实验三、三相桥式全控整流及有源逆变电路实验.pdf

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实验三、三相桥式全控整流及有源逆变电路实验
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。
（3）了解 KC 系列集成触发器的调整方法和各点的波形。
二、实验线路的构成及原理
（1）DDS02 主电路挂箱配置原理
DDS02 挂箱包括脉冲和熔断丝指示、晶闸管（ I 组桥、Ⅱ组桥）电路、电抗器等内容。
脉冲有无指示为方便实验中判断对应晶闸管上门阴极上是否正常， 若正常，则指示灯亮，
否则则不亮；同样熔断丝指示也是同理。主要分 I 组桥和Ⅱ组桥分别指示。
晶闸管电路装有 12 只晶闸管、 6 只整流二极管。 12 只晶闸管分两组晶闸管变流桥，其
中 VTl~VT6 为正组桥 (I 组桥)，由 KP5-8 晶闸管元件构成，一般不可逆、可逆系统的正桥、
交-直-交变频器的整流部分均使用正组元件； 由 VT1ˊ~VT6 ˊ组成反组桥 (Ⅱ组桥 )，元件为
KP5-12 晶闸管，可逆系统的反桥、 交-直-交变频器的逆变部分使用反组元件； 同时还配置了
6 只整流二极管 VDl~VD6 ，可构成不可控整流桥作为直流电源，元件的型号为 KZ5-10 。所
有这些功率半导体元件均配置有阻容吸收、熔丝保护，电源侧、直流环节、电机侧均配置有
压敏电阻或阻容吸收等过电压保护装置。
电抗器为平波电抗器 L，共有 4 档电感值，分别为 50mH 、100mH 、200mH 、700mH ，
1200 mH 可根据实验需要选择电感值。
续流二极管为桥式整流实验时电路续流用，型号为 KZ5-10 ；另外挂箱还配有一组阻容
吸收电路。
（2）DDS03 控制电路挂箱配置原理
DDS03 挂箱包括三相触发电路及功放电路、FBC+FA （电流反馈与过流保护） 、G（给
定器）等内容。
面板上部为同步变压器， 其连线已在内部接好， 连接组为△ /Y-1. 可在 “同步电源观察孔”
观察同步电源的相位。
三相触发电路（ GT）及功放电路（AP）包括有 GTF 正组（ I 组）触发脉冲装置和 GTR
反组（Ⅱ组）触发脉冲装置，分别通过开关连至 VF 正组晶闸管和 VR 反组晶闸管的门极、
阴极。按钮开关按向“接通”时，晶闸管上接有触发脉冲；开关按向“断开”时，晶闸管上
没有触发脉冲。正、反组的脉冲功放电路分别由面板下面的 U 和 U 控制，将 U 、U
blf blr blf blr
接地，则相应的脉冲功放级开放，晶闸管上有脉冲； U 、U 悬空，则相应的晶闸管无脉
blf blr
冲。开关上方有“单脉冲观察孔”和“双脉冲观察孔” ，当“触发电路脉冲指示”为“窄”
时，在此两组观察孔中观察到的分别是单脉冲和互差为 60°的双脉冲；如“触发电路脉冲
指示”为“宽”时，则观察到的是后沿固定、前沿可变的宽脉冲链，这两组观察孔一般只观
察正组变流桥的触发脉冲。
注意：三相触发脉冲要加到两组晶闸管上，必须用扁平线把 DK01C 和 DK01D 连接一起。
（3）电流反馈与过流保护
电流反馈与过流保护 (FBC+FA) 有两种功能，一是检测电流反馈信号；二是发出过流信
号，其原理图如图 3-1 所示。

