四川大学电力电子实验报告(终结版)

3、数字万用表
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二、组员分工
1、实验操作人员分配
主操作 辅助操作 监督工作 调节测量 数据记录 实验照相
黄文婧，阳莉汶 陈宝平，张晟新 何云鹏，李佳涵 何云鹏，李佳涵 黄文婧，阳莉汶 张晟新
2、实验报告撰写人员分配
黄文婧 阳莉汶 陈宝平 张晟新 何云鹏 李佳涵
实验原理，仪器设备资料查询 实验问题讨论 实验数据处理及模型建立，辅助统稿 误差分析 实验报告撰稿人，实验过程思考题 实验过程描述，实验过程思考题
实验过程 .............................................................................................- 4 一、实验准备 ...............................................................................- 4 二、整流工作 ...............................................................................- 5 三、逆变工作 .............................................................................- 13 -
波形
波形
- 10 -
Leabharlann Baidu
波形 波形
波形 波形
- 11 -
波形
封锁
封锁 、
2.3 注意事项 ①在整流实验调节过程过程中，要注意使I= ≤ 0.8A。 ②使用操作台上的封锁按钮封锁晶闸管脉冲，方便快捷。 ③阻感性负载时使用示波器采集波形时，要在晶闸管两端连入大电容滤波，才能 采集比较稳定的波形。 2.4 问题思考
15.2400
3
-60
0.58
26.0536
4
-79
0.52
34.0496
5
-100
0.49
42.7574
6
-120
0.45
48.7350
7
-140
0.41
53.0294
8
-160
0.39
58.4454
3、注意事项
①记得将电阻调至最大，使I= ≤ 0.8A。 ②逆变电动势源的连接要注意方向。
③在切换双刀双掷开关是要断开电源，切忌带负荷关合开关。
4、问题思考：如何估算电网吸收的电功率
答：变压器二次侧电压可近似等于负载电压U ，二次侧电流也可近似等于负载
电流I ，而变压器二次侧每一时刻仅有一相导通，故电网吸收的功率近似等于变
压器二次侧通过功率P = U I 。
数据处理及误差分析
一、数据处理
为了方便在 matlab 中对实验原始数据的使用与处理，我们将实验原始数据写在
路且不带续流二极管的情况下，在一定条件下工作。其触发角必须大于 α > 90(也可定义逆变角 β < 90(。 对于三相全控桥的有源逆变在不考虑漏电抗的情况下，有
U = −2.34U cosβ 考虑漏抗的话，则有
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U = −2.34U cosβ − -BCDE
(3)具体实现 ①断开回路主电源，将负载回路切换到逆变的状态，需注意逆变电动势的直流 极性。 ②保持负载（450Ω+700mH）再合上电源，观察逆变角在 600,，900 时U23, U 的
讨论思考 ...........................................................................................- 21 实验总结 ...........................................................................................- 25 附录...................................................................................................- 25 -
(2) ?@与 U 的波形图
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波形
波形图
波形
封锁 时， 波形
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封锁 、 时， 波形
封锁 、 时， 波形
波形
波形
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波形 波形
波形
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波形
2.2 阻感负载 (1)步骤流程 ①调节滑动变阻器，用数字万用表测电阻为 300Ω，在连入 700mH 的电感。连接 示波器前，在晶闸管两端并联一个电容。 ②将U 调成负电压，调节U 大小，观察U=波形改变α角大小，使α = 30°和 α = 90°，记录U=和U 波形。 ③调节使α = 0°，封锁VT 晶闸管，记录波形；封锁VT 和VT-晶闸管，记录波 形。 (2) U=与 U 的波形图
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实验内容
一、实验目的
1、观测分析整流状态下（阻性负载、阻-感性负载）U ，U 波形； 2、观测分析逆变状态下（阻-感性-反电动势负载）U ，U 波形及逆变功率测量。
二、实验原理图
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实验条件
一、仪器设备
1、示波器 Tektronix tds 2012
2、MCL-II 型电力电子及电气传动教学实验台
波形。 ③在恒定负载的情况下，在最大逆变移向范围内，测定电网实际吸收的功率 PG = f U 的函数曲线（不低于 8 组）
2、实验步骤
①断开电源，将双刀双掷开关置于逆变部分，将电阻调回最大状态，做好实验准
备
②选定负给定信号，保持阻感负载，合上电源，调节U 大小，使β = 60°和
β = 90°，示波器分别接在输出端和单只晶闸管两端测得U=和U 波形，记录下 波形。
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二、整流工作
1、实验原理 将双刀双掷开关调制整流电路处，此时电路工作在整流状态 1.1 阻性负载的测试
(1)工作原理
三相全控桥电路按照晶闸管 1-2-3-4-5-6 的顺序，每隔 600 触发一直晶闸管，晶
闸管按照这个顺序依次导通。在任何时刻都保持共阴极组合共阳极组各有一个晶
闸管导通，构成回路。
