學校：哈爾濱理工大學榮成學院
院系：電氣資訊系
專業班級：電機與電器09-3
學號：0930160330
姓名：謝成盟
實驗四採用自關斷器件的單相交流調壓電路研究
一、 實驗目的
1．掌握採用自關斷器件的單相交流調壓電路的工作原理、特點、波形分析與適用場合。
2．熟悉pwm專用積體電路的組成、功能、工作原理與使用方法。
二、實驗內容
1．pwm專用積體電路效能測試。
2．控制電路相序與驅動波形測試。
3．帶與不帶電感時負載與mos管兩端電壓波形測試。
4．在不同占空比條件下，負載端電壓、負載端諧波與輸入電流的位移因數測試。
三、實驗裝置和儀器
1．nmcl-k1實驗掛箱2.萬用表（自備）
3．雙蹤示波器（自備4.整合晶元sg3525
四、實驗電路圖
五、實驗方法和步驟
接通實驗台電源，開啟示波器。
1． sg3525效能測試
先按下開關s1
(1) 輸出最大與最小占空比的測量。
將pwm波形發生器的「1」和地分別與示波器錶筆相連，分別將占空比調至最大與最小，調節示波器將所得波形記錄到圖1，並記算其占空比kmax與kmin
圖12．控制電路相序與驅動波形測試
先將「pwm」波形發生器的1端與暫控式交流調壓電路的14端相連，將電位器rp左旋到底，用雙蹤示波器觀察並記錄下列各點波形
（1） 將控制電路的11、12與地端分別與示波器錶筆1、2相連，並且僅錶筆1接地端，仔細測量該波形是否對稱互補，並記錄於圖2
圖2該波形時互補對稱的
（2） 將控制電路的13、15與地端分別與示波器的錶筆1、2相連，調節示波器將觀察到的波形記錄於圖3中
圖3（3） 將主電路的4、5與示波器的錶筆1相連，6與5與示波器的錶筆2相連，調節示波器將觀察到的波形記錄於圖4中
圖43.不帶電感時負載與mos管兩端電壓波形測試
將主電路的3與4端接（即將電感短接）將upm的電位器rp右旋到大致中間位置，先測試負載兩端電壓波形並記錄於圖5中，再測試mos兩端電壓波形也記錄於圖5中
圖54．帶電感時負載與mos管兩端電壓波形測試
將主電路的3與4接線拔掉，upm的電位器rp仍在原位置不變，測試並記錄負載與mos管兩端電壓波形並記錄於圖6
圖65．不同占空比d時負載端電壓測試
實驗電路仍按原來接線，將電位器rp從左至右旋轉4-5個位置，觀察sg3525的輸出2端脈衝的占空比並記錄於圖7，再觀察負載兩端電壓大小與波形並記錄於圖7
1位置2位置3位置4位置圖76．不同載波頻率時的濾波效果比較
將電感接入電路後，閉合開關s2，用示波器觀察負載兩端波形並記錄於圖8，然後斷開開關s2用示波器觀察負載兩端波形並記錄於圖8中 圖8
7．不同占空比d時的負載端諧波大小的測試
觀察rp左旋到底時負載兩端波形並記錄於圖9中，觀察rp右旋到底時負載兩端波形並記錄於圖9中
圖98．輸入電流的位移因數測試
（1）將主電路的3、4兩端用導線短接，在不同占空比條件下雙蹤示波器同時觀察並記錄2與1和2與6端間波形並記錄於圖10中
圖10六、實驗結果分析與總結
1．當主電路接純電阻負載（即電感短路）時，可見負載電壓存在死區，其產生的原因是什麼？
產生原因：
當外加正向電壓小於uth時，外電場不足以克服pn結的內電場對多子擴散運動造成的阻力，正向電流幾乎為零，二極體呈現為乙個大電阻，好像有乙個門檻，因此將電壓uth稱為門檻電壓（又稱死區電壓）。而此電路中的mos管為耗盡型nmos管，而耗盡型nmos管在ugs為正、負、零時，均可導通工作。因此負載電壓波形存在死區，是因為二極體存在死區電壓
2． 當主電路接電感性負載時，在電壓的過零點會出現一尖峰脈衝，且隨占空比的增大而增大。是分析其產生的原因以及抑制的方法。
原因：接入電感性負載時，主電路中引入了無功電流，也向電路注入了諧波電流，而諧波電流在電路阻抗上產生了諧波壓降，是電路電壓產生畸變，所以在電壓的過零點會出現一尖峰脈衝，占空比越大，引入的無功電流越大，尖峰脈衝也越大。
控制方法：（1）從電網上考慮。提高短路比rsc。盡量選取較高的rsc值，增大系統短路容量。
（2）從交流裝置本身採取措施。增加交流裝置輸出的脈衝波數p是減少諧波電流的有效措施。正常執行時，避免在深挖下工作，也能減小諧波電流，從而減小尖峰脈衝。
（3）從附加裝置考慮。
附加裝置設定濾波器，或用電力電源濾波器向系統注入諧波電流。，可以產生相位、頻率、幅值可調的諧波電流，將這些諧波電流注入系統，以抵消原來部分諧波，從而減小尖峰脈衝。
.3..實驗總結
通過實驗過程可以看出與移相控制相比，斬波調壓具有下列優點：
（1） 諧波幅度小，且最低次諧波頻率高，故可採用小容量濾波元件；
（2） 功率因數高，經濾波侯，功率因數接近為1；
（3） 對其他用電裝置的干擾小。
4.心得體會
通過本次課程設計可以體會到自關斷的優點，掌握自關段器件的單相交流調壓電路的工作原理，熟悉pwm專用積體電路的組成及工作原理，並且練習示波器的使用方法，由於外界存在干擾故示波器的波形會存在誤差和波動。
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