正弦逆變電路實(shí)驗(yàn)開關(guān)電源實(shí)驗(yàn)報(bào)告(已修改)
2025-07-06 06:30 本頁面
【正文】 清華大學(xué) 電力電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)報(bào)告 25 / 25正弦逆變電路實(shí)驗(yàn)開關(guān)電源實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告 班級(jí)：自96 學(xué)號(hào)： 姓名：胡沛弦 同組同學(xué)：白冰2011年12月13日Experiment 2 正弦逆變電路實(shí)驗(yàn)l 【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹空莆諉蜗嗾夷孀冸娐返慕M成和工作原理，熟悉橋式SPWM逆變電路主電路中各元器件的作用。對(duì)正弦逆變電路在電阻負(fù)載時(shí)的工作情況及其波形作全面分析，研究電路參數(shù)和開關(guān)頻率對(duì)電路工作波形和性能的影響。l 【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】 單相正弦逆變電路的搭建； 測(cè)量 IGBT 驅(qū)動(dòng)信號(hào)和主電路各點(diǎn)的工作波形，分析電路的工作原理； 在阻性負(fù)載下觀測(cè)逆變電路在不同輸出頻率和幅度時(shí)的波形和輸出正弦電壓有效值； 分析電路參數(shù)和開關(guān)頻率的變化對(duì)逆變電路工作性能的影響； 電流測(cè)量（選做）。l 【實(shí)驗(yàn)設(shè)備與儀器】 電力電子與運(yùn)動(dòng)控制教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)； 示波器及高壓隔離探頭； 萬用表。l 【實(shí)驗(yàn)電路的組成】 直流供電電源的構(gòu)成正弦逆變電路實(shí)驗(yàn)用的直流電源電路與《實(shí)驗(yàn)一》中采用的主電路相似，原理圖見圖21。模塊MC0101C為輸入變壓器模塊，其中LL2和L3為三相電源進(jìn)線端，接三相380V市電（實(shí)驗(yàn)裝置中已連接好）。將標(biāo)有2U3和2W3的端口分別與2V3端用U型短接橋連接，構(gòu)成變壓器副邊星形輸出。選取2U2V1和2W1三端與整流模塊MC0308的輸入端分別相連，此時(shí)的變壓器輸出相電壓約為90V（15V+75V）。將濾波模塊MC0601與整流模塊MC0308用U型短接橋連接組成整流濾波電路。用U型短接橋連接濾波模塊MC0601上的濾波電容。整流濾波電路的輸出端作為逆變電路主電路的供電電源。該直流供電電源的輸出電壓Ud在空載時(shí)約為220V。接通輸入變壓器模塊MC0101C上的主電路電源開關(guān)，用萬用表測(cè)量并確認(rèn)濾波模塊MC0601上的輸出直流電壓。若測(cè)量結(jié)果距直流220V相差較大，嚴(yán)禁繼續(xù)往下做實(shí)驗(yàn)。注意：在實(shí)驗(yàn)過程中始終用輸入變壓器模塊MC0101C上的開關(guān)控制主電路的通斷。開關(guān)在“I”位置時(shí)主電路接通，開關(guān)在“O”位置時(shí)主電路斷開。 控制電路的構(gòu)成及功能選擇驅(qū)動(dòng)控制單元MC0510以單片機(jī)和IGBT驅(qū)動(dòng)芯片為核心構(gòu)成，為IGBT模塊MC2018提供控制信號(hào)。此實(shí)驗(yàn)中選擇在“正弦逆變”工作模式下運(yùn)行。正弦逆變電路的原理圖見圖22。將直流電源模塊MC0201D上的＋15V、0V和－15V用U型短接橋分別與驅(qū)動(dòng)控制單元MC0510上的＋15V、0V和－15V端口連接好，調(diào)節(jié)MC0510單元上方左側(cè)的“開關(guān)頻率選擇”旋鈕可設(shè)定驅(qū)動(dòng)信號(hào)的開關(guān)頻率；調(diào)節(jié)右側(cè)的“工作方式選擇”旋鈕可選定工作方式。在本實(shí)驗(yàn)中將“工作方式選擇”旋鈕旋轉(zhuǎn)到“正弦逆變”檔。