專利名稱：電力電子技術(shù)同步分析盤(pán)及同步分析方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電壓相量關(guān)系的教學(xué)分析裝置，尤其涉及一種用于電工理論和電力電子電路理論中分析三相電源正弦電壓相量關(guān)系的電力電子技術(shù)同步分析盤(pán)及采用該同步分析盤(pán)進(jìn)行同步分析的方法。
背景技術(shù)：
在電工理論中，單位旋轉(zhuǎn)相量反映了三相電源的正弦電壓相量關(guān)系，而電力電子電路與三相正弦電源相量存在著一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，這樣就把電工理論與電力電子技術(shù)聯(lián)系在了一起。由于對(duì)三相電源相量及波形的印象和理解缺乏直觀簡(jiǎn)便的設(shè)備，使得該問(wèn)題成為教學(xué)的難點(diǎn)，不易為同學(xué)們掌握。而同步分析也是《電力電子技術(shù)》、《半導(dǎo)體變流技術(shù)》課程教學(xué)中的一大難點(diǎn)，同樣不易被同學(xué)理解和掌握，長(zhǎng)期以來(lái)一直困擾著同學(xué)們的學(xué)習(xí)，直接影響著教學(xué)效果和質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是為了解決上述問(wèn)題，提供一種具有結(jié)構(gòu)合理，使用方便、形象直觀等優(yōu)點(diǎn)的同步分析盤(pán)及采用該同步分析盤(pán)的同步分析方法，以方便學(xué)生對(duì)三相電壓相量關(guān)系的理解。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案一種電力電子技術(shù)同步分析盤(pán)，它有原盤(pán)，其特征是在原盤(pán)上有與之同心安裝、可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的副盤(pán)和同步盤(pán)；其中原盤(pán)有由變壓器繞組聯(lián)結(jié)鐘點(diǎn)數(shù)刻度、變壓器繞組聯(lián)結(jié)方式刻度和變壓器一次線電壓刻度和相電壓刻度、三相電源正弦電壓相量刻度、電力電子主電路晶閘管器件刻度組成的原盤(pán)指示單元；副盤(pán)有由變壓器二次線電壓刻度和相電壓刻度及其相應(yīng)滯后角度數(shù)刻度的副盤(pán)指示單元；同步盤(pán)有由指示同步電壓刻度、與最小控制角αmin和最小逆變角βmin相應(yīng)的限制電壓刻度及變壓器二次繞組聯(lián)接方式刻度的同步盤(pán)指示單元。
所述原盤(pán)指示單元中，變壓器繞組聯(lián)結(jié)鐘點(diǎn)數(shù)刻度，它為鐘表刻度0-11，分別對(duì)應(yīng)三相變壓器繞組的不同組別數(shù)；變壓器一次線電壓刻度為刻度半徑AB、相電壓刻度為刻度半徑A，它們是與刻度0對(duì)應(yīng)的同一半徑；變壓器繞組聯(lián)結(jié)方式刻度，它包括三角形和星形聯(lián)接刻度單元和圖形指示單元；三相電源正弦電壓相量刻度，它包括彼此相差120°的三相電源正弦相電壓A、B、C，它們分別是對(duì)應(yīng)刻度0、4、8并順時(shí)針?lè)植嫉陌霃?，以及同樣彼此相?20°的三相電源正弦反向相電壓-A、-B、-C，它們是與刻度6、10、2對(duì)應(yīng)并順時(shí)針?lè)植嫉陌霃?；電力電子主電路晶閘管器件刻度，它表示晶閘管三相全控橋中的器件VT1-VT6所對(duì)應(yīng)的電壓相量，其中VT1、VT3、VT5彼此相差120°，是與刻度0、4、8對(duì)應(yīng)并順時(shí)針?lè)植嫉陌霃?，VT2、VT4、VT6彼此相差120°，是與刻度2、6、10對(duì)應(yīng)并順時(shí)針?lè)植嫉陌霃健?br> 所述變壓器繞組聯(lián)結(jié)鐘點(diǎn)數(shù)刻度中，刻度0、2、4、6、8、10分別對(duì)應(yīng)變壓器的Dd0Yyo、Dd2Yy2--Dd10Yy10聯(lián)結(jié)方式，刻度1、3、5、7、9、11分別對(duì)應(yīng)變壓器的Dy1Yd1、Dy3Yd3--Dy11Yd11聯(lián)結(jié)方式；所述變壓器繞組聯(lián)結(jié)方式刻度中的聯(lián)接刻度單元分為三角形單元和星形單元，三角形單元是由0-o-10組成的三角形，其中與刻度0對(duì)應(yīng)的相電壓刻度半徑A表示左三角形接法中的一個(gè)相電壓A；由刻度10指向刻度0的相量弦A對(duì)應(yīng)右三角形接法中的一個(gè)相電壓A；星形單元?jiǎng)t為與刻度1、5、9對(duì)應(yīng)的各相電壓，其中與刻度1對(duì)應(yīng)、落后變壓器一次線電壓刻度半徑AB30°的為星形接法中的相電壓A；圖形指示單元為十二對(duì)與對(duì)應(yīng)變壓器實(shí)際聯(lián)結(jié)方式相應(yīng)的三角形組成，其中刻度3、4、5、9、10、11對(duì)應(yīng)左、右兩三角形聯(lián)結(jié)；刻度0對(duì)應(yīng)兩右三角形聯(lián)結(jié)，刻度6對(duì)應(yīng)兩左三角形聯(lián)結(jié)。
