电力电子技术实验报告.

1、 电力工程与管理1101班 吴侠 201110823实验一：单相桥式全控整流电路（电阻性负载）一、实验内容如图1-1所示为典型单相桥式全控整流电路，共用了四个晶闸管，两只晶闸管接成共阳极，两只晶闸管接成共阴极，每一只晶闸管是一个桥臂，桥式整流电路的工作方式特点是整流元件必须成对以构成回路，负载为电阻性。图1-1二、实验原理1、在u2正半波的（）区间，晶闸管VT1、VT4承受正向电压，但无触发脉冲，晶闸管VT2、VT3承受反向电压。因此在0区间，4个晶闸管都不导通。假如4个晶闸管的漏电阻相等，则Ut1.4= Ut2.3=1/2u2。2、在u2正半波的（）区间，在时刻，触发晶闸管VT1、VT4使其

2、导通。3、在u2负半波的（）区间，在区间，晶闸管VT2、VT3承受正向电压，因无触发脉冲而处于关断状态，晶闸管VT1、VT4承受反向电压也不导通。4、在u2负半波的（）区间，在时刻，触发晶闸管VT2、VT3使其元件导通，负载电流沿bVT3RVT2T的二次绕组b流通，电源电压沿正半周期的方向施加到负载电阻上，负载上有输出电压（ud=-u2）和电流，且波形相位相同。t0晶闸管导通情况VT1.4、VT2.3都截止VT1.4导通、VT2.3截止VT1.4、VT2.3都截止VT1.4截止、VT2.3导通ud0u20-u2id0u2/R0-u2/Ri20u2/R0+u2/Rutut1.4=ut2.3= (

3、½)u2ut1.4=0、ut2.3=u2ut1.4=ut2.3= (½)u2ut1.4=u2、ut2.3=0表1-1 各区间晶闸管的导通、负载电压和晶闸管端电压情况三、实验过程启动MATLAB，进入SIMULINK后新建一个仿真模型的新文件。在这里可以任意添加电路元器件模块。然后对照电路系统模型，依次往文档中添加相应的模块。在此实验中，我们按下表添加模块：序号元器件名称提取元器件位置1交流电源Simpowersystems / Electrical Sourse / AC Voltage sourse2脉冲触发器Simulink / Sources / Pulse Gene

4、rator3晶闸管模型Simpowersystems /Power Electronics /Detailed Thyristor4二极管模型Simpowersystems /Power Electronics /Diode5电流表模型Simpowersystems /Measurements /Current Measurement6电压表模型Simpowersystems /Measurements / Voltage Measurement7信号分解模型Simulink /Signal Routing /Demus8RLC串联电路Simpowersystems /Elements /Se

5、ries RLC Branch9示波器模型Simulink /Sinks /Scope表1-1 各区间晶闸管的导通、负载电压和晶闸管端电压情况添加好模块后，要对各元器件进行布局。一个良好的布局面板，更有利于阅读系统模型及方便调试。图1-3设置模块参数。依次双击各模块，在出现的对话框内设置相应的参数。1、交流电源参数设置：电压设置为220V，频率设为50Hz，其它默认。 图1-42、脉冲触发器设置：振幅（amplitude）设为5。周期（Period）设为0.02秒。脉冲宽度（pulse width）设为2。相位延迟角（phase delay），即触发角。它的设置在调试时需要修改，以实现在不同角

6、度触发时，观测电路各变量的波形的变化。因为它是以秒为单位，故需把角度换算成秒。其计算可按以下公式：t=T/360 例如触发角45度，周期T0.02，则t=0.0025，则此空中应填入0.0025。 图1-5第二个触发器的设置只需触发角比第一个大180度，即加上0.01，其它不变。3、示波器的设置：双击示波器，弹出示波器面板，在第一排控件栏中单击第二个控件，弹出参数设置窗口，如下所示： 图1-6把坐标系数目设为7，其它不必修改。Time range是横坐标设置。模型仿真。在模型仿真时要先设置仿真参数，仿真参数的设置与实验一相同。设置好后，即可开始仿真。点击开始控件。仿真完成后就可以通过示波器来观

