电力电子技术实训指导书

电力电子技术、调速系统调试与检修实训装置指导书目录1 绪论 (22)2 电力电子技术实训 (33)2.1 单相桥式全控整流电路实训 (33)2.2 三相桥式全控整流电路实训 (77)2.3 单相交流调压电路实训 (1717)2.4 直流斩波电路性能研究 (2828)2.5 单相并联逆变电路实训 (3535)3 转速、电流双闭环直流调速系统实训 (4242)4 转速、电流双闭环交流调速系统实训错误!未定义书签。

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5 有源电能质量管理装置实验 . 错误!未定义书签。

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2 / 501 绪论电力电子技术、调速系统调试与检修实训项目涉及到《半导体变流技术》、《电力电子技术》、《电力拖动自动控制系统》、《电机控制》等重要课程的知识，综合性很强，本指导书针对桥式整流、交流调压、直流斩波、逆变电路等电力电子实训装置、直流电机调速系统实训装置、交流电机调速系统实训装置和有源电能质量管理装置通过实训加深学生对理论知识的理解，培养和提高学生动手能力和分析、解决问题的能力。

2 电力电子技术实训2.1 单相桥式全控整流电路实训一、实训目的1 理解单相桥式全控整流电路的工作原理。

2 熟悉单相桥式全控整流电路故障的分析与处理。

二、实训器件序号型号备注1 THEAZT-1A 电源控制屏该控制屏包含“三相电源输出”模块2 EAZT18 整流组件模块3 EAZT13 锯齿波同步触发电路模块4 EAZT22 故障版模块5 EAZT25 通信版模块6 双踪示波器自备三、实训线路原理与分析单相桥式全控整流电路的工作原理。

单相相控整流电路可分为单相半波、单相全波和单相桥式全控整流电路，根据它们所连接的负载性质又分为带电阻性负载、电阻-电感性负载和反电动势负载。

1 带电阻负载的工作情况在单相桥式全控整流电路中，晶闸管VT1和VT2组成一对桥臂，VT3和VT4组成另一对桥臂。

在正半周（即a点电位高于b点电位），若4个晶闸管均不导通，负载电流Id为零，也为零，VT1、VT2串联承受电压，设VT1和VT2的漏电阻相等，则各承受的一半。

若在触发角α处给VT1和VT2加触发脉冲，VT1、VT2即导通，电流从a端经VT1、R、VT2流回电源b端。

当为零时，流经晶闸管的电流也降到零，VT1和VT2关断。

在的负半周，仍在触发延迟角α处触发VT3和VT 4（VT3和VT4的α=0处为ωt=π），VT3和VT4导通，电流从电源的b端流出，经VT3、R、VT4流回电源a端。

到过零时，电流又降为零，VT3和VT4关断。

此后又是VT1和22。

2 带阻感负载的工作情况在正半周期，触发角α处给晶闸管VT1和VT2加触发脉冲使其开通，Ud=负载中有电感存在使负载电流不能突变，电感对负载电流起平波作用，假设负载电感很大，负载电流Id连续且波形近似为一水平线。

过零变负时，由于电感的作用晶闸管VT1和VT2中仍流过电流Id并不关断。

至ωt＝π＋α时刻，给VT3和VT4加触发脉冲，因VT3和VT4本已承受正电压，故两管导通。

VT3和VT4导通后，通过VT4和VT4分别向VT1和VT2施加反压使VT1和VT2关断，流过VT1和VT2的电流迅速转移到VT3和VT4上，此过程称为换相，亦称换流。

至下一周期重复上述过程，如此循环下去。

带阻感负载的单相桥式全控整流电路其平均值为：2221sin()cos0.9cosdU td t Uπααωωααπ+===⎰当α=0时，Ud0=0.9，α=90°时，Ud=0。

α角的移相范围为0°~90°。

单相桥式全控整流电路带阻感负载时，晶闸管承受的最大正反向电压均为2。

晶闸管导通角θ与α无关，均为180°，平均值和有效值分别为：12dVT dI I=和0.707dVT d dI I I==变压器二次电流的波形为正负各180°的矩形波，其相位由α角决定，有效值=Id。

图2-1为单相桥式整流带电阻电感性负载，其输出负载R用450Ω可调电阻器（将两个900Ω接成并联形式），电抗Ld用200mH，直流电压、电流表由控制屏提供。

触发电路采用EAZT13板上的“锯齿波同步移相触发电路Ⅰ、Ⅱ”。

图2-1 单相桥式整流电路四、实训内容1 单相桥式全控整流电路带电阻负载。

2 单相桥式全控整流电路带电阻电感性负载。

3 单相桥式全控整流电路排故训练。

五、实训方法1 安装及接线（1）实训人员认真分析所提供的原理图，根据在实训器件表中选取适当的元器件并安装在网孔板上，安装位置可根据接线方便、工艺美观方面考虑任意位置安装；（2）实训步骤中接线需根据模块上标识对应接线；（3）安装完成后经指导老师检查无误，按照下列步骤进行实训；2 单相桥式全控整流故障的设置与分析图2-2 单相桥式全控整流故障电路（1）故障点K1：模拟“锯齿波同步触发电路”同步信号断路；现象：测试点D20的阳极无正弦波。

（2）故障点K2：模拟“锯齿波同步触发电路Ⅰ”+15V直流电源故障；现象：调节RP2，脉冲无法移相。

（3）故障点K3:模拟“锯齿波同步触发电路Ⅰ”RP2电位器故障；现象：测试点Q12的基极无锯齿波（4）故障点K4：模拟“锯齿波同步触发电路Ⅰ”积分电容断路；现象：测试点Q12的基极无锯齿波。