所述左三角形聯(lián)結(jié)指以與刻度0所對(duì)應(yīng)的半徑即相電壓刻度A表示三角形接法中的相電壓A，其方向向上時(shí)，0-O-10構(gòu)成的三角形一個(gè)角指向左側(cè)，并按順時(shí)針?lè)较蛞来螢锳、B、C相量，即相量A的頭接相量C的尾；所述右三角形聯(lián)結(jié)指，相量弦0-10垂直向上時(shí)作為A相量，0-10-O組成的三角形一個(gè)角指向右側(cè)，按順時(shí)針?lè)较蛞来螢锳、B、C相量，即相量A的頭接相量B的尾；左三角形和右三角形接法與變壓器實(shí)際聯(lián)結(jié)方式相對(duì)應(yīng)。
所述變壓器二次線電壓刻度為刻度半徑ab，相電壓刻度為刻度半徑a，變壓器二次線電壓刻度ab的起始角度超前相電壓刻度a的起始角度30°；變壓器二次線電壓刻度ab和相電壓刻度a分別對(duì)應(yīng)各自的滯后角度數(shù)刻度為0°、30°、60°、90°、120°、150°、180°順時(shí)針均勻分布。
所述同步電壓刻度包括同步相電壓刻度和同步線電壓刻度，其中半徑UT1a為同步相電壓刻度，該刻度同時(shí)還與其他相同步相電壓中的UT1刻度重合，其他相同步相電壓UT1-UT6是彼此相差60°并順時(shí)針均勻分布的半徑；同步線電壓刻度UT1ab是超前同步相電壓刻度UT1a30°的刻度半徑；變壓器二次繞組聯(lián)接方式刻度包括三角形和星形聯(lián)接刻度，其中三角形聯(lián)接刻度是以同步線電壓UT1ab作為一邊構(gòu)成變壓器繞組的三角形接法，其中同步線電壓刻度半徑UT1ab表示相電壓a，該相電壓a的頭端接相電壓c的尾端，構(gòu)成左三角形聯(lián)結(jié)方式；同時(shí)該三角形中與半徑方向垂直的邊也表示相電壓a，該相電壓的頭端接相電壓b的尾端，構(gòu)成右三角形接法；所述星形聯(lián)接刻度為在上述三角形聯(lián)接刻度中可將各頂點(diǎn)聯(lián)成星形接法，其中與刻度半徑UT1a平行的為相電壓刻度a，其余按相差120°順時(shí)針?lè)植挤謩e為相電壓刻度b、c；限制電壓刻度，它是分別與最小控制角αmin和最小逆變角βmin相應(yīng)的限制電壓刻度半徑U1α～U6α和U1β～U6β，其中U1α超前UT1a60°角，U1α～U6α彼此間隔60°角順時(shí)針均勻分布；U1β落后UT1a60°角，U1β～U6β彼此間隔60°角順時(shí)針均勻分布。
一種同步分析方法，其特征是它包括下列步驟，(1)轉(zhuǎn)動(dòng)原盤(pán)，使變壓器一次線電壓刻度AB、相電壓刻度A向上；(2)根據(jù)已知主變壓器繞組的組別，轉(zhuǎn)動(dòng)副盤(pán)，使變壓器二次線電壓刻度半徑ab指向原盤(pán)對(duì)應(yīng)的變壓器繞組聯(lián)結(jié)鐘點(diǎn)數(shù)刻度；(3)根據(jù)主電壓與同步電壓的相位關(guān)系，使同步盤(pán)上的同步相電壓刻度半徑UT1a指向副盤(pán)對(duì)應(yīng)的滯后角度數(shù)刻度；(4)同步線電壓刻度UT1ab指向的原盤(pán)變壓器繞組聯(lián)結(jié)鐘點(diǎn)數(shù)刻度即為同步變壓器的聯(lián)結(jié)組別。
所述副盤(pán)上變壓器二次相電壓刻度a對(duì)應(yīng)的滯后角度數(shù)刻度、變壓器二次線電壓刻度ab對(duì)應(yīng)的滯后角度數(shù)分別與變壓器繞組聯(lián)結(jié)形式相對(duì)應(yīng)。
