正弦逆變電路實驗開關電源實驗報告(編輯修改稿)
2025-07-21 06:30 本頁面
【文章內容簡介】 一方波序列只含有某一較低頻率的諧波分量以及開關頻率對應的高頻諧波分量。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． 總結開關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：由測試結果可知：開關頻率越高，Uomax/Ud越小，波形越平滑，波形失真程度越小，高頻諧波幅值越小、頻率越高，噪聲越微弱。分析原因可知，開關頻率越高，開關損耗自然會上升，這可能是導致Uomax/Ud變小的原因。由于輸出波形中的高頻分量頻率與開關頻率相等，故開關頻率越高，高頻分量頻率越高。開關頻率越高，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。然而開關頻率高時，脈寬數(shù)會變小，而由于最小脈寬的限制，更多的脈沖會被略去，波形會失真。因此從失真的角度來說，開關頻率越低，波形的失真越小。3． 分析電路濾波參數(shù)的變化對負載輸出波形的影響。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。但是與此同時LC若過大的話會對基波分量造成嚴重的影響，使得輸出波形的幅值降低。綜合考慮就應該選擇比較合適的LC，已得到較好的輸出波形和幅值。4． 分析改變調制度和輸出頻率對輸出波形有效值和頻率的影響。解答：由SPWM的原理可知，若調制度越高，輸出波形的有效值越大。開關頻率不會影響輸出波形的基波頻率，但是會影響到高次諧波的頻率。調制采用的調制信號波形的頻率即為輸出波形基波頻率。5． 說明為使輸出波形盡可能接近正弦波可以采取的措施。解答：可以采取的措施有：（1） 提高開關頻率（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諧波補償（4） 提高控制器件的開關速度（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雜，預習過程中對于實驗的理解就顯得比較重要了。不過本次實驗在課程上的理論知識還是比較清晰的，所以在實驗過程中也沒有遇到特別大的問題。當然了，這也得感謝一直與我作為搭檔的白冰同學，兩個人的合理分工使得實驗進行的較快，效率較高，實驗記錄數(shù)據(jù)和拍照等活動都進行的非常順利。Experiment 3 開關電源實驗l 【實驗目的】了解脈寬調制（PWM）的作用，掌握開關電源的工作原理。觀察在不同開關頻率和負載時開關電源的工作狀況，分析開關頻率和負載大小的變化對開關電源工作性能的影響。加深對橋式變換電路工作原理及特性的理解。l 【實驗內容】 開關電源電路的搭建。 在不同開關頻率、不同占空比和不同的負載情況下，觀察和測量高頻變壓器原副邊、高頻整流輸出端和直流輸出電壓的波形變化情況。 在不同開關頻率、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。 電流測量（選做）。l 【實驗設備與儀器】 電力電子與運動控制教學實驗平臺 示波器及高壓隔離探頭 萬用表l 【實驗電路的組成】 直流供電電源的構成開關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。模塊MC0101C為輸入變壓器模塊，其中LL2和L3為三相電源進線端，接三相380V市電（實驗裝置中已連接好）。將標有2U3和2W3的端口分別與2V3端用U型短接橋連接，構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在空載時約為220V。接通輸入變壓器模塊MC0101C上的主電路電源開關，用萬用表測量并確認濾波模塊MC0601上的輸出直流電壓。若測量結果距直流220V相差較大，嚴禁繼續(xù)往下做實驗。注意：在實驗過程中始終用輸入變壓器模塊MC0101C上的開關控制主電路的通斷。開關在“I”位置時主電路接通，開關在“O”位置時主電路斷開。 控制電路的構成及功能選擇驅動控制單元MC0510以單片機和IGBT驅動芯片為核心構成，為IGBT模塊MC2018提供控制信號。此實驗中選擇在“開關電源”工作模式下運行。開關電源的原理圖見圖32。將直流電源模塊MC0201D上的＋15V、0V和－15V用U型短接橋分別與驅動控制單元MC0510上的＋15V、0V和－15V端口連接好，調節(jié)MC0510單元上方左側的“開關頻率選擇”旋鈕可設定驅動信號的開關頻率；調節(jié)右側的“工作方式選擇”旋鈕可選定工作方式。在本實驗中將“工作方式選擇”旋鈕旋轉到“開關電源”檔。當控制電路通電后，對應的“開關電源”紅色指示燈將點亮。注意：如果用U型短接橋將驅動控制單元MC0510左側下方的“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，同時關閉所有驅動輸出，用此功能實現(xiàn)對實驗電路的保護。只有重新上電后控制電路才能恢復工作。 橋式逆變電路的構成直流電壓的逆變輸出由IGBT模塊MC2018實現(xiàn)。將MC0510單元的G1和EG2和EG3和E3以及G4和E4共4組IGBT驅動信號用合適長度的導線分別連接到IGBT模塊MC2018上相應的G1和EG2和EG3和E3以及G4和E4。注意信號連接的對應關系。將MC2018模塊上的4組IGBT單元VTVTVT3和VT4按照圖32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部連接好)。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
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