正弦逆變電路實(shí)驗(yàn)開(kāi)關(guān)電源實(shí)驗(yàn)報(bào)告-全文預(yù)覽
【正文】 真占空比為5%占空比為15%占空比為25%占空比為35%占空比為45%2. 重載和輕載條件下的波形測(cè)量：在占空比α 的一定范圍內(nèi)， 通過(guò)改變并聯(lián)燈泡的數(shù)量， 觀測(cè)并比較重載 （電感電流連續(xù)，此時(shí)并聯(lián)接入 3 個(gè)燈泡）和輕載（電感電流斷續(xù)，此時(shí)只接入一功率為 40W 的燈泡）情況下波形的不同之處。對(duì)比開(kāi)關(guān)頻率降低時(shí)電路工作波形的不同，分析其原因。 在占空比α=25%和開(kāi)關(guān)頻率為15千周的條件下，分別繪制IGBT驅(qū)動(dòng)信號(hào)、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(shí)的時(shí)序波形圖。 當(dāng)發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)裝置工作不正常時(shí)，應(yīng)切斷電源，保持現(xiàn)場(chǎng)，認(rèn)真檢查原因，排除故障后再繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 嚴(yán)禁在電路空載（負(fù)載開(kāi)路）的情況下通電做實(shí)驗(yàn)。 l 【實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)】 線路連接完畢以后要認(rèn)真檢查，待確認(rèn)無(wú)誤后方可通電和做實(shí)驗(yàn)。當(dāng)改變開(kāi)關(guān)頻率時(shí)，注意分辨實(shí)驗(yàn)電路的高頻噪聲情況，分析產(chǎn)生噪聲和噪聲大小的原因。分析被測(cè)波形和電壓值發(fā)生變化的原因。在占空比α為5％～50％的條件下，測(cè)試電路參數(shù)并記錄至少5組測(cè)試結(jié)果，將測(cè)試結(jié)果填入表31中，同時(shí)注明高頻變壓器輸入端的波形是否變形。接通控制回路電源，觀察MC0510單元上的“開(kāi)關(guān)電源”工作指示燈是否正確點(diǎn)亮。 高頻整流電路及負(fù)載的構(gòu)成將IGBT模塊MC2018上的輸出連接到開(kāi)關(guān)電源模塊MC0611的高頻變壓器輸入端，并將MC0611模塊的輸出端連接到MC1093F模塊上的3個(gè)燈泡（額定電壓110V、最大功率120W）。注意信號(hào)連接的對(duì)應(yīng)關(guān)系。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)。開(kāi)關(guān)電源的原理圖見(jiàn)圖32。注意：在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中始終用輸入變壓器模塊MC0101C上的開(kāi)關(guān)控制主電路的通斷。整流濾波電路的輸出端作為逆變電路主電路的供電電源。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。 在不同開(kāi)關(guān)頻率、不同占空比和不同的負(fù)載情況下，觀測(cè)負(fù)載上輸出電壓的變化情況。觀察在不同開(kāi)關(guān)頻率和負(fù)載時(shí)開(kāi)關(guān)電源的工作狀況，分析開(kāi)關(guān)頻率和負(fù)載大小的變化對(duì)開(kāi)關(guān)電源工作性能的影響。解答：可以采取的措施有：（1） 提高開(kāi)關(guān)頻率（2） 合理配置濾波器參數(shù)，提高對(duì)于高頻信號(hào)的濾除能力（3） 對(duì)死區(qū)時(shí)間與最小脈寬限制等造成的失真進(jìn)行對(duì)應(yīng)諧波補(bǔ)償（4） 提高控制器件的開(kāi)關(guān)速度（5） 提高直流電源的穩(wěn)定性l 【實(shí)驗(yàn)心得體會(huì)】本次實(shí)驗(yàn)的過(guò)程比較復(fù)雜，預(yù)習(xí)過(guò)程中對(duì)于實(shí)驗(yàn)的理解就顯得比較重要了。解答：由SPWM的原理可知，若調(diào)制度越高，輸出波形的有效值越大。解答：首先LC濾波電路中的LC越大，對(duì)于高頻的濾除作用就越好，所以得到的波形就越平滑。開(kāi)關(guān)頻率越高，輸出波形中帶有的高頻諧波頻率越高，這樣就越容易被LC濾波濾除，所以波形中帶有的高頻諧波幅值越小，波形更加平滑。這樣在經(jīng)過(guò)LC低通濾波之后，高頻分量被濾除，剩下的低頻分量就是近似的正弦波2． 總結(jié)開(kāi)關(guān)頻率的變化對(duì)逆變電路工作性能（含Uomax/Ud 、波形平滑程度、波形失真程度、高頻諧波幅值和頻率以及噪聲等）的影響，分析其原因。解答：原理圖如右側(cè)（取自實(shí)驗(yàn)指示書(shū)）：工作原理：面積等效原理，沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在慣性環(huán)節(jié)上時(shí)，作用效果基本相同。用萬(wàn)用表分別測(cè)量正弦輸出電壓的最大有效值 Uomax 和此時(shí)的主電路直流輸入電壓 Ud，觀察開(kāi)關(guān)頻率對(duì)輸出正弦波形的平滑度、失真度和高頻諧波頻率的影響，分辨實(shí)驗(yàn)裝置發(fā)出的噪聲大小。3. 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。調(diào)節(jié)輸出頻率旋鈕，輸出波形的頻率也隨之變化。 分析改變調(diào)制度和輸出頻率對(duì)輸出波形有效值和頻率的影響。 當(dāng)發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)裝置工作不正常時(shí)，應(yīng)切斷電源，保持現(xiàn)場(chǎng)，認(rèn)真檢查原因，排除故障后再繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 嚴(yán)禁在電路空載（負(fù)載開(kāi)路）的情況下通電做實(shí)驗(yàn)。l 【實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)】 線路連接完畢以后要認(rèn)真檢查，待確認(rèn)無(wú)誤后方可通電和做實(shí)驗(yàn)。將測(cè)試結(jié)果填入表21。 開(kāi)關(guān)頻率對(duì)電路工作性能和噪聲的影響注意：調(diào)整“開(kāi)關(guān)頻率選擇”旋鈕一定要在斷電的情況下進(jìn)行。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。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。選擇開(kāi)關(guān)頻率為15千周。 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(jiàn)圖22。注意信號(hào)連接的對(duì)應(yīng)關(guān)系。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)。正弦逆變電路的原理圖見(jiàn)圖22。注意：在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中始終用輸入變壓器模塊MC0101C上的開(kāi)關(guān)控制主電路的通斷。整流濾波電路的輸出端作為逆變電路主電路的供電電源。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。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(kāi)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）。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(kāi)關(guān)頻率對(duì)電路工作波形和性能的影
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