電力電子實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(東華大學(xué))

1、東華大學(xué)信息學(xué)院電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書2014年4月目錄實(shí)驗(yàn)一晶閘管觸發(fā)電路研究實(shí)驗(yàn)二單相橋式半控整流電路實(shí)驗(yàn)三三相橋式整流電路實(shí)驗(yàn)四三相有源逆變電路附錄一固緯GRS-6032A示波器使用簡(jiǎn)介 附錄二固緯GRS-6032A示波器面板圖片 電力電子實(shí)驗(yàn)一般注意事項(xiàng)： 1. 每次合、分主回路電源前要將各高、低壓調(diào)壓器（如：三相交流調(diào)壓器、G給定Ug電位器）旋至最小位置，電阻器置最大值。2. 晶閘管控制極內(nèi)部已連線至觸發(fā)電路，面板上插孔禁止連接導(dǎo)線。3. 使用雙蹤示波器時(shí)兩個(gè)探頭的接地線要共點(diǎn)，以免因電壓差造成過流。測(cè)量Ud時(shí)示波器探頭的正極（紅線）置晶閘管共陰極，負(fù)極（黑線）置晶閘管共陽極； UV

2、T是晶閘管陽極對(duì)陰極的電壓，測(cè)量時(shí)探頭紅線置陽極，黑線置陰極。4. 交直流表要分清，選擇量程要符合要求。5. “主電源送電”的含義是：按下交流電源“閉合“的綠色按鈕。6. 數(shù)字表計(jì)的讀數(shù)顯示滯后于調(diào)節(jié)進(jìn)程，因此相應(yīng)的操作宜緩。固緯GRS-6032A示波器的使用 1. 示波器調(diào)節(jié)的主要目標(biāo)顯示為：屏幕上方顯示信息：“ smpl ”屏幕下方顯示信息：“DC 2V（或5V） 2 mS （或5mS） LINEf AC” 2.測(cè)量前掃描線居中校準(zhǔn)：對(duì) “CH1”/ “CH2”通道選擇“GND”方式后，調(diào)節(jié)“POSITION”使掃描線居中。3. TIME/DIV一般選擇5mS，正弦波一個(gè)周期在水平方向占4

3、格（90°/格）4.測(cè)試過程LEVEL、POSITION、TIME/DIV、X1/MAG等功能鍵鈕均不能隨意操作，以免引起波形在水平、垂直方向的移動(dòng)，影響測(cè)量結(jié)果。實(shí)驗(yàn)一 鋸齒波同步移相觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?鋸齒波同步移相觸發(fā)電路的工作原理。2掌握鋸齒波同步觸發(fā)電路的調(diào)試方法。3測(cè)試鋸齒波同步觸發(fā)電路各點(diǎn)波形及移相特性。二實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1鋸齒波同步觸發(fā)電路的調(diào)試。2鋸齒波同步觸發(fā)電路各點(diǎn)波形觀察，分析。 三實(shí)驗(yàn)線路及原理鋸齒波同步移相觸發(fā)電路主要由同步電源、同步信號(hào)、鋸齒波形成、脈沖移相、脈沖形成、脈沖放大、脈沖輸出七個(gè)環(huán)節(jié)。分別對(duì)應(yīng)1#6#及G1/K1七處檢測(cè)孔。其工作原理可參見“電

4、力電子技術(shù)”有關(guān)教材。 圖11 鋸齒波觸發(fā)電路原理和接線圖注：G給定的Ug孔連接到觸發(fā)電路的Ug孔(Ug為觸發(fā)電路的控制電壓)。四實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器1教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)主控制屏 2G給定 NMCL-31A3鋸齒波觸發(fā)電路 NMCL-36C 4三相觸發(fā)電路和晶閘管主回路NMCL-33F 5. 二蹤示波器 五實(shí)驗(yàn)方法 （一）鋸齒波移相觸發(fā)電路調(diào)試及各點(diǎn)波形的觀察1 將NMCL-36C鋸齒波觸發(fā)電路面板上左上角的同步電壓u、v對(duì)應(yīng)接到交流電源輸出的U、V端, G給定的Ug孔連接到觸發(fā)電路的Ug孔，各調(diào)壓器（交流電源、G給定）歸零。2合上MEL-002T操作電源綠色開關(guān)。用示波器觀察觸發(fā)電路各觀察孔對(duì)7#孔的電壓

