非线性光学材料 一、概述 20 世纪60 年代, Franken 等人用红宝石激光束通过石英晶体,首次观察到倍频效应,从而宣告了非线性光学的诞生，非线性光学材料也随之产生。 定义：可以产生非线性光学效应的介质 （一）、非线性光学效应 当激光这样的强光在介质传播时，出现光的相位、频率、强度、或是其他一些传播特性都发生变化，而且这些变化与入射光的强度相关。 物质在电磁场的作用下,原子的正、负电荷中心会发生迁移,即发生极化,产生一诱导偶极矩p 。在光强度不是很高时,分子的诱导偶极矩p 线性正比于光的电场强度E。然而,当光强足够大如激光时,会产生非经典光学的频率、相位、偏振和其它传输性质变化的新电磁场。分子诱导偶极矩p 就变成电场强度E 的非线性函数,如下表示: p = α E + β E2 + γ E3 + ?? 式中α为分子的微观线性极化率;β为一阶分子超极化率(二阶效应) ,γ为二阶分子超极化率(三阶效应) 。即基于电场强度E 的n 次幂所诱导的电极化效应就称之为n 阶非线性光学效应。 对宏观介质来说, p = x (1) E + x(2) E2 + x (3)E3 + ?? 其中x (1) 、x(2) 、x(3) ??类似于α、β、γ??,表示介质的一阶、二阶、三阶等n 阶非线性系数。因此,一种好的非线性光学材料应是易极化的、具有非对称的电荷分布的、具有大的π电子共轭体系的、非中心对称的分子构成的材料。另外,在工作波长可实现相位匹配,有较高的功率破环阈值,宽的透过能力,材料的光学完整性、均匀性、硬度及化学稳定性好,易于进行各种机械、光学加工也是必需的。易于生产、价格便宜等也是应当考虑的因素。 目前研究较多的是二阶和三阶非线性光学效应。 常见非线性光学现象有： ①光学整流。E2项的存在将引起介质的恒定极化项，产生恒定的极化电荷和相应的电势差，电势差与光强成正比而与频率无关，类似于交流电经整流管整流后得到直流电压。 ②产生高次谐波。弱光进入介质后频率保持不变。强光进入介质后，由于介质的非线性效应，除原来的频率ω外，还将出现2ω、3ω、……等的高次谐波。1961年美国的P.A.弗兰肯和他的同事们首次在实验上观察到二次谐波。他们把红宝石激光器发出的3千瓦红色（6943埃）激光脉冲聚焦到石英晶片上，观察到了波长为3471.5埃的紫外二次谐波。若把一块铌酸钡钠晶体放在1瓦、1.06微米波长的激光器腔内，可得到连续的1瓦二次谐波激光，波长为5323埃。非线性介质的这种倍频效应在激光技术中有重要应用。 ③光学混频。当两束频率为ω1和ω2（ω1＞ω2）的激光同时射入介质时，如果只考虑极化强度P的二次项，将产生频率为ω1＋ω2的和频项和频率为ω1－ω2的差频项。利用光学混频效应可制作光学参量振荡器，这是一种可在很宽范围内调谐的类似激光器的光源，可发射从红外到紫外的相干辐射。 ④受激拉曼散射。普通光源产生的拉曼散射是自发拉曼散射，散射光是不相干的。当入射光采用很强的激光时，由于激光辐射与物质分子的强烈作用，使散射过程具有受激辐射的性质，称受激拉曼散射。所产生的拉曼散射光具有很高的相干性，其强度也比自发拉曼散射光强得多。利用受激拉曼散射可获得多种新波长的相干辐射，并为深入研究强光与
《电力牵引交流传动及其控制系统》报告——交流传动与直流传动优劣的比较
1.电力传动的发展 从十九世纪七十年代开始,人们就一直努力探索机车牵引动力系统的电传动技术。1879年的世界第一台电力机车和1881年的第一台城市电车都在尝试直流供电牵引方式。1891年西门子试验了三相交流直接供电、绕线式转子异步电动机牵引的机车, 1917年德国又试制了采用“劈相机”将单相交流供电进行旋转、变换为三相交流电的试验车。这些技术探索终因系统庞大、能量转换效率低、电能转换为机械能的转换能量小等因素,未能成为牵引动力的适用模式。 1955年,水银整流器机车问世,标志着牵引动力电传动技术实用化的开始。1957年,硅可控整流器( 即普通晶闸管) 的发明, 标志着电力牵引跨入了电力电子时代。大功率硅整流技术的出现，使电传动内燃机车和电力机车的传动型式从直-直传动(直流发电机或直流供电-直流电动机)，很自然地被更优越的交-直传动(交流发电机或交流供电-硅整流-直流电动机)所取代。1965年,晶闸管整流器机车问世, 使牵引动力电传动系统发生了根本性的技术变革, 全球兴起了单相工频交流电网电气化的高潮。随着大功率的晶闸管特别是大功率可关断晶闸管(GTO)的出现和微机控制技术等的发展，20世纪70年代以后出现了交-直-交传动(交流发电机或交流供电-硅整流-逆变器-交流电动机)，即所谓的交流传动，又很自然地取代了交-直传动。 与直流传动机车相比，交流传动机车具有启动牵引力大、恒功率范围宽、粘着系数高、电机维护简单、功率因数高、等效干扰电流小等诸多优点，是目前我国铁路发展的必然趋势。
2．交流传动与直流传动的比较 2.1 机车工作原理的比较 2.1.1 直流传动电力机车工作原理 直流传动电力机车包括直直型电力机车和交直型整流器电力机车。 直直型电力机车是由直流电源供电，直流串励牵引电机驱动，通过串并联切换加凸轮变阻或晶闸管斩波器调阻（调压)方式进行调速和控制的机车。一般工矿用4轴电力机车串并联切换加凸轮变阻的电传动装置工作过程为:机车由受电弓从接触网取得直流电，经断路器QF，启动电阻R，向4台直流牵引电动机M1-M4供电，牵引电流经钢轨流回变电所。随着4台牵引电动机接通电源即行旋转，电能转变为机械能，分别通过各自的齿轮传动装置，驱动机车动轮实现牵引运行。 交直型整流器电力机车的能量传递是将接触网供给的单相工频交流电，经机车内部的牵引变压器降压，再经整流装置将交流转换为直流，然后向直流（脉流）牵引电动机供电，从而产生牵引力牵引列车运行。如图所示。
