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1、中国石油大学胜利学院电力电子和拖动技术课程设计总结报告题 目：单相全桥整流开环直流调速学生姓名：系 别：电气信息工程系专业年级：20级电气工程及其自动化专业本科班指导教师：20 年 1 月 25 日一、实验目的与要求(1) 加深理解单相全桥整流开环直流调速的工作原理。(2) 掌握单相全桥整流开环直流调速电路的调试步骤和方法(3) 熟悉单相全桥整流开环直流调速电路各点的电压波形。(4) 掌握直流电动机调压调速方法二、实验设备及仪器Matlab 仿真软件三、实验线路及原理图 1 单项全桥整流电路1. 主电路设计分析主电路的的设计主要考虑的地方主要有两个，即保护环节和晶闸管整流 环节。保护环节主要有
2、过电流保护和过电压保护，虽然整流方式多种多样， 但目前在各种整流电路中应用最多的是单相桥式全控整流电路。单相桥式全 控整流电路是通过四个晶闸管和足够大的电感把电网的交流电转化为直流电而供给电机使用的，它可以通过调节触发电路的控制电压 Uco 改变晶闸管的控制角a，从而改变输出电压Ud和输出电流Id来对负载进行控制。(1) 滤波电路滤波电容容量大，因此一般采用电解电容，在接线时要注意电解电容的正、 负极。电容滤波电路利用电容的充、放电作用，使输出电压趋于平滑。因此，滤 波效果取决于放电时间常数。电容C愈大，电动机电阻RL愈大，滤波后输出电 压愈平滑，并且其平均值愈大。(2) 整流桥整流桥运用四个
3、晶闸管构成，同时晶闸管导通的条件：晶闸管承受正向电压， 同时门极加正向触发电流。其维持导通的条件：SCR 一旦导通，门极失去控制， 只要流过其电流不低于维持电流即可。 SCR 关断的条件：利用反偏电压或利用 外电路使流过SCR电流小于其维持电流即可(3) 电感整流桥后串联一大电感，使整流电流输出脉动比较小的直流电流(4) 它励直流电机电动机启动之前先接通励磁支路，建立磁场，方可产生启动转矩，此时，若 电动机通一正向电流则电机即可启动。励磁支路有直流电源供电2. 设计依据主要参数1)输入电压：单相(AC) 220 (1 +/- 15%)2)最大输出电流电压： 200A0-300V( DC)3)功
4、率因数：$0.73. 具体参数计算(1) 整流器主电路的设计Pd=Ud*Id=200*300=60kw因为Pd5kw，所以米用单相桥式整流电路(2) 晶闸管的选择1) 电流参数的选取IT=0.707*Id=200*0.707 141(A)ITa = Id/2 100(A)取安全裕量Kf=2,则所选晶闸管的电流值为：I=2*ITa=200(A)(3) 平波电感选择L 一般根据放电的时间常数计算，一般要求电感越大越好，在这取值 L=0.1H(4) 滤波电容选择C 一般根据放电的时间常数计算，负载越大，要求纹波系数越小，一般不做严格计算，多取5000卩F以上。因该系统负载不大，故取C=5000卩F耐
5、压 1.5Udm=1.5*220=330V 取 300V即选用5000卩F、300V的电容4.试验原理 见图 1：在电路中加一平波电抗器有助于电枢的连续性，可将电动机等效为一反电动势 负载，这样便于等小模型的做出。单项全桥整流电路的等效电压 Ud=0.9*U2*cosa当忽略AU时，由电动机的机械特性中，转速与a的关系有n=(0.9U2cosa-REId)/Ce这样便知：当 a=30。时，n=(0.78U2-RYId)/Ce当 a=60。时，n=(0.45U2-RYId)/Ce四、实验内容和方法1. 仿真电路图2. 仿真电路参数交流电源参数30 0 触发Block Parameters: Pu
6、le Generatorl30 0 触发 1 参数60 0触发信号参数两 Interpret vectsT paraneteTE as 1DH Block Parameters: Pule GeneratorlPulse GenezatorOutput pulses:if (t = FhaseDelay) _Pulse is cnY (t) = Azaplitudeelse-Y(t=:endPulee- type deteziaine-E the cozaputational technisiue used.Tizse-tased is Tecozaended foi use Kith a v
7、ariable wtmp ecIvs-Tj whileSazaple_baEed is xeDczmended fez use- uith 且 fized EJtmp ecIvst ct 耳ithin 且 diecxete poxticn of a zcdel Lisina a variable- step edIvst.| Par aziw t ex sOK I C：=LTLi：elHelpAfiply晶闸管参数rBlock Parameters: Siep-St epOutput a step.Par side t er eStep tizie:Initial value:Final va
