三相桥式全控整流及其有源逆变电路实验

实验名称： 三相桥式全控整流及有源逆变电路实验 实验类型：          同组学生姓名：           

一、实验目的和要求（必填）                        二、实验内容和原理（必填）

三、主要仪器设备（必填）                        四、操作方法和实验步骤

五、实验数据记录和处理                            六、实验结果与分析（必填）

七、讨论、心得

1、实验目的和要求

1.熟悉三相桥式全控整流及有源逆变电路的接线及工作原理

2.了解集成触发器的调整方法及各点波形

2、实验内容和原理

1.实验内容

（1）三相桥式全控整流电路

（2）三相桥式有源逆变电路

（3）观察整流状态下模拟电路故障现象时的波形

2.实验原理

三相桥式全控整流及有源逆变电路图如下图所示：

三相桥式全控整流及有源逆变电路图

（1）三相桥式全控整流电路是从三相半波可控整流电路发展起来的，实质上是一组共阴极与一组共阳极（三个晶闸管阴极分别接至整流变压器星型接法的副边三相绕组，阳极连在一起接至副边星型的中点）的三相半波可控整流电路的并联。

基本数量关系为：

直流平均电压：

晶闸管电流平均值为：、、

变压器次级绕组电流有效值为

6个晶闸管脉冲按照VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的顺序，相位依次差60°

共阴极VT1、VT3、VT5的脉冲依次差120°，共阳极VT4、VT6、VT2也依次差120°

同一相的上下两个桥臂，脉冲相差180°

在整流电路合闸启动过程中或电流断续时，为了确保电路的正常工作，需要确保同时导通两个晶闸管均有脉冲。

（2）三相桥式有源逆变电路

逆变产生的条件：

1.有一个能使电能倒流的直流电势，电势的极性和晶闸管元件的单向导电方向一致，电势的大小稍大于变流电路直流平均电压；

2.变流电路直流侧应能产生负值的直流平均电压。

三相桥式有源逆变电路时三相桥式全控整流电路在π/2<α<π作有源逆变的运行方式。三相桥式电路工作时，晶闸管必须成对导通，以便和负载连通构成回路。每个晶闸管导通2π/3，每隔π/3换流一次，元件按VT1-VT6依次导通。

3、主要仪器设备

（1）MCL现代运动控制技术实验台主控屏

（2）给定、零速封锁器、速度变换器、速度调节器、电流调节器组件挂箱

（3）三相芯式变压器

（4）滑线变阻器

（5）双踪记忆示波器

（6）数字式万用表

4、操作方法和实验步骤

1.接线与调试

（1）按照电路图接线，未上主电源之前，检查晶闸管的脉冲是否正常。打开电源开关，给定电压Ug有电压显示

（2）用示波器观察双脉冲观察孔，应有间隔均匀，相互间隔60°的幅度相同双脉冲

（3）检查相序，用示波器观察1、2单脉冲观察孔，1脉冲超前2脉冲60°，则相序正确，否则调整输入电源

（4）用示波器观察每只晶闸管的控制极、阴极。应该有幅度为1V~2V的脉冲

（5）将给定器输出Ug接至Uct端，调节偏移电压Ub，在Uct=0的时候，使a=150°，此时触发脉冲波形如下图所示

2.三相桥式全控整流电路

（1）将开关S拨向左边的短接线端，给定器上的“正给定”输出为零（逆时针旋转）；合上主电路开关，调节给定电位器，使α在30°和90°之间调节（α角度可由晶闸管两端电压UT波形来确定），同时根据需要不断调整负载电阻Rd，使得负载电流Id保持在0.5A左右，用示波器观察并记录α为30°、60°、90°时整流电压Ud和晶闸管两端电压UT波形并记录

（2）模拟故障现象。当α=60°时，将示波器所观察的晶闸管触发脉冲按钮开关拨向“脉冲断”，模拟晶闸管失去触发脉冲的故障，并记录此时的Ud和UT波形

3.三相桥式有源逆变电路

断开主电源开关后，将开关S拨向右边的不控整流桥端。调节给定电位器逆时针到底，合上电源开关，观察并记录α为90°、120°、150°时电路中Ud和UT的波形，并记录相应的Ud、Uct。