7、察仿真的结果。以下是分别在30度，60度，90度时的仿真结果。四、仿真结果1) =30º，R=1，period=0.02s，peakamplitude=10V，frequency=50HZ，phase delay（secs）1=1/600,phase delay（secs）2=1/600 +0.01;图1-7 =30°单相桥式全控整流电路（电阻性负载）波形图2) =60º，R=1，period=0.02s，peakamplitude=10V，frequency=50HZ，phase delay（secs）1=1/300,phase delay（secs）2=1/3

8、00 +0.01图1-8 =60°单相桥式全控整流电路（电阻性负载）波形图3) =90º，R=1，period=0.02s，peakamplitude=10V，frequency=50HZ，phase delay（secs）1=1/200,phase delay（secs）2=1/200 +0.01;图1-9 =90°单相桥式全控整流电路（电阻性负载）波形图实验二：单相桥式全控整流电路（阻-感性负载）一、实验内容阻-感性负载电路如图2-1所示。为便于讨论，假设电路已工作于稳态。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，假设负载电流很大，负载电流

9、id连续且波形近似为一水平线。图2-1二、实验原理1、在电压u2正半波的（0）区间。晶闸管VT1、VT4承受正向电压，但无触发脉冲，VT1、VT4处于关断状态。假设电路已经工作在稳定状态，则在0区间由于电感的作用，晶闸管VT2、VT3维持导通。2、在u2正半波的（）区间。在t=时刻，触发晶闸管VT1、VT4使其导通，负载电流沿aVT1LRVT4bT的二次绕组a流通，此时负载上有输出电压（ud=u2）和电流。电压u2反向施加到晶闸管VT2、VT3上，使其承受反向电压而处于关断状态。3、在电压u2负半波的（+）区间。当t=时，电源电压自然过零，感应电势是晶闸管VT1、VT4继续导通。在电源电压负半

10、波，晶闸管VT2、VT3承受正向电压，因无触发脉冲，VT2、VT3处于关断状态。4、u2负半波的（+2）区间。在t=+时刻，触发晶闸管VT2、VT3使其导通，负载电流沿bVT3LRVT2aT的二次绕组b流通，电源电压沿正半周期的方向施加到负载上，负载上有输出电压（ud=u2）和电流。此时电源电压反向施加到晶闸管VT1、VT4上，使其承受反向电压而关断。晶闸管VT2、VT3一直要导通到下一周期t=2+处再次触发晶闸管VT1、VT4为止。t0+2晶闸管导通情况VT1.4截止、VT2.3导通VT1.4导通、VT2.3截止VT1.4导通、VT2.3截止VT1.4截止、VT2.3导通ud-u2u2u2-

11、u2id+Idi2-Id+Id+Id-Idutut1.4=u2、ut2.3=0ut1.4=0、ut2.3=-u2ut1.4=0、ut2.3=-u2ut1.4=u2、ut2.3=0itit1.4=0、it2.3=Idit1.4= Id、it2.3=0it1.4= Id、it2.3=0it1.4=0、it2.3=Id表2-1 各区间晶闸管的导通、负载电压和晶闸管端电压的情况三、实验步骤1、建模图2-2单相桥式全控整流电路（阻-感性负载）模型图2、步骤带电阻电感负载的仿真与带电阻负载的仿真方法基本相同，但须将RLC的串联分支设置为电阻电感。四、仿真结果1) =30º，R=1，L=0.1H,

12、period=0.02s，peakamplitude=10V，frequency=50HZ，phase delay（secs）1=1/600,phase delay（secs）2=1/600 +0.01;图2-3 =30°单相桥式全控整流电路（阻-感性负载时）波形图2) =60º，R=1，L=0.1H,period=0.02s，peakamplitude=10V，frequency=50HZ，phase delay（secs）1=1/300,phase delay（secs）2=1/300 +0.01;图2-4 =60°单相桥式全控整流电路（阻-感性负载时）波形图

13、3) =90º，R=1，L=0.1H,period=0.02s，peakamplitude=10V，frequency=50HZ，phase delay（secs）1=1/200,phase delay（secs）2=1/200 +0.01;图2-5 =90°单相桥式全控整流电路（阻-感性负载时）波形图实验三：三相半波可控整流电路（电阻性负载）一、实验内容为了得到零线变压器二次侧接成星形得到零线，为了给三次谐波电流提供通路，减少高次谐波的影响，变压器一次绕组接成三角形，为/Y接法。三个晶闸管分别接入a、b、c三相电源，其阴极连接在一起为共阴极接法 。如图3-1图3-1 .三

