华科电力电子与电力传动

电气学科大类

姓 名：同组者：

2010 级

《信号与控制综合实验》课程实 验 报 告

(基本实验四:电力电子基本实验)

*** 学号： ***** 专业班号：电气***班 *** 学号： ***** 专业班号：电气***班

指导教师 **** 日 期 2013-05-28 实验成绩 评 阅 人

综合实验和实验报告要求

信号与控制综合实验，是集多门技术基础课程以及其它延伸课程理论于一体的综合性实验课程，需要综合多门学科理论知识和实验方法来体现，因此，实验目的不是简单的课程理论验证和练习，而是综合应用、研究开发、设计创新。应采用尽可能好的设计，使所设计的电路和系统达到要实现的功能，步骤和方案自行拟定，实现对设计思路的实验验证。

完成多个实验项目的，应将实验内容整理综合后写成一份总报告，以利于锻炼整理归纳和总结能力，在总报告中以第二级标题形式依次写下所完成的实验项目、内容及实验设计过程。

实验报告按“题目

电力电子与电力传动实训实验指导书

西南交通大学电气工程学院电气工程专业实验中心

二零一四年二月

目录

1.概述.......................................................................................................................12.总体技术参数......................................................................................................2

2.1系统参数...................................................................................................22.2系统构成...................................................................................................2

2.2.1实验台.........................

目录

第一章 ....................................................................................................................................................... 2 第二章 ....................................................................................................................................................... 5 第三章 ....................................................................................................................................................... 8 第四章 ................................................

电力电子与电气传动综合课程设计任务书

一、目的及要求：

通过电力电子与电气传动的综合课程设计教学环节,使学生掌握以直流电动机为对象组成的运动控制，包括转速单闭环调速系统，转速、电流双闭环控制调速系统，静态、动态性能分析及工程设计方法，掌握以交流电动机为对象组成的运动控制,包括基于稳态模型和动态模型的异步电动机调速系统以及同步电动机调压调速系统的工作原理和性能特点。

通过该课程的学习，培养学生理论联系实际的能力，掌握电气传动控制系统的工作原理和设计方法，从实际出发，深入地进行理论分析，应用理论解决电气传动系统中的实际问题，提高学生分析问题和解决问题的能力。检验同学们对所学知识的掌握程度和运用能力。 二、内容及步骤： 内容：

1. 设计一个三相桥式全控整流电路，电源相电压为220V，利用可调的直流电压驱动直流电机进行调速，仿真观察整流电路输出电压和电流波形，电机电流、转速、转矩变化曲线。

2. 设计一个双闭环直流电动机调速系统，整流装置采用三相桥式电路，电动机参数：UN=220V,IdN=136A,nN=1460r/min,Ce=0.132V.min/r, 过载倍数λ＝1.5，整流装置放大系数Ks＝40，电枢回路总电阻R＝0.5欧，时间常数Tl

第1章 复习题及思考题解答

1.1 电力技术、电子技术和电力电子技术三者所涉及的技术内容和研究对象是什么？三者的技术发展和应用主要依赖什么电气设备和器件？

答：电力技术涉及的技术内容：发电、输电、配电及电力应用。其研究对象是：发电机、变压器、电动机、输配电线路等电力设备，以及利用电力设备来处理电力电路中电能的产生、传输、分配和应用问题。其发展依赖于发电机、变压器、电动机、输配电系统。其理论基础是电磁学(电路、磁路、电场、磁场的基本原理)，利用电磁学基本原理处理发电、输配电及电力应用的技术统称电力技术。

电子技术，又称为信息电子技术或信息电子学，研究内容是电子器件以及利用电子器件来处理电子电路中电信号的产生、变换、处理、存储、发送和接收问题。其研究对象:载有信息的弱电信号的变换和处理。其发展依赖于各种电子器件（二极管、三极管、MOS管、集成电路、微处理器电感、电容等）。

电力电子技术是一门综合了电子技术、控制技术和电力技术的新兴交叉学科。它涉及电力电子变换和控制技术技术，包括电压（电流）的大小、频率、相位和波形的变换和控制。研究对象：半导体电力开关器件及其组成的电力开关电路，包括利用半导体集成电路和微处理器芯片构成信号处理和控制系统。电力电子

电力电子与电气传动综合课程设计任务书

一、目的及要求：

通过电力电子与电气传动的综合课程设计教学环节,使学生掌握以直流电动机为对象组成的运动控制，包括转速单闭环调速系统，转速、电流双闭环控制调速系统，静态、动态性能分析及工程设计方法，掌握以交流电动机为对象组成的运动控制,包括基于稳态模型和动态模型的异步电动机调速系统以及同步电动机调压调速系统的工作原理和性能特点。

通过该课程的学习，培养学生理论联系实际的能力，掌握电气传动控制系统的工作原理和设计方法，从实际出发，深入地进行理论分析，应用理论解决电气传动系统中的实际问题，提高学生分析问题和解决问题的能力。检验同学们对所学知识的掌握程度和运用能力。 二、内容及步骤： 内容：

