南昌电力电子技术实验指导书

1、.PAGE ：.；PAGE 44 电力电子实验指点 目录NMCLII电机电力电子及电气传动实验台引见半控型器件实验实验一锯齿波同步移相触发电路7实验二单相桥式全控整流电路10实验三单相桥式有源逆变电路14实验四三相桥式全控整流电路17实验五直流斩波电路20实验六单相交流调压电路实验24现代电力电子技术实验实验一直流斩波电路buck-boost研讨27实验二单相正弦波逆变电源研讨31实验三 直流斩波电路性能研讨36实验四移相控制全桥零电压开关PWM变换器研讨39实验五直流斩波电路设计性的性能研讨44第一章 NMCLII电机电力电子实验台引见一、安装的特点：1采用组件式构造，可根据不同内容进展组合

2、，构造紧凑，运用方便灵敏，并且可随着功能的扩展添加组件，能在一套安装上完成，等课程的主要实验。2安装规划合理，面板表示图明确，直观，可经过面板的表示查寻缺点，分析任务原理。电机采用导轨式安装，改换机组简捷，方便，所采用的电机经过特殊设计，其参数特性能模拟3KW左右的通用实验机组，能给学生正确的感性认识。除实验控制屏外，还设置有实验用台，内可放置机组，实验组件等，并有可活动的抽屉，内可放置导线，工具等，使实验更方便。3实验线路典型，配合教学内容，满足教学大纲要求。控制电路全部采用模拟和数字集成芯片，可靠性高，维修，检测方便。触发电路采用数字集成电路双窄脉冲。4安装具有较完善的过流、过压、RC吸收

3、、熔断器等维护功能，提高了设备的运转可靠性和抗干扰才干。5面板上有多只发光二极管指示每一个脉冲的有无和熔断器的通断。触发脉冲可外加，也可采用内部的脉冲触发可控硅，并可模拟整流缺相和逆变颠覆等缺点景象。二技术参数1输入电源： 380V 10% 50HZ1HZ2任务条件：环境温度：-5 400C 相对湿度：75% 海 拔：1000m3安装容量：1KVA4电机容量：200W5外形尺寸：长1600mm X宽700mm长1300mm X宽700mm三能开设的电力电子技术实验半控型器件1正弦波同步移相触发电路及单相半波可控整流电路2锯齿波同步移相触发电路3单相桥式半控整流电路4单相桥式全控整流电路5单相桥

4、式有源逆变电路6三相半波可控整流电路7三相半波有源逆变电路8三相桥式半控整流电路9三相桥式全控整流电路10三相桥式有源逆变电路11直流斩波电路全控型器件特性部分1功率场效应晶体管(MOSFET)的主要参数丈量2功率场效应晶体管(MOSFET)的驱动电路研讨3绝缘栅双极型晶体管(IGBT)特性及其驱动电路的研讨4电力晶体管GTR驱动电路的研讨5电力晶体管GTR的特性研讨全控型器件典型线路部分1直流斩波电路升压斩波、降压斩波的性能研讨2单相交直交变频电路的性能研讨3半桥型开关稳压电源的性能研讨4电流控制型脉宽调制开关稳压电源研讨5直流斩波电路Buck-Boost变换器的研讨6采用自关断器件的单相交

5、流调压实验7单相正弦波SPWM逆变电路实验8全桥DC/DC变换电路实验9整流电路的有源功率因数校正实验10软开关实验本实验指点书根据大纲的要求和实践情况，编排了11个实验。学生完成了规定的4-6个实验后，其他实验可根据个人兴趣选做。四、 组件配置：MEL-002 电源控制屏，配有电源总开关、三相可调交流电压源、三相交流线电压指示表。MEL0010交直流仪表，配有数字交流电流表、电压表、功率与功率因数表、直流电压、电流表，均为数字表。NMCL18直流电机仪表、电源，配有励磁电流、电压数字表，励磁电源，电枢电源可调理。NMCL36锯齿波触发电路。配2路相差180度脉冲，每路可提供两个一样脉冲。NM

