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电气工程学院2010级电力电子与电力传动实训报告项目名称:DC110V/1kW全控整流电路项目负责人:汪学鑫项目成员:汪学鑫周讯慕子翔负责老师:郭育华卢国涛指导老师:郭育华2013年12月4日三相全控整流电路项目成绩:评阅人:指导老师:年月日项目负责人:姓名(签名)学号项目成员:姓名(签名)学号项目成员:姓名(签名)学号电力电子与电力传动时训报告摘要随着社会生产和科学技术的发展,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,整流电路就是把交流电能转换为直流电能的电路。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180V交流电源,再将1欧姆换为2欧姆负载接入,输出电压基本稳定,实现了闭环控制。三相全控整流电路目录1、项目技术指标.........................................................................................................21.1指标...............................................................................................................21.2仿真软件.......................................................................................................22、项目的主电路设计...............................................................................................22.1工作原理........................................................................................................32.1.1三相桥式全空整流电路特性分析.....................................................32.1.2三相桥式全控整流电路定量分析..................................................62.1.3晶闸管额定电流、额定电压的选择................................................62.2参数选择.......................................................................................................72.2.1整流变压器参数计算........................................................................73、项目的控制电路设计..........................................................................................74、系统仿真.....................................................................................................................84.1仿真软件MATLAB..........................................................................................84.2仿真模型的建立...........................................................................................94.2.1开环控制............................................................................................94.2.2闭环控制..........................................................................................115、实验分析..................................................................................................................135.1实验平台简介............................................................................................135.2实验步骤及结果........................................................................................155.2.1开环实验..........................................................................................165.2.2闭环实验..........................................................................................176、结论、问题和体会.............................................................................................18电力电子与电力传动时训报告三相全控整流电路1、项目技术指标1.1指标本项目是三相全控整流电路仿真,以下是项目的技术指标:1.1.1电压源输入电压:AC220V(单相或三相),电压波动±15%输出电压:DC110V输出功率:1kW恒压精度:优于5%电压调整率:优于5%负载整率:优于5%可采用电压闭环或电压和电流双闭环控制。1.1.2电流源输入电压:AC220V(单相或三相),电压波动±15%输出电流:DC10A输出功率:1kW恒压精度:优于5%电压调整率:优于5%负载整率:优于5%1.2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、项目的主电路设计电力电子与电力传动时训报告三相全控整流电路通过查阅教材和实验指导书并结合在网上的结果,在MATLAB的SIMULINK仿真软件平台上,我们可以较为轻松的搭建出三相全控整流电路的主电路。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:ATU2T1aT3T5BbUdCT4T6T2c图2-1三相桥式全控整流电路(1)三相桥式全控整流电路的特点:一般变压器一次侧接成三角型,二次侧接成星型,晶闸管分共阴极和共阳极。一般1、3、5为共阴极,2、4、6为共阳极。①2管同时通形成供电回路,其中共阴极组和共阳极组各1,且不能为同1相器件。②对触发脉冲的要求:1)按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的顺序,相位依次差60°。2)共阴极组VT1、VT3、VT5的脉冲依次差120°,共阳极组VT4、VT6、VT2也依次差120°。3)同一相的上下两个桥臂,即VT1与VT4,VT3与VT6,VT5与VT2,脉冲相差180°。③Ud一周期脉动6次,每次脉动的波形都一样,故该电路为6脉波整流电路。④需保证同时导通的2个晶闸管均有脉冲,可采用两种方法:一种是宽脉电力电子与电力传动时训报告(3)晶闸管及输出整流电压的情况如下表所示:表2-1晶闸管输出整流电压情况三相全控整流电路冲触发一种是双脉冲触发(常用)⑤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。(2)带电阻负载时的工作情况:1)当a≤60时,ud波形均连续,对于电阻负载,id波形与ud波形形状一样,也连续波形图:a=0(图2-2)、a=30°(图2-3)、a=60°(图2-4)2)当a60时,ud波形每60°中有一段为零,ud波形不能出现负值波形图:a=90°(图2-5)3)带电阻负载时三相桥式全控整流电路a角的移相范围是120°电力电子与电力传动时训报告时段ⅠⅡⅢⅣⅤⅥ共阴极组中导通的晶闸管VT1VT1VT3VT3VT5VT5共阴极组中导通的晶闸管VT6VT2VT2VT4VT4VT6整流输出电压Ua-Ub=UabUa-Uc=UacUb-Uc=UbcUb-Ua=UbaUc-Ua=UcaUc-Ub=Ucb三相全控整流电路图2-2α=0图2-3α=30°电力电子与电力传动时训报告1+𝛼3+𝛼6𝑈2sin𝑤𝑡𝑑(𝑤𝑡)=2.34𝑈2cos𝛼平均值为:3𝑈𝑑=𝜋∫𝜋+𝛼6𝑈2sin𝑤𝑡𝑑(𝑤𝑡)=2.34𝑈21+cos([3+𝛼)]𝑅三相全控整流电路图2-4α=90°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2𝜋𝑈𝑑=1∫𝜋3𝜋(2)带电阻负载且a60°时,整流电压平均值为:(2-1)3𝜋3𝜋(2-2)输出电流平均值为Id=Ud/R2.1.3晶闸管额定电流、额定电压的选择①晶闸管承受最大正向电压为,为变压器二次线电压峰值,即𝑈𝑅𝑀=2×3𝑈2=6𝑈2(2-3)②晶闸管阳极与阴极间的最大正向电压等于变压器二次相电压的峰值,即𝑈𝐹𝑀=2𝑈2③输出电压Ud为0~200V,负载电阻R=2Ω,输出负载电流为:𝐼𝑑=𝑈𝑑电力电子与电力传动时训报告(2-4)(2-5)𝐼三相全控整流电路④晶闸管上流过电流为:𝐼2=13𝑑(2-6)选用晶闸管时,额定电压要留有一定裕量通常取额定电压为正常工作时晶闸管所承受峰值电压的2~3倍。额定电流也要留一定裕量,一般取额定电流为通态平均电流的1.5~2倍。2.2参数选择根据《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:AC100V(线电压);整流桥:理想的晶闸管组成
本文标题:三相全控整流电路实训报告
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