1绪论 1.1课题背景 高频率、大容量、低损耗、小体积、易驱动、模块化是现在电力电子器件发展的目标。高效、节能、小型化和智能化是目前电力电子应用系统的方向发展。整流电路是电力电子电路中出现最早的一种，它是一种将交流电变为直流电的电路，在工业技术上应用十分广泛。主要用在直流电动机调速，发电机励磁调节，电镀，电解等各种工业生产领域。 1.2课题研究的目的和意义 （1）培养综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。 （2）通过对不可逆直流电力拖动系统中三相桥式全控整流电路的设计，掌握三相桥式全控整流电路的工作原理，综合运用所学知识，三相桥式全控整流电路和系统设计的能力 （3）培养运用知识的能力和工程设计的能力。 1.3国内外概况 目前，各类电力电子变换器的输入整流电路输入功率级一般采用不可控整流或相控整流电路。这类整流电路结构简单，控制技术成熟，但交流侧输入功率因数低，并向电网注入大量的谐波电流。据估计，在发达国家有60%的电能经过变换后才使用，而这个数字在本世纪初达到95%。 电力电子技术在电力系统中有着非常广泛的应用。据估计，发达国家在用户最终使用的电能中，有60%以上的电能至少经过一次以上电力电子变流装置的处理。电力系统在通向现代化的进程中，电力电子技术是关键技术之一。可以毫不夸张地说，如果离开电力电子技术，电力系统的现代化就是不可想象的。 而电能的传输中，直流输电在长距离、大容量输电时有很大的优势，其送电端的整流阀和受电端的逆变阀都采用晶闸管变各种电子装置一般都需要不同电压等级的直流电源供电。通信设备中的程控交换机所用的直流电源以前用晶闸管整流电源，现在已改为采用全控型器件的高频开关电源。大型计算机所需的工作电源、微型计算机内部的电源现在也都采用高频开关电源。在各种电子装置中，以前大量采用线性稳压电源供电，由于高频开关电源体积小、重量轻、效率高，现在已逐渐取代了线性电源。因为各种信息技术装置都需要电力电子装置提供电源，所以可以说信息电子技术离不开电力电子技术。近年发展起来的柔性交流输电（FACTS）也是依靠电力电子装置才得以实现的。
机车交流传动技术 一、简要的历史回顾 人所共知，机车发展按其动力来分，最早出现的是蒸汽机车，以后由蒸汽机车发展到内燃机车和电力机车。在电传动内燃机车和电力机车中，开始是直-直传动，尔后是交-直传动，70年代以后又出现要交-直-交传动，即所谓的交流传动。这种传动型式被认为是现代机车的标志，日益风靡世界。这样的发展道路是由客观规律所决定的，是历史发展的必然，是机车由低级向高级逐渐演变的必然结果。每种机车的出现和存在都是与当时的技术发展相适应的。比如随着大功率硅整流技术的出现，直-直传动很必然地被更优越的交-直传动所取代。同样，随着大功率的晶闸管特别是大功率可关断晶闸管（GTO）的出现和微机控制技术等的发展，交直传动很自然地被交-直-交传动所取代。 二、交流传动技术的特点和优点 人们很早地认识到交流传动的优越性。交流传动技术是一门综合技术，但其本质的特点是牵引电动机采用了交流异步电动机，其一系列的优点都是由此而表现出来的。交流传动机车所以成为现代机车发展的方向，正是由异步电动机的特点和优点所决定的。和传统的串激直流电动机驱动系统相比，交流异步电动机驱动系统的优越之处表现在机械、绝缘、耐热、耐潮、粘着、维修、效率、重量尺寸等诸多方面。 1、构造简单 异步电动机是所有电机中结构最简单的电动机，除轴承外，没有其他机械接触部分。串激直流电动机则不然，结构复杂。定子、转子都有绝缘要求很高的绕组，有换向器装置和电刷机构，磨擦部分多，接线复杂，机械转速受换向条件和机械强度的限制，只能达到2500r/min左右。而交流异步电动机转速可达4000r/min 以上，试验转速甚至可达6000r/min，这是直流电机所忘尘莫急的。 2、粘着性能好 （1）异步电动机有很硬的机械特性，所以当某电机发生空转时，随着转速的升高，转矩很快降低，具有很强的恢复粘着的能力。空转发生时，转速上升值不大，即使是同步转速，与原工作点的转速差不会超出5%以上。串激电动机则不然，转矩变化一点，转速就有很大的变化。 （2）异步电动机的工作点可以很方便地进行平滑调节，以实现最大可能的粘着利用，不会出现粘着中断情况。根据检测有关粘着控制的信号，准确、迅速地改变逆变器输出的电压和频率，寻求最佳工作点，使驱动系统既不能发生空转，又能充分发挥最大的牵引力。 （3）可实现各轴单独控制。当某台电机发生空转时，可调节该台电机，这样能充分利用机车的粘着性能。在交—直传动系统中，某轴空转时，需要使所有各轴电机卸载，这样就大大降低了机车的牵引能力。 由于上述特性和良好的控制功能，交—直流传动系统的粘着系数可以利用得很高。1992年美国铁路协会（AAR）在向四家机车制造厂提出的26台交流传动机车投标建议书中提出的粘着指标是：起动粘着系数45%，全天候牵引粘着系数是32%（GE公司在交—直传动机车上，采用“SENTRY”粘着控制装置后，全天候粘着系数是0.25~0.30）。