電力電子技術同步分析盤的製作方法

2023-06-07 18:03:41 3

專利名稱：電力電子技術同步分析盤的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電壓相量關係的教學分析裝置，尤其涉及一種用於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係的同步分析盤。
背景技術：
在電工理論中，單位旋轉相量反映了三相電源的正弦電壓相量關係，而電力電子電路與三相正弦電源相量存在著一定的對應關係，這樣就把電工理論與電力電子技術聯繫在了一起。由於對三相電源相量及波形的印象和理解缺乏直觀簡便的設備，使得該問題成為教學的難點，不易為同學們掌握。而同步分析是《電力電子技術》、《半導體變流技術》課程教學中的一大難點，同樣不易被同學理解和掌握，長期以來一直困擾著同學們的學習，直接影響著教學效果和質量。

發明內容
本實用新型就是為了解決上述問題，提供一種具有結構合理，使用方便，形象直觀等優點的電力電子技術同步分析盤。
為實現上述目的，本實用新型採用了如下技術方案一種電力電子技術同步分析盤，它有原盤，其特徵是在原盤上有與之同心安裝、可相對轉動的副盤和同步盤；其中原盤有由變壓器繞組聯結鐘點數刻度、變壓器繞組聯結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指示單元；副盤有由變壓器二次線電壓刻度和相電壓刻度及其相應滯后角度數刻度的副盤指示單元；同步盤有由指示同步電壓刻度、與最小控制角αmin和最小逆變角βmin相應的限制電壓刻度及變壓器二次繞組聯接方式刻度的同步盤指示單元。
所述原盤指示單元中，變壓器繞組聯結鐘點數刻度，它為鐘錶刻度0-11，分別對應三相變壓器繞組的不同組別數；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對應的同一半徑；變壓器繞組聯結方式刻度，它包括三角形和星形聯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，它們分別是對應刻度0、4、8並順時針分布的半徑，以及同樣彼此相差120°的三相電源正弦反向相電壓-A、-B、-C，它們是與刻度6、10、2對應並順時針分布的半徑；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所對應的電壓相量，其中VT1、VT3、VT5彼此相差120°，是與刻度0、4、8對應並順時針分布的半徑，VT2、VT4、VT6彼此相差120°，是與刻度2、6、10對應並順時針分布的半徑。
所述變壓器繞組聯結鐘點數刻度中，刻度0、2、4、6、8、10分別對應變壓器的Dd0Yyo、Dd2Yy2--Dd10Yy10聯結方式，刻度1、3、5、7、9、11分別對應變壓器的Dy1Yd1、Dy3Yd3--Dy11Yd11聯結方式；所述變壓器繞組聯結方式刻度中的聯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對應的相電壓刻度半徑A表示左三角形接法中的一個相電壓A；由刻度10指向刻度0的相量弦A對應右三角形接法中的一個相電壓A；星形單元則為與刻度1、5、9對應的各相電壓，其中與刻度1對應、落後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與對應變壓器實際聯結方式相應的三角形組成，其中刻度3、4、5、9、10、11對應左、右兩三角形聯結；刻度0對應兩右三角形聯結，刻度6對應兩左三角形聯結。
所述左三角形聯結指以與刻度0所對應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，0-O-10構成的三角形一個角指向左側，並按順時針方向依次為A、B、C相量，即相量A的頭接相量C的尾；所述右三角形聯結指，相量弦0-10垂直向上時作為A相量，0-10-O組成的三角形一個角指向右側，按順時針方向依次為A、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際聯結方式相對應。
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分別對應各自的滯后角度數刻度為0°、30°、60°、90°、120°、150°、180°順時針均勻分布。
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°並順時針均勻分布的半徑；同步線電壓刻度UT1ab是超前同步相電壓刻度UT1a30°的刻度半徑；變壓器二次繞組聯接方式刻度包括三角形和星形聯接刻度，其中三角形聯接刻度是以同步線電壓UT1ab作為一邊構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，構成左三角形聯結方式；同時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，構成右三角形接法；所述星形聯接刻度為在上述三角形聯接刻度中可將各頂點聯成丫型接法，其中與刻度半徑UT1a平行的為相電壓刻度a，其餘按相差120°順時針分布分別為相電壓刻度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°角順時針均勻分布；U1β落後UT1a60°角，U1β～U6β彼此間隔60°角順時針均勻分布。
