三相桥式全控整流电路实验报告.pdf

三相桥式全控整流电路实验报三相桥式全控整流电路实验报告告实验编号实验编号实实 验验 报报 告告 书书实验项目：实验项目：三相桥式全控整流及实验三相桥式全控整流及实验所属课程所属课程:电力电子技术基础电力电子技术基础课程代码课程代码:面向专业面向专业:自动化自动化学院学院(系系):):物理与机电工程学院自动化系物理与机电工程学院自动化系实实 验验 室室:电机与拖动电机与拖动代号代号:426:42620122012 年年 10 10 月月 20 20日日一、一、实实验目的：验目的：1 1熟悉熟悉 MCL-01,MCL-02MCL-01,MCL-02 组件。组件。2 2 熟悉三相桥式全控整流及有源逆变电路的熟悉三相桥式全控整流及有源逆变电路的接线及工作原理。接线及工作原理。3 3了解集成触发器的调整方法及各点波形。了解集成触发器的调整方法及各点波形。二、二、实实验内容：验内容：1 1三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路2 2三相桥式有源逆变电路三相桥式有源逆变电路3 3观察整流或逆变状态下，观察整流或逆变状态下，模拟电路故障现模拟电路故障现象时的波形。象时的波形。三、三、实实验主要仪器设备：验主要仪器设备：1 1MCLMCL 系列教学实验台主控制屏。系列教学实验台主控制屏。2 2MCLMCL0101 组件。组件。3 3MCLMCL0202 组件。组件。4 4MEL-03MEL-03 可调电阻器。可调电阻器。5 5MEL-02MEL-02 芯式变压器芯式变压器6 6二踪示波器二踪示波器7 7万用表万用表三相桥式全控整流及有源逆变电路实验线路图及接线图三相桥式全控整流及有源逆变电路实验线路图及接线图1 1四、四、实实验示意图：验示意图：2 2MEL-02A1U11V11W1MCL-01GVD4VT1VT3VT5VD6VD2MCL-02MCL-02MCL-01L1UAKV1U21V21W2VT4VT6VT2L2V2U12V12W1SUVWVD1VD3VD5L3WC主 控U制V屏 输W出*L700mH2U22V22W2RRPMCL-01GUblfUctA:直流电流表。量程为2AL:平波电抗器。选700mH3 3V:直流电压表。量程为300VRP：选MEL-03的900殴电阻并联图2-1三相桥式全控整流及有源逆变五、五、实实验有关原理及原始计算数据，验有关原理及原始计算数据，所应用的公所应用的公式：式：三相桥式全控整流电路的原理三相桥式全控整流电路的原理一般变压器一次侧接成三角型，一般变压器一次侧接成三角型，二次侧接成二次侧接成星型，晶闸管分共阴极和共阳极。一般星型，晶闸管分共阴极和共阳极。一般 1 1、3 3、5 5为共阴极，为共阴极，2 2、4 4、6 6 为共阳极。为共阳极。（1 1）2 2 管同时通形成供电回路，其中共阴极组管同时通形成供电回路，其中共阴极组和共阳极组各和共阳极组各 1 1，且不能为同，且不能为同 1 1 相器件。相器件。（2 2）对触发脉冲的要求：）对触发脉冲的要求：1)1)按按 VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的顺序，的顺序，相位依次差相位依次差 6060。2)2)共阴极组共阴极组 VT1VT1、VT3VT3、VT5VT5 的脉冲依次的脉冲依次差差 120120，共阳极组，共阳极组 VT4VT4、VT6VT6、VT2VT2 也也依次差依次差 120120。3)3)同一相的上下两个桥臂，同一相的上下两个桥臂，即即 VT1VT1 与与 VT4VT4，VT3VT3 与与 VT6VT6，VT5VT5 与与 VT2VT2，脉冲相差，脉冲相差 180180。