5、波形。1#孔為正弦波同步電壓次級(jí)，2#為時(shí)間延伸的同步電壓負(fù)半周，3#為鋸齒波同步信號(hào)，4#為脈沖移相波形，5#為脈沖形成波形，6#為脈沖放大波形，G1K1G4K4為脈沖輸出波形。分析、比較各波形相互的對(duì)應(yīng)關(guān)系。3 調(diào)節(jié)脈沖移相范圍將低壓?jiǎn)卧摹癎”輸出電壓調(diào)至0V，即將控制電壓Ug調(diào)至零，調(diào)節(jié)偏移電壓Ub（即調(diào)RP），使觸發(fā)脈沖向右移動(dòng)，直到不再移動(dòng)時(shí)為止。此點(diǎn)為觸發(fā)角值最大處。讀取角位置并保持“Ub”不變；再自零起增大Ug，脈沖波形將向左移動(dòng)，不斷增大Ug直至脈沖即將消失時(shí)停止，此點(diǎn)為值最小處。兩個(gè)值（最大和最?。╅g隔的角度即為脈沖的移相范圍。角讀取方法如圖所示。4 調(diào)節(jié)Ug，使a=60&

6、#176;，觀察并記錄U1U6（對(duì)應(yīng)1#6#孔的電壓）及輸出脈沖電壓UG1K1，UG2K2的波形，記錄在圖12中。各波形在橫坐標(biāo)時(shí)間軸上要對(duì)應(yīng)起來。用同樣方法觀測(cè)UG3K3，UG4K4的波形，比較與UG1K1，UG2K2之間的相位關(guān)系。 （二）雙脈沖觸發(fā)電路使用面板：G給定 NMCL-31A、觸發(fā)電路和晶閘管主回路NMCL-33F雙脈沖觸發(fā)電路作為兩組晶閘管變流橋的內(nèi)置式觸發(fā)電路，晶閘管控制部分連線已內(nèi)部完成，無須外部再連。將G給定的“Ug ”接到NMCL-33F的“Uc t ”，NMCL-33F的脈沖封鎖控制端“Ub l f ”接參考點(diǎn)“0V”（本線若不接不影響雙脈沖測(cè)試），見下圖，即可開始

7、觸發(fā)電路的調(diào)試。1. 均以“0V”為參考點(diǎn)，利用示波器分別觀察同步電壓的波形和觸發(fā)脈沖波形a. 三相同步電壓與三相交流電源的頻率相同，且字母（u/v/w) 對(duì)應(yīng)的相其相位相同，只是前者幅值較小。觀察同步電壓三相波形是否依次滯后120°。b. 檢查觸發(fā)雙脈沖的波形與相序：雙脈沖波形周期與同步電壓相同，一對(duì)雙脈沖由兩個(gè)幅值、脈寬完全相同，相位相差60°的單脈沖組成。6個(gè)脈沖觀察孔從左到右依次記為1# 6#觸發(fā)脈沖（分別控制1 6#晶閘管），且從1#至6#其波形相位依次滯后60°。2. 估算觸發(fā)角移動(dòng)范圍任選一脈沖觀測(cè)孔（如1#）。當(dāng)Ug 0 時(shí)，改變NMCL-33F的

8、偏移電壓“Ub”使1#脈沖波形向右移動(dòng)，及至不能再移之時(shí)停止改變Ub ，此處為值增大的極限位置，讀取角位置并保持“Ub”不變；再自零起增大Ug，雙脈沖波形將向左移動(dòng)，不斷增大Ug直至脈沖不再移動(dòng)時(shí)停止，此處為值最小的位置。兩個(gè)值（最大和最?。┲g的角度即為脈沖的移相范圍。3. 以同步電壓正弦波為參考，記錄 = 60°時(shí)UG1UG6的脈沖波形于圖14中。 觸發(fā)角讀取方法舉例見下圖13：圖13 三相整流觸發(fā)角讀取方法Uu： 交流輸出電源U相電壓 Usu： U相同步電壓UG1：1#輸出脈沖Uu與Usu波形頻率、相位完全一致。以上電壓均以“0V”為參考點(diǎn)注意：同步電壓正半周30°處

