电力电子和拖动技术课程设计总结报告-单相全桥整流开环直流调速.doc

中国石油大学胜利学院电力电子和拖动技术课程设计总结报告题 目：单相全桥整流开环直流调速 学生姓名： 系 别： 电气信息工程系 专业年级： 20级电气工程及其自动化专业本科班 指导教师： 20年1月25日一、实验目的与要求(1)加深理解单相全桥整流开环直流调速的工作原理。(2)掌握单相全桥整流开环直流调速电路的调试步骤和方法。(3)熟悉单相全桥整流开环直流调速电路各点的电压波形。（4）掌握直流电动机调压调速方法二、实验设备及仪器 Matlab仿真软件三、实验线路及原理 图1 单项全桥整流电路1.主电路设计分析主电路的的设计主要考虑的地方主要有两个，即保护环节和晶闸管整流环节。保护环节主要有过电流保护和过电压保护，虽然整流方式多种多样，但目前在各种整流电路中应用最多的是单相桥式全控整流电路。单相桥式全控整流电路是通过四个晶闸管和足够大的电感把电网的交流电转化为直流电而供给电机使用的，它可以通过调节触发电路的控制电压Uco改变晶闸管的控制角，从而改变输出电压Ud和输出电流Id来对负载进行控制。(1) 滤波电路 滤波电容容量大，因此一般采用电解电容，在接线时要注意电解电容的正、负极。电容滤波电路利用电容的充、放电作用，使输出电压趋于平滑。因此，滤波效果取决于放电时间常数。电容C愈大，电动机电阻RL愈大，滤波后输出电压愈平滑，并且其平均值愈大。(2)整流桥 整流桥运用四个晶闸管构成，同时晶闸管导通的条件：晶闸管承受正向电压，同时门极加正向触发电流。其维持导通的条件：SCR一旦导通，门极失去控制，只要流过其电流不低于维持电流即可。SCR关断的条件：利用反偏电压或利用外电路使流过SCR电流小于其维持电流即可(3)电感 整流桥后串联一大电感，使整流电流输出脉动比较小的直流电流(4)它励直流电机 电动机启动之前先接通励磁支路，建立磁场，方可产生启动转矩，此时，若 电动机通一正向电流则电机即可启动。励磁支路有直流电源供电2.设计依据主要参数1）输入电压：单相（AC）220（1 +/- 15%）2）最大输出电流电压：200A 0-300V（DC）3）功率因数：0.73. 具体参数计算（1） 整流器主电路的设计Pd=Ud*Id=200*300=60kw因为Pd5kw，所以采用单相桥式整流电路（2） 晶闸管的选择1) 电流参数的选取IT=0.707*Id=200*0.707141(A) ITaId/2100(A)取安全裕量Kf=2,则所选晶闸管的电流值为:I=2*ITa=200(A)（3） 平波电感选择 L一般根据放电的时间常数计算，一般要求电感越大越好，在这取值L=0.1H（4） 滤波电容选择C一般根据放电的时间常数计算，负载越大，要求纹波系数越小，一般不做严格计算，多取5000以上。因该系统负载不大，故取C=5000耐压 1.5Udm=1.5*220=330V 取300V即选用5000、300V的电容4.试验原理 见图1： 在电路中加一平波电抗器有助于电枢的连续性，可将电动机等效为一反电动势负载，这样便于等小模型的做出。 单项全桥整流电路的等效电压Ud=0.9*U2*cosa 当忽略U时，由电动机的机械特性中，转速与a的关系有n=(0.9U2cosa-RId)/Ce 这样便知：当a=30时，n=(0.78U2-RId)/Ce 当a=60时，n=(0.45U2-RId)/Ce四、实验内容和方法1. 仿真电路图 2. 仿真电路参数交流电源参数触发信号参数触发信号1参数触发信号参数触发信号1参数晶闸管参数负载参数电感参数电容参数直流励磁电源参数直流他励电动机参数五、实验数据处理输出波形：触发角为时，他励电动机输出的波形：波形分析:转速变化过程，在全压直接起动情况下，起动电流很大，转速较高，启动电机后转速下降。4秒后加50Nm负载，电动机的转速下降，电流增加。电流波形分析零时刻，整流电流为0，在交流正半波时，VT1，VT4承受正压，触发角为30度时，给晶闸管VT1，VT4加触发脉冲使其开通，直流侧电压与交流侧电压一致。负载中有大电感的作用，使电机的电流不能突变且电感对电机的电流起平波作用，电机电流刚开始启动电流较大，由于电感作用使电机电流波形近似一条直线。