山东大学电子电力技术实验报告:变压器漏感对六脉冲整流电路影响

实验内容:

va/vb/vc为有效值220V/50Hz/相差120°的三相电源;R=2Ω,L=10mH;六脉冲整流桥触发角α=60°,内部吸收电路(snubber)参数Rs=20Ω、Cs=1uF。

图1 变压器漏感对六脉冲整流电路影响电路图

1.画出va/vb/vc及vab/vbc/vca的电压波形,以及相控整流桥的六个晶闸管的单周期触发脉冲序列,并对其进行分析说明。

图1-1-1va/vb/vc的电压波形(1)
图1-1-2 va/vb/vc的电压波形(2)

图1-1-3 vab/vbc/vca的电压波形(1)
图1-1-4 vab/vbc/vca的电压波形(2)
图1-1-5 相控整流桥的六个晶闸管的单周期触发脉冲序列

分析说明

图1-1-6 Uab峰值为534

(1)变压器二次线电压峰值:Uab=534=220*2.42=2.42Ua

(2)每一时刻有两个非同相晶闸管导通,共阴极与共阳极形成回路为负载供电。

(3)脉冲按VT1→VT2→VT3→VT4→VT5→VT6的顺序依次相差60°。可以得出:共阴极组VT1、VT3、VT5相差120°;同理,共阳极组VT2、VT4、VT6也依次相差120°。同相上下两个桥臂,VT1与VT4,VT2与VT5,VT3与VT6相差180°。

2.分别尝试修改整流桥触发角α和电抗LB,然后观看电压va’/vb’/vc’及电流ia/ia/ic的波形变化规律,并分析总结α和LB对整流桥换相重叠角γ的影响。

(1)LB=500e-6不变,改变α的情况下对γ影响

图1-2-1 α=60 LB=500e-6
图1-2-2 α=30 LB=500e-6
图1-2-3 α=0 LB=500e-6

(2)α=60°不变,改变LB的情况下对γ影响

图1-2-4 α=60 LB=100e-6
图1-2-5 α=60 LB=500e-6
图1-2-6 α=60 LB=1000e-6

对va’/vb’/vc’波形进行横向对比得到:

图1-2-7 LB=500e-6时,改变α对va’/vb’/vc’的影响
图1-2-8 α=60°时,改变LB对va’/vb’/vc’的影响

从图1-2-7也可以清楚的看到,当触发延迟角小于90度时, a 越大,其换相重叠角 γ 越小。

从图1-2-8可以清楚看到,当漏感漏感 LB 变大时,也就是漏抗 X B 增大时,换相重叠角 γ越大。

上述结果与课本62页理论分析结果相同。

附:课本课件中变压器漏感对换相重叠角影响相关部分理论分析.

图1-2-9 考虑变压器漏感时的三相半波可控整流电路
图1-2-10考虑变压器漏感时的三相半波可控整流波形

换相过程中,整流输出电压瞬时值:

换相重叠角γ:

当wt=α+γ时,ik=Id,于是 

对上式进行分析得出γ随其他参数变化的规律为

  • Id越大,则γ越大
  • Xb越大,γ越大
  • 当α≤90°时,α越小,γ越大

3.观察分析并画出整流桥晶闸管在开/关时的电压电流波形,得出晶闸管的是否为软导通、软关断。

软开关(Soft-Switching)是相对硬开关(Hard-Switching)而言的。软开关是使用软开关技术的开关过程。理想的软开关过程是电流或电压先降到零,电压或电流再缓慢上升到断态值,所以开关损耗近似为零。

理想的软关断过程是电流先降到零,电压再缓慢上升到断态值,所以关断损耗近似为零。由于器件关断前电流已下降到零,解决了感性关断问题。

理想的软开通过程是电压先降到零,电流再缓慢上升到通态值,所以开通损耗近似为零,器件结电容的电压亦为零,解决了容性开通问题。

图1-3-1 晶闸管在开/关时的电压电流波形

选取一个晶闸管的一组电压电流波形如图所示由图可知关断过程电流先下降到0,电压缓慢上升到断态值,可以得出晶闸管是软关断。

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THE END
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