如此之高的粘着利用，正是针对交流机传动机车所具有的良好的粘着控制而提出的，这对于交—直传动系统是不可想象的。德国四轴120型机车，可满足以往六轴机车的全部要求。 3、功率大，牵引力大 这个概念是指在其它条件大致相同的前提下，在机车结构所提供的空间条件下，可以装更大功率的异步电动机。如加拿大改造的CP4744号机车，在给定的设计空间条件下，直流电动机的功率大约被限制在600~700kW/轴。装用BBC6FRA40B异步牵引电动机，其功率可达1492kW/轴以上。正因如此，才可使机车的牵引功率大大提高。牵引功率大导致牵引力大，而又由于粘着性能好，大的牵引力能充分发挥其牵引能力。我们可以比较一下ND5型交直流传动机车和SD60MAC交流传动机车的牵引力情况：ND5机车的柴油机的标定功率为2940kW，起动牵引力为533.6kN，持续速度为22.2km/h时的持续牵引力为359.8kN；SD60MAC机车的柴油
1主电路的原理 1.1主电路 其原理图如图1所示。 图1 三相桥式全控整理电路原理图 习惯将其中阴极连接在一起的3个晶闸管（VT1、VT3、VT5）称为共阴极组；阳极连接在一起的3个晶闸管（VT4、VT6、VT2）称为共阳极组。此外，习惯上希望晶闸管按从1至6的顺序导通，为此将晶闸管按图示的顺序编号，即共阴极组中与a、b、c三相电源相接的3个晶闸管分别为VT1、VT3、VT5，共阳极组中与a、b、c三相电源相接的3个晶闸管分别为VT4、VT6、VT2。从后面的分析可知，按此编号，晶闸管的导通顺序为VT1－VT2－VT3－VT4－VT5－VT6。 1.2主电路原理说明 整流电路的负载为带反电动势的阻感负载。假设将电路中的晶闸管换作二极管，这种情况也就相当于晶闸管触发角α=0o时的情况。此时，对于共阴极组的3个晶闸管，阳极所接交流电压值最高的一个导通。而对于共阳极组的3个晶闸管，则是阴极所接交流电压值最低（或者说负得最多）的一个导通。这样，任意时刻共阳极组和共阴极组中各有1个晶闸管处于导通状态，施加于负载上的电压为某一线电压。此时电路工作波形如图2所示。
图2 反电动势α=0o时波形 α=0o时，各晶闸管均在自然换相点处换相。由图中变压器二绕组相电压与线电压波形的对应关系看出，各自然换相点既是相电压的交点，同时也是线电压的交点。在分析ud的波形时，既可从相电压波形分析，也可以从线电压波形分析。从相电压波形看，以变压器二次侧的中点n为参考点，共阴极组晶闸管导通时，整流输出电压ud1为相电压在正半周的包络线；共阳极组导通时，整流输出电压ud2为相电压在负半周的包络线，总的整流输出电压ud = ud1－ud2是两条包络线间的差值，将其对应到线电压波形上，即为线电压在正半周的包络线。
科普文：线性光学、非线性光学 现代光学的一个分支，研究介质在强相干光作用下产生的非线性现象及其应用。激光问世之前，基本上是研究弱光束在介质中的传播，确定介质光学性质的折射率或极化率是与光强无关的常量，介质的极化强度与光波的电场强度成正比，光波叠加时遵守线性叠加原理（见光的独立传播原理）。在上述条件下研究光学问题称为线性光学。对很强的激光，例如当光波的电场强度可与原子内部的库仑场相比拟时，光与介质的相互作用将产生非线性效应，反映介质性质的物理量（如极化强度等）不仅与场强E的一次方有关，而且还决定于E的更高幂次项，从而导致线性光学中不明显的许多新现象。介质极化率P与场强的关系可写成 P＝α1E＋α2E2＋α3E3＋… 非线性效应是E项及更高幂次项起作用的结果。 发展简史非线性光学的早期工作可以追溯到1906年泡克耳斯效应的发现和1929年克尔效应的发现。但是非线性光学发展成为今天这样一门重要学科，应该说是从激光出现后才开始的。激光的出现为人们提供了强度高和相干性好的光束。而这样的光束正是发现各种非线性光学效应所必需的(一般来说，功率密度要大于10～10W/cm,但对不同介质和不同效应有着巨大差异)。自从1961年P.A.弗兰肯等人首次发现光学二次谐波以来，非线性光学的发展大致经历了三个不同的时期。第一个时期是1961～1965年。这个时期的特点是新的非线性光学效应大量而迅速地出现。诸如光学谐波、光学和频与差频、光学参量放大与振荡、多光子吸收、光束自聚焦以及受激光散射等等都是这个时期发现的。第二个时期是1965～1969年。这个时期一方面还在继续发现一些新的非线性光学效应，例如非线性光谱方面的效应、各种瞬态相干效应、光致击穿等等；另一方面则主要致力于对已发现的效应进行更深入的了解，以及发展各种非线性光学器件。第三个时期是70年代至今。这个时期是非线性光学日趋成熟的时期。其特点是：由以固体非线性效应为主的研究扩展到包括气体、原子蒸气、液体、固体以至液晶的非线性效应的研究；由二阶非线性效应为主的研究发展到三阶、五阶以至更高阶效应的研究；由一般非线性效应发展到共振非线性效应的研究；就时间范畴而言，则由纳秒进入皮秒领域。这些特点都是和激光调谐技术以及超短脉冲激光技术的发展密切相关的。 常见非线性光学现象有：①光学整流。E2项的存在将引起介质的恒定极化项，产生恒定的极化电荷和相应的电势差，电势差与光强成正比而与频率无关，类似于交流电经整流管整流后得到直流电压。②产生高次谐波。弱光进入介质后频率保持不变。强光进入介质后，由于介质的非线性效应，除原来的频率ω外，还将出现2ω、3ω、……等的高次谐波。1961年美国的P.A.弗兰肯和他的同事们首次在实验上观察到二次谐波。他们把红宝石激光器发出的3千瓦红色（6943埃）激光脉冲聚焦到石英晶片上，观察到了波长为3471.5埃的紫外二次谐波。若把一块铌酸钡钠晶体放在1瓦、1.06微米波长的激光器腔内，可得到连续的1瓦二次谐波激光，波长为5323埃。非线性介质的这种倍频效应在激光技术中有重要应用。③光学混频。当两束频率为ω1和ω2（ω1＞ω2）的激光同时射入介质时，如果只考虑极化强度P的二次项，将产生频率为ω1＋ω2的和频项和频率为ω1－ω2的差频项。利用光学混频效应可制作光学参量振荡器，这是一种可在很宽范围内调谐的类似激光器的光源，可发射从红外到紫外的相干辐射。④受激拉曼散射。普通光源产生的拉曼散射是自发拉曼散射，散
