件(最后一页有小惊喜哟)
一.实验内容
1.1实验名称
三相全桥整流及有源逆变实验
1.2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)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;
1.3实验内容及已知条件
①连接三相整流桥及逆变回路
u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;
u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);
u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);
u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
u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450W),加正给定电压。
1)观测并记录整流状态下α≈0O,60O,90O时ud、uVT波形(注意限制Id≤0.8A);
2)α≈0O时封锁任1只晶闸管的脉冲信号,记录ud的波形及大小值;
3)α≈0O时封锁任2只晶闸管的脉冲信号,记录ud的波形及大小值;
(一次:
共阴极组2只;
一次:
阴极阳极组各1只)
u阻-感(300W+700mH)负载测试:
双置开关选择整流回路,观测并记录α=30O,90O时ud、uVT波形(注意限制Id≤0.8A);
α=0O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。
③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。
u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=60O,90O时ud,uVT波形;
u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),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Rn=26W。
二.实验环境
2.1工欲善其事必先利其器,此乃实验仪器表
名称
品种
特点、参数
图鉴
实验台
华纬MCL-Ⅲ型电力电子及电气传动教学实验台
=。
=下回带尺子量三维去
图2-1
示波器
TektronixTDS1012示波器
(带宽:
100MHZ最高采样频率:
1GS/s)
图2-2
数字万用表
=俺就一普通万用表了
解析度:
10μV,10nA和10mΩ
DCV基本准确度0.03%
图2-3
图2-1实验台
图2-2示波器
图2-3数字万用表
2.2小组人员分工
组员姓名
报告形成
√
√
电路仿真
数据处理
讨论分析
实验操作
三.实验仿真
3.1整流部分
1.阻性负载波形及分析:
连接阻性负载时,电路如下图所示:
调节晶闸管参数:
调节脉冲参数:
左图为晶闸管参数,为了接近理想晶闸管,缓冲电阻(Rs)应尽量大,缓冲电容Cs也应尽量大,否则结果会出现错误。
右图为脉冲参数,周期为0.02s(50Hz),延迟角和脉冲宽度的调节是接下来的重点。
=0°
时,输出电压波形和晶闸管两端电压波形如下图所示:
上部分图为输出电压波形,下部分图波形为晶闸管两端电压波形,以下所有图均是如此。
此时输出电压不断换相,输出,,,,,中最大值,所以每个周期有6个波头。
每个周期内共阴极的三个晶闸管,,。
交替导通,各导通120°
。
每个周期内共阳极的三个晶闸管,,。
交替导通,也各导通120°
=60°
图中为5个周期的波形(0.1s)。
此时电压为临界连续状态,在线电压过零点时换相。
每个周期换相6次,此时每个晶闸管导通角仍为120度。
=90°
在=90°
时,应当注意的是此时电压不连续,存在6个晶闸管都不导通的时刻,然而电路的导通至少需要两只晶闸管处于导通状态,因此,在6只晶闸管都关断后,应当对两只晶闸管同时加脉冲才能实现波形,也就是说,每个晶闸管在一个周期内要两次从关断状态变为导通状态,因此,每个周期要给每只晶闸管施加两次脉冲。
