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1、宁波理工学院 电力电子技术课程实验报告 题 目 电力电子技术 姓 名 汪子超 学 号 3120404024 专业班级 自动化121 任课教师 屈稳太 分 院 信息科学与工程学院 完成日期 2014年1月6日 目录单相桥式全控整流电路1 实验目的2 电路结构与工作原理3 仿真数据4 仿真结果5 本章小结三相可控整流电路1 实验目的2 电路结构与工作原理3 仿真数据4 仿真结果5 本章小结直流降压斩波电路1 实验目的2 电路结构与工作原理3 仿真数据4 仿真结果5 本章小结逆变电路1 实验目的2 电路结构与工作原理3 仿真数据4 仿真结果5 本章小结120第1章 ：单相桥式全控整流电路1 实验目的
2、1 了解单相桥式全控整流电路的工作原理。2掌握如何用MATLAB的Simulink产生单相脉冲序列。3. 研究单相桥式全控整流电路在电阻负载及电阻电感性负载下的工作特性2电路结构与工作原理图1-1 电路结构图如图1-1所示为典型单相桥式全控整流电路，晶匣管VT1和VT4组成一对桥臂，VT2和VT3组成另一对桥臂。在正半周（即a点电位高于b点电位），若4个晶匣管均不导通，负载电流为零，也为零，VT1、VT4串联承受电压，设VT1和VT4的漏电阻相等，则各承受的一半。若在触发角处给VT1和VT4加触发脉冲，VT1和VT4即导通，电流从电源a端经VT1、R、VT4流回电源b端。当过零时，流经晶匣管的
3、电流也降到零，VT1和VT4关断。在负半周，仍在触发延迟角处触发VT2和VT3（VT2和VT3的=0处为），VT2和VT3导通，电流从电源b端流出，经VT3、R、VT2流回电源a端。到过零时，电源又降为零，VT2和VT3关断。此后又是VT1和VT4导通，如此循环地工作下去，整流电压ud和晶匣管VT1、VT4两端电压波形分别1-2所示。晶匣管承受的最大正向电压和反向电压分别为和。由于在交流电源的正负半周都有整流输出电流流过负载，故该电路为全波整流。在一个周期内，整流电压波形脉动2次，脉动次数多于半波整流电路，该电路属于双脉波整流电路。变压器二次绕组中，正负两个半周电流方向相反且波形对称，平均值为
4、零，即直流分量为零，如图1-2所示，不存在变压器直流磁化问题，变压器绕组的利用率也高。整流电压平均值为=0时，；=180时，=0。可见，角的移相范围为0-180。向负载输出的直流电流平均值为晶匣管VT1、VT4和VT2、VT3轮流导电，流过晶匣管的电流平均值只有输出直流电流平均值的一半，即为选择晶匣管、变压器容量、导线截面积等定额，需考虑发热问题，为此需计算电流有效值。流过晶匣管的电流有效值为变压器二次电流有效值与输出直流电流有效值I相等，为可见图1-2 主电路原理图工作波形3仿真数据图1-3单相桥式全控整流电路（电阻性负载）4 仿真结果分析分析：输入电压为，时输出波形图；整流电压平均值为：时
5、，时，。可见，角的移相范围为。向负载输出的直流电流平均值为晶闸管、和、轮流导电，流过晶闸管的电流平均值只有输出直流电流平均值的一半，即：为选择晶闸管、变压器容量、导线截面积等定额，需考虑发热的问题，为此需计算电流有效值为变压器二次电流有效值与输出直流电流有效值相等，为5 本章小结单相桥式全控整流电路就是通过改变控制角，改变负载上脉冲直流电压的平均值UL，从而实现了可控整流。第2章 ：三相可控整流电路1 实验目的1.熟悉三相桥式全控整流电路的接线、器件和保护情况。2.掌握电力电子电路调试的方法。3.观察在电阻负载、电阻电感负载情况下输出电压和电流的波形。2 电路结构与工作原理如图2-1所示为典型
6、三相桥式全控整流电路，目前在各种整流电路中，应用最为广泛的是三项桥是全控整流电路，其原理图如图所示，习惯将其中阴极连接在一起的三个晶匣管（VT1 VT3 VT5）称为共阴极组；阳极连接在一起的三个晶夹管（VT4 VT6 VT2）称为共阳极组。此外，习惯上希望晶匣管按从1至6的顺序导通。为此将晶匣管按图示的顺序编号，即共阴极组中的a,b,c三相电源相接的三个晶匣管分别为VT1，VT3，VT5，共阳极组中与a,b,c三相电源相接的三个晶匣管分别为VT4，VT6，VT2。从后面的分析可知，按此编号，晶匣管的导通顺序为VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6。图2-1 三相桥式全控整流电路（电阻
7、性负载）共阴极组三管间换流发生在正半周自然换相点共阳极组三管间换流发生在负半周自然换相点。共阴极组(正半波)整流输出电压ud1为三个相电压正半周的包络线共阳极组(负半波)整流输出电压ud2为三个相电压负半周的包络线。负载电压ud=ud1-ud2,即线电压在正半周的包络线。 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。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，