7265电气传动技术及应用 单项选择题 1.机电传动系统稳定工作时，如果T M大于T L，电动机旋转方向与T M相同，转速将产生的变化是?加速。 2.机电传动系统稳定工作时，如果T M=T L，电动机旋转方向与T M相同，转速将产生的变化是?匀速。 3.如果某三相异步电动机的极数为4级，同步转速为1800转/分，那么所接三相电源的频率为?60赫兹。 4.消除交流伺服电动机“自转”现象的方法是?增加转子导条的电阻。 5.起重机吊一个重物升降时，负载的机械特性?位能型恒转矩。 6.以下励磁绕组是属于直流电动机的定子部分。 7.鼠笼式异步电动机不采用?逐级切除启动电阻方法启动。 8.步进电动机的转速?与电源脉冲频率成正比。 9.一台他励直流电动机拖动恒转矩负载，当电枢电压降低时，电枢电流和转速将?电枢电流不变，转速减小。 10.一台单相变压器，如果它的变压比为20，当它正常工作时，副边电流为100A，那么它的原边绕组中的电流应为?5安。 11.设计在50赫兹电源上运行的三相异步电动机现改为在电压相同频率为60赫兹的电网上运行，其电动机的?Tst减小，Tmax减小。 12.变压器空载损耗?主要为铁损耗。 13.绕线式异步电动机采用转子串电阻启动时，所串电阻愈大，启动转矩?不一定。 14.一台直流发电机由额定运行状态转速下降为原来的50%，而励磁电流和电枢电流保持不变，则?电枢电势下降50% 。 15.直流电动机在串电阻调速过程中，若负载转矩不变，则?输入功率不变。 16.不是三相异步交流电动机固有机械特性曲线的四个特殊点之一的是?负载工作点。 17.一台三相异步电动机运行时转差率为s=0.25，此时通过气隙传递的功率有?25%的转子铜耗。 18.复励直流电机的励磁绕组和电枢绕组是?一部分串联其他的并联。 19.一台变压器原边接在额定电压的电源上，当副边带纯电阻负载时，则从原边输入的功率?既有有功功率，又有无功功率。 20.绕线式三相异步电动机，转子串合适电阻起动时?起动转矩增大，起动电流减小。 21.三相交流异步电动机采用能耗制动时，应采取的方法是?切断三相电源，并在定子二相绕组中通入直流电。 22.设电动机某一转动方向的转速n为正，则约定电动机转矩T M与n_一致__的方向为_正向_。 23.变压器空载电流小的原因是?变压器的励磁阻抗很大。 24.不能用于交流鼠笼式异步电动机的调速控制方法是?串级调速。 25.直流电动机采用降低电源电压的方法起动，其目的是?为了减小起动电流。 26.三相异步电动机运行时，转子突然被卡住，电动机电流将?增加。 27.变压器采用从副边向原边折合算法的原则是?保持副边磁通势不变。 28.一台变压器原设计的频率为50Hz，现将它接到60Hz的电网上运行，当额定电压不变时，铁芯中的磁通将?减少。 29.额定电压为220/110V的单相变压器，高压边漏阻抗X1=0.3Ω，折合到副边后大小为?0.075Ω。 30.额定电压为220/110V的单相变压器，短路阻抗Z k=0.01+j0.05Ω，负载阻抗为0.6+j0.12Ω，从原边看进去总阻抗大小为?0.61+j0.17Ω。 31.某三相电力变压器带电阻电感性负载运行，负载系数相同的情况下，cosΦ2越高，电压变化率 ΔU?越小。 32.额定电压为10000/400V的三相电力变压器负载运行时，若副边电压为410V，负载的性质是?电阻电容。 33.下列说法正确的是?变压器短路试验的目的是为了测取变压器的rsh，xsh，zsh。 34.变压器在?铜损等于铁损时，效率最高。 35.如果将额定电压为220/36V的变压器接入220V的直流电源，则将发生什么现象？没有电压输出，原绕组过热而烧毁
交流电力传动技术的现状和发展 内容摘要 为了资源能效并保护环境，实现高速和重载运输，促进国民经济的可持续发展，在轨道交通运输领域，具有优异运行性能和显著节能效果的电力牵引交流传动系统应用越来越普遍，而交流传动传动控制技术是高速和重载车辆必须的技术配置，是高速铁路和重载货运发展的基础，也已成为衡量一个国家铁路技术水平的重要标志。 本论文从电力牵引交流传动系统的基本结构出发，大致介绍了国内外交流电力传动技术的发展历程，详细分析了系统核心部件牵引变压器、变流器、牵引电动机以及对之进行控制的控制系统的的研究现状和发展历程，最后研究了我国的交流传动控制技术发展及未来展望。 