2012級
《訊號與控制綜合實驗》課程
實驗報告
(基本實驗四:電力電子基本實驗)
姓名黎怡均學號u201211320專業電氣中英1203班
同組者學號專業電氣
同組者學號專業班
指導教師
日期 2015/7/3
實驗成績
評閱人實驗評分表
實驗二十八、pwm 訊號的生成和pwm 控制的實現 1
實驗二十九、dc/dc—pwm公升壓、降壓變換電路效能研究 6
實驗三十、三相橋式相控整流電路效能研究 10
實驗三十一、dc/ac單相橋式spwm逆變電路效能研究 21
實驗三十五、dc/dc pwm公升降壓變換電路（cuk變換器）設計 29
實驗心得 32
參考文獻 33
一、 實驗目的
1. 掌握pwm控制晶元的工作原理和外圍電路設計方法。
2. 掌握控制電路除錯方法。
3. 了解其它pwm控制晶元的原理及設計原則。
二、 實驗原理
實驗原理及電路見實驗教程p124-127.
三、 實驗裝置
1. pwm 控制晶元 tl494 等，以及有關的外圍電路元件；控制電源。
2. 麵包板或通用版，或具有 pwm 晶元及外圍電路的實驗板。
3. 示波器。
四、 實驗步驟
1. 將實驗板上的jp1的1、2兩口相連，選擇訊號頻率為20khz；將jp2的1、2口相連，選擇死區時間；將jp3的1、2口相連，選擇單路輸出。
2. 接通電源，觀察tp4埠的標準鋸齒波。
3. 將jp1改為2、3兩口相連，選擇訊號頻率為10khz，觀察tp4埠的標準鋸齒波。
4. 觀察軟啟動：按下開機鍵，觀察tp3的電平變化。
5. 改變占空比：v1接+5v，調節rp1，觀察vg1的占空比的變化。
6. 將jp3的1、2口斷開，接通jp4的1、2口，觀察vg1、vg2雙路輸出。
五、 實驗結果及分析
1. jp1的1、2兩口相連時，tp4埠的20khz標準鋸齒波：
圖1 jp1的1、2兩口相連時，tp4的輸出波形
2. 觀察軟啟動，按下開機鍵，觀察tp3的電平變化：
3觀察占空比的變化：
（1）占空比為0.5時vg1的輸出波形：
圖3占空比d=0.5時vg1波形
（2）占空比為0.2時vg1的輸出波形：
圖4占空比d=0.2時vg1波形
4.改變vg1電壓，從而明顯感覺到vg3的變化從而使電壓比 m和占空比改變：
從實驗的結果可以看出：
1. 實驗板上jp1作用是控制三角波的頻率，
2. 實驗版的輸出vg1、vg2為pwm波，改變vg1可調節占空比。
3. 軟啟動時，tp3的電平下降緩慢，可以藉此使得脈衝的寬度從零開始增大，減小衝擊電流。
六、 思考題
1. 如何驗證你設計的pwm控制電路具有穩壓控制功能？
答：調節反饋電壓大小，觀察vg1輸出隨tp1電壓變化和占空比的變化。
2. 如何驗證你設計的pwm控制電路所具有的保護功能？
答：驗證實驗板具有過流保護功能：i1、i2分別加電壓，板子開機逐漸公升高達到一定的值後，燈亮，輸出訊號被封鎖，記錄此時的電壓值。
3. 以你自己的調查或觀察，舉例說明軟啟動的作用。
答：軟啟動可以限制啟動電流，從而達到保護實驗板不被燒毀的作用。
4. 說明限流執行時的pwm控制方式的變化。
答：應將輸出電流作為反饋比較物件。即將原來pwm控制方式的穩壓執行方式轉為限流的不穩壓方式，不再進行增大脈寬的穩壓pwm控制，轉換為電流增大而脈寬減小的限流控制。
控制物件由原來的輸出電壓變為現在的輸出電流。