9、(自然換相點(diǎn)處)定義為三相整流觸發(fā)電路的 = 0°圖14 雙脈沖觸發(fā)電路波形思考題1鋸齒波觸發(fā)電路為什么要設(shè)置偏移電壓？2 總結(jié)鋸齒波同步觸發(fā)電路移相范圍的調(diào)試方法，及影響移相范圍的電路參數(shù)。3以上兩種觸發(fā)電路的移相范圍各是多少？ 同步電壓與同步信號(hào)的概念：同步電壓是同步變壓器二次側(cè)繞組輸出的電壓，總是正弦波。同步信號(hào)是由同步電壓經(jīng)變換后加到移相環(huán)節(jié)的與同步電壓同頻率的電壓，例如鋸齒波觸發(fā)電路“3”點(diǎn)的鋸齒波是同步信號(hào)。單脈沖和雙脈沖的概念：?jiǎn)蚊}沖觸發(fā)電路主要應(yīng)用在單相整流電路和三相半波整流電路中；雙脈沖觸發(fā)電路主要應(yīng)用在三相全控橋式整流（逆變）等六波頭的電路中（這類電路如采用單脈沖

10、則需要脈寬大于60°的寬脈沖）。它的優(yōu)點(diǎn)是減小了觸發(fā)電路裝置的輸出功率，和脈沖變壓器的體積。觸發(fā)角 = 0°的概念： = 0°在自然換向點(diǎn)處，單相整流電路在交流電源正半周起始位置，三相整流及逆變電路在交流電源各相電壓正半周30°處。初始相位角：即相應(yīng)于某特定電路允許的最大觸發(fā)角。其本質(zhì)為Ud=0時(shí)對(duì)應(yīng)的值。從波形上看電阻性負(fù)載為Ud=0的一條直線，電感性負(fù)載以Ud波形正負(fù)等高為準(zhǔn)。各電路類型不同，該角度也不同。該值可據(jù)不同電路的Ud公式（令其為零）計(jì)算得出。相位法：以同步電源為參照，觀察或設(shè)定觸發(fā)角值的方法。負(fù)載法：從Ud波形中觀測(cè)或改變觸發(fā)角值的方法。

11、實(shí)驗(yàn)二 單相橋式半控整流電路實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?研究單相橋式半控整流電路在電阻負(fù)載，電阻電感性負(fù)載及反電勢(shì)負(fù)載時(shí)的工作。2掌握鋸齒波觸發(fā)電路的原理和應(yīng)用方法。3進(jìn)一步掌握雙蹤示波器在電力電子線路實(shí)驗(yàn)中的使用特點(diǎn)與方法。二實(shí)驗(yàn)線路單相橋式半控整流電路每一個(gè)導(dǎo)電回路只包含一個(gè)晶閘管，另外一個(gè)整流器件為二極管。見圖21。圖21 單相橋半控整流電路接線圖 三實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1單相橋式半控整流電路供電給電阻性負(fù)載。2單相橋式半控整流電路供電給電阻電感性負(fù)載。四實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器1教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)主控制屏 2. 觸發(fā)電路和晶閘管主回路NMCL-36C 3G給定 NMCL-31A 4平波電抗器NMCL-33105.續(xù)流二極管NM

