【正文】 顯著優(yōu)點，因此該理論從80年代提出后受到了國內(nèi)外科技界的極大重視，已成為當(dāng)前電力電子變換器領(lǐng)域的熱門研究技術(shù)。實驗系統(tǒng)原理框圖如圖518所示。系統(tǒng)采用移相控制方式實現(xiàn)零電壓開與關(guān)（簡稱ZVS）。移相控制方式是近年來在全橋變換電路拓?fù)渲袕V泛應(yīng)用的一種軟開關(guān)控制方式，它是諧振變換技術(shù)與常規(guī)PWM技術(shù)的巧妙結(jié)合，既實現(xiàn)了軟開關(guān)又保持了常規(guī)全橋PWM變換電路所具有的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡單、控制方式簡單、開關(guān)頻率恒定、元器件的電壓和電流應(yīng)力小等一系列優(yōu)點。移相控制方式的基本工作原理為；每個橋臂的兩個開關(guān)管180o互補(bǔ)導(dǎo)通，兩個橋臂的導(dǎo)通之間相差一個相位，即所謂移相角，通過調(diào)節(jié)此移相角的大小，來調(diào)節(jié)輸出電壓脈沖寬度，從而達(dá)到調(diào)節(jié)輸出電壓的目的。移相控制軟開關(guān)的一個特有現(xiàn)象，也可以說是其主要不足的是存在副邊占空比丟失現(xiàn)象，即副邊占空比小于原邊的占空比，兩者的差值通常用Dloss表示，而且諧振電感越大、負(fù)載越大、主電路電壓越低則Dloss越大。系統(tǒng)工作原理如下：如果能使VT1與VT3分別在VT2和VT4之前先關(guān)斷，而后再關(guān)斷VT2和VT4，即可實現(xiàn)ZVS，為此可稱VT1與VT3為超前橋臂，而VT2與VT4則稱滯后橋臂。兩個橋臂開關(guān)管的軟關(guān)斷均靠與其并聯(lián)的吸收電容（C1C4）實現(xiàn)，這是很顯然的，因為當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時，與其并聯(lián)的吸收電容兩端電壓為零，當(dāng)其關(guān)斷時，高頻變壓器原邊電流對其充電，這樣就限制了該關(guān)斷管子的電壓上升率，從而實現(xiàn)了軟關(guān)斷。超前橋臂當(dāng)VT1關(guān)斷后，線路電感與開關(guān)管并聯(lián)電容CC2諧振，使C1充電，C2放電，當(dāng)C2上電壓下降到零時，變壓器原邊電流通過VD3與VT4續(xù)流，顯然這時VT3管兩端電壓近似為零，如果在續(xù)流期間開通VT3，VT3就實現(xiàn)了零電壓開通。VT3開通后，在變壓器原邊電流續(xù)流期間如果關(guān)斷VT4，這時諧振電感與電容CC4發(fā)生諧振，即將原通過VT4的原邊電流轉(zhuǎn)移到C2與C4支路中，即給C4充電，同時給C2放電，當(dāng)C4兩端電壓充電到主電路電源電壓時（此時C2兩端電壓則放電到零），與VT2反并聯(lián)的二極管VD2自然導(dǎo)通，即這時原邊電流通過VDVD3續(xù)流，如果在此期間開通VT2，即實現(xiàn)了滯后橋臂VT2的零電壓開通。控制電路主要由芯片UC3875與相關(guān)外圍器件構(gòu)成，UC3875是美國UNITRODE公司專門為移相控制軟開關(guān)所設(shè)計的，稱為移相諧振控制器。芯片主要功能包括工作電源、基準(zhǔn)電源、振蕩器、鋸齒波、誤差放大器和軟啟動、移相控制信號發(fā)生電路、過流保護(hù)、死區(qū)時間設(shè)置、輸出級等。在頻率設(shè)置腳（16腳）與信號地GND之間接一個電容和電阻，即可設(shè)置振蕩頻率，從而設(shè)置輸出級的開關(guān)頻率（注意：輸出開關(guān)頻率為振蕩頻率的1/2）。鋸齒波斜率設(shè)置腳（18腳）與5V基準(zhǔn)電源（1腳）之間接一個電阻，再在鋸齒波電壓產(chǎn)生腳（19腳）與GND間接一個電容，即可設(shè)置鋸齒波的幅值。