正弦逆變電路實驗開關(guān)電源實驗報告(文件)
【正文】 開關(guān)電源電路的搭建。l 【實驗設(shè)備與儀器】 電力電子與運動控制教學(xué)實驗平臺 示波器及高壓隔離探頭 萬用表l 【實驗電路的組成】 直流供電電源的構(gòu)成開關(guān)電源實驗用的直流電源電路與實驗二正弦逆變電路的電路相同，原理圖見圖31。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。接通輸入變壓器模塊MC0101C上的主電路電源開關(guān)，用萬用表測量并確認濾波模塊MC0601上的輸出直流電壓。 控制電路的構(gòu)成及功能選擇驅(qū)動控制單元MC0510以單片機和IGBT驅(qū)動芯片為核心構(gòu)成，為IGBT模塊MC2018提供控制信號。在本實驗中將“工作方式選擇”旋鈕旋轉(zhuǎn)到“開關(guān)電源”檔。 橋式逆變電路的構(gòu)成直流電壓的逆變輸出由IGBT模塊MC2018實現(xiàn)。在確認電路已斷電且Ud為零后，將直流電壓Ud（圖31中濾波器模塊MC0601的“+”、“”輸出端）分別對應(yīng)地連接到IGBT模塊MC2018的直流電源電壓Ud的“+”、“”輸入端。 l 【實驗內(nèi)容及步驟】 基本功能驗證將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。按下MC0510單元上的紅色“運行/停機”按鈕，“運行”指示燈點亮，此時驅(qū)動信號送出，實驗電路開始工作。用示波器觀察IGBT驅(qū)動信號、MC0601模塊上高頻變壓器的原邊側(cè)和副邊側(cè)、整流橋輸出端、高頻電感兩端及直流輸出電壓Uo的波形。調(diào)整“開關(guān)頻率選擇”旋鈕，將驅(qū)動信號的開關(guān)頻率改變?yōu)?千周，重復(fù)步驟（1）和（2）中的實驗內(nèi)容，觀測并記錄“重載”時（此時仍并聯(lián)接入3個燈泡）的實驗結(jié)果。將待測電流回路串聯(lián)接入到MC0512模塊上霍爾電流傳感器右側(cè)“被測電流”的“＋”和“－”兩個輸入端，接通電源后，測量該路霍爾電流傳感器左側(cè)“輸出電壓”端口的電壓值，或用示波器觀測該點波形，得到該回路的電流值或波形。 當(dāng)需要改變電路接線、改變電路的開關(guān)頻率或負載大小時，一定要先關(guān)斷電路的電源，然后再進行操作。 在測量電壓較高的信號時，應(yīng)使用帶有隔離的高壓示波器探頭，一般選擇衰減倍數(shù)為X100。 根據(jù)重載時表31的記錄數(shù)據(jù)，繪制Uo/Udα曲線，與理想曲線進行比較，分析產(chǎn)生差異的原因。說明輕載時波形畸變的原因。 寫出實驗的心得和體會，以及對實驗的改進意見或其他建議。分別測試和記錄占空比α = 25% 時兩種負載情況下上述各點的波形。解答：主電路原理圖如下（取自實驗指示書）： 電路工作原理： 通過改變控制信號的占空比，在變壓器的原邊側(cè)測得的不同占空比的方波，再通過變壓器的整流、濾波后得到幅值不同的直流，從而實現(xiàn)通過改變驅(qū)動信號占空比得到不同直流電壓的目的。可以看出還是比較相近的。在較低頻率下，占空比大約在35%左右就趨于飽和，此后Uo/Ud不再隨著占空比的增大而增大。說明輕載時波形畸變的原因。相比之下輕載的失真更為嚴重，這是因為輕載條件下電流的斷續(xù)更為嚴重，又由于電路中存在有電感和電容，所以還可能產(chǎn)生了一定的振蕩，因此會導(dǎo)致波形嚴重失真。解答：開關(guān)頻率為5千周時，重載情況下各點波形的時序圖如下所示：IGBT驅(qū)動信號高頻變壓器原邊側(cè)高頻變壓器副邊側(cè)整流橋輸出端高頻電感兩端直流輸出電壓由上可知在開關(guān)頻率降低時，波形的失真更加嚴重了。所以提高開關(guān)頻率對于提高輸出波形的質(zhì)量和減小噪聲都有很重要的意義。本學(xué)期的電力電子實驗就此結(jié)束了，回想起來還是很有收獲的。清華大學(xué)自動化系96班胡沛弦。通過這三次的實際操作，也使我了解了電力電子中常用電路的具體工作情況和可能存在的問題，將理論知識和實際相結(jié)合，有助于加深對于本門課程的理解。在實驗做出的波形中有很多存在著振蕩和噪聲，因此拍攝的波形也是各種抖動，而且相比之下不同的實驗臺做出的波形還是不一樣的，可能是每一個實驗臺上的儀器各自的特性不盡相同，而且噪聲也不一樣，甚至有的會產(chǎn)生噪聲的疊加。但是由于負載上并聯(lián)了有大電容進行濾波，所以在輸出上看失真存在但并不是特別的明顯。 對比開關(guān)頻率降低時電路工作波形的不同， 分析其原因。這是由于在一個周期內(nèi)變壓器和電感上的能量變化較為劇烈，電流產(chǎn)生斷續(xù)。3. 在占空比α = 25% 和開關(guān)頻率為 15 千周的條件下，分別繪制 IGBT 驅(qū)動信號、MC0601 模塊上高頻變壓器的原邊側(cè)和副邊側(cè)、整流橋輸出端、高頻電感兩端及直流輸出電壓 Uo 在重載和輕載時的時序波形圖。同時繪制出低頻5千周條件下Uo/Ud –α實際曲線與理想曲線如下：可以看到在低頻5千周的條件下測出的Uo/Ud實際值大于理論值，而且在Uo/Ud=。 說明占空比的變化對開關(guān)電源輸出電壓的影響。（1） 占空比的影響開關(guān)頻率選擇為5千周，比α為5％～50％的條件下，測試電路參數(shù)并填入下表：開關(guān)頻率：5千周 負載情況：重載 波形情況（是否變形）α(%)515253545Uo(V)Ud(V)波形情況是是是否否不同占空比時的圖像如下：占空比為5%占空比為15%占空比為25%占空比為35%占空比為45%（2） 開關(guān)頻率5千周重在情況下的波形測量α= 25%，重載情況下各點波形如下：IGBT驅(qū)動信號高頻變壓器原副邊整流橋輸出端高頻電感兩端直流輸出電壓4. 電流測量（選作）：（此時α= 45%）。開關(guān)頻率選擇為15千周，比α為5％～50％的條件下，測試電路參數(shù)并填入下表：開關(guān)頻率：15千周 負載情況：重載 波形情況（是否變形）α(%)Uo(V)Ud(V)波形情況是是是輕微失真幾乎不失
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