當(dāng)控制電路通電后，對(duì)應(yīng)的“正弦逆變”紅色指示燈將點(diǎn)亮。注意：如果用U型短接橋?qū)Ⅱ?qū)動(dòng)控制單元MC0510左側(cè)下方的“禁止”端口短接，則MC0510單元上的“故障”指示燈點(diǎn)亮并發(fā)出蜂鳴的報(bào)警信號(hào)，同時(shí)關(guān)閉所有驅(qū)動(dòng)輸出，用此功能實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)電路的保護(hù)。只有重新上電后控制電路才能恢復(fù)工作。 橋式逆變電路的構(gòu)成直流電壓的逆變輸出由IGBT模塊MC2018實(shí)現(xiàn)。將MC0510單元的G1和EG2和EG3和E3以及G4和E4共4組IGBT驅(qū)動(dòng)信號(hào)用合適長(zhǎng)度的導(dǎo)線分別連接到IGBT模塊MC2018上相應(yīng)的G1和EG2和EG3和E3以及G4和E4。注意信號(hào)連接的對(duì)應(yīng)關(guān)系。將MC2018模塊上的4組IGBT單元VTVTVT3和VT4按照?qǐng)D22所示的連線方式連接，注意將VT1和VT2上下串聯(lián)為一組橋臂，VT3和VT4上下串聯(lián)為一組橋臂，兩組橋臂再并聯(lián)連接(緩沖電路已在模塊內(nèi)部連接好)。在確認(rèn)電路已斷電且Ud為零后，將直流電壓Ud（圖21中濾波器模塊MC0601的“+”、“”輸出端）分別對(duì)應(yīng)地連接到IGBT模塊MC2018的直流電源電壓Ud的“+”、“”輸入端。注意：切勿接錯(cuò)電源極性。 高頻濾波電路及負(fù)載的構(gòu)成將IGBT模塊MC2018上的輸出與高頻濾波模塊MC0612上的電感和電容連接好，參見圖22。其中兩個(gè)電感的電感值各為2mH。負(fù)載使用模塊MC1093E上的3個(gè)燈泡（額定電壓220V、額定功率90W）。 l 【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟】 正弦逆變電路基本功能的驗(yàn)證將MC0510單元上的“輸出幅度”旋鈕回零，保證通電后的輸出電壓最小。選擇開關(guān)頻率為15千周。接通控制回路電源，觀察“正弦逆變”工作指示燈是否正確點(diǎn)亮。確認(rèn)正常后，接通主電路電源。按下MC0510單元上的紅色“運(yùn)行/停止”按鈕，“運(yùn)行”指示燈點(diǎn)亮，此時(shí)驅(qū)動(dòng)信號(hào)送出，實(shí)驗(yàn)電路開始工作。調(diào)節(jié)“輸出幅度”旋鈕（改變調(diào)制度），觀察負(fù)載燈泡亮度的變化情況；調(diào)節(jié)“輸出頻率”旋鈕，觀察負(fù)載燈泡上輸出正弦波頻率的變化范圍。在輸出頻率為50Hz時(shí)，觀測(cè)輸出正弦波上疊加的高頻諧波分量的幅值和頻率。 濾波器參數(shù)對(duì)電路工作性能的影響將MC0612模塊上的3個(gè)電容并聯(lián)，按照步驟（1）的方式，觀察負(fù)載輸出正弦電壓平滑度的變化情況，與步驟（1）所測(cè)的輸出波形對(duì)比高頻諧波幅值的大小并給出結(jié)論?；蛘邇H去掉一個(gè)高頻電感（另一個(gè)電感必須按圖22正確連接），重復(fù)上述內(nèi)容。本步驟結(jié)束后按圖22和實(shí)驗(yàn)初始參數(shù)恢復(fù)原先的接線。 實(shí)驗(yàn)電路中工作波形的測(cè)量將輸出正弦波頻率調(diào)整為55Hz，分別將輸出電壓有效值調(diào)整為0V、55V和110V，觀測(cè)IGBT驅(qū)動(dòng)信號(hào)、IGBT模塊MC2018的“H橋”輸出端、MC0612模塊上的高頻電感兩端以及輸出正弦電壓的波形。觀察SPWM波形最大/最小占空比的變化，分析逆變電路的工作原理及高頻濾波電感電容的作用。觀察并分析在一個(gè)正弦輸出周期內(nèi)SPWM波形的變化規(guī)律（可與驅(qū)動(dòng)信號(hào)做對(duì)比）。 開關(guān)頻率對(duì)電路工作性能和噪聲的影響注意：調(diào)整“開關(guān)頻率選擇”旋鈕一定要在斷電的情況下進(jìn)行
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