运动控制原理预习

运动控制系统---专题实验一

单相桥式全控整流电路实验

一. 实验目的

（1）掌握单相桥式全控整流电路的工作原理；

（2）研究单相桥式全控整流电路在电阻负载、阻感性负载及反电势负载时的工作原理；

（3）熟悉NMCL-05E 挂箱或NMCL-36挂箱中触发电路的基本原理。

二. 实验内容

（1）单相桥式全控整流电路供电给点阻性负载的基本特性。

（2）单相桥式全控整流电路供电给阻感性负载的基本特性。

三. 实验设备

（1）电源控制屏（NMCL-32）；

（2）低压控制电路及仪表（NMCL-31）;

（3）触发电路和晶闸管主回路（NMCL-33）；

（4）触发电路（NMCL-05E 或NMCL-36）；

（5）可调电阻（NMCL-03或NMCL-35）；

（6）平波电抗器（NMCL-331）；

（7）双踪示波器；

（8）万用表

四. 实验原理

1、带电阻负载的工作情况

1）电路分析

单相桥式全控整理电路（带电阻负载）如图所示，

晶闸管VT1和VT4组成一对桥臂。在u2正半周期（即a 点点位高于b 点），若4个晶闸管均不导通，则id=0,ud=0,VT1、VT4串联承受电压u2. 在触发角α处给VT1和VT4加触发脉冲，VT1和VT4即导通，电流从电源a 端经VT1、R 、VT4流回电源b 端。

当u2过零时，流经晶闸管的电流也降到0，VT1和VT4关断。

在u2负半周期，仍在触发角α处触发VT2和VT3，VT3和 VT2导通，电流从电源b 端流出，经VT3、R 、VT2流回电源a 端。

当u2过零时，电流又降为0，VT2和VT3关断。

2）基本数量关系

晶闸管承受的最大正向电压和反相电压分别为2和

U2.

整流电压平均值为

Ud= α U2sin wtd(wt) =π1π2 U2π∗1+cosα2U21+cosα2

当α=0时，Ud=Ud0=0.9U2；α=180°时，Ud=0。可见，α的移相范围为180°。

向负载输出的直流电流平均值为

Id=UdR=2 U2πR∗1+cosα2=0.9U21+cosαR22、带阻感负载的工作情况

1）电路分析

单相桥式全控整理电路（带阻感负载）如图所示，

在u2正半周期，触发角α处给晶闸管VT1和VT4加触发脉冲使其导通，此时ud=u2。由于负载电感较大，id 不能突变且波形近似为一条水平线。当u2过零变负时，由于电感作用，晶闸管VT1和VT4中仍流过电流id ，并不关断。在wt=α+π时刻，触发VT2和VT3，VT2和VT3导通，u2通过VT2和VT3分别向VT1和VT4施加反相电压使VT1和VT4关断，流过VT1和VT4的电流迅速转移到VT2和VT3上，此过程称为换相，亦称换流。

2）基本数量关系

整流电压平均值为

Ud=π α1π+α U2sin wtd(wt) =0.9U2cos α

当α=0时，Ud0=0.9U2；α=90°时，Ud=0。可见，α的移相范围为90°。

晶闸管承受的最大正反相电压均为 U2。

晶闸管导通角θ与α无关，均为180°。其电流平均值和有效值分别为

1 IdT=Id, It=0.707Id 变压器二次侧电流i2的波形为正负各180°的矩形波，其相位由α决定，有效值

I2=Id

五、实验方法

1. 接入同步电压

将NMCL - 32的U 、V 输出端接至NMCL - 05E(或NMCL-36) 挂箱左上角的同步电压输入端，选择锯齿波触发电路进行实验。

2. 闭合主电路电源

闭合主电路电源，此时锯齿波触发电路应处于工作状态。连接Ug 与Uct,NMCL-31的给定电位器RP1逆时针调到底，使Uct=0。调节锯齿波触发电路的偏移电压电位器RP ，使a=90°。

断开主电源，按图3 -13 连线。

3. 单相桥式全控整流电路供电给电阻性负载的工作情况

接上电阻负载（可采用两只电阻并联) ，逆时针调节电阻负载至最大，并短接平波电抗器。闭合NMCL-32主电路电源，调节NCML-31给定Ug ，测试在不同a （30°、60°、90°）时整流电路的输出电压ud=f(t)以及晶闸管的端电压uVT=f(t)的波形，并记录相应a 时的Ug 、Ud 和交流输入电压U2值。

4. 单相桥式全控整流电路供电给阻感性负载的工作情况

断开平波电抗器短接线，测试在不同控制电压Uct(或给定Ug) 时的输电压ud=f(t)，负载电流id=f(t)以及晶闸管端电压uVT=f(t)波形, 并记录相应Ug 时的整流电压的平均值Ud 、交流输人电源U2值。