本實用新型以三個同心安裝的盤組成快速同步分析盤，利用各個盤上不同指示單元內容的組合，反映三相電源相量關係，以實物的形式加深了學生對三相電源相量及波形的印象和理解，樹立了教學的立體感覺而不是憑空想像。使同步分析這一難點成為「難而不難」的極易理解和掌握的知識。快速同步分析盤是看得見、摸得著的教學工具，適用於電類有關專業，對於激發學生學習興趣、開發學生智力很有好處，提高了教學效果和教學質量，實物輕巧，富有美感，操作簡便，以圖代文，具有實用和推廣價值。


圖1為本實用新型的結構示意圖；圖2為原盤結構示意圖；圖3為副盤結構示意圖；圖4為同步盤結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖與實施例對本實用新型作進一步說明。
圖1給出了本實用新型的整體結構示意圖。它由三個盤組成，它們同心安裝在一起，可相對轉動。其直徑由原盤1至同步盤3依次減小。在原盤1上有指示變壓器繞組聯結鐘點數刻度、變壓器繞組聯結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的原盤指示單元；副盤2上有由變壓器二次線電壓刻度和相電壓刻度及其相應滯后角度數刻度的副盤指示單元；同步盤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相應的限制電壓刻度及變壓器二次繞組聯接方式刻度的同步盤指示單元。利用三個盤上指示單元內容的組合，即可對三相電源正弦電壓相量關係進行分析。
圖2給出了本實用新型中原盤1的結構示意圖。原盤指示單元組成包括變壓器繞組聯結鐘點數刻度，它由鐘錶刻度0-11組成，其中刻度0、2、4、6、8、10分別對應變壓器的Dd0Yyo、Dd2Yy2--Dd10Yy10聯結方式，刻度1、3、5、7、9、11分別對應變壓器的Dy1Yd1、Dy3Yd3--Dy11Yd11聯結方式；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對應的同一半徑，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對應的刻度半徑彼此間隔120°，分別對應刻度0、4、8沿順時針分布；三相電源正弦反向相電壓-A、-B、-C對應的刻度半徑彼此間隔120°，分別與刻度6、10、2對應並順時針分布；電力電子主電路晶閘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應，其中刻度半徑VT1、VT3、VT5彼此相差120°，與刻度0、4、8對應並順時針分布，刻度半徑VT2、VT4、VT6彼此相差120°，與刻度2、6、10對應並順時針分布。變壓器繞組聯結方式刻度，它包括三角形和星形聯接刻度單元和圖形指示單元。三角形聯接刻度單元由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，將該半徑向上後，0-o-10三角形的一個角指向左側，即構成左三角形接法，其餘電壓相量B、C按順時針排列，其規律為相量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，其餘電壓相量B、C按順時針排列，其規律為以相量A的頭接相量B的尾，構成右三角形接法。圖形指示單元由與鐘錶刻度0-11對應的十二對三角形組成，與其表示的變壓器繞組實際聯結方式相對應，其中刻度1、2、7、8對應右、左兩三角形聯結；刻度3、4、5、9、10、11對應左、右兩三角形聯結；刻度0對應兩右三角形聯結，刻度6對應兩左三角形聯結。
圖3為副盤2的結構示意圖。根據線電壓超前相電壓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°，它們分別對應的滯后角度數刻度為0°、30°、60°、90°、120°、150°和180°，順時針均勻分布，其各角度數與實際變壓器繞組接法有關。
圖4給出了同步盤3的結構示意圖。同步電壓刻度分為同步線電壓刻度和同步相電壓刻度，根據線電壓超前相電壓30°的原則，同步線電壓刻度半徑UT1ab逆時針超前同步相電壓刻度半徑UT1a30°。同時同步相電壓刻度半徑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°順時針均勻分布。與最小控制角αmin對應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對應的限制電壓刻度U1β刻度落後同步相電壓刻度UT1a60°，而刻度半徑U1α～U6α間彼此相差60°順時針均勻分布，刻度半徑U1β～U6β間彼此相差60°順時針均勻分布。變壓器二次繞組聯接方式刻度，它包括三角形聯接刻度和星形聯接刻度，其中三角形聯接刻度以同步線電壓刻度UT1ab作為一邊構成一個三角形聯結，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，構成左三角形聯結方式；同時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，構成右三角形接法；所述星形聯接刻度為在上述三角形聯接刻度中可將各頂點聯成丫型接法，其中與同步相電壓刻度半徑UT1a平行的為相電壓刻度a，其餘按相差120°順時針分布，分別為相電壓刻度b、c。