一、 實驗目的
1. 驗證、研究 dc/dc pwm 公升、降壓變換電路的工作原理和特性。
2. 進一步掌握 pwm 積體電路晶元的應用、設計原則。
3. 建立驅動電路的概念和要求，掌握反饋環節與濾波電路的概念與設計原則。
二、 實驗原理
三、 實驗裝置
1. 電力電子綜合實驗裝置及控制電路實驗板、感測器模組、電源。
2. 各種功率和引數的電感、電容、電阻。
3. 數字式示波器。
四、 實驗步驟
1. 選擇濾波電感電容：
從斷流考慮。在執行範圍內保證不出現斷流的情況。
臨界負載電流為：
設負載電流最小值為0.2a, 取占空比dmin=0.4，fs=10khz,
對應得出的最小電感值應為3.65mh。
再根據脈動電壓公式：
其中：fs為開關頻率，且
取占空比dmin=0.4，fs=10khz,可以得cmin= 7.5uf
並且一定的裕度，根據實驗室的實際情況，我們選擇電感l=10mh，電容c=100uf。
2. 完成主電路元件的連線、驅動電路的連線和控制電路的連線，檢測pwm電路板，並選擇單路輸出：接好tl494驅動線路，將電路板上jp1的2、3引腳連線，確定f=20khz，將jp3的1、2引腳連線，jp2的5、6引腳連線 ，vg1接至示波器ch1，k1閉合，c21充電完成後，觀察產生的pwm波。
3. 保持占空比d=0.5不變，選擇負載r=250ω，改變輸入電壓，使之從80v變化到120v，測得輸出電壓、輸入輸出電流的變化。
4. 保持輸入電壓ui=100v、占空比d=0.5不變，改變負載，測得輸出電壓、輸入輸出電流的變化。
5. 保持輸入電壓ui=100v不變，選擇負載r=250ω，改變占空比，使之從電流連續變化到斷流，測得輸出電壓、輸入輸出電流的變化。
五、 實驗結果及分析
1. vs=100v,r=200(歐)，t=90us，改變占空比
2. vs=100v,d=0.5,改變負載電阻
3．d=0.5，r=250，改變輸入電壓
圖1 vo—d圖
如圖，顯然輸出電壓與占空比之間有較為明顯的線性關係，vo與d呈正比
圖2 vo—r圖
如圖，輸出電壓隨r增大而增大，雖說為表現出良好的線性關係，故占空比和輸入電壓不變的情況下，輸出電壓隨電阻增大而增大
圖3 vo—vs圖
分析有輸出電壓與輸入電壓依舊呈正比與線性關係，線性度較好
六、 思考題
1、buck電路中電感電流連續與否會有什麼影響？哪些引數會影響電流連續？實驗中如何保證電流連續？
答：在電流不連續時，輸出電壓會略高於電流連續情況下的輸出電壓。
根據臨界電流表示式可知，當負載電流小於臨界值時即會發生斷流現象，即電感l值、電源電源頻率fs、占空比d及輸出電壓都會影響電流的連續性。實驗中，可以通過選用大電感，增大占空比，或增大開關頻率來保證負載電流大於臨界值，從而使電感電流連續。
2、boost電路中，為什麼d不能等於1？實驗中如何保證d≠1？
答：因為在boost變換器中，開關管導通時，電源與負載脫離，其能量全部儲存在電感中，當開關管關斷時，能量才從電感中釋放到負載。如果占空比d接近於1，那麼開關接近於全導通狀態，幾乎沒有關斷時間，那麼電感在開關管導通期間儲存的能量沒有時間釋放，將造成電感飽和，直至燒毀。
