正弦逆變電路實驗開關(guān)電源實驗報告-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量：在占空比α 的一定范圍內(nèi)， 通過改變并聯(lián)燈泡的數(shù)量， 觀測并比較重載 （電感電流連續(xù)，此時并聯(lián)接入 3 個燈泡）和輕載（電感電流斷續(xù)，此時只接入一功率為 40W 的燈泡）情況下波形的不同之處。對比開關(guān)頻率降低時電路工作波形的不同，分析其原因。 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。 當發(fā)現(xiàn)實驗裝置工作不正常時，應(yīng)切斷電源，保持現(xiàn)場，認真檢查原因，排除故障后再繼續(xù)進行實驗。 嚴禁在電路空載（負載開路）的情況下通電做實驗。 l 【實驗注意事項】 線路連接完畢以后要認真檢查，待確認無誤后方可通電和做實驗。當改變開關(guān)頻率時，注意分辨實驗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，測試電路參數(shù)并記錄至少5組測試結(jié)果，將測試結(jié)果填入表31中，同時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“開關(guān)電源”工作指示燈是否正確點亮。 高頻整流電路及負載的構(gòu)成將IGBT模塊MC2018上的輸出連接到開關(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個燈泡（額定電壓110V、最大功率120W）。注意信號連接的對應(yīng)關(guān)系。注意：如果用U型短接橋?qū)Ⅱ?qū)動控制單元MC0510左側(cè)下方的“禁止”端口短接，則MC0510單元上的“故障”指示燈點亮并發(fā)出蜂鳴的報警信號，同時關(guān)閉所有驅(qū)動輸出，用此功能實現(xiàn)對實驗電路的保護。開關(guān)電源的原理圖見圖32。注意：在實驗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。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。 在不同開關(guān)頻率、不同占空比和不同的負載情況下，觀測負載上輸出電壓的變化情況。觀察在不同開關(guān)頻率和負載時開關(guān)電源的工作狀況，分析開關(guān)頻率和負載大小的變化對開關(guān)電源工作性能的影響。解答：可以采取的措施有：（1） 提高開關(guān)頻率（2） 合理配置濾波器參數(shù)，提高對于高頻信號的濾除能力（3） 對死區(qū)時間與最小脈寬限制等造成的失真進行對應(yīng)諧波補償（4） 提高控制器件的開關(guān)速度（5） 提高直流電源的穩(wěn)定性l 【實驗心得體會】本次實驗的過程比較復(fù)雜，預(yù)習過程中對于實驗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，對于高頻的濾除作用就越好，所以得到的波形就越平滑。開關(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)開關(guān)頻率的變化對逆變電路工作性能（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)（取自實驗指示書）：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，作用效果基本相同。用萬用表分別測量正弦輸出電壓的最大有效值 Uomax 和此時的主電路直流輸入電壓 Ud，觀察開關(guān)頻率對輸出正弦波形的平滑度、失真度和高頻諧波頻率的影響，分辨實驗裝置發(fā)出的噪聲大小。3. 實驗電路中工作波形的測量：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IGBT驅(qū)動信號、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)制度和輸出頻率對輸出波形有效值和頻率的影響。 當發(fā)現(xiàn)實驗裝置工作不正常時，應(yīng)切斷電源，保持現(xiàn)場，認真檢查原因，排除故障后再繼續(xù)進行實驗。 嚴禁在電路空載（負載開路）的情況下通電做實驗。l 【實驗注意事項】 線路連接完畢以后要認真檢查，待確認無誤后方可通電和做實驗。將測試結(jié)果填入表21。 開關(guān)頻率對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行。本步驟結(jié)束后按圖22和實驗初始參數(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），觀察負載燈泡亮度的變化情況；調(diào)節(jié)“輸出頻率”旋鈕，觀察負載燈泡上輸出正弦波頻率的變化范圍。選擇開關(guān)頻率為15千周。 高頻濾波電路及負載的構(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。注意信號連接的對應(yīng)關(guān)系。注意：如果用U型短接橋?qū)Ⅱ?qū)動控制單元MC0510左側(cè)下方的“禁止”端口短接，則MC0510單元上的“故障”指示燈點亮并發(fā)出蜂鳴的報警信號，同時關(guān)閉所有驅(qū)動輸出，用此功能實現(xiàn)對實驗電路的保護。正弦逆變電路的原理圖見圖22。注意：在實驗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。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 【實驗內(nèi)容】 單相正弦逆變電路的搭建； 測量 IGBT 驅(qū)動信號和主電路各點的工作波形，分析電路的工作原理； 在阻性負載下觀測逆變電路在不同輸出頻率和幅度時的波形和輸出正弦電壓有效值； 分析電路參數(shù)和開關(guān)頻率的變化對逆變電路工作性能的影響； 電流測量（選做）。對正弦逆變電路在電阻負載時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)頻率對電路工作波形和性能的影
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