6、EL19同步电机励磁电源可调电流源，数字表显示。NMCL331平波电抗器、阻容吸收器。NMEL24变压器，单相、三相组式芯式变压器NMEL13转矩转速丈量与控制，配转速转矩数字显示及转矩加载调理功能。NMCL-33 触发电路，组晶闸管，组晶闸管，一组三相二极管整流桥，电流反响环节。NMEL05B旋转指示灯及开关NMEL09电机起动箱、电枢调理电阻、绕线式异步电机起动电阻0、2、5、15NMEL03三相可调电阻29003NMEL04三相可调电阻2903NMCL-17 软开关NMCL-331A 速度变换器、给定、电流反响NMCL-22 现代电力电子电路和直流脉宽调速系统实验五、 配用其它设备：电机

7、导轨及测速发电机直流电机M01：PN=100W，UN=200V2双踪示波器一台3万用表一块第二章半控型器件实验实验一 锯齿波同步移相触发电路实验一实验目的1加深了解锯齿波同步移相触发电路的任务原理及各元件的作用。2掌握锯齿波同步触发电路的调试方法。二实验内容 1锯齿波同步触发电路的调试。2锯齿波同步触发电路各点波形察看，分析。 三实验线路及原理锯齿波同步移相触发电路主要由脉冲构成和放大，锯齿波构成，同步移相等环节组成，其任务原理可参见“电力电子技术有关教材。四实验设备及仪器1NMCL系列教学实验台主控制屏2NMEL0023NMEL364双踪示波器5万用表五实验方法 1将NMEL-36面板上左上

8、角的同步电压输入接MCL002的U、V端。2三相调压器逆时针调究竟，合上主电路电源开关，调理主控制屏输出电压Uuv=220v，并翻开MCL36面板右下角的电源开关。用示波器察看各察看孔的电压波形，示波器的地线接于“7端。同时察看“1、“2孔的波形，了解锯齿波宽度和“1点波形的关系。察看“3“5孔波形及输出电压UG1K1的波形，调整电位器RP1，使“3的锯齿波刚出现平顶，记下各波形的幅值与宽度，比较“3孔电压U3与U5的对应关系。3调理脉冲移相范围将NMEL36的“G输出电压调至0V，即将控制电压Uct调至零，用示波器察看U2电压即“2孔及U5的波形，调理偏移电压Ub即调RP，使=180O，其波

9、形如图2-1所示。调理NMEL36的给定电位器RP1，添加Uct，察看脉冲的挪动情况，要求Uct=0时，=180O，Uct=Umax时，=30O，以满足移相范围=30O180O的要求。4调理Uct，使=60O，察看并记录U1U5及输出脉冲电压UG1K1，UG2K2的波形，并标出其幅值与宽度。用导线衔接“K1和“K3端，用双踪示波器察看UG1K1和UG3K3的波形，调理电位器RP3，使UG1K1和UG3K3间隔1800。六实验报告1整理，描画实验中记录的各点波形，并标出幅值与宽度。2总结锯齿波同步触发电路移相范围的调试方法，移相范围的大小与哪些参数有关？3假设要求Uct=0时，=90O，应如何调

10、整？4讨论分析其它实验景象。36018030U1ttU5图2-1 脉冲移相范围 七本卷须知参见实验一的本卷须知。图2-2：锯齿波同步电路原理图实验二 单相桥式全控整流电路实验一实验目的1了解单相桥式全控整流电路的任务原理。2研讨单相桥式全控整流电路在电阻负载、电阻电感性负载及反电势负载时的任务。3熟习NMEL36锯齿波触发电路的任务。二实验线路及原理参见图2-3。三实验内容1单相桥式全控整流电路供电给电阻负载。2单相桥式全控整流电路供电给电阻电感性负载。3单相桥式全控整流电路供电给反电势负载。四实验设备及仪器1NMCL系列教学实验台主控制屏。2NMCL36锯齿波同步移相触发电路。3NMCL33