关键词：交流传动与控制结构与原理现状与发展 ABSTRACT In order to improve the efficiency of resource，protect the environment，realize the high-speed and heavy transportation，and promote the sustainable development of domestic economy，in the area of rail transportation，the electric traction AC drive system，which has excellent core component and eminent effect of energy-saving，is being increasingly prevalent applied in practical condition .Meanwhile，AC drive control technology，a imperative technology about high-speed and heavy transportation and a fundamental of high-speed train and heavy freight transportation，becomes a significant sign to judge a country’s ability of transportation. This essay is base on the basic structure of electric traction AC drive system，and，roughly，introduces the development about electric traction AC drive system all over the world . also，it explicitly analyses the core components，including transformer, converter, and traction motor，and the related current research and development about its control system. At last，it discusses the development and prospect about AC drive control technology in our country. KEY WORDS: AC drive and control structure and principle current status and development 目录
课程设计任务书 学生姓名：专业班级：自动化0602班 指导教师：工作单位：自动化学院 题目：三相桥式全控整流电路的设计（带反电动势负载） 初始条件： 1．反电动势负载，E=60V，电阻R=10Ω，电感L无穷大使负载电流连续； 2．U2=220V，晶闸管触发角α=30°； 3．其他器件如晶闸管自己选取。 要求完成的主要任务：（包括课程设计工作得及其技术要求，以及说明书撰写待具体要求） 1.主电路的设计及原理说明； 2.触发电路设计，每个开关器件触发次序及相位分析； 3.保护电路的设计，过流保护，过电压保护原理分析； 4.各参数的计算（输出平均电压，输出平均电流，输出有功功率计算，输出波形分析）； 5.应用举例； 6.心得小结。 时间安排： 7月6日查阅资料 7月7日方案设计 7月8日- 9日馔写电力电子课程设计报告 7月10日提交报告，答辩 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日
摘要 整流电路就是把交流电能转换为直流电能的电路。大多数整流电路由变压器、整流主电路和滤波器等组成。它在直流电动机的调速、发电机的励磁调节、电解、电镀等领域得到广泛应用。整流电路通常由主电路、滤波器和变压器组成。20世纪70年代以后，主电路多用硅整流二极管和晶闸管组成。滤波器接在主电路与负载之间，用于滤除脉动直流电压中的交流成分。变压器设置与否视具体情况而定。变压器的作用是实现交流输入电压与直流输出电压间的匹配以及交流电网与整流电路之间的电隔离（可减小电网与电路间的电干扰和故障影响）。整流电路的种类有很多，有半波整流电路、单相桥式半控整流电路、单相桥式全控整流电路、三相桥式半控整流电路、三相桥式全控整流电路等。 关键词：整流，变压，触发，过电压，保护电路。
2009秋机电一体化（工业控制PLC）专科 《电气传动技术及应用》 课程设计任务书 姓名：xxx 学号：xxxxxxxx 校区：南汇分校 上海电视大学 2011年12月
一、课程设计概述 电气传动技术课程是本专业的一门专业课，主要讲述交、直流电动机原理及其应用，是一门实践性很强的课程，通过电气传动技术的课程设计，掌握在工厂设备中电动机的选择、校验和计算。 课程设计模拟工厂常用的生产流水线，设计一条电动机驱动的输送带，根据加工工艺要求，在输送带上的工件大小和重量是变化的，输送的位置和距离根据不同的要求，有所变化，要求正确的选择电动机的额定功率、转速、工作制以及考虑生产现场的实际条件，需要采取的措施。 二、课程设计任务 有一条生产流水线的输送带如下图所示，在装料点0，按生产节拍依次装上各种电动机的零配件：A转子、B定子、C前端盖、D后端盖、E底座。分别要求送到工位1、工位2、工位3、工位4、工位5进行加工装配。输送带采取带上无零配件的空载启动，在传送中，自动控制系统使输送带上始终只有一个零配件，而且两个零配件传送过程中无间隔、停顿。各种零配件依次送完后，再重复循环传送，…。传动系统设计参数： 空载负载力矩T L0 = 400N·m 输送带的输送速度ν= 12m/min； 输送带的加速度dv/dt = s2； 电源供电电压3相380V、变压器容量20Kva 电压波动安全系数。