本發(fā)明以三個(gè)同心安裝的盤(pán)組成快速同步分析盤(pán)，利用各個(gè)盤(pán)上不同指示單元內(nèi)容的組合，反映三相電壓相量關(guān)系，以實(shí)物的形式加深了學(xué)生對(duì)三相電源相量及波形的印象和理解，樹(shù)立了教學(xué)的立體感覺(jué)而不是憑空想象。使同步分析這一難點(diǎn)成為“難而不難”的極易理解和掌握的知識(shí)。快速同步分析盤(pán)是看得見(jiàn)、摸得著的教學(xué)工具，適用于電類有關(guān)專業(yè)，對(duì)于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、開(kāi)發(fā)學(xué)生智力很有好處，提高了教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量，實(shí)物輕巧，富有美感，操作簡(jiǎn)便，以圖代文，具有實(shí)用和推廣價(jià)值。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為原盤(pán)結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為副盤(pán)結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為同步盤(pán)結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為PNP型晶體管觸發(fā)電路反相、滯后波形圖；圖6為PNP型晶體管觸發(fā)電路同相、超前波形圖；圖7為IC集成觸發(fā)器同相、反相波形圖；圖8為第一實(shí)施例中主變壓器Dy11，同步變壓器Dy3結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為第二實(shí)施例中主變壓器Dy11，同步變壓器Dy5、Dy1結(jié)構(gòu)示意圖；圖10為第三實(shí)施例主變壓器丫y0，同步變壓器丫y6、丫y0結(jié)構(gòu)示意圖；圖11為第四實(shí)施例主變壓器Dy11，同步變壓器Dy3，αmin、βmin限制電壓結(jié)構(gòu)示意圖；圖12為第五實(shí)施例主變壓器丫Ny0，同步變壓器丫y2、丫y8結(jié)構(gòu)示意圖；圖13為第六實(shí)施例主變壓器丫y0，同步變壓器丫y4結(jié)構(gòu)示意圖；圖14為第七實(shí)施例主變壓器Dy5，同步變壓器丫y10、丫y4結(jié)構(gòu)示意圖；圖15為第八實(shí)施例主變壓器Dy5，同步變壓器Dy3結(jié)構(gòu)示意圖；圖16為第九實(shí)施例結(jié)構(gòu)主變壓器Dy7，同步變壓器Dy5、Dy11示意圖；圖17為第十實(shí)施例主變壓器丫y0，同步變壓器Dy11結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
圖1給出了本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。它由三個(gè)盤(pán)組成，它們同心安裝在一起，可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。其直徑由原盤(pán)1至同步盤(pán)3依次減小。在原盤(pán)1上有指示變壓器繞組聯(lián)結(jié)鐘點(diǎn)數(shù)刻度、變壓器繞組聯(lián)結(jié)方式刻度和變壓器一次線電壓刻度和相電壓刻度、三相電源正弦電壓相量刻度、電力電子主電路晶閘管器件刻度原盤(pán)指示單元；副盤(pán)2上有由變壓器二次線電壓刻度和相電壓刻度及其相應(yīng)滯后角度數(shù)刻度的副盤(pán)指示單元；同步盤(pán)3上有由指示同步電壓刻度、與最小控制角αmin和最小逆變角βmin相應(yīng)的限制電壓刻度及變壓器二次繞組聯(lián)接方式刻度的同步盤(pán)指示單元。利用三個(gè)盤(pán)上指示單元內(nèi)容的組合，即可對(duì)三相電源正弦電壓相量關(guān)系進(jìn)行分析。
圖2給出了本發(fā)明中原盤(pán)1的結(jié)構(gòu)示意圖。原盤(pán)指示單元組成包括變壓器繞組聯(lián)結(jié)鐘點(diǎn)數(shù)刻度，它由鐘表刻度0-11組成，其中刻度0、2、4、6、8、10分別對(duì)應(yīng)變壓器的Dd0Yyo、Dd2Yy2--Dd10Yy10聯(lián)結(jié)方式，刻度1、3、5、7、9、11分別對(duì)應(yīng)變壓器的Dy1Yd1、Dy3Yd3--Dy11Yd11聯(lián)結(jié)方式；變壓器一次線電壓刻度AB和相電壓刻度A，它們是與刻度0對(duì)應(yīng)的同一半徑，分別表示變壓器一次線電壓和相電壓；三相電源正弦電壓相量刻度，其中三相電源正弦相電壓A、B、C對(duì)應(yīng)的刻度半徑彼此間隔120°，分別對(duì)應(yīng)刻度0、4、8沿順時(shí)針?lè)植迹蝗嚯娫凑曳聪蛳嚯妷?A、-B、-C對(duì)應(yīng)的刻度半徑彼此間隔120°，分別與刻度6、10、2對(duì)應(yīng)并順時(shí)針?lè)植迹浑娏﹄娮又麟娐肪чl管器件刻度是刻度半徑VT1-VT6，它們與晶閘管三相全控橋器件的電壓相量對(duì)應(yīng)，其中刻度半徑VT1、VT3、VT5彼此相差120°，與刻度0、4、8對(duì)應(yīng)并順時(shí)針?lè)植?