实验过程
一、实验准备
1、实验步骤 ⑴ 由三相隔离变压器（MCL-32）二次绕组接至三相降压变压器（MCL-35）,输出 三相电源（当时实测 120V），作为三相整流桥的输入。 ⑵ 由三相隔离变压器（MCL-32）二次绕组接至由二极管组成的三相不可控全波 整流桥，作为逆变时负载回路的电动势源（大小恒定的电压源） ⑶ 利用双刀双掷开关连接两部分电路，用其来切换整流和逆变电路。 2、注意事项 ①约定整流、逆变临界控制点为U =0 时；当U > 0时，处于整流移相电路；当 U < 0时，处于有源逆变电路。在实验进行前应将U 调至 0 点。 ②在置换双刀双掷开关时，要断开电路电源，不能带电切换开关。否则会有大电 流产生而烧坏一些器件。
双置开关选择好整流电路之后，观察并记录α ≈ 30(，α ≈ 90(时U23, U 的波形 （注意限制I ≤ 0.8A） α ≈ 0(时任意封锁 1 只和 2 只晶闸管的脉冲信号，记录U 的波形及大小。
2、实验步骤 2.1 阻性负载 (1)步骤流程 ①将电阻调制最大处，将U 设置为正电压，进行阻性负载实验。调节U 的大小， 将示波器接在和VT;和VT<之间测U=的波形，观察波形调节α角，使α = 0°，在将 示波器接在VT<上，记录U 的波形。 ②将示波器接在VT 和VT>之间，测得U=波形，与上进行比较，提高实验可信性， 防止有晶闸管出现问题而导致误差很大。 ③在α = 0°时，封锁VT 晶闸管，观察记录U=波形及大小值 ④在α = 0°时，封锁VT 和VT-晶闸管（阳阴极各一只），观察记录U=波形及大小 值。 ⑤在α = 0°时，封锁VT<和VT-晶闸管（两只共阴极），观察记录U=波形及大小值 ⑥与第①步同样的步骤调节使α = 60°和α = 90°，并记录当时U=和U 的波形。
-
(2)具体实现
根据线路图，双置开关选择整流电路，设置好电阻，加正定电压。观察并记录
下整流状态下α ≈ 0(，α ≈ 60(，α ≈ 90(时U23, U 的波形（注意限制I ≤ 0.8A）。
①α ≈ 0(时任意封锁 1 只晶闸管的脉冲信号，记录U 的波形及大小。 ②α ≈ 0(时任意封锁 2 只晶闸管的脉冲信号，记录U 的波形及大小。 （一次：共阴极组 2 只，一次：阴极阳极组各一只）
I = 60°
波形
波形
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波形 I = 90°
波形
波形
- 15 -
波形
③在恒定负载下，调节U 大小，可观察到逆变移相范围，根据直流表的示数范 围，每隔 10V 记录一次电流和电压（用来计算直流功率）。记录 8 组以上数据，
计算出PG计入下表。 序号
1
-20
0.63
2.2806
2
-41
0.60
在调节电阻为 300Ω，连上 700mH 电感后，理论上波形应处于α = 90°的临界状态，但是却 出现了（如下图）不规则波形。分析是由于电感不够大的原因，我们采用在使I= ≤ 0.8A的 情况下减小电阻的方法解决这个问题。
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三、逆变工作
1、实验原理 (1)原理电路图
(2)原理描述 有源逆变及将直流侧电能通过逆变输送回电网的这样一个过程，需要全控型电
①当延迟触发角α < 60° 时，每只晶闸管导通的角度为 1200，电流连续
U=
!#"$% "#$%
√6U
sinωtd
ωt
= 2.34U cosα
②当延迟触发角α > 60°时，电流断续，每只晶闸管导通的角度为150( − α
U=
"#$% √6U sinωtd ωt
= 2.34U
*1 + cos , + α./
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Excel 表中，然后在 matlab 中载入实验数据，并进行相关处理。
1.实验原始数据与 matlab 处理结果
(1)相关公式
PG = U I − I RM ; (2)处理数据
序号 1
U /V -20
I /A
PG/W
0.63
2.2806
2
-41
0.60
15.2400
3
-60
0.58
26.0536
实验条件 .............................................................................................- 3 一、仪器设备 ...............................................................................- 3 二、组员分工 ...............................................................................- 4 -
数据处理及误差分析........................................................................- 16 一、数据处理 .............................................................................- 16 二、误差分析 .............................................................................- 20 -
1.2 阻感性负载的测试
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(1)工作原理 由于阻感性负载的时候，电感续流的原因，晶闸管线电压为负会继续导通，若
是大电感的情况下，电流会连续。此时整流输出电压为： U = 2.34U cosα
如果接入续流二极管后由于二极管续流的原因，其输出波形将和纯阻性的时候相 同，输出的平均电流也将相同，但是电流时平滑的。 (2)具体实现
四川大学电气信息学院
电力电子技术实验
三相全控桥整流及逆变
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目录
实验内容 .............................................................................................- 2 一、实验目的 ...............................................................................- 2 二、实验原理图 ...........................................................................- 2 -