權利要求1.一種電力電子技術同步分析盤，它有原盤(1)，其特徵是在原盤(1)上有與之同心安裝、可相對轉動的副盤(2)和同步盤(3)；其中原盤(1)有由變壓器繞組聯結鐘點數刻度、變壓器繞組聯結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指示單元；副盤(2)有由變壓器二次線電壓刻度和相電壓刻度及其相應滯后角度數刻度的副盤指示單元；同步盤(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相應的限制電壓刻度及變壓器二次繞組聯接方式刻度的同步盤指示單元。
2.根據權利要求1所述的電力電子技術同步分析盤，其特徵是所述原盤指示單元中，變壓器繞組聯結鐘點數刻度，它為鐘錶刻度0-11，分別對應三相變壓器繞組的不同組別數；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對應的同一半徑；變壓器繞組聯結方式刻度，它包括三角形和星形聯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，它們分別是對應刻度0、4、8並順時針分布的半徑，以及同樣彼此相差120°的三相電源正弦反向相電壓-A、-B、-C，它們是與刻度6、10、2對應並順時針分布的半徑；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所對應的電壓相量，其中VT1、VT3、VT5彼此相差120°，是與刻度0、4、8對應並順時針分布的半徑，VT2、VT4、VT6彼此相差120°，是與刻度2、6、10對應並順時針分布的半徑。
3.根據權利要求2所述的電力電子技術同步分析盤，其特徵是所述變壓器繞組聯結鐘點數刻度中，刻度0、2、4、6、8、10分別對應變壓器的Dd0Yyo、Dd2Yy2--Dd10Yy10聯結方式，刻度1、3、5、7、9、11分別對應變壓器的Dy1Yd1、Dy3Yd3--Dy11Yd11聯結方式；所述變壓器繞組聯結方式刻度中的聯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對應的相電壓刻度半徑A表示左三角形接法中的一個相電壓A；由刻度10指向刻度0的相量弦A對應右三角形接法中的一個相電壓A；星形單元則為與刻度1、5、9對應的各相電壓，其中與刻度1對應、落後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與對應變壓器實際聯結方式相應的三角形組成，其中刻度3、4、5、9、10、11對應左、右兩三角形聯結；刻度0對應兩右三角形聯結，刻度6對應兩左三角形聯結。
4.根據權利要求3所述的電力電子技術同步分析盤，其特徵是所述左三角形聯結指以與刻度0所對應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，0-O-10構成的三角形一個角指向左側，並按順時針方向依次為A、B、C相量，即相量A的頭接相量C的尾；所述右三角形聯結指，相量弦0-10垂直向上時作為A相量，0-10-O組成的三角形一個角指向右側，按順時針方向依次為A、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際聯結方式相對應。
5.根據權利要求1所述的電力電子技術同步分析盤，其特徵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分別對應各自的滯后角度數刻度為0°、30°、60°、90°、120°、150°、180°順時針均勻分布。
6.根據權利要求1所述的電力電子技術同步分析盤，其特徵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°並順時針均勻分布的半徑；同步線電壓刻度UT1ab是超前同步相電壓刻度UT1a30°的刻度半徑；變壓器二次繞組聯接方式刻度包括三角形和星形聯接刻度，其中三角形聯接刻度是以同步線電壓UT1ab作為一邊構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，構成左三角形聯結方式；同時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，構成右三角形接法；所述星形聯接刻度為在上述三角形聯接刻度中可將各頂點聯成星形接法，其中與刻度半徑UT1a平行的為相電壓刻度a，其餘按相差120°順時針分布分別為相電壓刻度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相應的限制電壓刻度半徑U1α～U6α和U1β～U6 β，其中U1α超前UT1a60°角，U1α～U6α彼此間隔60°角順時針均勻分布；U1β落後UT1a60°角，U1β～U6β彼此間隔60°角順時針均勻分布。
專利摘要本實用新型公開了一種電力電子技術中電壓相量關係的同步分析盤。它解決了教學中無直觀實物，學生不易理解三相正弦電壓相量關係的問題，具有結構合理，使用方便，形象直觀等優點。其結構為它有原盤，其特徵是在原盤上有與之同心安裝、可相對轉動的副盤和同步盤；其中原盤有由變壓器繞組聯結鐘點數刻度、變壓器繞組聯結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指示單元；副盤有由變壓器二次線電壓刻度和相電壓刻度及其相應滯后角度數刻度的副盤指示單元；同步盤有由指示同步電壓刻度、與最小控制角α
文檔編號G09B1/00GK2786683SQ200520082139
公開日2006年6月7日 申請日期2005年4月12日 優先權日2005年4月12日
發明者張慶範, 崔納新, 金萍, 張博, 王秀琴 申請人:山東大學