11、组件4NMEL03三相可调电阻器。5NMCL-31A组件5双踪示波器6万用表五本卷须知1本实验中触发可控硅的脉冲NMEL36挂箱，故MCL-33的内部脉冲需断开，以免呵斥误触发。2电阻RP的调理需留意。假设电阻过小，会出现电流过大呵斥过流维护动作熔断丝烧断，或仪表告警；假设电阻过大，那么能够流过可控硅的电流小于其维持电流，呵斥可控硅时断时续。3电感的值可根据需求选择，需防止过大的电感呵斥可控硅不能导通。4NMEL36面板的锯齿波触发脉冲需导线连到NMCL-33面板，应留意连线不可接错，否那么易呵斥损坏可控硅。同时，需求留意同步电压的相位，假设出现可控硅移相范围太小正常范围约30180，可尝试改

12、动同步电压极性。5示波器的两根地线由于同外壳相连，必需留意需接等电位，否那么易呵斥短路事故。6带反电势负载时，需求留意直流电动机必需先加励磁。六实验方法1将NMCL-36面板左上角的同步电压输入接MEL-002的U、V输出端。2断开MEL-002和NMCL-33的衔接线，合上主电路电源，调理主控制屏输出电压Uuv至220V，此时锯齿波触发电路应处于任务形状。NMCL-31A的给定电位器RP1逆时针调究竟，使Uct=0。调理偏移电压电位器RP2，使=90。断开主电源，衔接MEL-02和MCL-33。3单相桥式全控整流电路供电给电阻负载。接上电阻负载可采用两只900电阻并联，并调理电阻负载至最大，

13、短接平波电抗器。合上主电路电源，调理Uct，求取在不同角30、60、90时整流电路的输出电压Ud=ft，晶闸管的端电压UVT=ft的波形，并记录相应时的Uct、Ud和交流输入电压U2值。假设输出电压的波形不对称，可分别调整锯齿波触发电路中RP1，RP3电位器。4单相桥式全控整流电路供电给电阻电感性负载。断开平波电抗器短接线，求取在不同控制电压Uct时的输出电压Ud=ft，负载电流id=ft以及晶闸管端电压UVT=ft波形并记录相应Uct时的Ud、U2值。留意，负载电流不能过小，否那么呵斥可控硅时断时续，可调理负载电阻RP，但负载电流不能超越0.8A，Uct从零起调。改动电感值L=100mH，察

14、看=90，Ud=ft、id=ft的波形，并加以分析。留意，添加Uct使前移时，假设电流太大，可添加与L相串联的电阻加以限流。5单相桥式全控整流电路供电给反电势负载。把开关S合向左侧，接入直流电动机，短接平波电抗器，短接负载电阻Rd。a调理Uct，在=90时，察看Ud=ft，id=ft以及UVT=ft。留意，交流电压UUV须从0V起调，同时直流电动机必需先加励磁。b直流电动机回路中串入平波电抗器L=700mH，反复a的察看。七实验报告1绘出单相桥式晶闸管全控整流电路供电给电阻负载情况下，当=60，90时的Ud、UVT波形，并加以分析。2绘出单相桥式晶闸管全控整流电路供电给电阻电感性负载情况下，当

15、=90时的Ud、id、UVT波形，并加以分析。3作出实验整流电路的输入输出特性Ud=fUct，触发电路特性Uct=f及Ud/U2=f。4实验心得领会。图23单相桥式全控整流电路实验三 单相桥式有源逆变电路实验一实验目的1加深了解单相桥式有源逆变的任务原理，掌握有源逆变条件。2了解产生逆变颠覆景象的缘由。二实验线路及原理MCL33的整流二极管VD1VD6组成三相不控整流桥作为逆变桥的直流电源，逆变变压器采用MEL02芯式变压器，回路中接入电感L及限流电阻Rd。详细线路参见图2-4。三实验内容1单相桥式有源逆变电路的波形察看。2有源逆变到整流过渡过程的察看。3逆变颠覆景象的察看。四实验设备及仪表1