8、晶闸管是这样编号的：晶闸管KP1和KP4接a相，晶闸管KP3和KP6接b相，晶管KP5和KP2接c相。晶闸管KP1、KP3、KP5组成共阴极组，而晶闸管KP2、KP4、KP6组成共阳极组。为了搞清楚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（见图2-2）。图 2-2 三相桥式整流电路触发脉冲将一个周期分为6段分析：段：ua最高,共阴极组VT1导通；ub最低,共阳极组VT6通。电流路径：a-VT1-ZL-VT6-b，ud= uab对应于线电压峰部，即ud第一个波头。段：ua仍最高
9、VT1继续导通uc变为最低VT2导通迫使VT6关断电流路径：a-VT1-ZL-VT2-c,ud= uac,对应于线电压峰部。ia为正，120o宽(从副边流出)ic为负(从副边流入)。III段：ub最高，VT3导通，迫使VT1反偏关断；uc仍最负，VT2继续导通。b,c两相供电，ud=ubc。在第（I）段期间，a相电压最高，而共阴极组的晶闸管KP1被触发导通，b相电位最低，所以供阳极组的晶闸管KP6被触发导通。这时电流由a相经KP1流向负载，再经KP6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： 经过60后进入第(II)段时期。这时a相
10、电位仍然最高，晶闸管KPl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KP2，电流即从b相换到c相，KP6承受反向电压而关断。这时电流由a相流出经KPl、负载、KP2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：再经过60，进入第(III)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KP3，电流即从a相换到b相，c相晶闸管KP2因电位仍然最低而继续导通。此时变压器bc两相工作，在负载上的电压为3 MATLAB仿真及数据分析图2-3三相桥式全控整流电路（电阻性负载）4 仿真结果分析分析：三相电源分别为；，时输出
11、波形图；分析：三相电源分别为；，时输出波形图；分析：三相电源分别为；，时输出波形图；在以上的分析中已经说明，整流输出电压的波形在一周期内脉动六次，且每次脉动的波形相同，因此在计算其平均值时，只需对一个脉动（即1/6周期）进行计算即可。此外对线电压的过零点为时间坐标的零点，于是可得到当整流输出电压连续时（即带阻感负载时，或带电阻负载时）的平均值为：带电阻负载且时，整流电压平均值为：输出电流平均值为。5 本章小结通过仿真和分析，可知控制角和负载特性影响三相桥式全控整流电路的输出电压，应用MatlabSimulink进行仿真，在仿真的过程中可以应用各种不同实验数据，更加真实地反映实验结果和实验规律。
12、第3章 ：直流降压斩波电路1 实验目的1. 熟悉降压斩波电路的工作原理2. 掌握基本斩波电路的工作状态3. 了解电路图的波形情况2 电路结构与工作原理降压斩波电路的原理图及工作波形如图3-1所示，该电路使用一个全控型器件V，图中为IGBT，也可使用其其它器件，若采用晶闸管，需设置使晶闸管关断的辅助电路。图3-1中，为在V关断时给负载中电感电流提供通道，设置了续流二极管VD。如图3-1b中V的栅射电压uce波形所示，在t=0时刻驱动V导通，电源E向负载供电，负载电压Uo=E，负载电流io按指数曲线上升。 当t=t1时刻，控制V关断，负载电流经二极管VD续流，负载电压Uo近似为零，负载电流呈指数曲
13、线下降。为了使负载电流连续且脉动小，通常使串联的电感L较大。 图3-1 原理图及工作波形图式中为V处于通态时间；为V处于断态时间；T为开关周期；为导通占空比，简称占空比或导通比。降压斩波的占空比小于1。 若负载中L值较小，在V关断后，到了t2时刻，如图3-1c所示，负载电流衰减至零，出现负载电流断续的情况。 由图3-1b、c可见，负载电压Uo平均值会被抬高，一般不希望出现电流断续的情况。根据对输出电压平均值进行调制的方式不同，斩波电路有三种控制方式：1） 保持开关周期T不变，调节开关导通时间ton不变，称为PWM。2） 保持开关导通时间ton不变，改变开关周期T，称为频率调制或调频型。3）to
14、n和T都可调，使占空比改变，称为混合型但是普遍采用的是脉冲宽调制工作方式。因为采用频率调制工作方式，容易产生谐波干扰，而且滤波器设计也比较困难。此电路就是采用脉冲宽调制控制IGBT的通断。3仿真数据图3-2直流降压斩波电路4 仿真结果分析分析：占空比为30%分析：占空比为60%分析：占空比为90%当L值为无穷大时，负载电流平直的情况。这种情况下，假设电源电流平均值为，则有其值小于等于负载电流，由上式得即输出功率等于输入功率，可将降压斩波器看作直流降压变压器。5 本章小结直流降压斩波电路主要分为三部分，分别为主电路模块，控制电路模块，驱动电路模块，除了上述主要模块之外，还必须考虑电路中电力电子器件的保护，以及控制电路与主电路的电器隔离。IGBT降压斩波电路由于易驱动，电压、电流容量大在电力电子技术应用领域中有广泛的发展情景，也由于开关电源向低电压，大电流和高效率发展的趋势，促进了IGBT降压斩波电路的发展。第4章 ：逆变电路1 实验目的1.熟悉掌握单相半桥逆变的工作原理