1. 设计一个三相桥式全控整流电路，电源相电压为220V，利用可调的直流电压驱动直流电机进行调速，仿真观察整流电路输出电压和电流波形，电机电流、转速、转矩变化曲线。

2. 设计一个双闭环直流电动机调速系统，整流装置采用三相桥式电路，电动机参数：UN=220V,IdN=136A,nN=1460r/min,Ce=0.132V.min/r, 过载倍数λ＝1.5，整流装置放大系数Ks＝40，电枢回路总电阻R＝0.5欧，时间常数Tl

电力电子与电力传动

一、学科概况

电力电子与电力传动是一个与电能的变换与控制密切相关的应用基础学科。它是近年来发展较快的交叉学科。它综合了电能变换、电磁理论、控制理论、电子技术、计算机等学科的知识。它以控制理论为基础，运用计算机、数字信号处理器和微电子技术为手段，控制电力半导体器件开关来实现电能的变换，达到不同的使用目的。目前，电力电子技术已经广泛应用于工业生产中，如高效率、高质量的电源技术，电机传动调速系统、电力系统电能质量控制、新型直流输电技术和交流灵活输电技术等领域。电力电子与电子传动学科主要研究新型电力电子器件、电能的变换与控制、功率源、电力传动及其自动化等理论技术和应用。 在电气工程学科下，我校有电力电子与电力传动、电力系统及其自动化两个二级学科硕士点。本学科主要从事大功率整流、变流、逆变装置，电机传动装置以及与上述装置有关的控制理论和技术，故障检测、保护、仿真技术等方面的教学和研究。本学科现有教授6人，副教授14人。

学科专业研究方向

1.电力电子技术在电力系统中的应用

研究电力电子技术在电力系统中的应用。应用现代电力电子技术和控制技术实现电能质量控制，包括电力系统无功补偿、电力系统有源滤波技术和瞬

作业1

1.1 指出常用器件可达的功率与频率能力

SCR , GTO, IGBT , MOSFET, 功率能力:SCR(10MW)>GTO(MW)>IGBT(百KW)>MOSFET(10KW) 频率能力:MOSFT(百KHz)>IGBT(10KHz)>GTO(1KHz)>SCR(几百Hz)

1.2 一SCR需承受电流平均值100A, 电压峰值300V, 选择其电流电压定额 电压定额UTIT(AV)：2*300V=600V 电流定额IT(AV)：1.5*100A=150A 1.3 简述SCR正常导通条件, 非正常导通条件 正压,门极触发; 过压,过电压上升率,过温 1,4简述变流器件常用工作状态与损耗种类. 工作状态：通态、断态、开关状态

损耗种类：稳态损耗：通态损耗、断态损耗 动态损耗：开通损耗、关断损耗 作业2

2.1 简述器件驱动信号基本要求 足够的幅度、陡度、宽度

及良好的可靠性、抗扰性、电气隔离性。 2.2 简述MOSFET、IGBT常用开通与关断正压.

MOSFET常用开通电压为10~15V,关断电压为-5~-15V IGBT常

燕山大学毕业设计论文（专用纸）

第一章 电力电子器件

1.1 使晶闸管导通的条件是什么？

答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正相阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。或者UAK >0且UGK>0 1.2 维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？

答：维持晶闸管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维持电流。

1.3 图1－43中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流最大值均为Im , 试计算各波形的电流平均值Id1,Id2,Id3与电流有效值I1，I2，I3

1?Im2解:a) Id1=Imsin(?t)?(?1)?0.2717Im 42???2?2 I1=

1?Im312(Imsin?t)d(wt)???0.4767Im ??2?4242?1?Im2 b) Id2=??Imsin?td(wt)?(?1)?0.5434Im

?422I2=

1?2Im312(Imsin?t)d(wt)???0.6741Im ???4242??121Imd(?t)?Im c)

异步电动机矢量控制系统

1 异步电动机矢量控制原理

异步电动机的数学模型是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统,虽然通过坐标变换可以使之降阶并化简,但并没有改变其非线性、多变量的本质,因此,需要异步电动机调速系统具有高动态性能时,必须面向这样一个动态模型。经过多年的潜心研究和实践,有几种控制方案已经获得成功的应用,目前应用最多的方案有: (1)按转子磁链定向的矢量控制系统; (2)按定子磁链控制的直接转矩控制系统。三相交流异步电机矢量控制理论用来解决交流电机转矩控制问题。矢量控制实现的基本原理是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量,根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制,从而达到控制异步电动机转矩的目的。具体是将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量(励磁电流)和产生转矩的电流分量(转矩电流)分别加以控制,并同时控制两分量间的幅值和相位,即控制定子电流矢量。

矢量控制要求对异步电机的动态数学模型进行化简，将定子电流分解为转矩分量和励磁分量，通过控制矢量电流i的幅值和方向去等效地控制三相电流ia、ib、ic的瞬时值，从而调节电机的磁场和转矩以达到调速的目的。矢量控制系统的原理结构图如图1-1

图1-1 矢量控制系