16、NMCL系列教学实验台主控制屏。2NMCL-31A组件。3NMCL33组件4NMCL-36组件5NMEL03三相可调电阻器或自配滑线变阻器。6MEL002三相交流可调电源变压器。7双踪示波器。8万用电表。五本卷须知1本实验中触发可控硅的脉冲NMEL36挂箱，故MCL-33或MCL-53，以下同的内部触发脉冲需断开，以免呵斥误触发。2电阻RP的调理需留意。假设电阻过小，会出现电流过大呵斥过流维护动作熔断丝烧断，或仪表告警；假设电阻过大，那么能够流过可控硅的电流小于其维持电流，呵斥可控硅时断时续。3电感的值可根据需求选择，需防止过大的电感呵斥可控硅不能导通。4NMEL36面板的锯齿波触发脉冲需导线

17、连到MCL-33面板，应留意连线不可接错，否那么易呵斥损坏可控硅。同时，需求留意同步电压的相位，假设出现可控硅移相范围太小正常范围约30180，可尝试改动同步电压极性。5逆变变压器采用MEL-02三相芯式变压器，原边为220V，中压绕组为110V，低压绕组不用。6示波器的两根地线由于同外壳相连，必需留意需接等电位，否那么易呵斥短路事故。7带反电势负载时，需求留意直流电动机必需先加励磁。六实验方法1将NMCL-36或NMCL-36A，以下均同面板左上角的同步电压输入接MEL-002的U、V输出端。2有源逆变实验a将限流电阻RP调整至最大约450，先断开MEL-02和MCL-33的衔接线，合上主电

18、源，调理Uuv=220V，用示波器察看锯齿波的“1孔和“6孔，调理偏移电位器RP2，使Uct=0时，=10，然后调理Uct，使在30附近。b衔接MEL-02和MCL-33，三相调压器逆时针调究竟，合上主电源，调理主控制屏输出使Uuv=220V。用示波器察看逆变电路输出电压Ud=ft，晶闸管的端电压UVT=ft波形，并记录Ud和交流输入电压U2的数值。注：如您选购的产品为MCL、，无三相调压器，直接合上主电源。以下均同c采用同样方法，绘出在分别等于60、90时，Ud、UVT波形。3逆变到整流过程的察看当大于90时，晶闸管有源逆变过渡到整流形状，此时输出电压极性改动，可用示波器察看此变化过程。留意

19、，当晶闸管任务在整流时，有能够产生比较大的电流，需求留意监视。4逆变颠覆的察看当=30时，继续减小Uct，此时可察看到逆变输出忽然变为一个正弦波，阐明逆变颠覆。当关断NMCL-36面板的电源开关，使脉冲消逝，此时，也将产生逆变颠覆。七实验报告1画出=30、60、90时，Ud、UVT的波形。2分析逆变颠覆的缘由，逆变颠覆后会产生什么后果？图24单相桥式有源逆变电路实验四 三相桥式全控整流及有源逆变电路实验一实验目的1熟习NMCL-31A, MCL-33组件。2熟习三相桥式全控整流及有源逆变电路的接线及任务原理。3了解集成触发器的调整方法及各点波形。二实验内容1三相桥式全控整流电路2三相桥式有源逆

20、变电路3察看整流或逆变形状下，模拟电路缺点景象时的波形。三实验线路及原理实验线路如图2-5所示。主电路由三相全控变流电路及作为逆变直流电源的三相不控整流桥组成。触发电路为数字集成电路，可输出经高频调制后的双窄脉冲链。三相桥式整流及有源逆变电路的任务原理可参见“电力电子技术的有关教材。四实验设备及仪器1NMCL系列教学实验台主控制屏。2MEL-002组件。3MCL33组件或4MEL-03可调电阻器5二踪示波器6万用表五实验方法1按图接线，未上主电源之前，检查晶闸管的脉冲能否正常。1翻开NMCL-31A电源开关，给定电压有电压显示。2用示波器察看MCL-33或MCL-53，以下同的双脉冲察看孔，应