，刻度半徑VT2、VT4、VT6彼此相差120°，與刻度2、6、10對(duì)應(yīng)并順時(shí)針?lè)植肌Ｗ儔浩骼@組聯(lián)結(jié)方式刻度，它包括三角形和星形聯(lián)接刻度單元和圖形指示單元。三角形聯(lián)接單元由0-o-10三角形組成，其中0-o半徑表示三角形接法中的相量A，該相量與變壓器一次線電壓刻度AB和相電壓刻度A重合，將該半徑向上后，0-o-10三角形的一個(gè)角指向左側(cè)，即構(gòu)成左三角形接法，其余電壓相量B、C按順時(shí)針排列，其規(guī)律為相量A的頭接相量C；將上述三角形中0-10相量弦向上，表示三角形接法中的相電壓A，其余電壓相量B、C按順時(shí)針排列，其規(guī)律為以相量A的頭接相量B的尾，構(gòu)成右三角形接法。圖形指示單元由與鐘表刻度0-11對(duì)應(yīng)的十二對(duì)三角形組成，與其表示的變壓器繞組實(shí)際聯(lián)結(jié)方式相對(duì)應(yīng)，其中刻度1、2、7、8對(duì)應(yīng)右、左兩三角形聯(lián)結(jié)；刻度3、4、5、9、10、11對(duì)應(yīng)左、右兩三角形聯(lián)結(jié)；刻度0對(duì)應(yīng)兩右三角形聯(lián)結(jié)，刻度6對(duì)應(yīng)兩左三角形聯(lián)結(jié)。
圖3為副盤(pán)2的結(jié)構(gòu)示意圖。根據(jù)線電壓超前相電壓30°的原則，變壓器二次線電壓刻度ab起始角度超前相電壓刻度a起始角度30°，它們分別對(duì)應(yīng)的滯后角度數(shù)刻度為0°、30°、60°、90°、120°、150°和180°，順時(shí)針均勻分布，其各角度數(shù)與實(shí)際變壓器繞組接法有關(guān)。
圖4給出了同步盤(pán)3的結(jié)構(gòu)示意圖。同步電壓刻度分為同步線電壓刻度和同步相電壓刻度，根據(jù)線電壓超前相電壓30°的原則，同步線電壓刻度半徑UT1ab逆時(shí)針超前同步相電壓刻度半徑UT1a30°。同時(shí)刻度半徑UT1a與其他相同步相電壓刻度中的刻度半徑UT1刻度重合，刻度半徑UT1-UT6彼此相差60°順時(shí)針均勻分布。與最小控制角αmin對(duì)應(yīng)的限制電壓刻度半徑U1α刻度超前同步相電壓刻度UT1a60°，與最小逆變角βmin對(duì)應(yīng)的限制電壓刻度U1β刻度落后同步相電壓刻度UT1a60°，而刻度半徑U1α～U6α間彼此相差60°順時(shí)針均勻分布，刻度半徑U1β～U6β間彼此相差60°順時(shí)針均勻分布。變壓器二次繞組聯(lián)接方式刻度，它包括三角形聯(lián)接刻度和星形聯(lián)接刻度，其中三角形聯(lián)接刻度以同步線電壓刻度UT1ab作為一邊構(gòu)成一個(gè)三角形聯(lián)結(jié)，其中同步線電壓刻度半徑UT1ab表示相電壓a，該相電壓a的頭端接相電壓c的尾端，構(gòu)成左三角形聯(lián)結(jié)方式；同時(shí)該三角形中與半徑方向垂直的邊也表示相電壓a，該相電壓的頭端接相電壓b的尾端，構(gòu)成右三角形接法；所述星形聯(lián)接刻度為在上述三角形聯(lián)接刻度中可將各頂點(diǎn)聯(lián)成丫型接法，其中與刻度半徑UT1a平行的為相電壓刻度a，其余按相差120°順時(shí)針?lè)植?，分別為相電壓刻度b、c。
為正確使用該同步分析盤(pán)進(jìn)行同步分析，應(yīng)先明確《電力電子技術(shù)》、《半導(dǎo)體變流技術(shù)》中的同步分析規(guī)律，其內(nèi)容概括起來(lái)可以分為反相、滯后；同相、超前。這就反映出NPN、PNP晶體管、集成觸發(fā)器等組成的各種觸發(fā)電路同步電壓UTa與主電壓Ua的相位關(guān)系，利用本發(fā)明的快速同步分析盤(pán)，就可使同步分析變得極為簡(jiǎn)便。
一、反相、滯后反相、滯后波形是NPN型晶體管觸發(fā)電路的同步分析規(guī)律。反相對(duì)應(yīng)于鋸齒波同步的觸發(fā)電路，滯后則對(duì)應(yīng)于正弦波同步的觸發(fā)電路。《電力電子技術(shù)》、《半導(dǎo)體變流技術(shù)》教材中均采用以上兩種同步方式。所以同步分析一般只需要掌握反相、滯后的同步分析規(guī)律即可，圖5給出了NPN型晶體管觸發(fā)電路的反相、滯后波形。