因此boost變換器不宜在占空比d接近1的情況下工作。同時，從boost變換器在電感電流連續工況時的變壓比表示式也可以看出，當占空比d接近1時，變壓比m接近於無窮大，這顯然與實際不符，將造成電路無法正常工作。
3、兩種電路中l和c的設計應該滿足什麼要求？
答：兩電路中l和c都是起濾波作用。對於lc設計濾波時的要求：
①負載上的單次諧波電壓和總諧波電壓降低到允許範圍內；電源中單次諧波電流和總諧波電流降低到允許範圍內。
②濾波電感基波阻抗不大，負載變化時開關電路輸入電壓波動不大，負載電壓波動不大。
③濾波器lc電壓、電流的kva值小，成本低、體積小、重量輕。
4、實驗電路中，開關管的驅動電路要求有哪些？
答：驅動電路需要提供持續的驅動電流，要求如下：
①開通時有較高的基極驅動電流ib強觸發，以減短開通時間
②開通後在通態下基極電流要適當減小，以減少通態時基射結損耗，同時使開關管不致過飽和導通。
③關斷時是假反向的基射極電壓，這能增加電力電晶體的集射極阻斷電壓的能力。
④斷態時最好外加反向的基射極電壓，這能增加電力電晶體的集射極阻斷電壓的能力。
一、 實驗目的
1. 了解閘流體相控整合觸發電路的功能和觸發脈衝訊號的移相調控方法。
2. 掌握三相橋式相控整流電路輸出直流電壓的控制特性。
3. 觀察電阻負載、電感性負載時輸出直流電壓及輸入交流電流波形。
二、 實驗原理
1. 相控整流電路
相控整流是在閘流體承受正向電壓時，通過控制其觸發脈衝相對於承受的交流電源電壓的相位(即控制角)，來控制其導通時間，在整流電路的輸出端得到脈動的整流電壓。改變觸發脈衝出現的時刻，即改變控制角的大小，使輸出整流平均電壓發生改變，獲得所需要的整流電壓值，就稱為「相控」；相控整流有多種形式：單相橋式、三相半波、三相橋式等，本實驗採用三相橋式。
實驗電路如圖1所示。
2. 相控整流電路中閘流體的觸發要求
觸發脈衝電流必須與閘流體承受的交流電壓嚴格同步，任何時刻都必須有兩個閘流體（上、下各乙個閘流體）同時被觸發導通。觸發控制角與整流直流輸出電壓平均值的關係為，式中，為線電壓有效值。
3. 相控整流電路中觸發脈衝的實現
脈衝需按照輸出電壓的數值要求延遲角，且需要足夠的幅值和寬度。本實驗採用與功率閘流體整合於一體的數字檢測與脈衝控制。
電力電子實驗報告
單項半控橋整流電路實驗 一 實驗內容 1.實現控制觸發脈衝與閘流體同步 2.觀測單相半控橋在純阻性負載時ud uvt波形，測量最大移相範圍及輸入輸出特性 3.單相半控橋在阻性 感性負載時，測量最大移相範圍，觀察失控現象並討論解決方案。二 實驗器材 1.電力電子及電氣傳動教學實驗臺 mcl 型 2.數...
電力電子實驗報告
南昌大學實驗報告 學生姓名 學號 專業班級 實驗型別 驗證 綜合 設計 創新實驗日期 實驗成績 一 實驗專案名稱 鋸齒波同步移相觸發電路實驗 二 實驗目的 1 加深理解鋸齒波同步移相觸發電路的工作原理及各元件的作用。2 掌握鋸齒波同步觸發電路的除錯方法。三 實驗內容 1 鋸齒波同步觸發電路的除錯。2...
電力電子實驗報告
西安電子科技大學 實驗一控制電路及交流調壓實驗 一 實驗內容 1 單結電晶體bt33構成的控制電路除錯，記錄各級波形，形成控制脈衝。2 單相交流調壓電路除錯，實現燈光亮度調節。二 實驗儀器 裝置 軟 硬體 及儀器使用說明 1 單相或三相電源變壓器一台。2 模擬或數字示波器一台。3 單結電晶體 可控矽...