传动系统的减速装置第一级减速采用皮带轮，第二和第三级采用齿轮减速箱，参数见表1： 工艺要求送料的次序和位置见表2： 假设四极交流电动机转速1470 r/min、六极970 r/min，功率以分档，Tst/T N=，Tmax/T N=2，电源电压波动安全系数。（计算中保留两位小数点）
一、三相桥式全控整流电路分析 三相桥式全控整流电路原理图如图所示。三相桥式全控整流电路是由三相半波可控整流电路演变而来的，它由三相半波共阴极接法(VT1，VT3，VT5)和三相半波共阳极接法(VT1，VT6，VT2)的串联组合。 其工作特点是任何时刻都有不同组别的两只晶闸管同时导通，构成电流通路，因此为保证电路启动或电流断续后能正常导通，必须对不同组别应到导通的一对晶闸管同时加触发脉冲，所以触发脉冲的宽度应大于π／3的宽脉冲。宽脉冲触发要求触发功率大，易使脉冲变压器饱和，所以可以采用脉冲列代替双窄脉冲；每隔π／3换相一次，换相过程在共阴极组和共阳极组轮流进行，但只在同一组别中换相。接线图中晶闸管的编号方法使每个周期内6个管子的组合导通顺序是VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6；共阴极组T1，T3，T5的脉冲依次相差2π／3；同一相的上下两个桥臂，即VT1和VT4，VT3和VT6，VT5和VT2的脉冲相差π，给分析带来了方便；当α=O时，输出电压Ud一周期内的波形是6个线电压的包络线。所以输出脉动直流电压频率是电源频率的6倍，比三相半波电路高l倍，脉动减小，而且每次脉动的波形都一样，故该电路又可称为6脉动整流电路。
在第（1）段期间，a相电压最高，而共阴极组的晶闸管VT1被触发导通，b相电位最低，所以供阳极组的晶闸管KP6被触发导通。这时电流由a相经VT1流向负载，再经VT6流入b 相。变压器a、b两相工作，共阴极组的a相电流为正，共阳极组的b相电流为负。加在负载上的整流电压为ud=ua-ub=uab 经过60°后进入第(2)段时期。这时a相电位仍然最高，晶闸管VTl继续导通，但是c 相电位却变成最低，当经过自然换相点时触发c相晶闸管VT2，电流即从b相换到c相，VT6承受反向电压而关断。这时电流由a相流出经VTl、负载、VT2流回电源c相。变压器a、c 两相工作。这时a相电流为正，c相电流为负。在负载上的电压为ud=ua-uc=uac 再经过60°，进入第(3)段时期。这时b相电位最高，共阴极组在经过自然换相点时，触发导通晶闸管VT3，电流即从a相换到b相，c相晶闸管VT2因电位仍然最低而继续导通。此时变压器bc两相工作，在负载上的电压为ud=ub-uc=ubc 余相依此类推。 仿真实验 “alpha_deg”是移相控制角信号输入端，通过设置输入信号给它的常数模块参数便可以得到不同的触发角α，从而产生给出间隔60度的双脉冲。 二、MATLAB仿真 （1）MATLAB simulink模型如图 （2）参数设置 电源参数设置：电压设置为380V，频率设为50Hz。注意初相角的设置，a相电压设为0，b相电压设为-120，a相电压设为-240。
9.一台他励直流电动机拖动恒转矩负载，当电枢电压降低时，电枢电流和转速将A、电枢电流不变，转速减小。 10.一台单相变压器，如果它的变压比为20，当它正常工作时，副边电流为100A，那么它的原边绕组中的电流应为5安。 85.一台三相笼型异步电动机的数据为P N = 20kW，U N = 380V，λT=1.15，k i=6，定子绕组为三角形联结。当拖动额定负载转矩起动时，若供电变压器允许起动电流不超过12I N，最好的起动方法是直接起动。 86.一台三相异步电动机拖动额定转矩负载运行时，若电源电压下降10%，这时电动机的电磁转矩T em=T N。 83.一台直流电动机起动时，励磁回路应该比电枢回路先接入。 14.一台直流发电机由额定运行状态转速下降为原来的50%，而励磁电流和电枢电流保持不变，则C、电枢电势下降。 17.一台三相异步电动机运行时转差率为s=0.25，此时通过气隙传递的功率有A、25%的转子铜耗。 19.一台变压器原边接在额定电压的电源上，当副边带纯电阻负载时，则从原边输入的功率A、既有有功功率，又有无功功率。 28.一台变压器原设计的频率为50Hz，现将它接到60Hz的电网上运行，当额定电压不变时，铁芯中的磁通将C、减少。 39.一台50Hz三相异步电动机的转速为720r/min，该电机的级数和同步转速为C、8极，750r/min。 43.一台额定电压为220V的直流串励电动机，如果接在交流220V的电源上，此时电动机将产生B、方向恒定的电磁转矩。 44.一台980转/分的三相异步电动机，其极对数为C、3。 50.一台三相变压器的联结组别为Yd11，表示变压器的一、二次绕组接法为C、一次绕组为星形、二次绕组为三角形。 65.一台三相笼型异步电动机是否全压启动要看电动机容量与A、供电变压器的容量的关系。 