誤差放大器的同相輸入端（4腳）接從基準(zhǔn)電壓處分壓后得到的一個固定電壓，反相端（3腳）接由輸出電壓處分壓后得到的反饋電壓，誤差放大器的輸出（2腳）接到PWM比較器的一端，與鋸齒波電壓相比較，以調(diào)節(jié)移相角的大小，從而達(dá)到調(diào)節(jié)輸出電壓的目的?？梢?，這樣的接線構(gòu)成了一個電壓閉環(huán)的自動調(diào)壓系統(tǒng)，調(diào)節(jié)反饋電壓的大小，即可方便地調(diào)節(jié)輸出電壓的大小。芯片的14與13腳輸出一對互補(bǔ)的方波信號OUTA與OUTB，而9與8腳則輸出另一對互補(bǔ)的方波信號OUTC與OUTD，且在相位上后者領(lǐng)先于前者，兩者相差一個移相角。該移相角的大小決定于誤差放大器的輸出與鋸齒波的交截點。為了防止同一橋臂的兩個開關(guān)管同時導(dǎo)通，同時給開關(guān)管提供軟開關(guān)時間，兩個開關(guān)管的驅(qū)動信號之間應(yīng)該設(shè)置一個死區(qū)時間。如果在芯片的15腳、7腳與GND之間接一個電阻和電容，就可以分別為兩對互補(bǔ)的輸出OUTAB、OUTCD設(shè)置死區(qū)時間。有關(guān)UC3875的更詳細(xì)說明，可參閱有關(guān)資料和附錄中的UC3875芯片的介紹。四．實驗設(shè)備和儀器1．MCL－17實驗掛箱2．萬用表3．雙蹤示波器五．實驗方法1．認(rèn)真閱讀實驗指導(dǎo)書與有關(guān)資料，掌握移相控制全橋軟開關(guān)變換器的基本工作原理、有關(guān)波形分析、參數(shù)變化對實現(xiàn)軟開關(guān)的影響，并熟悉UC3875的管腳功能。2．UC3875的波形與性能測試。合上控制電源SW3后即可進(jìn)行下述測試：（1） 測量16腳的波形，讀取該波形的最大與最小值及其周期時間。（2） 測量19腳的波形，讀取鋸齒波的峰點與谷點電壓及其周期時間。（3） 將4腳與3腳（10端）對地短接，并用數(shù)字萬用表和雙線示波器測量：a) 2腳的電壓。b) 113腳與20腳及8腳與20腳的波形，讀取脈沖幅值、死區(qū)時間與周期時間。c) 14與8腳及13與9腳的波形，記錄其相位時序關(guān)系及占空比D值（即14與8腳同為高電平的時間與半個周期時間之比）。（4） 將4腳對地的短接線去掉，用萬用表和示波器測量：a） 5腳的電壓。b) 14與8腳及13與9腳的波形，記錄其相位時序關(guān)系及此時的最大占空比。3．變換器波形測試。將10端與地間的連線斷開并與9端相連，再將6與7端相連，并將開關(guān)SW1與SW2斷開。合上控制電源SW3與主回路電源SW0，觀察系統(tǒng)工作是否正常，待系統(tǒng)工作正常后，合上SW1，調(diào)節(jié)反饋電位器RP1，使輸出（即C與D兩端）電壓為5V左右。（1） 將示波器的地線接S3端，其他兩個探頭分別接G3與A端，測量與描繪超前橋臂VT3的驅(qū)動波形與其漏源電壓波形，仔細(xì)觀察超前橋臂的零電壓開與關(guān)的過程。（2） 用示波器測量與描繪滯后橋臂VT4的驅(qū)動與其漏源電壓波形，仔細(xì)觀察滯后橋臂的零電壓開與關(guān)的過程。（3） 示波器地線接A端，另兩個探頭分別接7與B端，即可測量與描繪輸出電壓UAB與輸出變壓器原邊電壓UT1波形，仔細(xì)觀察兩個波形的脈沖寬度，其差值即為副邊脈沖丟失部分。（4） 測量與描繪輸出變壓器副邊整流后的8與D端電壓以及C與D端輸出直流電壓波形。（5） 示波器地線接B端，另兩端分別接A端與4端，即可同時測量與描繪輸出電壓UAB與原邊電流iP的波形。4．電路參數(shù)變化對實現(xiàn)零電壓開關(guān)性能影響的測試。系統(tǒng)工作在開環(huán)狀態(tài)（即9與10端的連續(xù)斷開），分別在下列情況下測量UAB與原邊電壓UTUAB與原邊電流iP以及滯后橋臂VT4的驅(qū)動與漏源電壓波形。（1） 改變諧振電感，即諧振電感用L1+L2或L2時。（2） 改變負(fù)載大小，即將開關(guān)SW2合上或斷開時。（3） 改變主回路電源電壓，即將開關(guān)SW1合上或斷開時。六．