（3 3）UdUd 一周期脉动一周期脉动 6 6 次，次，每次脉动的波形都一每次脉动的波形都一样，故该电路为样，故该电路为 6 6 脉波整流电路。脉波整流电路。（4 4）需保证同时导通的）需保证同时导通的 2 2 个晶闸管均有脉冲，个晶闸管均有脉冲，可采用两种方法：可采用两种方法：一种是宽脉冲触发一种是双脉一种是宽脉冲触发一种是双脉冲触发（常用）冲触发（常用）（5 5）晶闸管承受的电压波形与三相半波时相同，晶闸管承受的电压波形与三相半波时相同，晶闸管承受最大正、反向电压的关系也相同。晶闸管承受最大正、反向电压的关系也相同。三相桥式全控整流电路实质上是三相半波三相桥式全控整流电路实质上是三相半波共阴极组与共阳极组整流电路的串联。共阴极组与共阳极组整流电路的串联。在任何时在任何时4 4刻都必须有两个晶闸管导通才能形成导电回路，刻都必须有两个晶闸管导通才能形成导电回路，其中一个晶闸管是共阴极组的，其中一个晶闸管是共阴极组的，另一个晶闸管是另一个晶闸管是共阳组的。共阳组的。6 6 个晶闸管导通的顺序是按个晶闸管导通的顺序是按 VT6 VT6 VT1VT1 VT1VT1 VT2VT2 VT2VT2 V VT3T3 VT3VT3 VT4VT4 VT4 VT4 VT5 VT5 VT5 VT5 VT6 VT6 依此循环，每隔依此循环，每隔60 有一个晶闸管换相。为了保证在任何时刻60 有一个晶闸管换相。为了保证在任何时刻都必须有两个晶闸管导通，都必须有两个晶闸管导通，采用了双脉冲触发电采用了双脉冲触发电路，在一个周期内对每个晶闸管连续触发两次，路，在一个周期内对每个晶闸管连续触发两次，两次脉冲前沿的间隔为两次脉冲前沿的间隔为 6060。三相桥式全控整。三相桥式全控整流电路原理图如右图所示。流电路原理图如右图所示。三相桥式全控整流电路用作有源逆变时，三相桥式全控整流电路用作有源逆变时，就成为就成为三相桥式逆变电路。三相桥式逆变电路。由整流状态转换到逆变状态由整流状态转换到逆变状态必须同时具备两个条件：一定要有直流电动势必须同时具备两个条件：一定要有直流电动势源，源，其极性须和晶闸管的导通方向一致，其极性须和晶闸管的导通方向一致，其值应其值应稍大于变流器直流侧的平均电压；稍大于变流器直流侧的平均电压；其次要求晶闸其次要求晶闸管的管的 a a 90，使90，使 U d U d 为负值。为负值。三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路 原理图原理图5 5实验线路如图实验线路如图 2-12-1 所示。主电路由三相全控所示。主电路由三相全控变流电路及作为逆变直流电源的三相不控整流变流电路及作为逆变直流电源的三相不控整流桥组成。触发电路为数字集成电路，可输出经桥组成。触发电路为数字集成电路，可输出经高频调制后的双窄脉冲链。三相桥式整流及有高频调制后的双窄脉冲链。三相桥式整流及有源逆变电路的工作原理可参见源逆变电路的工作原理可参见“电力电子技术”“电力电子技术”的有关教材。的有关教材。实验内容实验内容 接线接线在实验装置断电的情况下，在实验装置断电的情况下，按三相桥式全控整流按三相桥式全控整流及有源逆变电路实验线路图及接线图进行接线。及有源逆变电路实验线路图及接线图进行接线。图中的图中的 可调电阻器可调电阻器 R pR p，选用，选用 MELMEL 0303中的其中一组可调电阻器并联，中的其中一组可调电阻器并联，R pR p 的初始电的初始电阻值应调到最大值。阻值应调到最大值。触发电路调试触发电路调试将将 MCLMCL 3232 电源控制屏的电源开关拨向电源控制屏的电源开关拨向“开开”的位置，接通控制电路电源红色指示灯的位置，接通控制电路电源红色指示灯亮亮。检查晶闸管的检查晶闸管的 触发触发 脉冲是否正常脉冲是否正常。用示波用示波器观察器观察 MCLMCL 3333 脉冲观察孔脉冲观察孔“1”“1”“6”“6”，应有相互间隔，应有相互间隔 60 o60 o，幅度相同的双脉。