如上仿真图 交流波形由零过负时由于电感的作用晶闸管VT1，VT4中仍有电流流过并且不关断，将电感电流理解为近似恒流源。由于VT2，VT3尚未触通，VT1,VT4若关断直流电流将失去流通电流路径而断流，大电感的自感电势作用使VT1，V,4继续导通。而VT2，VT3已承受正压，在30度触发角时加触发脉冲，则两管导通,VT2,VT3的导通向VT1，VT4施加反压使VT1，VT4关断，此时电机电流输出正向电流且近似直线。转速波形分析:刚开始电机启动电流较大，转速为零等电机转动起来转速上升最后趋于稳定，4秒后加50NM力矩转速有所下降最后趋于稳定，最后呈直线变化触发角为时，他励电动机输出波形：波形分析:转速变化过程，在全压直接起动情况下，起动电流很大，转速较高，启动电机后转速下降。4秒后加50Nm负载，电动机的转速下降，电流增加。 零时刻，整流电流为0，在交流正半波时，VT1，VT4承受正压，触发角为60度时，给晶闸管VT1，VT4加触发脉冲使其开通，直流侧电压与交流侧电压一致。负载中有大电感的作用，使电机的电流不能突变且电感对电机的电流起平波作用，电机电流刚开始启动电流较大，由于电感作用使电机电流波形近似一条直线。如上仿真图 交流波形由零过负时由于电感的作用晶闸管VT1，VT4中仍有电流流过并且不关断，将电感电流理解为近似恒流源。由于VT2，VT3尚未触通，VT1,VT4若关断直流电流将失去流通电流路径而断流，大电感的自感电势作用使VT1，V,4继续导通。而VT2，VT3已承受正压，在60度触发角时加触发脉冲，则两管导通,VT2,VT3的导通向VT1，VT4施加反压使VT1，VT4关断，此时电机电流输出正向电流且近似直线。转速波形分析:刚开始电机启动电流较大，转速为零等电机转动起来转速上升最后趋于稳定，4秒后加50NM力矩转速有所下降最后趋于稳定，最后呈直线变化触发角为与比较：当触发角变为时，电压变小，电流变小，转速降低。六、注意事项1.如何能够改变电动机的转速？改变电枢电压调速。改变磁通调速。改变电枢回路电阻调速2.如何改变电枢电流?改变负载转矩改变电枢回路总电阻改变励磁电流，3.加载时间：4S七、结论与心得通过这一次的课程设计，我对电力电子的相关知识有了深刻的认识、对制作电力电子器件有了大致的了解，同时加深了对单相全桥整流开环直流调速电路等知识的了解和掌握，同时通过实践，对以上内容有了更深刻的认识，有效地将书本知识和实际情况联系起来 很快我们就要步入社会，面临就业了，就业单位不会像老师那样点点滴滴细致入微地把要做的工作告诉我们，更多的是需要我们自己去观察、学习。不具备这项能力就难以胜任未来的挑战。随着科学的迅猛发展，新技术的广泛应用，会有很多领域是我们未曾接触过的，只有敢于去尝试才能有所突破，有所创新。这次课程设计带给我的，不全是我所接触到的那些操作技能，也不仅仅是通过几项工作所要求我们锻炼的几种能力，更多的则需要我们每个人在课程设计结束后根据自己的情况去感悟，去反思，勤时自勉，有所收获，使这次课程设计达到了真正目的，同时让我认识到没有文化、没有本领、懒惰，就注定你永远是社会的最底层！但同时社会又是美好的，只要你肯干、有进取心，它就会给你回报、让你得到自己想要的！ 课程设计是大学里必不可少的一项内容，一直以来，我们作为学生，只是一味地获取知识，真正实践的机会少之又少。所谓“读万卷书，行万里路”，大学生读的书不一定上万卷，但却不少，从小一直读到大，而行的路却太少了。所以我觉得课程设计具有重大的意义，它提供我们实践的机会，从中去发觉自己所学的与真正应用的是不相符的，是不是在大学里学的知识出了校园就用不上。通过实践，可以了解自己与理想的差距，在以后的学习中，可以有侧重地弥补某些方面的不足。 总之，这次实践是有收获的，自己也有许多心得体会。感受颇深的一点是，理论学习是业务实践的基础，但实践与理论的阐述又是多么的不同，在学习的闲暇之间，一定要实际运用理论知识，在实践中验证知识，发现知识。此次课程设计，愉快而难忘，虽然结束，但学习与实践永不会结束。路漫漫其修远兮，吾将上下而求索！八、参考文献【1】张加胜，张磊.电力电子技术.北京.中国石油大学出版社 2004【2】王兆安，黄俊. 电力电子技术.北京: 机械工业出版社,2007【3】陈伯时. 电力拖动自动控制系