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成都理工大学电力系统自动化实验报告学院：核技术与自动化工程学院班级：电气四班姓名：钟文旭学号：200906050415指导老师：顾珉实验一 不同 角（控制角）对应的励磁电压波形实验一、实验目的 1．加深理解三相桥式全控整流及有源逆变电路的工作原理。 2．观察三相桥式全控整流、逆变的各点工作波形。 3．了解移相触发电路的特性和工作原理。 4．观察触发脉冲及其相位的移动范围。 二、原理说明 同步发电机励磁系统中整流电路的主要任务是将交流电压整流成直流电压供给发电机励磁绕组，整流电路是励磁系统中必备的部件，在本实验平台的发电机组中，励磁系统的整流电路采用的是三相全控整流电路。 现对三相桥式全控整流电路及其整流波形分析如下： 1．工作原理 三相桥式全控整流电路如图 3-2-1-1 所示，三相桥式全控整流电路的六个整流元件全部采用晶闸管，VS1、VS3、VS5 为共阴极组连接，VS2、VS4、VS6 为共阳极组连接。为保证电路正常工作，对触发脉冲提出了较高的要求，除共阴极组的晶闸管需由触发脉冲控制换流外，共阳极组的晶闸管也必须靠触发脉冲换流，由于上、下两组晶闸管必须各有一只晶闸管同时导通电路才能工作，六只晶闸管的导通顺序应为 1，2，3，4，5，6。它们的触发脉冲相位依次相差 60°；又为了保证开始工作时，能有两个晶闸管同时导通，需用宽度大于 60°的触发脉冲，也可用双触发脉冲，例如在给 VS1 脉冲时也补给 VS6 一个脉冲。设 e a、eb、e c 为全控整流电路的相电压，对应上图的输出波形如图 3-2-1-2 所示。 当控制角 =0 时，各晶闸管的触发脉冲在它们对应自然换向点时刻发出，如图 3-2-1-2 (a)所示，输出电压波形与不可控桥的一样，各元件每个周波导通持续 120°。当控制角 =60°时，输出电压波形见图 3-2-1-2 (b)，各相正、负侧晶闸管的触发脉冲滞后于自然换相点 60°出现，例如在 2 点之前 VS5、VS6 导通，在 2 点时刻us1触发VS1，同时给VS6补发触发脉冲，这时VS1导通，VS5关断。交流相电压中画阴影部分表示导通面积（图中黑脉冲是 双脉冲中的补脉冲）。综上分析可知：当控制角 60°时，共阴极组输出的阴极电位在每一瞬间都高于共阳极组的阳极电位，输出电压 ud的瞬时值都大于零，波形是连续的；＞60°时，当线电压瞬时值为零并转负值时，由于电感的作用，导通着的晶闸管继续导通，整流输出为负的电压波形，从而使整流电压的平均值降低。图 3-2-1-2（c）所示为电感负载 =90°时的输出电压波形。现假设在 t 1 之前电路已在工作，即晶闸管VS5和VS6导通，在t1时触发VS1，同时给VS6补发触发脉冲。导电元件为VS1和VS6，输出电压为eab。当线电压eab由零变负时，由于大电感存在，晶闸管VS1和VS6继续导通，输出电压仍是eab，但此时为负值，直到 t2时刻触发晶闸管 VS2，才迫使晶闸管VS6承受反向电压而关断，导电元件为VS1和VS2，输出电压转为eac。由图可以看出，当电流连续的情况下，=90° 时输出电压的波形面积正负两部分相等，电压的平均值为零。 在 ＜90°时，输出平均电压 U d 为正，三相全控桥工作在整流状态，将交流转为直流。 90°＜180°时，输出平均电压 U d 为负值，三相全控桥工作在逆变状态，将直流转为交流。 图 3-2-1-2 (d)表示控制角 由 60°转至 150°时的输出电压波形图。现说明它们的工作情况。 设原来三相桥式全控整流电路工作在整流状态，负载电流流经电感而储有一定的磁场能量。 在t1时刻控制角突然达到150°，VS1接受触发脉冲而导通，这时 e ab 为负值，但由于电感 L 电 流减少的感应电动势 e L 较大，使 e L-e ba 仍为正值，故 VS 1 和 VS 6 仍在正向阳极电压下工作并输出 电压 e ab。这时电感线圈上的自感电动势 e L 与负载电流的方向一致，直流侧发出功率，将原来在 整流状态下储存于磁场的能量，释放出来送回到交流侧，将能量送回交流电网。 在t2时刻，对C相的VS2输入触发脉冲，这时eac虽然进入负半周，但电感电动势eL仍足够大，可以维持VS1与VS2的导通，继续向交流侧反馈能量，这样依次逆变导通一直进行到电感线圈内储存的能量释放完毕，逆变过程才结束。 2．逆变角范围 由全控桥工作特点可知，＞90°是逆变区，负载输出直流平均电压为负值；当 =180°时，Udo=-2.34E，为负最大值。负电压值越大，表示能量释放给电网越快。但实际上全控桥不能工作在 =180°情况，而必须留出一定裕度角，否则会造成逆变失控或颠覆，即直流侧换极性，交流侧不换极性，换流失败，使晶闸管元件过热而烧毁。 所以，发电机使用全