二、同相、超前如圖6所示，同相、超前波形是PNP型晶體管觸發(fā)電路的同步分析規(guī)律，同相對(duì)應(yīng)于鋸齒波同步的觸發(fā)電路，超前則是正弦波同步的觸發(fā)電路。
在IC集成觸發(fā)器中，正半波產(chǎn)生脈沖的為同相，負(fù)半波產(chǎn)生脈沖的為反相。正負(fù)半波都產(chǎn)生脈沖的也視為同相，如圖7所示。
結(jié)合本發(fā)明的同步分析盤(pán)可形象直觀的理解上述相位關(guān)系，從而方便學(xué)生的學(xué)習(xí)。其使用方法如下
(1)轉(zhuǎn)動(dòng)原盤(pán)，使變壓器一次線電壓刻度為刻度半徑AB、相電壓刻度為刻度半徑A向上；(2)根據(jù)已知主變壓器繞組的組別，轉(zhuǎn)動(dòng)副盤(pán)，使變壓器二次線電壓刻度半徑ab指向原盤(pán)對(duì)應(yīng)的變壓器繞組聯(lián)結(jié)鐘點(diǎn)數(shù)刻度；(3)根據(jù)主電壓與同步電壓的相位關(guān)系，使同步盤(pán)上的同步相電壓刻度半徑UT1a指向副盤(pán)對(duì)應(yīng)的滯后角度數(shù)刻度；(4)同步線電壓刻度UT1ab指向的原盤(pán)變壓器繞組聯(lián)結(jié)鐘點(diǎn)數(shù)刻度即為同步變壓器的聯(lián)結(jié)組別。
所述副盤(pán)上變壓器二次相電壓刻度a對(duì)應(yīng)的滯后角度數(shù)刻度、變壓器二次線電壓刻度ab對(duì)應(yīng)的滯后角度數(shù)分別與變壓器繞組聯(lián)結(jié)形式相對(duì)應(yīng)。
下面結(jié)合不同的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的使用方法作進(jìn)一步闡述。
實(shí)施例一三相半波整流電路，電阻性負(fù)載，正弦波同步的觸發(fā)電路(NPN晶體管)，主變壓器聯(lián)結(jié)組別為Dy11，確定同步變壓器的聯(lián)結(jié)組別時(shí)，原盤(pán)變壓器一次線電壓刻度AB向上，副盤(pán)線電壓刻度ab指向圓盤(pán)刻度“11”，正弦波同步電壓滯后主電壓120°，同步盤(pán)上UT1a指向副盤(pán)相電壓刻度a(0°～180°)的滯后角度數(shù)120°處，UT1ab指向原盤(pán)的刻度“3”，則同步變壓器的聯(lián)結(jié)組別應(yīng)選Dy3，如圖8所示。
第二實(shí)施例三相全控橋式整流電路，反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載可逆運(yùn)行，鋸齒波同步的觸發(fā)電路(NPN晶體管)，主變壓器聯(lián)結(jié)組別為Dy11，確定同步變壓器的聯(lián)結(jié)組別時(shí)，原盤(pán)線電壓刻度AB向上，副盤(pán)線電壓刻度ab指向原盤(pán)刻度“11”，鋸齒波同步，同步電壓與主電壓反相。同步盤(pán)上相電壓刻度UT1a指向副盤(pán)相電壓刻度a(0°～180°)的滯后角度數(shù)180°處，線電壓UT1ab指向原盤(pán)的刻度“5”。同時(shí)，線電壓UT1ab反方向指向原盤(pán)的刻度“11”，則同步變壓器的聯(lián)結(jié)組別應(yīng)選Dy5和Dy11，如圖9所示。
第三實(shí)施例三相全控橋式整流電路，電感性負(fù)載，鋸齒波同步的觸發(fā)電路(NPN晶體三極管)，主變壓器聯(lián)結(jié)組別為丫y0，確定同步變壓器的聯(lián)結(jié)組別時(shí)，原盤(pán)線電壓刻度AB向上，副盤(pán)線電壓刻度ab向上與圓盤(pán)線電壓刻度AB重合，同步盤(pán)上相電壓刻度UT1a指向副盤(pán)相電壓刻度a(0°～180°)的滯后角度數(shù)180°處，線電壓刻度UT1ab指向原盤(pán)的刻度“6”，則同步變壓器的聯(lián)結(jié)組別應(yīng)選丫y6。UT1ab反方向指向鐘點(diǎn)數(shù)“0”，則同步變壓器另一聯(lián)結(jié)組別應(yīng)選丫y0，如圖10所示。