51.三相变压器并联运行的条件是必须具有相同的联结组、电压比和B、各变压器的相电压应相等。 45.三相异步电机转子绕组感应电动势的频率f2与定子绕组感应电动势的频率f1的关系是A、f2=sf1。 46.三相异步电动机的最大电磁转矩T m与定子端电压U1C、平方成正比。 21.三相交流异步电动机采用能耗制动时，应采取的方法是C、切断三相电源，并在定子二相绕组中通入直流电。 26.三相异步电动机运行时，转子突然被卡住，电动机电流将A、增加。 64.三相异步电动机启动运行时，要求A、有足够大的启动转矩。 62.三相异步电动机的转差率是转差与A、同步转速的比值。 75.三相笼型异步电动机减压启动可采用定子绕组串电阻减压启动，星形三角形减压启动或B、自耦变压器减压启动的方法。 87.三相绕线转子异步电动机拖动起重机的主钩，提升重物时电动机运行于正向电动状态，若在转子回路串接三相对称电阻下放重物时，电动机运行状态是倒拉反接制动运行。74.直流伺服电动机的结构，原理和一般B、直流电动机基本相同。 81.直流电动机处于制动运行状态时，其电磁转矩与A、转速方向相反，电动机吸收机械能变成电能。 15.直流电动机在串电阻调速过程中，若负载转矩不变，则B、输入功率不变。 25.直流电动机采用降低电源电压的方法起动，其目的是B、为了减小起动电流。 42.直流他励电动机重载运行时，若不慎将励磁回路断开，电机转速将D、迅速减少直至停止。 29.额定电压为220/110V的单相变压器，高压边漏阻抗X1=0.3Ω，折合到副边后大小为D、0.075Ω。 30.额定电压为220/110V的单相变压器，短路阻抗Z k=0.01+j0.05Ω，负载阻抗为0.6+j0.12Ω，从原边看进去总阻抗大小为A、0.61+j0.17Ω。 32.额定电压为10000/400V的三相电力变压器负载运行时，若副边电压为410V，负载的性质是C、电阻电容。 23.变压器空载电流小的原因是B、变压器的励磁阻抗很大。 12.变压器空载损耗B、主要为铁。 27.变压器采用从副边向原边折合算法的原则是D、保持副边磁通势不变。 34.变压器在A、铜损等于铁损时，效率最高。 38.变压器短路实验所测损耗C、全部为铜耗。 40.变压器的短路损耗主要为B、主要为铜耗。 41.变压器短路实验常在高压侧进行，其原因是A、高压侧电流较小，便于测量。 48.变压器带负载运行时，二次绕组磁动势对一次绕组磁动势A、起去磁作用。 76.变频调速中变频器的作用是将交流供电电源变成A、变压变频的电源。 78.变频器在安装接线时，尤其要注意是A、交流电源进线绝对不能接到变频器输出端。 58.同步电动机异步起动时，励磁绕组应C、通过大电阻短路。 72.同步电动机的启动方法有异步启动法、辅助启动法及C、变频启动法。 71.同步电机的转子磁极上装有励磁绕组，由C、直流电励磁。 77.异步电动机变频调速的基本原理是通过改变电动机B、定子电源的频率，改变异步电动机同步转速，从而改变异步电动机转速。 79.异步电动机软启动器主要用于D、异步电动机启动控制。 69.异步电动机常用的电气制动方法有反接制动、能耗制动和B、回馈制动。 60.异步电动机的额定功率是指电动机在额定工作状态运行时的B、轴上输出的机械功率。 61.异步电动机的工作方式（定额）有连续、短时和B、断续等三种。 53.电压互感器相当于A、空载运行的降压变压器。 54.电流互感器的运行情况与B、变压器的短路运行相似。 67.电动机采用自耦变压器减压启动，当启动电压是额定电压的70%时，电网供给的启动电流是额定电压下启动时启动电流的B、0.49倍。 1.机电传动系统稳定工作时，如果T M大于T L，电动机旋转方向与T M相同，转速将产生的变化是B、加速。 2.机电传动系统稳定工作时，如果T M=T L，电动机旋转方向与T M相同，转速将产生的变化是C、匀速。 16.不是三相异步交流电动机固有机械特性曲线的四个特殊点之一的是B、负载工作点。 24.不能用于交流鼠笼式异步电动机的调速控制方法是C、串级调速。 7.鼠笼式异步电动机不采用B、逐级切除方法启动。 63.鼠笼异步电动机的最大电磁转矩对应的临界转差率S m与定子电压的大小C、无关。 57.他励电动机具有D、硬机械特性，这种特性特别适用于当负载变化时要求转速比较稳定的场合。 80.他励直流电动机的启动一般可采用电枢回路串电阻启动及C、减小电枢电压启动。 35.如果将额定电压为220/36V的变压器接入220V的直流电源，则将发生什么现象？D、没有电压输出，原绕组过热而烧毁 3.如果某三相异步电动机的极数为4级，同步转速为1800转/分，那么所接三相电源的频率为C、60赫兹。 56.当磁通恒定时，直流电动机的电磁转矩和电枢电流成A、正比关系。 47.当A、K>1，N1>N2，U1>U2时，变压器为降压变压器。 20.绕线式三相异步电动机，转子串合适电阻起动时D、起动转矩增大，起动电流减小。 68.绕线式电动机的启动方法有转子绕组串接电阻启动法和B、频敏电阻器启动法。 13.绕线式异步电动机采用转子串电阻启动时，所串电阻愈大，启动转矩D、不一定。 11.设计在50赫兹电源上运行的三相异步电动机现改为在电压相同频率为60赫兹的电网上运行，其电动机的D、T st减小，T max减小。 22.设电动机某一转动方向的转速n为正，则约定电动机转矩T M与n____一致____的方向为__正向___。 