注意：负载电流不能过小。否则可能造成晶耐管时断时续，此时可凋节负载电阻RD, 但负载电流不能超过1.0A 。改变电感值(L=100~700 mH), Uct 从零起调，测试a=90°时ud=f(t)、id=f(t)的波形，并加以分析。

注意：增加Uct 使a 前移时，若电流太大，可增加与电感L 相串联的电阻加以限流。 实验接线图如下：

运动控制系统---专题实验二

三相桥式全控整流及有源逆变电路实验

一．实验目的

1．熟悉MCL-18, MCL-33组件。

2．熟悉三相桥式全控整流及有源逆变电路的接线及工作原理。

3．了解集成触发器的调整方法及各点波形。

二．实验内容

1．三相桥式全控整流电路

2．三相桥式有源逆变电路

3．观察整流或逆变状态下，模拟电路故障现象时的波形。

三．实验仪器及设备

1．MCL 系列教学实验台主控制屏。

2．MCL —18组件（适合MCL —Ⅱ) 或MCL —31组件（适合MCL —Ⅲ）。

3．MCL —33（A ）组件或MCL —53组件（适合MCL —Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ）

4．MEL-03可调电阻器（或滑线变阻器1.8K, 0.65A）

5．MEL-02芯式变压器

6．二踪示波器

7．万用表

四．实验原理

三相桥式全控整流电路实质上是三相半波共阴极组与共阳极组整流电路的串联。在任何时刻都必须有两个晶闸管导通才能形成导

电回路，其中一个晶闸管是共阴极组的，另

一个晶闸管是共阳组的。6个晶闸管导通的

顺序是按VT6–VT1 →VT1–VT2 →VT2–

VT3 →VT3–VT4 → VT4–VT5 →VT5–VT6

依此循环，每隔60°有一个晶闸管换相。为

了保证在任何时刻都必须有两个晶闸管导

通，采用了双脉冲触发电路，在一个周期内

对每个晶闸管连续触发两次，两次脉冲前沿

的间隔为60°。三相桥式全控整流电路原理

图如右图所示。

三相桥式全控整流电路用作有源逆变时，就成为三相桥式逆变电路。由整流状态转换到逆变状态必须同时具备两个条件：一定要有直流电动势源，其极性须和晶闸管的导通方向一致，其值应稍大于变流器直流侧的平均电压；其次要求晶闸管的＞90°，使Ud 为负值。

五．实验方法

1．未上主电源之前，检查晶闸管的脉冲是否正常。

（1）打开MCL-18电源开关，给定电压有电压显示。

（2）用示波器观察MCL-33（或MCL-53，以下同）的双脉冲观察孔，应有间隔均匀，相互间隔60o 的幅度相同的双脉冲。

（3）检查相序，用示波器观察“1”，“2”单脉冲观察孔，“1”脉冲超前“2”脉冲60度则相序正确，否则，应调整输入电源。

（4）用示波器观察每只晶闸管的控制极，阴极，应有幅度为1V —2V 的脉冲。

注：将面板上的Ublf （当三相桥式全控变流电路使用I 组桥晶闸管VT1~VT6时）接地，将I 组桥式触发脉冲的六个开关均拨到“接通”。

（5）将给定器输出Ug 接至MCL-33面板的Uct 端，调节偏移电压Ub ，在Uct=0时，使α=150o。 确定α可调，将Uo 调至最小，使α=180

2．三相桥式全控整流电路

按图接线，S 拨向左边短接线端，AB 断开，CD 断开，AD 连接，Ro 调至最大。

三相调压器逆时针调到底，合上主电源，调节主控制屏输出电压Uuv 、Uvw 、Uwu ，从0V 调至220V 。调节Uct ，使α在30o~90o范围内，用示波器观察记录α=30O、60O 、90O 时，整流电压ud=f（t ），晶闸管两端电压uVT=f（t ）的波形，并记录相应的Ud 和交流输入电压U2数值。

3．三相桥式有源逆变电路

断开电源开关后，断开AD ，连接AB ，CD 构成有源逆变电路，调Uct ，使α仍为150O 左右。

三相调压器逆时针调到底，合上主电源，调节主控制屏输出电压Uuv 、Uvw 、Uwu ，从0V 调至220V 合上电源开关。

调节Uct ，观察α=90度120度、150度时, 电路中ud 、uVT 的波形，并记录相应的Ud 、U2数值。

4．电路模拟故障现象观察。

在整流状态时，断开某一晶闸管元件的触发脉冲开关，则该元件无触发脉冲即该支路不能导通，观察并记录此时的ud 波形。