12、CL-33F 6.可調(diào)電阻NMEL-03/4/57.直流電流表NMCL-001/1 8二蹤示波器 五注意事項(xiàng)1實(shí)驗(yàn)前必須先了解晶閘管的電流額定值（本裝置單相晶閘管為1.7A，使用時(shí)要求主回路電流小于1A），并根據(jù)額定值與整流電路形式計(jì)算出負(fù)載電阻的最小允許值。2為保護(hù)整流元件不受損壞，晶閘管整流電路的正確操作步驟（1）在主電路不接通電源時(shí)，調(diào)試觸發(fā)電路，使之正常工作。晶閘管門極不須連線。（2）在控制電壓Uct=0時(shí)，接通主電源。然后逐漸增大Uct，使整流電路投入工作。（3）斷開整流電路時(shí)，應(yīng)先把Uct降到零，使整流電路無輸出，然后切斷總電源。否則可能燒毀熔絲。以后在三相整流及逆變電路負(fù)載實(shí)驗(yàn)中

13、均按此原則操作，不再重申。六實(shí)驗(yàn)方法1觸發(fā)電路控制回路調(diào)試： 將主電源控制屏的電源輸出U、V端接入鋸齒波觸發(fā)電路同步電壓的u、v端G給定的Ug孔連接 到觸發(fā)電路的Ug孔，各調(diào)壓器（交流電源、G給定）歸零。主回路線不接。a)主電源送電（按下交流電源綠色閉合按鈕），用示波器檢查各觀察孔對(duì)7#孔的電壓波形。b)調(diào)節(jié)脈沖移相范圍：按圖22所示讀取方法來設(shè)定單相整流電路初始相位角。用示波器觀察UG1K1相對(duì)于同步電壓的位置，當(dāng)“G”輸出電壓Ug=0時(shí)，調(diào)節(jié)偏移電壓Ub，在UG1K1脈沖波形剛好不再右移的瞬間，立刻停止調(diào)節(jié)。此時(shí)a角應(yīng)接近初始觸發(fā)角180°，對(duì)應(yīng)于Ud=0。此后Ub(即RP)保持

14、不變。注意：在調(diào)節(jié)偏移電壓Ub時(shí)，要注意捕捉脈沖波形剛剛不再右移的瞬間，此時(shí)應(yīng)立刻停止調(diào)節(jié)，以免調(diào)過頭后形成控制死區(qū)，影響Ug給定電壓對(duì)a角的線性控制。 增加Ug，UG1K1脈沖將向左移動(dòng)，繼續(xù)增大直至脈沖剛剛消失為止，此時(shí)觸發(fā)角amin30°。移相范圍為a=30°180°。觀察后Ug重新歸零。圖22 單相整流電路觸發(fā)角讀取方法示意圖Uu：交流輸出電源U相電壓 Usu：U相同步電壓（對(duì)“”） UG1K1：輸出脈沖Uu與Usu波形頻率、相位一致。 注意：同步電壓正半周的起點(diǎn)(自然換相點(diǎn)處)定義為單相觸發(fā)電路 = 0°2單相橋式半控整流電路電阻性負(fù)載測(cè)試按圖

15、21接線，并短接電感Ld，續(xù)流二極管VD不接?？扇芜x一組可調(diào)電阻器作為負(fù)載電阻Rd，如A1-A2。電阻性負(fù)載的單相橋式半控整流電路初始相位角為a=180°。此值前已調(diào)好。（a）將G給定電位器RP1逆時(shí)針調(diào)到底，使Ug=0。電阻負(fù)載Rd調(diào)節(jié)至最大。（b）主電源送電，此時(shí)=180°（初始相位角）。 增大Ug，依次使=150°,120°，90°，60°,30°，分別測(cè)取輸出電壓Ud以及晶閘管端電壓UVT波形，繪于圖2-3中，同時(shí)記錄交流輸入電壓U2、整流輸出電壓Ud的值于表2-1中。驗(yàn)證公式 注：回路電流不能超過所選電阻器的額定值