4.消除交流伺服电动机“自转”现象的方法是A、增加转子导条的电阻。 5.起重机吊一个重物升降时，负载的机械特性B、位能型恒转矩。 6.以下C、励磁绕组是属于直流电动机的定子部分。 8.步进电动机的转速D、与电源脉冲频率成正比。 18.复励直流电机的励磁绕组和电枢绕组是D、一部分串联其他的并联。 31.某三相电力变压器带电阻电感性负载运行，负载系数相同的情况下，cosΦ2越高，电压变化率ΔU A、越小。 33.下列说法正确的是A、变压器短路试验的目的是为了测取变压器的r sh，x sh，z sh。 36.用一台电力变压器向某车间的异步电动机供电，当开动的电动机台数增多时，变压器的端电压将B、降低。 37.做变压器空载实验所测的数值，可用于计算A、励磁阻抗。 82.串励电动机的反转宜采用励磁绕组反接法，因为串励电动机的电枢两端电压很高，励磁绕组两端的A、电压很低，反接法应用较容易。 49.油浸式三相电力变压器的主要附件有油箱、储油柜、干燥器、防爆管、温度计、绝缘套管及C、分接头开关和气体继电器等。 52.在中、小型电力变压器的定期检查维护中，若发现变压器箱顶油面温度与室温之差超过B、55℃，说明变压器过载或变压器内部已发生故障。 59.改变直流电动机转向，可采取D、仅改变励磁电流方向措施。 66.某4极三相笼型异步电动机，额定功率10kW，额定转速1460r/min，额定电压380V，△联接，功率因数0.88，额定效率80%，I ST/I N=6.5。电动机采用Y—△减压启动时的启动电流为D、46.8A。 70.单相异步电动机启动一般有电阻分相启动、电容分相启动和D、罩极启动。 73.若被测机械的转向改变，则交流测速发电机输出电压的D、相位改变180°。 55.对直流发电机和电动机来说，换向器作用不相同。对直流发电机来说，换向器作用是完成A、交流电动势、电流转换成直流电动势、电流。 84.与固有机械特性相比，人为机械特性上的最大电磁转矩减小，临界转差率没变，则该人为机械特性是异步电动机的降低电压的人为机械特性。
基于MATLAB的三相全控整流建模与仿真 萧飞河北惠仁医疗设备 2015年1月 摘要本文在对三相桥式全控整流电路理论分析的基础上，建立了基于Simulink的三 相桥式全控整流电路的仿真模型，并对其带电阻负载时的工作情况进行了仿真分析与研究。通过仿真分析也验证了本文所建模型的正确性。 关键词Simulink建模 仿真 三相桥式全控整流 对于三相对称电源系统而言，单相可控整流电路为不对称负载，可影响电源三相负载 的平衡性和系统的对称性。故在负载容量较大的场合，通常采用三相或多相整流电路。三 相或多相电源可控整流电路是三相电源系统的对称负载，输出整流电压的脉动小、控制响 应快，因此被广泛应用于众多工业场合。 本文在Simulink仿真环境下，运用PowerSystemBlockset的各种元件模型建立三相桥式 全控整流电路的仿真模型，并对其进行仿真研究。 一、 MATLAB基础 MATLAB 是一种科学计算软件。MATLAB 是 Matrix Laboratory(矩阵实验室)的缩写，这是一种以矩阵为基础的交互式程序计算语言。早期的 MATLAB 主 要用于解决科学和工程的复杂数学计算问题。由于它使用方便、输入便捷、运算 高效、适应科技人员的思维方式，并且有绘图功能，有用户自行扩展的空间，因 此受到用户的欢迎，使它成为在科技界广为使用的软件，也是国内外高校教学和 科学研究的常用软件。MATLAB 由美国 Mathworks 公司于 1984 年开始推出，历经升级，到 2001 年已经有了6．0 版，现在 MATLAB 6.5、7.1、7.8版都 已相继面世。早期的 MATLAB 在 DOS 环境下运行，1990 年推出了Windows 版本。1993年，Mathworks 公司又推出了MATLAB 的微机版,充分支持在MicrosoftWindows 界面下的编程，它的功能越来越强大，在科技和工程界广为 传播，是各种科学计算软件中用频率最高的软件。1993 年出现了 SIMULINK， 这是基于框图的仿真平台，SIMULINK 挂接在 MATLAB 环境上，以MATLAB 的强大计算功能为基础，以直观的模块框图进行仿真和计算。SIMULINK 提供了各种仿真工具，尤其是它不断扩展的、内容丰富的模块库， 为系统的仿真提供了极大便利。在 SIMULINK平台上，拖拉和连接典型模块就 可以绘制仿真对象的模型框图，并对模型进行仿真。在 SIMULINK 平台上，仿 真模型的可读性很强，这就避免了在 MATLAB 窗口使用 MATLAB 命令和函 数仿真时,需要熟悉记忆大量 M 函数的麻烦，对广大工程技术人员来说，这无 疑是最好的福音。现在的 MATLAB都同时捆绑了SIMULINK，SIMULINK 的 版本也在不断地升级，从 1993 年的 MATLAB 4．0／SIMULINK 1．0 版 到 2001 年的 MATLAB 6．1／SIMULINK 4．1 版，2002 年即推出了 MATLAB 6．5 ／SIMULINK 5．0 版。MATLAB 已经不再是单纯的"矩阵实验室"了， 它已经成为一个高级计算和仿真平台。 SIMULINK 原本是为控制系统的仿真而 建立的工具箱，在使用中易编程、易拓展，并且可以解决 MATLAB 不易解决