第四實(shí)施例三相半波整流電路，反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載可逆運(yùn)行，正弦波同步的觸發(fā)電路(NPN晶體管)，要求αmin、βmin限制，主變壓器聯(lián)結(jié)組別為Dy11，確定同步變壓器的聯(lián)結(jié)組別時(shí)，同步變壓器應(yīng)選Dy3，如圖11所示，則αmin、βmin對(duì)應(yīng)電壓如下U1α＝-UCU3α＝-UAU5α＝-UBU1β＝-UAU3β＝-UBU5β＝-UC第五實(shí)施例三相全控橋式整流電路，電感性負(fù)載，正弦波同步的觸發(fā)電路(NPN晶體管)，同步信號(hào)電壓經(jīng)濾波相位滯后60°，主變壓器聯(lián)結(jié)組別為丫Ny0，確定同步變壓器的聯(lián)結(jié)組別時(shí)，原盤(pán)線電壓刻度AB與副盤(pán)線電壓刻度ab重合，同步盤(pán)上相電壓刻度UT1a指向副盤(pán)相電壓刻度a(0°～180°)的滯后角度數(shù)60°處，則同步變壓器應(yīng)選丫y2和丫y8。如圖12所示。
第六實(shí)施例三相半波整流電路，反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載可逆運(yùn)行，正弦波同步的觸發(fā)電路(NPN晶體管)，主變壓器聯(lián)結(jié)組別為丫y0，確定同步變壓器的聯(lián)結(jié)組別時(shí)，原盤(pán)線電壓刻度AB與副盤(pán)線電壓刻度ab重合，同步盤(pán)上相電壓刻度UT1a指向副盤(pán)相電壓刻度a(0°～180°)的滯后角度數(shù)120°處，線電壓UT1ab指向原盤(pán)刻度“4”，則同步變壓器的聯(lián)結(jié)組別應(yīng)選丫y4。如圖13所示。
第七實(shí)施例三相全控橋式整流電路，反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載可逆運(yùn)行，鋸齒波同步的觸發(fā)電路(NPN晶體管)，考慮濾波移相30°，主變壓器聯(lián)結(jié)組別為Dy5，確定同步變壓器的聯(lián)結(jié)組別時(shí)，原盤(pán)線電壓刻度AB向上，副盤(pán)線電壓ab指向原盤(pán)刻度“5”，同步盤(pán)上相電壓UT1a指向副盤(pán)相電壓刻度a(0°～180°)的滯后角度數(shù)180°處，然后逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)30°，而指向150°。則同步變壓器的聯(lián)結(jié)組別應(yīng)選丫y10和Yy4。如圖14所示。
第八實(shí)施例三相半波整流電路，正弦波同步的觸發(fā)電路(PNP晶體管)要求移相范圍180°，主變壓器聯(lián)結(jié)組別為Dy5，確定同步變壓器的聯(lián)結(jié)組別時(shí)，原盤(pán)線電壓刻度AB向上，副盤(pán)線電壓刻度ab指向原盤(pán)刻度“5”，同步盤(pán)上相電壓刻度UT1a指向副盤(pán)相電壓刻度a(0°～180°)超前60°處，線電壓刻度UT1ab指向原盤(pán)刻度“3”。則同步變壓器的聯(lián)結(jié)組別應(yīng)選Dy3。如圖15所示。
第九實(shí)施例三相全控橋式整流電路，鋸齒波同步的觸發(fā)電路(PNP晶體管)，考慮鋸齒波起始段的非線性，留出60°裕量，主變壓器聯(lián)結(jié)組別為Dy7，確定同步變壓器的聯(lián)結(jié)組別時(shí)，原盤(pán)線電壓刻度AB向上，副盤(pán)線電壓刻度ab指向原盤(pán)刻度“7”，同步盤(pán)上相電壓刻度UT1a指向副盤(pán)相電壓刻度a(0°～180°)的滯后角度數(shù)0°處，然后逆時(shí)針超前60°，線電壓刻度UT1ab指向原盤(pán)刻度“5”。則同步變壓器的聯(lián)結(jié)組別應(yīng)選Dy5和Dy11。如圖16所示。
第十實(shí)施例三相半波整流電路，電阻性負(fù)載，主變壓器已接成丫y0，同步變壓器也已接成Dy11。鋸齒波同步的觸發(fā)電路(NPN晶體管)，同步電壓經(jīng)阻容濾波滯后30°，確定同步變壓器與主變壓器的相位關(guān)系時(shí)，因?yàn)橹髯儔浩鞯穆?lián)結(jié)組別為丫y0，所以原盤(pán)線電壓刻度AB與副盤(pán)線電壓刻度ab重合。同步變壓器的聯(lián)結(jié)組別為Dy11，同步盤(pán)上線電壓刻度UT1ab應(yīng)指向原盤(pán)刻度“11”。鋸齒波同步并考慮濾波，同步規(guī)律為反相超前30°，即同步電壓滯后主電壓a(0°～180°)150°，應(yīng)該用-a相電壓作為主電路a相VT1晶閘管的同步電壓，如圖17所示，同步變壓器實(shí)際上應(yīng)接成Dy5。
權(quán)利要求