，幅度相同的双脉。用示波器观察每只晶闸管的控制极、阴极，用示波器观察每只晶闸管的控制极、阴极，应有幅度为应有幅度为 1V1V 2V2V 的脉冲。的脉冲。调节调节 MCLMCL 3131 的给定电位器的给定电位器 RP1RP1 使使U gU g 0V0V，然后调节偏移电压，然后调节偏移电压 U bU b 使使 a a 6 6150 o150 o，逐渐，逐渐 调节调节 给定电压给定电压 U gU g，观察，观察 触发触发脉冲移相范围是否满足脉冲移相范围是否满足 a a 30 30 150 150。三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路 调节调节 MCLMCL 3131 的给定电位器的给定电位器 RP1RP1 使使U gU g 0V0V。将主电路开关将主电路开关 S1S1 拨向左边短接线端接通电拨向左边短接线端接通电阻负载，将阻负载，将 R dR d 调至最大值调至最大值(450 W)(450 W)。按下按下 MCLMCL 3232 电源控制屏的电源控制屏的“闭合闭合”按按钮，接通钮，接通 主电路电源主电路电源 绿色指示灯亮。绿色指示灯亮。调节调节 MCLMCL 3131 的给定电位器的给定电位器 RP1RP1 使使 a a 90 90，用示波器观察记录用示波器观察记录 整流电路输出电压整流电路输出电压U dU d f f（t t）以及晶闸管两端电压以及晶闸管两端电压 U VTU VT f f（t t）的波形。采用类似方法，分别）的波形。采用类似方法，分别 观察记观察记录录 a a 30 30、a a 60 60 时时 U dU d f f（t t）、U VTU VT f f（t t）的波形。）的波形。三相桥式有源逆变电路三相桥式有源逆变电路 调节调节 MCLMCL 3131 的给定电位器的给定电位器 RP1RP1 使使U gU g 0V0V。按按 MCLMCL 3232 电源控制屏电源控制屏 的的“断开断开”按按钮，切断主电路电源钮，切断主电路电源 红色指示灯亮红色指示灯亮，将将主电路开关主电路开关 S1S1 拨向右边的不可控整流桥接线拨向右边的不可控整流桥接线端，将端，将 R dR d 调至最大值调至最大值(450 W)(450 W)。7 7 按下按下 MCLMCL 3232 电源控制屏的电源控制屏的“闭合闭合”按按钮，接通钮，接通 主电路电源主电路电源 绿色指示灯亮。绿色指示灯亮。调节调节 MCLMCL 3131 的给定电位器的给定电位器 RP1RP1，使使a a 90 90，用示波器观察记录逆变用示波器观察记录逆变 电路输出电路输出电压电压 U dU d f f（t t）以及晶闸管两端电压）以及晶闸管两端电压 U UVTVT f f（t t）的波形。采用类似方法，分别）的波形。采用类似方法，分别观察记录观察记录 a a 120 120、a a 150 150 时时 U dU d f f（t t）、U VTU VT f f（t t）的波形。）的波形。六、六、实实验数据记录：验数据记录：整流整流（）3030O OU U2 2（V V）110110UdUd（V V）120120七、七、实实验结果的计算及曲线：验结果的计算及曲线：三相全控整流三相全控整流 =60=600 0U Ud d、U UVTVT波形波形1101107878U U2 2逆变逆变6060O O（）3030O O（V V）110110UdUd6060O O1101109090O O1101100 0（V V）-133-133-65-658 8=60=600 0U Ud d波形波形=60=600 0U UVTVT波形波形三三 相相 全全 控控 整整 流流三三 相相 全全 控控 整整 流流9 9U Ud d、U UVTVT波形波形U Ud