《电力电子技术》教学中工作波形绘制的技巧

《电力电子技术》教学中工作波形绘制的技巧

【摘要】在《电力电子技术》课程技术培训中,工作波形的正确绘制对熟练掌握和应用课程技术有着十分重要的意义。往往三相变流器电路工作波形的绘制对学习者来说有着较大的难度,本文总结了工作波形绘制的技巧可以使波形的正确绘制起到驾轻就熟的作用。

【关键词】工作波形波头顺序状态转换线

电力电子技术是由电力电子器件实现的对电能转换和控制的一门技术,实现了强电和弱电的完美结合,在电子电气应用领域一直倍受重视,因此在维修电工等专业技术工种职业技能鉴定中,都是作为应知应会的重要考核模块。

通过变流电路改变电源电压、电流、频率等参数来实现电能的转换和控制,实质上就是改变电源的输出波形来实现的,因此能否正确绘制变流器工作波形是考察学生能否掌握好这门技术的关键,对熟练掌握和应用课程技术有着十分重要的意义。往往三相整流器电路工作波形的绘制对学习者来说有着较大的难度,对于教师来说,如何改进教学方法,使学生掌握波形绘制的方法,将尤为重要。我在课程教学中研究了一套波形绘制的技巧和教学方法,现总结出来,以便你能驾轻就熟地绘制工作波形。

第一步按波头顺序标注各相相电压和线电压。在用虚线绘制了u、v、w三相对称相电压及其线电压的波形纸上按波头顺序标注各相相电压及其线电压(如图1所示),并把欲绘制的工作波形名称(图中是ud、id)标注在纵轴上。

第二步根据触发脉冲要求作出状态转换线。在三相可控整流器电路中,晶闸管触发导通的时刻,往往也是电路状态转换的时刻。若是电力二极管,则在三相相电压自然换相点管子导通时刻,也是电路状态转换的时刻。所以在分析好哪种类型的电路基础上,用虚直线在波形纸上自上而下作好状态转换线,这是正确便捷绘制工作波形的关键。如图2所示,由上而下虚直线是晶闸管触发脉冲控制角α=60°,电路为三相全控桥整流电路时的状态转换线,①～⑥分别表示VT1～VT6晶闸管触发脉冲出现时刻。

图1相线电压波头标注

图2α=60°时状态转换线

第三步作出触发脉冲ug工作波形图。如图3所示,ug1～ug6分别表示VT1～VT6晶闸管触发脉冲。

第四步作出负载电压ud工作波形。在ud波形图上,截取相应线电压波形用笔描实,须描满一个周期以上,并补上至坐标原点的波形,则实线波形就是ud工作波形图,如图4所示。

第五步作出晶闸管两端电压uVT工作波形图。根据整流电路的型式,分析晶闸管的工作状态和导通角,正确在波形纸上绘制晶闸管两端电压uVT工作波形图,如图5所示,在绘制时要根据下述情形分别处理。

图3触发脉冲ug工作波形图

图4负载电压ud工作波形图

图5三相全控桥整流电路晶闸管两端电压uVT工作波形图

1.无论何种三相整流电路,在负载波形连续时[注:(1)三相全控桥整流电路,电阻性负载0°≤α≤60°,负载波形连续,晶闸管导通角为120°,α>60°,负载波形断续,晶闸管导通角为120°-α;(2)三相半控桥整流电路,0°≤α≤60°,负载波形连续,α>60°,负载波形断续;(3)三相半波整流电路, 电阻性负载0°≤α≤30°,负载波形连续,晶闸管导通角为150°,α>30°,负载波形断续,晶闸管导通角为150°-α;(4)三相全控桥整流电路和三相半波整流电路不带续流二极管的大电感负载,其负载工作波形始终连续。],晶闸管本身导通,其两端电压波形为零,而其它晶闸管导通,其两端波形为相应的线电压[注:各晶闸管承受的线电压为: VT1管uuv 、uuw;VT2管uuw 、uvw;VT3管uvu 、uvw;VT4管uvu 、uwu;VT5管uwu 、uwv;VT6管uuv 、uwv]。

2.三相全控桥整流电路电阻性负载和带续流二极管的大电感负载,在α>60°(负载波形断续)时,因各晶闸管阻断漏电阻的不同,其晶闸管两端波形不确定。

3.三相半控桥整流电路带任何一种负载(电阻性负载、带续流二极管的大电感负载、不带续流二极管的大电感负载)在α>60°时,负载波形断续,其晶闸管两端波形仍保持断续前的状态,即原来的导通的晶闸管仍保持导通,原来承受线电压的晶闸管仍保持承受线电压。

4.三相半波整流电路,电阻性负载(或带续流二极管的大电感负载)在α>30°时,负载波形断续,因各晶闸管都不导通,其晶闸管两端波形承受本相相电压,故应事先画出相电压波形。

第六步绘制负载电流id和晶闸管电流iVT等各工作电流波形。绘制时,在分析整流电路工作情况基础上,负载电流id和晶闸管电流iVT参照以上工作电压波形绘制方法予以绘制。

在课堂讲授中,如何配合教学内容,快而好的绘制好波形,这就需要老师,课前

准备一些多媒体课件。笔者在教学过程中为了更好教好学生画波形,又不至于浪费课堂教学时间,特根据教室的幕布现成条件,根据教学内容的步序,制作了一套电脑ppt图片,在讲授相应内容时,投影到幕布上,给学生一个视觉上的感觉,加强了课堂上的教学效果。另外为了使教学内容具有动态效果,可运用Powerpoint软件,制作演示课件,加强了学生视觉上的动态效果,符合教育心理学的特点。在教学中如何使学生快而好的绘制好波形,笔者特根据教学内容的特点,制作了一套三相相电压和线电压的“万用”波形纸,并印发给每位学生,为学生课后练习提供了快捷和省时的办法,这套波形在学生中取得了极大的好评。