实验三、三相桥式全控整流及有源逆变电路实验

实验三、三相桥式全控整流及有源逆变电路实验一、实验目的（1）加深理解三相桥式全控整流及有源逆变电路的工作原理。

（3）了解KC系列集成触发器的调整方法和各点的波形。

二、实验线路的构成及原理（1）DDS02主电路挂箱配置原理DDS02挂箱包括脉冲和熔断丝指示、晶闸管（I组桥、Ⅱ组桥）电路、电抗器等内容。

脉冲有无指示为方便实验中判断对应晶闸管上门阴极上是否正常，若正常，则指示灯亮，否则则不亮；同样熔断丝指示也是同理。

主要分I组桥和Ⅱ组桥分别指示。

晶闸管电路装有12只晶闸管、6只整流二极管。

12只晶闸管分两组晶闸管变流桥，其中VTl~VT6为正组桥(I组桥)，由KP5-8晶闸管元件构成，一般不可逆、可逆系统的正桥、交-直-交变频器的整流部分均使用正组元件；由VT1ˊ~VT6ˊ组成反组桥(Ⅱ组桥)，元件为KP5-12晶闸管，可逆系统的反桥、交-直-交变频器的逆变部分使用反组元件；同时还配置了6只整流二极管VDl~VD6，可构成不可控整流桥作为直流电源，元件的型号为KZ5-10。

所有这些功率半导体元件均配置有阻容吸收、熔丝保护，电源侧、直流环节、电机侧均配置有压敏电阻或阻容吸收等过电压保护装置。

电抗器为平波电抗器L，共有4档电感值，分别为50mH、100mH、200mH、700mH，1200 mH可根据实验需要选择电感值。

续流二极管为桥式整流实验时电路续流用，型号为KZ5-10；另外挂箱还配有一组阻容吸收电路。

（2）DDS03控制电路挂箱配置原理DDS03挂箱包括三相触发电路及功放电路、FBC+FA（电流反馈与过流保护）、G（给定器）等内容。

面板上部为同步变压器，其连线已在内部接好，连接组为△/Y-1.可在“同步电源观察孔”观察同步电源的相位。

三相触发电路（GT）及功放电路（AP）包括有GTF正组（I组）触发脉冲装置和GTR 反组（Ⅱ组）触发脉冲装置，分别通过开关连至VF正组晶闸管和VR反组晶闸管的门极、阴极。

按钮开关按向“接通”时，晶闸管上接有触发脉冲；开关按向“断开”时，晶闸管上没有触发脉冲。

正、反组的脉冲功放电路分别由面板下面的U blf和U blr控制，将U blf、U blr 接地，则相应的脉冲功放级开放，晶闸管上有脉冲；U blf 、U blr悬空，则相应的晶闸管无脉冲。

开关上方有“单脉冲观察孔”和“双脉冲观察孔”，当“触发电路脉冲指示”为“窄”时，在此两组观察孔中观察到的分别是单脉冲和互差为60°的双脉冲；如“触发电路脉冲指示”为“宽”时，则观察到的是后沿固定、前沿可变的宽脉冲链，这两组观察孔一般只观察正组变流桥的触发脉冲。

注意：三相触发脉冲要加到两组晶闸管上，必须用扁平线把DK01C和DK01D连接一起。

（3）电流反馈与过流保护电流反馈与过流保护(FBC+FA)有两种功能，一是检测电流反馈信号；二是发出过流信号，其原理图如图3-1所示。

（a）电流变换器（FBC）的输入端TA l、TA2、T A3来自电流互感器的输出端，反映负载电流大小的电压信号经三相桥式整流电路整流后加至RP1、RP2及R1、R2、VD7组成的3条支路上，其中：①R2与VD7并联后再与R1串联，在其中点取零电流检测信号；②将RP1的可动触点输出作为电流反馈信号，反馈强度由RP1进行调节；③将RP2可动触点与过流保护电路相连,输出过流信号，RP2可调节过流动作电流的大小。

（b）当主电路电流超过某一数值后，由RP2上取得的过流信号电压超过稳压管VST l的稳压值，使三极管VT l导通，从而使继电器K动作，关闭主电路电源开关，并使发光二极管发亮，提醒操作者实验装置己过流跳闸，调节RP2的动触点，可得到不同数值的过电流倍数。

过流时，VT2由导通变为截止，在集电极输出一个高电平至电流调节器（ACR）的输入端，作为推β信号。

DDS01上的复位按钮可以解除告警自锁记忆的，当过流动作后，如过流故障已经排除，则须按下复位按钮以解除记忆，恢复正常工作。

(4) 给定器（G）的原理给定器（G）的原理如图3-2所示。

电压给定器由两个电位器RP1、RP2及两个钮子开关SA l、SA2组成，SA l为正负极性转换开关，输出正负电压的大小分别由RP1、RP2来调节，其最大输出电压为土12V，SA2为输出控制开关，输出显示采用数字仪表显示。

元件RP1、RP2、SA l和SA2均安装在组件挂箱的面板上。

（5）实验线路原理实验线路如图4-6所示。

主电路由三相全控整流电路及作为逆变直流电源的三相不控整流电路组成，触发电路为DDS03中的集成触发电路，由KC04、KC41、KC42等集成芯片组成，可输出经高频调制后的双窄脉冲链。