16、。表2-1單相橋式整流電路電阻負(fù)載時(shí)輸入輸出電壓值a=150a=120a=90a=60a=30Ud（V）U2（V）圖23 單相半控橋整流電路電阻負(fù)載u d、u VT的波形3單相橋式半控整流電路電阻電感性負(fù)載測(cè)試保持前面接線不變，只撤除電感上的短接線，使回路保持R、L串聯(lián)形式的阻感性負(fù)載。電感性負(fù)載的單相橋式半控整流電路初始相位角為a=180°。前已滿足，不必重設(shè)。本實(shí)驗(yàn)直流主回路接線分兩種情況：a.無續(xù)流二極管 b.有續(xù)流二極管。（1）無續(xù)流二極管（a）將G給定電位器RP1逆時(shí)針調(diào)到底，使Ug=0。電阻負(fù)載Rd調(diào)節(jié)至最大。（b）主電源送電，此時(shí)=180°（初始相位角）。 增

17、大Ug，觀察=30°、60°、90°、120°、150°時(shí)u d、uVT波形并記錄uVT的波形于圖24 a)，可通過減小Rd來保持Id波形連續(xù)。（c）在某一值時(shí)突然關(guān)斷觸發(fā)電路電源（自身的電源開關(guān)），觀察是否出現(xiàn)ud失控波形。如不發(fā)生失控現(xiàn)象，重新使電路工作，然后通過減小控制角或電阻R使電流增大后再試。記錄發(fā)生失控時(shí)的U2值，并記錄失控時(shí)的ud、uVT1、uVT3波形于圖25a)。（2）有續(xù)流二極管 其它不變，保持失控?cái)?shù)據(jù)，并續(xù)流二極管到u d端（不必?cái)嚯姡┖笾匦掠^察記錄失控時(shí)的ud、uVT1、uVT3波形于圖25b)。再接通同步電源，調(diào)節(jié)Ug

18、，觀察=30°、60°、90°、120°、150°時(shí)u d、uVT波形，并記錄uVT的波形于圖24 b)。在調(diào)節(jié)電阻Rd時(shí)，注意觀察波形如何變化，調(diào)時(shí)要防止回路過流！ a)無續(xù)流管 b) 有續(xù)流管圖24 單相半控橋電感負(fù)載續(xù)流管對(duì)u VT波形的影響 a)無續(xù)流管 b) 有續(xù)流管 圖25 單相半控橋電感負(fù)載失控時(shí)的u d及u VT波形思考題1 什么是半控橋電路的失控？如何防止？2 控制角相同時(shí)，換作單相全控橋控制形式，電路中的4個(gè)晶閘管的uVT波形是怎樣的？ 3試述單相全控橋電路與單相半控橋電路工作特性的異同。實(shí)驗(yàn)三 三相橋式全控整流電路實(shí)驗(yàn)一實(shí)

19、驗(yàn)?zāi)康?熟悉觸發(fā)電路及晶閘管主回路組件。2熟悉三相橋式全控整流電路的接線及工作原理。二實(shí)驗(yàn)內(nèi)容研究三相全控橋式整流電路供電給電阻性、電阻電感性、反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載時(shí)的工作特性。三實(shí)驗(yàn)線路及原理主電路由三相全控變流電路及負(fù)載組成。觸發(fā)電路為數(shù)字集成電路，可輸出經(jīng)高頻調(diào)制后的雙窄脈沖鏈。三相橋式整流電路的工作原理可參見“電力電子技術(shù)”的有關(guān)教材。實(shí)驗(yàn)線路如圖3-1/2所示。注：三相橋式全控變流電路使用I組（VT1VT6）或組（VT1VT6）橋晶閘管，對(duì)應(yīng)的控制回路接地線分別是Ublf或Ublr點(diǎn)（位于Uct下方）與“0”短接。圖31三相全控橋整流電路電阻和電感性負(fù)載 圖32三相全控橋整流電路電動(dòng)機(jī)負(fù)載的

20、原理及接線圖 的原理及接線圖 四實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器1教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)主控制屏 2觸發(fā)電路及晶閘主回路組件NMCL-33F3電阻負(fù)載組件NMEL-03/4 4平波電抗器NMCL-33105. 直流電流表NMCL-001/1 6G給定 NMCL-31A7轉(zhuǎn)矩測(cè)量、加載系統(tǒng)NMEL-13 8直流電動(dòng)機(jī)M039直流電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電源 NMEL-18/2 10二蹤示波器五實(shí)驗(yàn)方法一、帶電阻性負(fù)載1. 按圖31接線，電感先用導(dǎo)線短接。未通主電源之前，先對(duì)初始相位角進(jìn)行設(shè)定：電阻性負(fù)載的三相橋式全控整流電路初始相位角為a=120°。用示波器觀察1#脈沖相對(duì)于同步電壓的角度位置，在Uct=0時(shí)，調(diào)節(jié)偏移電壓Ub，