1.一種電子技術(shù)同步分析盤(pán)，它有原盤(pán)(1)，其特征是在原盤(pán)(1)上有與之同心安裝、可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的副盤(pán)(2)和同步盤(pán)(3)；其中原盤(pán)(1)有由變壓器繞組聯(lián)結(jié)鐘點(diǎn)數(shù)刻度、變壓器繞組聯(lián)結(jié)方式刻度和變壓器一次線電壓刻度和相電壓刻度、三相電源正弦電壓相量刻度、電力電子主電路晶閘管器件刻度組成的原盤(pán)指示單元；副盤(pán)(2)有由變壓器二次線電壓刻度和相電壓刻度及其相應(yīng)滯后角度數(shù)刻度的副盤(pán)指示單元；同步盤(pán)(3)有由指示同步電壓刻度、與最小控制角αmin和最小逆變角βmin相應(yīng)的限制電壓刻度及變壓器二次繞組聯(lián)接方式刻度的同步盤(pán)指示單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力電子技術(shù)同步分析盤(pán)，其特征是所述原盤(pán)指示單元中，變壓器繞組聯(lián)結(jié)鐘點(diǎn)數(shù)刻度，它為鐘表刻度0-11，分別對(duì)應(yīng)三相變壓器繞組的不同組別數(shù)；變壓器一次線電壓刻度為刻度半徑AB、相電壓刻度為刻度半徑A，它們是與刻度0對(duì)應(yīng)的同一半徑；變壓器繞組聯(lián)結(jié)方式刻度，它包括三角形和星形聯(lián)接刻度單元和圖形指示單元；三相電源正弦電壓相量刻度，它包括彼此相差120°的三相電源正弦相電壓A、B、C，它們分別是對(duì)應(yīng)刻度0、4、8并順時(shí)針?lè)植嫉陌霃?，以及同樣彼此相?20°的三相電源正弦反向相電壓-A、-B、-C，它們是與刻度6、10、2對(duì)應(yīng)并順時(shí)針?lè)植嫉陌霃?；電力電子主電路晶閘管器件刻度，它表示晶閘管三相全控橋中的器件VT1-VT6所對(duì)應(yīng)的電壓相量，其中VT1、VT3、VT5彼此相差120°，是與刻度0、4、8對(duì)應(yīng)并順時(shí)針?lè)植嫉陌霃剑琕T2、VT4、VT6彼此相差120°，是與刻度2、6、10對(duì)應(yīng)并順時(shí)針?lè)植嫉陌霃健?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電力電子技術(shù)同步分析盤(pán)，其特征是所述變壓器繞組聯(lián)結(jié)鐘點(diǎn)數(shù)刻度中，刻度0、2、4、6、8、10分別對(duì)應(yīng)變壓器的Dd0Yyo、Dd2Yy2--Dd10Yy10聯(lián)結(jié)方式，刻度1、3、5、7、9、11分別對(duì)應(yīng)變壓器的Dy1Yd1、Dy3Yd3--Dy11Yd11聯(lián)結(jié)方式；所述變壓器繞組聯(lián)結(jié)方式刻度中的聯(lián)接刻度單元分為三角形單元和星形單元，三角形單元是由0-o-10組成的三角形，其中與刻度0對(duì)應(yīng)的相電壓刻度半徑A表示左三角形接法中的一個(gè)相電壓A；由刻度10指向刻度0的相量弦A對(duì)應(yīng)右三角形接法中的一個(gè)相電壓A；星形單元?jiǎng)t為與刻度1、5、9對(duì)應(yīng)的各相電壓，其中與刻度1對(duì)應(yīng)、落后變壓器一次線電壓刻度半徑AB30°的為星形接法中的相電壓A；圖形指示單元為十二對(duì)與對(duì)應(yīng)變壓器實(shí)際聯(lián)結(jié)方式相應(yīng)的三角形組成，其中刻度3、4、5、9、10、11對(duì)應(yīng)左、右兩三角形聯(lián)結(jié)；刻度0對(duì)應(yīng)兩右三角形聯(lián)結(jié)，刻度6對(duì)應(yīng)兩左三角形聯(lián)結(jié)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電力電子技術(shù)同步分析盤(pán)，其特征是所述左三角形聯(lián)結(jié)指以與刻度0所對(duì)應(yīng)的半徑即相電壓刻度A表示三角形接法中的相電壓A，其方向向上時(shí)，0-O-10構(gòu)成的三角形一個(gè)角指向左側(cè)，并按順時(shí)針?lè)较蛞来螢锳、B、C相量，即相量A的頭接相量C的尾；所述右三角形聯(lián)結(jié)指，相量弦0-10垂直向上時(shí)作為A相量，0-10-O組成的三角形一個(gè)角指向右側(cè)，按順時(shí)針?lè)较蛞来螢锳、B、C相量，即相量A的頭接相量B的尾；左三角形和右三角形接法與變壓器實(shí)際聯(lián)結(jié)方式相對(duì)應(yīng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力電子技術(shù)同步分析盤(pán)，其特征是所述變壓器二次線電壓刻度為刻度半徑ab，相電壓刻度為刻度半徑a，變壓器二次線電壓刻度ab的起始角度超前相電壓刻度a的起始角度30°；變壓器二次線電壓刻度ab和相電壓刻度a分別對(duì)應(yīng)各自的滯后角度數(shù)刻度為0°、30°、60°、90°、120°、150°、180°順時(shí)針均勻分布。