（5）故障点K5：模拟“锯齿波同步触发电路Ⅰ”RP1电位器故障；现象：调节RP2，脉冲无法移相。

（6）故障点K6：模拟“锯齿波同步触发电路Ⅰ”-15V直流电源故障；现象：调节RP1，脉冲无法移相。

（7）故障点K7：模拟“锯齿波同步触发电路Ⅰ”RP3电位器故障；现象：测试点“4”无锯齿波。

3 触发电路的调试将控制电压Uct调至零（将电位器RP2顺时针旋到底），用示波器观察同步电压信号和“6”点U6的波形，调节偏移电压Ub（即调RP3电位器），使α=180°（即Uct=0时，α=180°），继续调节RP，观察角的变化。

在Uct=0时，使α=180°，调节电位器RP2，增加Uct，观察脉冲的移动情况，增大Uct调节α，并标出其幅值与宽度。

移相范围的大小与控制电压Uct，偏移电压Ub（即锯齿波触发电路中RP）有关。

调节输出电压Ug（即调节控制电压Uct）或调节偏移电压Ub（即调锯齿波触发电路中RP）都可以改变。

可以先将其中一个固定，再调节另外一个变量，达到想要的移相角度。

4 单相桥式全控整流电路实训按图接线，将电阻器放在最大阻值处，按下“启动”按钮，保持U b偏移电压不变（即RP3固定），逐渐增加U ct（调节RP2）,在α=0°、30°、60°、90°、120°时，用示波器观察、记录整流电压U d和晶闸管两端电压U vt的波形，并记录电源电压U2和负载电压U d的数值（下表为参考）。

α30°60°90°120°U2216.4 216.6 218.6 222.5U d（记录值）182.2 146.3 103 452.2 三相桥式全控整流电路实训一、实训目的1 理解三相桥式全控整流电路的工作原理。

2 了解TCA787集成触发器的调整方法和各点的波形。

3 熟悉三相桥式全控整流电路故障的分析与处理。

二、实训器件序号型号备注1 THEAZT-1A电源控制屏该控制屏包含“三相电源输出模块”2 EAZT01 晶闸管模块3 EAZT02 触发板模块4 EAZT03 功放板模块5 EAZT22 故障板模块6 EAZT25 通信板模块7 双踪示波器自备三、实训线路原理与分析实训线路如图2-3所示。

主电路由三相全控整流电路，触发电路为TC787集成触发电路，可输出经调制后双窄脉冲。

图2-3 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路是应用最广泛的整流电路，完整的三相桥式整流电路由整流变压器、6个桥式连接的晶闸管、负载、触发器和同步环节组成。

6个晶闸管依次相隔60度触发，将电源交流电整流为直流电。

三相桥式整流电路必须采用双脉冲触发或宽脉冲触发方式，以保证在每一瞬时都有两个晶闸管同时导通（上桥臂和下桥臂各一个）。

整流变压器采用三角形/星形联结是为了减少3的整倍次谐波电流对电源的影响。

元件的有序控制，即共阴极组中与a、b、c 三相电源相接的三个晶闸管分别为VT1、VT3、VT5，共阳极组中与a、b、c三相电源相接的三个晶闸管分别为VT2、VT4、VT6。

它们构成电源系统对负载供电的6条整流回路，各整流回路的交流电源电压为两元件所在的相间的线电压。

在三相桥式全控整流电路中，对共阴极组和共阳极组是同时进行控制的，控制角都是α。

由于三相桥式整流电路是两组三相半波电路的串联，因此整流电压为三相半波时的两倍。

很显然在输出电压相同的情况下，三相桥式晶闸管要求的最大反向电压，可比三相半波线路中的晶闸管低一半。

为了分析方便，使三相全控桥的六个晶闸管触发的顺序是1-2-3-4-5-6，晶闸管是这样编号的：晶闸管VT1和VT4接a相，晶闸管VT3和VT6接b相，晶管VT5和VT2接c相。

晶闸管VT1、VT3、VT5组成共阴极组，而晶闸管VT2、VT4、VT6组成共阳极组。

为了搞清楚α变化时各晶闸管的导通规律，分析输出波形的变化规则，下面研究几个特殊控制角，先分析α=0的情况，也就是在自然换相点触发换相时的情况。

为了分析方便起见，把一个周期等分6段。

在第（1）段期间，a相电压最高，而共阴极组的晶闸管VT1被触发导通，b 相电位最低，所以供阳极组的晶闸管VT6被触发导通。

这时电流由a相经VT1流向负载，再经VT6流入b相。

变压器a、b两相工作，共阴极组的a相电流为正，共阳极组的b相电流为负。

加在负载上的整流电压为=-=Ud Ua Ub Uab经过60°后进入第（2）段时期。

这时a相电位仍然最高，晶闸管VTl继续导通，但是c相电位却变成最低，当经过自然换相点时触发c相晶闸管VT2，电流即从b相换到c相，VT6承受反向电压而关断。

这时电流由a相流出经VTl、负载、VT2流回电源c相。

变压器a、c两相工作。

这时a相电流为正，c相电流为负。

在负载上的电压为=-=Ud Ua Uc Uac再经过60°进入第（3）段时期。

这时b相电位最高，共阴极组在经过自然换相点时，触发导通晶闸管VT3，电流即从a相换到b相，c相晶闸管VT2因电位仍然最低而继续导通。

此时变压器b、c两相工作，在负载上的电压为=-=Ud Ub Uc Ubc依此类推。

由上述三相桥式全控整流电路的工作过程可以看出：①三相桥式全控整流电路在任何时刻都必须有两个晶闸管导通，而且这两个晶闸管一个是共阴极组，另一个是共阳极组的，只有它们能同时导通，才能形成导电回路。