21、有间隔均匀，相互间隔60o的幅度一样的双脉冲。3检查相序，用示波器察看“1，“2单脉冲察看孔，“1 脉冲超前“2 脉冲600，那么相序正确，否那么，应调整输入电源。4用示波器察看每只晶闸管的控制极，阴极，应有幅度为1V2V的脉冲。注：将面板上的Ublf当三相桥式全控变流电路运用I组桥晶闸管VT1VT6时接地，将I组桥式触发脉冲的六个开关均拨到“接通。5将给定器输出Ug接至MCL-33面板的Uct端，调理偏移电压Ub，在Uct=0时，使=150o。 2三相桥式全控整流电路 按图接线，S拨向左边短接线端，将Rd调至最大(450)。三相调压器逆时针调究竟，合上主电源，调理主控制屏输出电压Uuv、Uv

22、w、Uwu，从0V调至220V。注：如您选购的产品为MCL、，无三相调压器，直接合上主电源。以下均同调理Uct，使在30o90o范围内，用示波器察看记录=30O、60O、90O时，整流电压ud=ft，晶闸管两端电压uVT=ft的波形，并记录相应的Ud和交流输入电压U2数值。3三相桥式有源逆变电路断开电源开关后，将S拨向右边的不控整流桥，调理Uct，使仍为150O左右。三相调压器逆时针调究竟，合上主电源，调理主控制屏输出电压Uuv、Uvw、Uwu，从0V调至220V合上电源开关。调理Uct，察看=90O、120O、150O时, 电路中ud、uVT的波形，并记录相应的Ud、U2数值。4电路模拟缺点

23、景象察看。在整流形状时，断开某一晶闸管元件的触发脉冲开关，那么该元件无触发脉冲即该支路不能导通，察看并记录此时的ud波形。阐明：假设采用的组件为MCL53或MCL33A，那么触发电路是KJ004集成电路，详细运用可参考相关教材。六实验报告1画出电路的移相特性Ud=f()曲线2作出整流电路的输入输出特性Ud/U2=f3画出三相桥式全控整流电路时，角为30O、60O、90O时的ud、uVT波形4画出三相桥式有源逆变电路时，角为150O、120O、90O 时的ud、uVT波形5简单分析模拟缺点景象图25三相全控整流及有源逆变实验电路实验五 直流斩波电路实验一实验目的1加深了解斩波器电路的任务原理2掌

24、握斩波器的主电路，触发电路的调试步骤和方法。3熟习斩波器各点的波形。二实验内容1触发电路调试2斩波器接电阻性负载。3斩波器接电阻电感性负载。三实验线路与原理本实验采用脉宽可调逆阻型斩波器。其中VT1为主晶闸管，当它导通后，电源电压就加在负载上。VT2为辅助晶闸管， 由它控制输出电压的脉宽。C和L1为振荡电路，它们与VT2、VD1、L2组成VT1的换流关断电路。斩波器主电路如图4-14所示。接通电源时， C经VD1，负载充电至+Udo，VT1导通，电源加到负载上，过一段时间后VT2导通，C和L1产生振荡，C上电压由+Vdo变为-Vdo，C经VD1和VT1反向放电，使VT1、VT2关断。从以上斩波

25、器任务过程可知，控制VT2脉冲出现的时辰即可调理输出电压的脉宽，从而到达调压的目的，VT1、VT2的脉冲间隔由触发电路决议。四实验设备及仪器1NMCL系列教学实验台主控制屏。2MEL-002组件。3MCL33组件。4MCL06组件5MEL03三相可调电阻器6双踪示波器7万用表五本卷须知1斩波电路的直流电源由三相不控整流桥提供，整流桥的极性为下正上负，接至斩波电路时，极性不可接错。2实验时，每次合上主电源前，须把调压器退至零位，再缓慢提高电压。3实验时，假设负载电流过大，容易呵斥逆变失败，所以调理负载电阻，电感时，需留意电流不可超越0.5A。4假设逆变失败，需关断主电源，把调压器退至零位，再合上