经计算,得到晶闸管一个周期内前一次导通和后一次导通相差3.333ms,因此可以通过将脉冲宽度增加到4ms,这样就可以出现上图波形,如果没有晶闸管没有导通两次,就会得到以下波形:
此图显然不正确,输出电压波形不规律。
因此,应当注意晶闸管导通次数,才能完成90度时的波形。
任意封锁一直晶闸管,观察输出电压波形,由于6个晶闸管地位均等,所以只需断开任意一个晶闸管,这里断开,波形如下:
出现如上的波形是因为一个晶闸管没有脉冲,因此无法导通,这就使得与这个晶闸管相关的两个连续波头消失,因此只有4个波头,由于这个晶闸管无法正常导通,直接导致前一个晶闸管无法正常关断,因此第四个波头会一直延伸到电压过零点承受反向电压关断。
封锁两只晶闸管会出现三种情况:
(1)封锁共阴极晶闸管:
以上两图分别为封锁,的脉冲和封锁,脉冲的波形,因为同为共阴极,因此每个周期有4个波头消失,而且因为无法导通导致前一波头一直延伸到电压零点才关断。
以上两图脉冲波形形状相同,只是相位上有所差异。
(2)封锁同一相的两只晶闸管:
上图为封锁和的波形,由于封锁全是a相电压,所以六个波头中,,,,会消失,剩下的波头,不连续,因此会出现一个周期只有两个不连续的波头,因无法正常关断,因此都延伸到电压零点。
(3)封锁不同相的一阴一阳两个二极管:
图中上部分为输出电压波形,下部分为晶闸管两端电压。
上图分别是封锁和,和,封锁脉冲信号的两个本应当消失4个波头,但是由于有一个波头是这两个晶闸管共同作用下的,因此实际上只影响3个波头,因此波形中出现每周期3个波头,最后一个延续到电压过零点。
2.阻感负载电路图:
1.阻感负载时波形及分析:
=30°
时输出电压波形和晶闸管两端电压波形如下图所示:
此时由于电压未过零点,因此与阻性负载时=30°
时大致相同,电压连续且每个周期6个波头。
由于电感的电流不能突变,在电压过零时不能及时换相,因此电压波形中出现负值,电压不再像阻性负载一样断续,而是连续,不存在6个晶闸管都不导通的情况。
但是电感并不是无穷大,所以电压反向的幅值小于正向的幅值,并且在换相的时候出现震荡,下图为震荡的放大图:
封锁的脉冲信号,出现波形如下:
此时与阻性负载波形类似,每周期4个波头。
封锁两个晶闸管有以下3种情况:
(1)封锁两个共阴极晶闸管:
以上两图分别为封锁,的脉冲和封锁,脉冲的波形,因为同为共阴极,因此每个周期有4个波头消失,与阻性负载不同的是,波头更加平滑。
此时与阻性负载没有较大差异
(3)封锁不同相的一阴一阳晶闸管:
上图为阻感负载时封锁和,和的波形,总体波形与阻性负载相同,只是因为电感的存在,电压在换相时出现较大波动。
3.2逆变部分
1.逆变电路:
添加直流源,满足,,
2.逆变电路波形及分析
时,及=120°
,波形如下图:
由于反向直流源的存在,波形为负值,与阻性负载60度时波形与横轴成镜像关系。
时,及=90°
此时波形与90度阻感负载时类似,但是由于方向电动势的存在,电压正向的幅值与电压反向的幅值相等。
3.3仿真感想
此次选择matlab仿真是因为在使用multisim的过程中出现较多运行中的错误,导致仿真无法进行,经多次调整仍不能解决,因此换用matlab作为仿真工具。
Matlab在仿真时更加容易完成波形,可以容纳更多错误。
在仿真过程中最需要做的就是调节晶闸管的各项参数,因为只是一个模型,所以使一个模型能够完成实际的效果是很关键的。
参数调节不好会容易出现错误波形。
比如晶闸管的缓冲电容Cs如果过小,会导致损失一个波头。
如果晶闸管缓冲电阻Rs太小,会导致与实际的晶闸管不同。
波形在接近零点的时候会失真。
因此调节晶闸管参数十分重要。
四.实验过程(上正菜喽~)
4.1从连电路开始(其实已经都由善解人意的老师帮忙指点连接了八九成了)
在这次试验中,由于涉及到了安全原因,所以不得不麻烦老师很辛苦的挨个指导、连接。
本次实验线路具体说起来便是将MCL-32,即三相隔离变压器的二次绕组接至MCL-35,即三相降压变压器。
而三相变流桥的交流输入则选用的是输出三相电源(线电压约110~130v)。
至于逆变时,负载回路(其实应该叫电源回路不是么=。
=)的电动势
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- 电力 电子 实验