8、lue:Sazaple tizse:=W InterpTet vectcz par ane t er e as TD 两 Enable zero CTOEEirL detectic-nOKCancel-Ar-ply负载参数Par ame t ez e-ReslEtarLDe K (Ohzas:H Block Parameters: Series RLC E ran chSei 1 &e ELC Exanch(linkZzaplezDentE a e er i es RLC tranch.电感参数Parameters: Series RL匚 Bran chi电容参数DC Voltage Scur
9、ce (uask (lirLk)匚HPApplyIds si DC voltage- eoutds-OKCancel-直流励磁电源参数rH Block Parameters: ?C Machins DC ziaohine ：ias.wk (link)=This block isplezaents a separately ezcited DC machine. Add bee is pzovided to the- field DonnecticnE ed that the ziashine can be used as a shiintcorineDted ot a e er i es-DD
10、nnec ted DC nashine.Input 1 and output 1 : positive and neaarmature teiminalEInput 2 and output 2 : positive and neafield terzainalsInput 3: L-o-ad tax q.ueOutput 3 : Sinulink ZDeasnrezient output la If Te ParazDeterEATZiature re-Eistan器已 and induetanse Eia (oJizde La (H)D. E D. 012Field xe-Eistance
11、- and inductance- Kf ?ohzDs Lf (H |z 24Q120Fieldarziatnre- mutual inductance Laf (H:Total inertia J (kg. 2Viec；cue fxiction cc-efficient Ea (N. zi. eRCculczab friDticn torq.ue Tf (N. zn)=Initi且1 speed (rad/s):OK|C：=ltli：h1JHelp|Afiply直流他励电动机参数五、实验数据处理输出波形：触发角为30 0时，他励电动机输出的波形：波形分析:转速变化过程，在全压直接起动情况下，
12、起动电流很大，转速 较高，启动电机后转速下降。4 秒后加 50Nm 负载，电动机的转速下 降，电流增加。电流波形分析零时刻，整流电流为0，在交流正半波 时，VT1, VT4承受正压，触发角为30度时，给晶闸管VT1, VT4 加触发脉冲使其开通，直流侧电压与交流侧电压一致。负载中有大电 感的作用，使电机的电流不能突变且电感对电机的电流起平波作用， 电机电流刚开始启动电流较大，由于电感作用使电机电流波形近似一 条直线。如上仿真图交流波形由零过负时由于电感的作用晶闸管 VT1， VT4 中仍有 电流流过并且不关断，将电感电流理解为近似恒流源。由于 VT2， VT3 尚未触通， VT1,VT4 若关
13、断直流电流将失去流通电流路径而断 流，大电感的自感电势作用使VT1, V,4继续导通。而VT2, VT3已 承受正压，在30度触发角时加触发脉冲，则两管导通,VT2,VT3的导 通向 VT1，VT4 施加反压使 VT1，VT4 关断，此时电机电流输出正 向电流且近似直线。转速波形分析:刚开始电机启动电流较大，转速 为零等电机转动起来转速上升最后趋于稳定，4 秒后加 50NM 力矩转 速有所下降最后趋于稳定，最后呈直线变化触发角为60 0时，他励电动机输出波形：波形分析:转速变化过程，在全压直接起动情况下，起动电流很大，转速 较高，启动电机后转速下降。4 秒后加 50Nm 负载，电动机的转速下 降，电流增加。零时刻，整流电流为0在交流正半波时，VT1, VT4 承受正压，触发角为60度时，给晶闸管VT1, VT4加触发脉冲使其开 通，直流侧电压与交流侧电压一致。负载中有大电感的作用，使电机 的电流不能突变且电感对电机的电流起平波作用，电机电流刚开始启 动电流较大，由于电感作用使电机电流波形近似一条直线。如上仿真 图交流波形由零过负时由于电感的作用晶闸管VT1, VT4中仍有电 流流过并且不关断，将电感电流理解为近似恒流源。由于 VT2，VT3 尚未触通, VT1,VT4 若关断直流电流将失去流通电流路径而