21、使a=120°。此后Ub保持不變。觸發(fā)角a讀取方法參看實(shí)驗(yàn)一的圖13。2. Rd先置最大，檢查確保Ug=0后，主電源送電。調(diào)試步驟如下：a.改變Ug，觀察 =15°，30°，60°，90°，120°時(shí)u d、uVT3 波形并記錄到圖315。 >60°時(shí)uVT3波形不畫。b. 記錄每一個(gè)角所對(duì)應(yīng)的Ud、 U2值到表34，繪制電阻性負(fù)載時(shí)Ud / U2=f（）曲線于圖313。c. 求取三相全控橋整流電路的負(fù)載特性Ud=f ( Id )。記錄 = 30°時(shí)對(duì)應(yīng)的Ud、 Id值（通過調(diào)節(jié)Rd值改變Id值）到表35，繪

22、制負(fù)載特性曲線 Ud=f ( Id )于圖314。二、帶電感性負(fù)載1. 按圖31接線，電感短接線撤除。未通主電源之前，先對(duì)初始相位角進(jìn)行設(shè)定：電感性負(fù)載的三相橋式全控整流電路初始相位角為a=90°。方法同“一”。用示波器觀察“1”脈沖相對(duì)于同步電壓的角度位置，在Uct=0時(shí)，調(diào)節(jié)偏移電壓Ub，使a=90°。此后Ub保持不變。2. Rd先置最大，檢查確保Ug=0后，主電源送電。調(diào)試步驟如下：調(diào)節(jié)Ug，觀察=15°、30°、60°、90°等時(shí)的u d、uVT3 波形，并記錄到圖316。注：嚴(yán)密監(jiān)視電流并及時(shí)改變電阻Rd。當(dāng)=90°

23、;時(shí)，Ud波形應(yīng)為上下等高的對(duì)稱波形，否則可減小Rd。三、帶反電勢(shì)負(fù)載（必須先接通勵(lì)磁）1按圖32接線，電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁由“直流勵(lì)磁電源”供電。保持初相角a=90°不變。2. 檢查確保Ug=0后，主電源送電。調(diào)試步驟如下： a確保勵(lì)磁電源電流表A1100mA后，增大Ug，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速逐漸升高，直到約1400rpm。b保持Ug不變，通過旋轉(zhuǎn)“轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)”改變Id值，測(cè)定電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的n、Id值，數(shù)據(jù)記錄 于表36。根據(jù)表36繪制電動(dòng)機(jī)在整流電源供電時(shí)的機(jī)械特性n=f ( Id )于圖317。 提示：改變電動(dòng)機(jī)負(fù)載采用轉(zhuǎn)矩測(cè)量、加載系統(tǒng)組件上的“轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)”。c. 在不同角（30°、6

24、0°、90°）下觀察平波電抗器的作用：示波器觀察電抗器700mH兩端的電 壓波形u L并記錄于圖318。注：負(fù)載不變。圖315 電阻性負(fù)載時(shí)三相全控橋整流電路的ud、uVT3波形（當(dāng)>60°后電流斷續(xù)uVT3波形可不畫）表34：三相全控橋電阻性負(fù)載（Ud =0必須畫出）1503006009001200UdU2圖3-13 電阻性負(fù)載時(shí)三相全控橋整流電路的Ud / U2=f（）曲線表35：三相全控橋電阻性負(fù)載（注意：控制角保持不變）UdId04A06A08A10A12A 圖314 電阻性負(fù)載時(shí)三相全控橋整流電路的負(fù)載特性曲線Ud=f ( Id ) (據(jù)表35繪制