26、主电源。5实验时，先把NMCL-31A的给定调到0V，再根据需求调理。六实验方法1触发电路调试翻开MCL06面板右下角的电源开关或接人MCL37低压电源。调理电位器RP，察看“2端的锯齿波波形，锯齿波频率为100Hz左右。调理“3端比较电压由NMCL-31A给定提供，察看“4端方波能否由0.1T延续调至0.9TT为斩波器触发电路的周期。用示波器察看“5、“6端脉冲波形，能否符合相位关系。用示波器察看输出脉冲波形，丈量触发电路输出脉冲的幅度和宽度。2斩波器带电阻性负载按图2-6实验线路连好斩波器主电路，接上电阻负载可采用两只900电阻并联，并调理电阻负载至最大，并将触发电路的输出G1、K1、G2

27、、K2分别接至VT1、VT2的门极和阴极。 三相调压器逆时针调究竟，合上主电源，调理主控制屏U、V、W输出电压至线电压为110V。用示波器察看并记录触发电路“1、“2、 “4、“5、“6端及UG1K1、UG2K2的波形，同时察看并记录输出电压ud=ft，输出电流id=ft，电容电压uc=ft及晶闸管两端电压uVT1=ft的波形，并留意各波形间的相位关系。调理“3端电压，察看在不同即UG1K1和UG2K2脉冲的间隔时间时ud的波形，并记录Ud和数值，从而画出Ud=f(/T)的关系曲线。其中/T为占空比。留意负载电阻不可以太小，否那么电流太大容易呵斥斩波失败。3斩波器带电阻，电感性负载断开电源，将

28、负载改接成电阻电感。然后反复电阻性负载时同样的实验步骤。六实验报告1整理记录下的各波形，画出各种负载下U=f(/T)的关系曲线。2讨论分析实验中再现的各种景象。图26直流斩波实验电路实验六 单相交流调压电路实验一实验目的1加深了解单相交流调压电路的任务原理。2加深了解交流调压感性负载时对移相范围要求。二实验内容1单相交流调压器带电阻性负载。2单相交流调压器带电阻电感性负载。三实验线路及原理本实验采用了锯齿波移相触发器。该触发器适用于双向晶闸管或两只反并联晶闸管电路的交流相位控制，具有控制方式简单的优点。晶闸管交流调压器的主电路 由两只反向晶闸管组成，见图2-7。四实验设备及仪器1NMCL系列教

29、学实验台主控制屏。2MEL-002组件。3NMCL33A组件或MCL53组件适宜MCL、。4NMCL-36组件。5NMEL-03组件6二踪示波器7万用表五本卷须知在电阻电感负载时，当时，假设脉冲宽度不够会使负载电流出圈套的直流分量。损坏元件。为此主电路可经过变压器降压供电，这样即可看到电流波形不对称景象，又不会损坏设备。六实验方法单相交流调压器带电阻性负载将MCL-33上的两只晶闸管VT1，VT4反并联而成交流电调压器，将触发器的输出脉冲端G1、K1，G3、K3分别接至主电路相应VT1和VT4的门极和阴极。把开关S打向左边，接上电阻性负载可采用两只900电阻并联，并调理电阻负载至最大。NMCL

30、-31A的给定电位器RP1逆时针调究竟，使Uct=0。调理锯齿波同步移相触发电路偏移电压电位器RP2，使=150。三相调压器逆时针调究竟，合上主电源，调理主控制屏输出电压，使Uuv=220V。用示波器察看负载电压u=ft，晶闸管两端电压uVT= ft的波形，调理Uct，察看不同角时各波形的变化，并记录=60，90，120时的波形。注：如您选购的产品为MCL、，无三相调压器，直接合上主电源。以下均同2单相交流调压器接电阻电感性负载1在做电阻电感实验时需调理负载阻抗角的大小，因此须知道电抗器的内阻和电感量。可采用直流伏安法来丈量内阻，如图6-1所示，电抗器的内阻为RL=UL/I 电抗器的电感量可用

31、交流伏安法丈量，如图6-2所示，由于电流大时对电抗器的电感量影响较大，采用自耦调压器调压多测几次取其平均值，从而可得交流阻抗。ZL=UL/I 电抗器的电感量为 这样即可求得负载阻抗角 在实验过程中，欲改动阻抗角，只需改动电阻器的数值即可。 2断开电源，接入电感L=700mH。调理Uct，使=450。三相调压器逆时针调究竟，合上主电源，调理主控制屏输出电压，使Uuv=220V。用二踪示波器同时察看负载电压u和负载电流i的波形。调理电阻R的数值由大至小，察看在不同角时波形的变化情况。记录，=，三种情况下负载两端电压u和流过负载的电流i的波形。也可使阻抗角为一定值，调理察看波形。注：调理电阻R时，需