d波形波形三相全控整流三相全控整流 =30=300 0三相全控整流三相全控整流 =30=300 01010U UVTVT波形波形U Ud d、U UVTVT波形波形三相全控整流三相全控整流 =30=300 0三相有源逆变三相有源逆变 =30=300 01111=30=300 0U Ud d波形波形=30=300 0U UVTVT波形波形三三 相相 有有 源源 逆逆 变变三三 相相 有有 源源 逆逆 变变1212U Ud d、U UVTVT波形波形U Ud d波形波形三相有源逆变三相有源逆变 =60=600 0三相有源逆变三相有源逆变 =60=600 01313U UVTVT波形波形U Ud d、U UVTVT波形波形三相有源逆变三相有源逆变 =60=600 0三相有源逆变三相有源逆变 =90=900 01414U Ud d波形波形U UVTVT波形波形三相有源逆变三相有源逆变 =90=900 0三相有源逆变三相有源逆变 =90=900 01515波形（断某一脉冲）波形（断某一脉冲）U Ud d=f=f（三相全控整流三相全控整流=60=600 0U Ud d）曲线（电阻电感性负载）曲线（电阻电感性负载）1616Ud=f()150100Ud5000102030405060708090U Ud d/U/U2 2=f=f（）曲线（电阻电感性负载）曲线（电阻电感性负载）Ud/U2=f()1.51Ud/U20.500102030405060八、八、对对实验结果实验中某些现象的分析讨论：实验结果实验中某些现象的分析讨论：实验中可以看出，实验中可以看出，不管不管 为何值，为何值，负载负载电压电压 U Ud d都是线电压的一部分，相当于以线都是线电压的一部分，相当于以线电压为幅值一周期有电压为幅值一周期有 6 6 个脉动波的六相半个脉动波的六相半波整流电路。波整流电路。从线电压入手计算从线电压入手计算 U Ud d更简便，更简便，1717流桥，调节流桥，调节 UctUct，使，使 仍为仍为 150150O O左右。左右。三相调压器逆时针调到底，合上主电源，三相调压器逆时针调到底，合上主电源，调节主控制屏输出电压调节主控制屏输出电压 U Uuvuv、U Uvwvw、U Uwuwu，从，从 0V0V 调调至至 220V220V 合上电源开关。合上电源开关。调节调节 UctUct，观察，观察=30=30O O、6060O O、9090O O时时,电电路中路中 u ud d、u uVTVT的波形，并记录相应的的波形，并记录相应的 UdUd、U U2 2数值。数值。4 4 电路模拟故障现象观察。电路模拟故障现象观察。在整流状态时，在整流状态时，断开某一晶闸管元件的触发脉冲开关，则该元断开某一晶闸管元件的触发脉冲开关，则该元件无触发脉冲即该支路不能导通，观察并记录件无触发脉冲即该支路不能导通，观察并记录此时的此时的 u ud d波形。波形。九、九、尚尚存在待解决的问题：存在待解决的问题：十一、对同学的要求：十一、对同学的要求：1 1画出电路的移相特性画出电路的移相特性 Ud=f(Ud=f()曲线曲线2 2作出整流电路的输入输出特性作出整流电路的输入输出特性U Ud d/U/U2 2=f=f（）（）3 3画出三相桥式全控整流电路时，画出三相桥式全控整流电路时，角为角为3030O O、6060O O时的时的 u ud d、u uVTVT波形波形4 4画出三相桥式有源逆变电路时，角为画出三相桥式有源逆变电路时，角为3030O O、6060O O、9090O O时的时的 u ud d、u uVTVT波形波形5 5简单分析模拟故障现象简单分析模拟故障现象十二、参考文献：十二、参考文献：电力电子变流技术电力电子变流技术电力电子技术实验电力电子技术实验备注备注编写人：编写人：hzqhzq编写时间：编写时间：2012-10-202012-10-201 1