14、相半波可控整流电路原理图（电阻性负载）二、实验原理1、在t1-t2区间，有UuUv，UuUw，U相电压最高，VT1承受正向电压，在t1时刻触发VT1导通，导通角=120°，输出电压Ud=Uu。其他两个晶闸管承受反向电压而不能导通。VT1通过的电流It1与变压器二次侧u相电流波形相同，大小相等，可在负载电阻R两端测试。2、在t2-t3区间，有UvUu，V相电压最高，VT2承受正向电压，在t2时刻触发VT2导通，Ud=Uv。VT1两端电压Ut1=Uu-Uv=Uuv0，晶闸管VT1承受反向电压关断。3、在t3-t4区间，有UwUv，W相电压最高，VT3承受正向电压，在t3时刻触发VT3导通

15、，Ud=Uw。VT2两端电压Ut2=Uv-Uw=Uvw0，晶闸管VT2承受反向电压关断。在VT3导通期间VT1两端电压Ut1=Uu-Uw=Uuw0。这样在一个周期内，VT1只导通120°，在其余240°时间承受反向电压而处于关断状态。三、实验步骤根据原理图用matalb软件画出正确的三相半波可控整流电路（电阻性负载）仿真电路图如图3-2所示：图3-2.三相半波可控整流电路仿真模型（电阻性负载）脉冲参数：振幅3V，周期0.02，占空比10%，时相延迟分别为（+30）/360*0.02，（+120+30）/360*0.02，（+240+30）/360*0.02。如图3-3所示

16、图3-3.脉冲参数设置 电源参数：频率50hz，电压100v，其相限角度分别为0°、120°、-120°如图3-4所示。图3-4 电源参数设置 四、仿真结果设置触发脉冲分别为30°、60°、90°。与其产生的相应波形分别如图3-5、图3-6、图3-7。在波形图中第一列波为流过晶闸管电流波形，第二列波为流过晶闸管电压波形，第三列波为负载电流波形，第四列波为负载电压波形。图3-5 =30°三相半波可控整流电路（电阻性负载）波形图图3-6 =60°三相半波可控整流电路（电阻性负载）波形图图3-7 =90°三相半

17、波可控整流电路（电阻性负载）波形图实验四：三相半波可控整流电路（阻-感性负载）一、实验内容为了得到零线变压器二次侧接成星形得到零线，为了给三次谐波电流提供通路，减少高次谐波的影响，变压器一次绕组接成三角形，为/Y接法。三个晶闸管分别接入a、b、c三相电源，其阴极连接在一起为共阴极接法 。如图4-1图4-1.三相半波可控整流电路原理图（阻-感性负载）二、实验原理当小于等于30°时相邻两项的换流是在原导通相的交流电压过负之前，其工作情况与电阻性负载相同，输出电压Ud波形，Ut波形也相同。由于负载电感的储能作用，输出电流Id是近乎平直的直流波形，晶闸管中分别流过幅度Id，宽度120

18、6;的矩形波电流，导通角=120°当大于30°时，假设=60°，VT1导通，在U相交流电压过零变负后，由于未达到VT2的触发时刻，VT2未导通，VT1在负载电感产生的感应电动势作用下继续导通，输出电压Ud小于0，直到VT2被触发导通，VT1承受反向电压而关断，输出电压Ud小于Uv，然后重复U相的过程。三、实验步骤根据原理图用matalb软件画出正确的三相半波可控整流电路（阻-感性负载）仿真电路图如图4-2所示：图4-2.三相半波可控整流电路仿真模型（阻-感性负载）脉冲参数：振幅3V，周期0.02，占空比10%，时相延迟分别为（+30）/360*0.02，（+120

19、+30）/360*0.02，（+240+30）/360*0.02。如图4-3所示 图4-3. 电源参数：频率50hz，电压100v，其相限角度分别为0°、120°、-120°如图4-4所示。图4-4 四、仿真结果 设置触发脉冲分别为30°、60°、90°。与其产生的相应波形分别如图4-5、图4-6、图4-7。在波形图中第一列波为流过晶闸管电流波形，第二列波为流过晶闸管电压波形，第三列波为负载电流波形，第四列波为负载电压波形。图4-5 =30°三相半波可控整流电路（阻-感性负载）波形图图4-6 =60°三相半波可控整流电路原理图（阻-感性负载）