25、)圖316 電感性負(fù)載時(shí)三相全控橋整流電路的ud、uVT3波形（電流斷續(xù)uVT3波形可不畫）表36：全控橋電動(dòng)機(jī)負(fù)載的機(jī)械特性曲線Id（A）11Im i nn（r/min）圖3-17 n=f ( Ia )曲線 (據(jù)表36繪制)圖3-18 全控橋電動(dòng)機(jī)負(fù)載不同控制角時(shí)的u L波形思考題1什么是可控整流裝置的初始相位？如何實(shí)現(xiàn)？2為什么不同電路的可控整流裝置或不同的負(fù)載其初始相位就可能不同？試敘述以上電路在三 種不同負(fù)載下初始相位各是多少？實(shí)驗(yàn)四 三相有源逆變電路 直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟姡Q之為逆變。把直流電逆變?yōu)榻涣麟姴⑺偷诫娋W(wǎng)的過程，稱有源逆變。本實(shí)驗(yàn)電路：三相橋式有源逆變電路。一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?驗(yàn)證

26、可控電路在有源逆變時(shí)的工作條件并比較與整流工作時(shí)的區(qū)別。2測(cè)量逆變工作狀態(tài)時(shí)的波形ud、uVT并比較與整流工作時(shí)的區(qū)別。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容三相橋式全控電路的有源逆變?nèi)?shí)驗(yàn)線路及原理本實(shí)驗(yàn)采用不可控整流電源驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)M03并帶動(dòng)直流發(fā)動(dòng)機(jī)M01旋轉(zhuǎn)發(fā)電，發(fā)電機(jī)M01的輸出端接到晶閘管主電路的ud端，當(dāng)晶閘管電路工作于逆變狀態(tài)，則可將發(fā)動(dòng)機(jī)電能逆變回電網(wǎng)。圖4-1 三相有源逆變電路原理及接線圖四實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器1教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)主控制屏 2觸發(fā)電路及晶閘主回路組件NMCL-33F3電阻負(fù)載組件NMEL-03/4 4平波電抗器NMCL-33105. 直流電流表NMCL-001/1 6G給定 NMCL-31A

27、7. 轉(zhuǎn)矩測(cè)量、加載系統(tǒng)NMEL-13 8直流電動(dòng)機(jī)M03/直流發(fā)電機(jī)M019. 直流電動(dòng)機(jī)電樞電源 NMEL-18/1 10直流電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電源 NMEL-18/211二蹤示波器五實(shí)驗(yàn)方法1按圖41接線。Ug接至NMCL-33面板的Uct端三相橋式全控變流電路使用I組（VT1VT6）或組（VT1VT6）橋晶閘管時(shí)，分別對(duì)應(yīng)著Ublf或Ublr孔（位于Uct下）與“”短接。 主電源先不送電。三相有源逆變電路觸發(fā)脈沖初始工作角在a=150°處（此時(shí)Ud為負(fù)最大值）。用示波器觀察1#脈沖相對(duì)于同步電壓的角度位置，在Ug=Uct=0時(shí)，調(diào)節(jié)偏移電壓Ub，使a=150°。此后Ub保持

28、不變。觸發(fā)角a讀取方法參看實(shí)驗(yàn)一的圖13。 注：根據(jù) 180°，當(dāng)前180° 150° 30°min。 2電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)行：將發(fā)電機(jī)M01端子A1、A2上的兩根導(dǎo)線先取下，使端子懸空。主電源送電。a. 確認(rèn)勵(lì)磁電流大于200mA（兩臺(tái)電機(jī)的勵(lì)磁電流）后，逐漸增大直流調(diào)壓輸出到使發(fā)電機(jī)M01轉(zhuǎn)速達(dá)8001000rpm。b. 用直流電壓表測(cè)量發(fā)電機(jī)M01的發(fā)電極性，應(yīng)該如圖所示（A1為“”、A2為“”）。若發(fā)電極性不符，則電壓調(diào)小斷電后，改變電動(dòng)機(jī)M03的電樞電壓極性（A1與A2線對(duì)調(diào)），重試。c. 測(cè)量結(jié)束后斷電，并將發(fā)電機(jī)電樞A1A2連入回路，準(zhǔn)備有源逆變