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（a）电流变换器（ FBC ）的输入端 TA 、TA 、T A 来自电流互感器的输出端，反映负载电
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流大小的电压信号经三相桥式整流电路整流后加至 RP 、RP 及 R 、R 、VD 组成的 3 条支
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路上，其中：
① R 与 VD 并联后再与 R 串联，在其中点取零电流检测信号；
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② 将 RP 的可动触点输出作为电流反馈信号，反馈强度由 RP 进行调节；
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③ 将 RP 可动触点与过流保护电路相连 ,输出过流信号，RP 可调节过流动作电流的大小。
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（b）当主电路电流超过某一数值后， 由 RP 上取得的过流信号电压超过稳压管 VST 的稳压
2 l
值，使三极管 VT 导通，从而使继电器 K 动作，关闭主电路电源开关，并使发光二极管发
l
亮，提醒操作者实验装置己过流跳闸，调节 RP 的动触点，可得到不同数值的过电流倍数。
2
过流时，VT 由导通变为截止，在集电极输出一个高电平至电流调节器（ ACR ）的输入
2
端，作为推 β信号。
DDS01 上的复位按钮可以解除告警自锁记忆的，当过流动作后，如过流故障已经排除，
则须按下复位按钮以解除记忆，恢复正常工作。
(4) 给定器（G）的原理
给定器（G）的原理如图 3-2 所示。电压给定器由两个电位器 RP 、RP 及两个钮子开关
1 2
SA 、SA 组成， SA 为正负极性转换开关，输出正负电压的大小分别由 RP 、RP 来调节，
l 2 l 1 2
其最大输出电压为土 12V ，SA 为输出控制开关，输出显示采用数字仪表显示。
2
元件 RP 、RP 、SA 和 SA 均安装在组件挂箱的面板上。
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（5）实验线路原理
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实验线路如图 4-6 所示。主电路由三相全控整流电路及作为逆变直流电源的三相不控整
流电路组成，触发电路为 DDS03 中的集成触发电路，由 KC04 、KC41 、KC42 等集成芯片
组成，可输出经高频调制后的双窄脉冲链。
集成触发电路的原理可参考有关内容（电路图见附录） ，三相桥式整流及逆变电路的工
作原理可参见电力电子技术教材的有关内容。
三、实验内容
（1）三相桥式全控整流电路带大电感负载；
（2）三相桥式有源逆变电路；
（3）观察整流或有源逆变状态下，模拟电路故障现象时的各电压波形。
四、实验设备
（1）主控制屏 DDS01 ；
（2）DDS02 组件挂箱；
（3）DDS03 组件挂箱；
（4）电阻箱 DT20；
（5）双踪示波器；
（6）数字式万用表。
五、预习要求
（1）阅读电力电子技术教材中有关三相桥式全控整流电路的有关内容，弄清三相桥式全控
整流电路带大电感负载时的工作原理；
（2）阅读教材中有关有源逆变电路的有关内容，掌握实现有源逆变的基本条件；
（3）学习有关集成触发电路的内容 ,掌握该触发电路的工作原理。

六、思考题
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实验三、三相桥式全控整流及有源逆变电路实验--第4页
（1）如何解决主电路和触发电路的同步问题 ?在本实验中， 主电路三相电源的相序能任意确
定吗?
采用宽脉冲触发或双脉冲触发发式 ,不能任意确定。

（2）在本实验中，在整流向逆变切换时对 α角有什么要求 ?为什么 ?
α>90°，因为要实现逆变，需要一反向的直流电势源 ,只有α大于 90°时，cos α<0，
Ud 才会是负的。
七、实验方法
（1）挂箱 DDS02 和 DDS03 的调试
a、 将挂箱 DDS02 和 DDS03 接到主屏 DDS01 上，打开 DDS03 开关，并将触发电路脉
冲指示： 窄窄
b、 将示波器探头接至 双脉冲观察孔 和和锯齿波观察孔 观察 6 个触发脉冲,应使其间
隔均匀,相互间隔 60°。
c、 将给定器 G 的输出端 U 接至移相控制电压 U 端，调节偏移电压电位器 RP ，使 U =0
g ct ct
时（可直接接地，以保证输入为零），α=150 °，此时的触发脉冲波形如图 4-7 所
示（a 相锯齿波与 U 脉冲的相位关系）。
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d、将DDS03 面板上的Ublf（当三相桥式全控变流电路使用DDS02 中I组晶闸管 VT ~VT
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时）接地，将 I 组桥触发脉冲的 6 个开关按到“接通” ，用示波器观察晶闸管的门极
与阴极的触发脉冲是否正常。注意要用专用连接线将 DDS02 和 DDS03 连接起来。
（2）三相桥式全控整流电路
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