5、实验数据记录和处理

α=30°

α=60°

α=90°

α=180°-β=120°

α=180°-β=150°

α=60°时，模拟故障

6、实验结果与分析

（1）各点电压

（2）根据电压绘制电压随α角度改变曲线

（3）实验结果分析

①有实验数据以及波形可以看出，实测值和计算值大小相差无几，所以三相全控整流电压的过程大致符合正弦变化规律。

②当模拟故障电压的时候，断掉VT5，电压大致变为原来的2/3，实验显示也与预算值基本一致。

③桥式整流电路必须要两个晶闸管同时导通，而去掉一路出发之后该路晶闸管不工作，无整流波形输出。

7、讨论、心得

1.思考题

（1）如何解决主电路和出发电路的同步问题？本实验中，主电路三相电源的相序能任意确定吗？

①从同一个三相电源接出两路，一路接到整流逆变器，由整流变压器得到主电路电压，这就是晶闸管两端点阿姨；而另一路则是接到同步变压器。通过同步变压器再结合阻容滤波器得到触发电路的输入电压。荣国整流变压器连接组与同步变压器的连接组配合，再结合阻容滤波器产生的移相效应得到相匹配的还在电路电压和触发脉冲

②不能，因为采用宽脉冲触发或双窄脉冲触发，而本实验采用的是双窄脉冲触发，不能任意确定收纳箱电源相序，因为三相全控整流电路由六只晶闸管控制，按照一定顺序导通。若三相电源相序发生变化，触发脉冲无法同步，则电路不能正常工作

（2）本实验中，在整流向逆变切换时，对α角有什么要求？为什么？

整流：α小于90°

逆变：α大约90°，因为只有这样才能使得，从而使得变流电路工作在逆变状态，实现逆变功能。

2.心得、体会

（1）本次实验主要是测量三相桥式全控整流电路的波形性质以及有源逆变的波形性质。相对于前两次实验来讲，本次实验的电路连接其实并不是很复杂，在电路连接方面比较简单，用时也较少。在电路连接的时候要注意，由于是三相电源而非单相电源，在整流调至逆变的过程中，一定要先断开电源，然后将开关打到右侧，再合上电源，此时无需将交流电源拧回到零刻度。

（2）本次实验的示波器接法与第二次单相半控整流电路类似，共阴极接地，CH1接到正极，CH2接到共阳极，这样得到的波形依然是反过来的，只要将波形调正就好。实际上由于前面已经有人做过该实验，示波器初始状态就是反过来的波形

（3）显示波形之后，首先要做的就是调节RP2使得波形有了大概的理想形状。观察实验波形之后发现，波形的平滑程度与之前做的实验平整程度相差较多，原因是因为此次实验电路图里面没有续流二极管，无法将电容里面的电流及时放出。逆变实验的时候，我们发现，波形的不平滑程度也与示波器接地的接触是否良好也有很大的关系。

（4）确认α角的时候需要非常小心，比较好的方法就是先用cursor功能将α的额定值显示出，然后再调节RP2，使得α角达到显示位置。

（5）α角一般来说不能超过150°，这是因为逆变角β较小的时候，由于换流重叠的影响，可能会造成晶闸管因承受反向电压时时间不够而关不断，导致逆变，使逆变电路不能正常工作。

（6）本次实验需要保证主电路与触发电路二者同步，由于使用了集成触发电路模块，我们只需要注意将电路的三相电源与整流电路的六个晶闸管的相序保持相同即可实现主电路与处罚电路的同步。而产生的直流电势的整流电路的相序可以任意确定，对实验结果没有影响。

（7）通过本次对三相桥式全控整流电路以及有源逆变实验的测量与调试，更加加深了对三相桥式全控整流电路原理的理解，学会了怎样用晶闸管和二极管结合来设计三相整流电路，对课堂上所学的知识有了更深的印象。