29、電路的調(diào)試。3. 逆變工作調(diào)試：將R置最大，檢查確保Ug=0后，主電源送電。用示波器觀察ud波形，當(dāng)前三相橋式可控電路應(yīng)該工作在有源逆變min 300狀態(tài)。稍微增大調(diào)壓器輸出，當(dāng)直流電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)起來即減小電阻R1到0，逐漸增大Ug =0，密切監(jiān)視電流I，同時(shí)觀察ud的變化，注意控制角最多只能調(diào)到minmax900。逆變電路工作在觸發(fā)角150°90°（ 30°90°）范圍內(nèi)；觀察并記錄 =30°、60°、90°時(shí)u d、uVT3 、uL（電流連續(xù)）到圖43。提示：有源逆變實(shí)現(xiàn)的條件：要有直流電源（此處為電動(dòng)機(jī)），且直流電勢(shì)E略大

30、于逆變電壓Ud。六、注意事項(xiàng)1本實(shí)驗(yàn)是研究可控整流電路在整流工作狀態(tài)與逆變工作狀態(tài)時(shí)的靜特性，所給出的實(shí)驗(yàn)線路不能直接地從整流狀態(tài)進(jìn)入逆變工作狀態(tài)，必須分別予以實(shí)現(xiàn)，而對(duì)逆變工作一定要謹(jǐn)慎操作。2為防止逆變顛覆，逆變角必須安置在90°30°范圍內(nèi)。即Ug=0時(shí)，=30°，調(diào)整Ug時(shí)，用直流電壓表監(jiān)視逆變電壓，待逆變電壓接近零時(shí)，必須慢慢操作，防止進(jìn)入整流狀態(tài)。3在供電給直流電動(dòng)機(jī)時(shí)(整流狀態(tài))，必須先向直流電動(dòng)機(jī)提供激磁。4正確使用示波器，禁止示波器的兩根線分別接在高、低壓電路中，造成意外事故。為使電流連續(xù)通常串入大電感L 。為提供符合要求的直流電源，本實(shí)驗(yàn)采用在

31、逆變主回路中串入直流發(fā)電機(jī)。說明：首先，為防止發(fā)電機(jī)的輸出電壓E與逆變電壓Ud 間不匹配，所以逆變回路中串電阻R1限制過流，只要電流連續(xù)，可以不必減小電阻R1。其次，當(dāng)增大Ug使增大而Ud ，如果發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速不變，則E>> Ud，引起逆變電流I，但電動(dòng)機(jī)為串阻運(yùn)行，特性曲線很軟（見圖52），負(fù)載的增大使電動(dòng)機(jī)n ，因此發(fā)電機(jī)E，使直流電源E 與逆變電壓Ud的電壓趨于接近，自動(dòng)限制了電流的增大。圖42 直流電動(dòng)機(jī)M03串阻運(yùn)行特性43 三相全控橋有源逆變的波形注意：晶閘管自選，在圖中必須標(biāo)出所記錄波形的晶閘管代號(hào)及所對(duì)應(yīng)的控制角（或）值。思考題1什么叫有源逆變？有源逆變的條件是什么？2本實(shí)驗(yàn)中，是如何解決發(fā)電機(jī)輸出電壓與逆變電壓之間的不匹配問題？3什么樣的電路不能實(shí)現(xiàn)有源逆變？為什么？4如果電路從逆變直接進(jìn)入整流，情況會(huì)如何？附錄一固緯GRS-6032A示波器使用簡(jiǎn)介一系統(tǒng)控制POWER：電源開關(guān)INTEN：亮度TRACEROTATION：光跡偏轉(zhuǎn)FOUCUS：聚焦二VERTICAL（垂直控制）1兩個(gè)通道CH1、CH2具有類似功能POSITION：垂直方向位置VOLTS/DIV：按下園型旋牛，則在“粗調(diào)微調(diào)”