正弦逆變電路實(shí)驗(yàn)開(kāi)關(guān)電源實(shí)驗(yàn)報(bào)告-資料下載頁(yè)
2025-06-24 06:30本頁(yè)面
【正文】 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。分別測(cè)試和記錄占空比α = 25% 時(shí)兩種負(fù)載情況下上述各點(diǎn)的波形。重載情況下：IGBT驅(qū)動(dòng)信號(hào)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輕載情況下：IGBT驅(qū)動(dòng)信號(hào)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3. 不同開(kāi)關(guān)頻率對(duì)電路工作性能的影響：調(diào)整“開(kāi)關(guān)頻率選擇”旋鈕，將驅(qū)動(dòng)信號(hào)的開(kāi)關(guān)頻率改變?yōu)?5 千周，重復(fù)步驟上面的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，觀測(cè)并記錄“重載”時(shí)（此時(shí)仍并聯(lián)接入3 個(gè)燈泡）的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。（1） 占空比的影響開(kāi)關(guān)頻率選擇為5千周，比α為5％～50％的條件下，測(cè)試電路參數(shù)并填入下表：開(kāi)關(guān)頻率：5千周 負(fù)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(shí)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(kāi)關(guān)頻率5千周重在情況下的波形測(cè)量α= 25%，重載情況下各點(diǎn)波形如下：IGBT驅(qū)動(dòng)信號(hào)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(cè)量（選作）：（此時(shí)α= 45%）。l 【實(shí)驗(yàn)分析】1. 繪制開(kāi)關(guān)電源實(shí)驗(yàn)電路的主電路原理圖并分析其工作原理。解答：主電路原理圖如下（取自實(shí)驗(yàn)指示書(shū)）： 電路工作原理： 通過(guò)改變控制信號(hào)的占空比，在變壓器的原邊側(cè)測(cè)得的不同占空比的方波，再通過(guò)變壓器的整流、濾波后得到幅值不同的直流，從而實(shí)現(xiàn)通過(guò)改變驅(qū)動(dòng)信號(hào)占空比得到不同直流電壓的目的。2. 根據(jù)重載時(shí)的記錄數(shù)據(jù)，繪制 Uo/Ud α曲線(xiàn)，與理想曲線(xiàn)進(jìn)行比較， 分析產(chǎn)生差異的原因。 說(shuō)明占空比的變化對(duì)開(kāi)關(guān)電源輸出電壓的影響。解答：根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)，繪制出高頻15千周下Uo/Ud –α實(shí)際曲線(xiàn)與理想曲線(xiàn)如下： 其中藍(lán)線(xiàn)為實(shí)際測(cè)得的數(shù)據(jù)繪制的曲線(xiàn)，黑線(xiàn)為理論計(jì)算的曲線(xiàn)?？梢钥闯鲞€是比較相近的。實(shí)驗(yàn)較為理想。同時(shí)繪制出低頻5千周條件下Uo/Ud –α實(shí)際曲線(xiàn)與理想曲線(xiàn)如下：可以看到在低頻5千周的條件下測(cè)出的Uo/Ud實(shí)際值大于理論值，而且在Uo/Ud=。計(jì)算可知當(dāng)占空比為50%。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。這是由于在低頻情況下電流斷續(xù)更加嚴(yán)重，所以在占空比未達(dá)到50%時(shí)就達(dá)到了最大值。3. 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。分析不同負(fù)載情況下電路的工作狀態(tài)。說(shuō)明輕載時(shí)波形畸變的原因。解答：15千周下重載情況時(shí)的時(shí)序圖如下：IGBT驅(qū)動(dòng)信號(hào)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 15千周下輕載情況的時(shí)序圖如下：IGBT驅(qū)動(dòng)信號(hào)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見(jiàn)，不論是輕載還是重載，都會(huì)有一定的失真出現(xiàn)，不再是完美的方波。這是由于在一個(gè)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)。若占空比較高的話(huà)那么波形的失真將會(huì)有所改觀。相比之下輕載的失真更為嚴(yán)重，這是因?yàn)檩p載條件下電流的斷續(xù)更為嚴(yán)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(huì)導(dǎo)致波形嚴(yán)重失真。4. 在占空比α = 25% 和開(kāi)關(guān)頻率為5千周的條件下，繪制“重載”時(shí)上述各點(diǎn)的時(shí)序波形圖。 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。說(shuō)明開(kāi)關(guān)頻率的變化對(duì)開(kāi)關(guān)電源工作性能和噪聲的影響。解答：開(kāi)關(guān)頻率為5千周時(shí)，重載情況下各點(diǎn)波形的時(shí)序圖如下所示：IGBT驅(qū)動(dòng)信號(hào)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(kāi)關(guān)頻率降低時(shí)，波形的失真更加嚴(yán)重了。這是由于開(kāi)關(guān)頻率降低之后，一個(gè)周期的時(shí)間變長(zhǎng)了，而一個(gè)周期內(nèi)電感與變壓器上的能量不足以維持電流的連續(xù)，而同時(shí)電路內(nèi)存在有電感和電容效應(yīng)，電路的震蕩就更加嚴(yán)重了。但是由于負(fù)載上并聯(lián)了有大電容進(jìn)行濾波，所以在輸出上看失真存在但并不是特別的明顯。同時(shí)在實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以聽(tīng)見(jiàn)很刺耳的聲音，一開(kāi)始還不知道是什么原因，關(guān)掉電路后發(fā)現(xiàn)聲音消失了，因此可以判斷是電路中產(chǎn)生的噪聲。所以提高開(kāi)關(guān)頻率對(duì)于提高輸出波形的質(zhì)量和減小噪聲都有很重要的意義。l 【實(shí)驗(yàn)心得體會(huì)】這個(gè)實(shí)驗(yàn)和第二個(gè)實(shí)驗(yàn)相類(lèi)似，甚至電路都不需要特別大的改動(dòng)，同時(shí)此電路涉及的電壓也比第一個(gè)要高，實(shí)驗(yàn)時(shí)需要注意。在實(shí)驗(yàn)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(dòng)，而且相比之下不同的實(shí)驗(yàn)臺(tái)做出的波形還是不一樣的，可能是每一個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)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(huì)產(chǎn)生噪聲的疊加。實(shí)驗(yàn)分析的時(shí)候由于結(jié)果的獨(dú)特性，所以分析也沒(méi)有統(tǒng)一的答案，鍛煉了探究的能力。本學(xué)期的電力電子實(shí)驗(yàn)就此結(jié)束了，回想起來(lái)還是很有收獲的。當(dāng)然這也是為數(shù)不多的強(qiáng)電實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性也必須大大提高。通過(guò)這三次的實(shí)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(wèn)題，將理論知識(shí)和實(shí)際相結(jié)合，有助于加深對(duì)于本門(mén)課程的理解。最后感謝白冰同學(xué)在本學(xué)期實(shí)驗(yàn)中的配合以及在實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫(xiě)中的幫助，同時(shí)也感謝實(shí)驗(yàn)室的老師及助教在實(shí)驗(yàn)中給予的幫助和提示，正是在這些幫助和指引之下，促成了每一次的又快又好的完成實(shí)驗(yàn)，得到成功結(jié)果。清華大學(xué)自動(dòng)化系96班胡沛弦
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