實驗報告1．畫出UC3875 16腳與19腳的實測波形，注明鋸齒波的峰點、谷點電壓與周期時間。2．列出所測的UC3875的 3（10端）、5腳電壓及超前與滯后橋臂的死區(qū)時間。3．畫出下列波形：（1） 在最小移相角（即2腳電壓為零）時的118腳與地間波形。（2） 在最大移相角（即2腳電壓為最大）時的118腳與地間波形。（3） 超前橋臂VT3與滯后橋臂VT4的驅(qū)動及其漏源電壓波形。（4） 不同電路參數(shù)時的逆變橋輸出電壓UAB、輸出變壓器原邊電壓UT1與原邊電流iP波形。（5） 輸出變壓器副邊整流后的電壓與輸出直流電壓波形。4．實驗的收獲、體會與改進(jìn)意見。七．思考題1．兩個橋臂的開關(guān)管如何實現(xiàn)零電壓關(guān)斷。2．為了可靠實現(xiàn)滯后橋臂的零電壓開通應(yīng)如何改變電路參數(shù)。3．當(dāng)主電源電壓或負(fù)載大小變化時，試簡述系統(tǒng)的閉環(huán)調(diào)節(jié)過程。4．試分析副邊占空比丟失與哪些參數(shù)有關(guān)，并對試驗現(xiàn)象進(jìn)行理論分析。圖37實驗系統(tǒng)原理圖圖圖實驗五 直流斬波電路(設(shè)計性)的性能研究一．實驗?zāi)康氖煜ちN斬波電路（buck chopper 、boost chopper 、buckboost chopper、 cuk chopper、 sepic chopper、 zeta chopper)的工作原理，掌握這六種斬波電路的工作狀態(tài)及波形情況。二．實驗內(nèi)容1 SG3525芯片的調(diào)試2 斬波電路的連接3 斬波電路的波形觀察及電壓測試三．實驗設(shè)備及儀器1 電力電子教學(xué)試驗臺主控制屏2 MCL22組件3 示波器4 萬用表四．實驗方法按照面板上各種斬波器的電路圖，取用相應(yīng)的元件，搭成相應(yīng)的斬波電路即可.1. SG3525性能測試 先按下開關(guān)s1（1） 鋸齒波周期與幅值測量(分開關(guān)sss4合上與斷開多種情況）。測量“1”端。（2）輸出最大與最小占空比測量。測量“2”端。2．buck chopper(1)連接電路。將UPW(脈寬調(diào)制器)的輸出端2端接到斬波電路中IGBT管VT的G端,分別將斬波電路的1與3，4與12，12與5，6與14，15與13，13與2相連，照面板上的電路圖接成buck chopper斬波器。(2)觀察負(fù)載電壓波形。經(jīng)檢查電路無誤后,按下開關(guān)ss8，用示波器觀察VD1兩端113孔之間電壓，調(diào)節(jié)upw的電位器rp，即改變觸發(fā)脈沖的占空比，觀察負(fù)載電壓的變化，并記錄電壓波形 (3)觀察負(fù)載電流波形。用示波器觀察并記錄負(fù)載電阻R4兩端波形(4)改變脈沖信號周期。在SSS4合上與斷開多種情況下,重復(fù)步驟(2)、(3)(5)改變電阻、電感參數(shù)?？蓪讉€電感串聯(lián)或并聯(lián)以達(dá)到改變電感值的目的，也可改變電阻，觀察并記錄改變電路參數(shù)后的負(fù)載電壓波形與電流波形，并分析電路工作狀態(tài)。3．boost chopper（1）照圖接成boost chopper電路。電感和電容任選,負(fù)載電阻r選r4或r6。實驗步驟同buck chopper。4．buckboost chopper（1）照圖接成buckboost chopper電路。電感和電容任選,負(fù)載電阻r選r4或r6。實驗步驟同buck chopper5．cuk chopper（1）照圖接成cuk chopper電路。電感和電容任選,負(fù)載電阻r選r4或r6。實驗步驟同buck chopper。6．sepic chopper（1）照圖接成sepic chopper電路。電感和電容任選,負(fù)載電阻r選r4或r6。實驗步驟同buck chopper 。7．zeta chopper（1）照圖接成zeta chopper電路。電感和電容任選,負(fù)載電阻r選r4或r6。實驗步驟同buck chopper。 44 / 44