集成触发电路的原理可参考有关内容（电路图见附录），三相桥式整流及逆变电路的工作原理可参见电力电子技术教材的有关内容。

三、实验内容（1）三相桥式全控整流电路带大电感负载；（2）三相桥式有源逆变电路；（3）观察整流或有源逆变状态下，模拟电路故障现象时的各电压波形。

四、实验设备（1）主控制屏DDS01；（2）DDS02组件挂箱；（3）DDS03组件挂箱；（4）电阻箱DT20；（5）双踪示波器；（6）数字式万用表。

五、预习要求（1）阅读电力电子技术教材中有关三相桥式全控整流电路的有关内容，弄清三相桥式全控整流电路带大电感负载时的工作原理；（2）阅读教材中有关有源逆变电路的有关内容，掌握实现有源逆变的基本条件；（3）学习有关集成触发电路的内容,掌握该触发电路的工作原理。

六、思考题（1）如何解决主电路和触发电路的同步问题?在本实验中，主电路三相电源的相序能任意确定吗?采用宽脉冲触发或双脉冲触发发式,不能任意确定。

（2）在本实验中，在整流向逆变切换时对α角有什么要求?为什么?α>90°，因为要实现逆变，需要一反向的直流电势源,只有α大于90°时，cosα<0，Ud才会是负的。

七、实验方法（1）挂箱DDS02和DDS03的调试a、将挂箱DDS02和DDS03接到主屏DDS01上，打开DDS03开关，并将触发电路脉冲指示："窄"b、将示波器探头接至"双脉冲观察孔"和"锯齿波观察孔",观察6个触发脉冲,应使其间隔均匀,相互间隔60°。

c、将给定器G的输出端U g接至移相控制电压U ct端，调节偏移电压电位器RP，使U ct=0时（可直接接地，以保证输入为零），α=150°，此时的触发脉冲波形如图4-7所示（a 相锯齿波与U g1脉冲的相位关系）。

d、将DDS03面板上的Ublf（当三相桥式全控变流电路使用DDS02中I组晶闸管VT1~VT6时）接地，将I组桥触发脉冲的6个开关按到“接通”，用示波器观察晶闸管的门极与阴极的触发脉冲是否正常。

注意要用专用连接线将DDS02和DDS03连接起来。

（2）三相桥式全控整流电路a、按图4-6接线，将开关“S”拨向左边的短接线端，给定器上的“正给定”输出为零（逆时针旋到底）；合上主电路开关，调节给定电位器，增加移相电压，使α角在30°~90°范围内调节（α角度可由晶闸管两端电压U T的波形来确定），同时，根据需要不断调整负载电阻R d，使得负载电流I d保持在0.3~0.4A（注意I d不得超过0.4A）。

用示波器观察并记录α=30°，60°，90°时的整流电压u d和晶闸管两端电压u T的波形，并记录相应的U d、U ct数值于下表中。

α30°60°90°120°150°U ct7.16v 5.53v 4v 1.53v 0vU d（记录值）116.3v 72.34v 0v -52v -135vU d（计算值）120.4v 70.79v 0v -73.36v -127.67vU2 59.4v 60.5v 61.5v 62.7v 63.0v计算公式：U d=2.34U2cos a。

b、模拟故障现象当α=60°时，将示波器所观察的晶闸管的触发脉冲按钮开关按向“断开”位置，模拟晶闸管失去触发脉冲的故障，观察并记录这时的u d、u T的变化情况。

α=60°时正常α=60°时 1号故障（3）三相桥式有源逆变电路断开主电源开关后，将开关"S"拨向右边的不控整流桥端。

调节给定电位器逆时针到底，即使给定器输出为零；合上电源开关，观察并记录α=90°、120°、150°时电路中u d、u T波形，并记录相应的U d、U ct数值于上表中。

八、实验报告（1）画出电路的移相特性U d=f (α)；（2）画出触发电路的传输特性α=f（U ct）；（3）画出α=30°、60°、90°、120°、150°时的整流电压u d和晶闸管两端电压u T的波形；（4）简单分析模拟故障现象。

当1号出故障的时候，也就是脉冲丢失，导致晶闸管不能正常换向，保持继续导通，直到下半个周期，是电源瞬时电压和电动机电动势顺向串接，造成短路九、注意事项（1）双踪示波器两个探头的地线端应接在电路的同电位点，以防通过两探头的地线造成被测量电路短路事故。

示波器探头地线与外壳相连,使用时应注意安全。

（2）为了防止过流,能顺利地完成从整流到逆变的过程，应先将α角调节到大于90°、接近120°的位置，然后将负载电阻R d调至最大值位置；（3）三相不控整流桥的输入端可加接三相自耦调压器,以降低逆变用直流电源的电压值。

十、实验心得：由于此实验的实验设备问题，导致操作的不便，不过通过此实验，我们观察到三相桥式整流的波形和有源逆变的波形，了解到有源逆变的条件为α角要大于90°，90°之前为整流，90°之后为三相有源逆变，分析了在60°时，出故障的波形。