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力電子技術(shù)同步分析盤(pán)，其特征是所述同步電壓刻度包括同步相電壓刻度和同步線電壓刻度，其中半徑UT1a為同步相電壓刻度，該刻度同時(shí)還與其他相同步相電壓中的UT1刻度重合，其他相同步相電壓UT1-UT6是彼此相差60°并順時(shí)針均勻分布的半徑；同步線電壓刻度UT1ab是超前同步相電壓刻度UT1a30°的刻度半徑；變壓器二次繞組聯(lián)接方式刻度包括三角形和星形聯(lián)接刻度，其中三角形聯(lián)接刻度是以同步線電壓UT1ab作為一邊構(gòu)成變壓器繞組的三角形接法，其中同步線電壓刻度半徑UT1ab表示相電壓a，該相電壓a的頭端接相電壓c的尾端，構(gòu)成左三角形聯(lián)結(jié)方式；同時(shí)該三角形中與半徑方向垂直的邊也表示相電壓a，該相電壓的頭端接相電壓b的尾端，構(gòu)成右三角形接法；所述星形聯(lián)接刻度為在上述三角形聯(lián)接刻度中可將各頂點(diǎn)聯(lián)成星形接法，其中與刻度半徑UT1a平行的為相電壓刻度a，其余按相差120°順時(shí)針?lè)植挤謩e為相電壓刻度b、c；限制電壓刻度，它是分別與最小控制角αmin和最小逆變角βmin相應(yīng)的限制電壓刻度半徑U1α～U6α和U1β～U6β，其中U1α超前UT1a60°角，U1α～U6α彼此間隔60°角順時(shí)針均勻分布；U1β落后UT1a60°角，U1β～U6β彼此間隔60°角順時(shí)針均勻分布。
7.一種采用電力電子同步分析盤(pán)的同步分析方法，其特征是它包括下列步驟，(1)轉(zhuǎn)動(dòng)原盤(pán)，使變壓器一次線電壓刻度AB、相電壓刻度A向上；(2)根據(jù)已知主變壓器繞組的組別，轉(zhuǎn)動(dòng)副盤(pán)，使變壓器二次線電壓刻度半徑ab指向原盤(pán)對(duì)應(yīng)的變壓器繞組聯(lián)結(jié)鐘點(diǎn)數(shù)刻度；(3)根據(jù)主電壓與同步電壓的相位關(guān)系，使同步盤(pán)上的同步相電壓刻度半徑UT1a指向副盤(pán)對(duì)應(yīng)的滯后角度數(shù)刻度；(4)同步線電壓刻度UT1ab指向的原盤(pán)變壓器繞組聯(lián)結(jié)鐘點(diǎn)數(shù)刻度即為同步變壓器的聯(lián)結(jié)組別。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的同步分析方法，其特征是所述副盤(pán)上變壓器二次相電壓刻度a對(duì)應(yīng)的滯后角度數(shù)刻度、變壓器二次線電壓刻度ab對(duì)應(yīng)的滯后角度數(shù)分別與變壓器繞組聯(lián)結(jié)形式相對(duì)應(yīng)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種電力電子技術(shù)中電壓相量關(guān)系的同步分析盤(pán)。它解決了教學(xué)中無(wú)直觀實(shí)物，學(xué)生不易理解三相正弦電壓相量關(guān)系的問(wèn)題，具有結(jié)構(gòu)合理，使用方便，形象直觀等優(yōu)點(diǎn)。其結(jié)構(gòu)為它有原盤(pán)，其特征是在原盤(pán)上有與之同心安裝、可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的副盤(pán)和同步盤(pán)；其中原盤(pán)有由變壓器繞組聯(lián)結(jié)鐘點(diǎn)數(shù)刻度、變壓器繞組聯(lián)結(jié)方式刻度和變壓器一次線電壓刻度和相電壓刻度、三相電源正弦電壓相量刻度、電力電子主電路晶閘管器件刻度組成的原盤(pán)指示單元；副盤(pán)有由變壓器二次線電壓刻度和相電壓刻度及其相應(yīng)滯后角度數(shù)刻度的副盤(pán)指示單元；同步盤(pán)有由指示同步電壓刻度、與最小控制角α
文檔編號(hào)G09B29/00GK1702703SQ200510043240
公開(kāi)日2005年11月30日 申請(qǐng)日期2005年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月14日
發(fā)明者張慶范, 崔納新, 金萍, 張博, 王秀琴 申請(qǐng)人:山東大學(xué)