32、察看负载电流，不可大于0.8A。阐明：如采购的是MCL型，那么触发电路为KJ004集成电路，详细运用可参考相关教材。电阻性负载可采用两只300电阻相串联。 六实验报告1整理实验中记录下的各类波形2分析电阻电感负载时，角与角相应关系的变化对调压器任务的影响。3分析实验中出现的问题。图27单相交流调压实验电路第三章 现代电力电子技术实验实验一 直流斩波电路BuckBoost变换器研讨一实验目的1掌握BuckBoost变换器的任务原理、特点与电路组成。2熟习BuckBoost变换器延续与不延续任务方式的任务波形图。3掌握BuckBoost变换器的调试方法。二实验内容1衔接实验线路，构成一个适用的Bu

33、ckBoost变换器。2调理占空比，测出电感电流iL处于延续与不延续临界形状时的占空比D，并与实际值相比较。3将电感L增大一倍，测出iL处于延续与不延续临界形状时的占空比D，并与实际值相比较。4测出延续与不延续任务形状时的Vbe、Vce、VD、VL、iL、iC、iD等波形。5测出直流电压增益M=VO/VS与占空比D的函数关系。6测试输入、输出滤波环节分别对输入电流iS与输出电流iO影响。三实验线路见图3-1。四实验设备和仪器1MCL-08直流斩涉及开关电源实验挂箱2万用表3双踪示波器五实验方法1检查PWM信号发生器与驱动电路任务能否正常衔接有关线路，察看信号发生器输出与驱动电路的输出波形能否正

34、常，如有异常现图3-1 直流斩波实验电路象，那么先设法排除缺点。 2电感L=1.6mH，电感电流iL处于延续与不延续临界形状时的占空比D测试将“16与“18、“21与“4、“22与“5、“19与“6、“1与“4、“9与“12相连，即按照以下表格连线。 16 1821422519614912合上开关S1与S2、S3、S4，用示波器察看“7与“13即iL之间波形，然后调节RP1使iL处于延续与不延续的临界形状，记录这时候的占空比D与任务周期T。3L=1.6mH，测出处于延续与不延续临界任务形状时的Vbe、Vce、VD、iL、iC、iD等波形调理RP1，使iL处于延续与不延续临界任务形状，用示波器测

35、出GTR基-射极电压Vbe与集-射极电压Vce；二极管VD阴极与阳极之间电压VD；电感L3两端电压VL；电感电流iL；三极管集电极电流iC以及二极管电流iD等波形。4L=1.6mH,测出延续任务形状时的Vbe、Vce、VD、iL、iC、iD等波形调理RP1，使iL处于延续任务形状，用双踪示波器察看上述波形。5L=1.6mH,测出不延续任务形状时的Vbe、Vce、VD、iL、iC、iD等波形调理RP1，使iL处于不延续任务形状，用双踪示波器察看上述波形。6L=1.6mH，iL处于延续与不延续临界形状时的占空比D测试将开关S2断开，察看iL波形，调理RP1，使iL处于延续与不延续的临界形状，记录这

36、时候的占空比D与任务周期T。7L=3.2mH，测出延续任务形状时的Vbe、Vce、VD、iL、iC、iD等波形调理RP1，使iL处于延续任务形状，测试方法同前。8L=3.2mH，测出不延续任务形状时的Vbe、Vce、VD、iL、iC、iD等波形9测出M=VO/VS与占空比D的函数关系1L=1.6mH，占空比D 从最小到最大范围内，测试56个D数据，以及与此对应的输出电压VO。DVoV2L=3.2mH，测试方法同上。DVoV9输入滤波器功能测试有与没有输入滤波器时，电源电流即1514两端波形测试。10输出滤波器功能测试有与没有输出滤波器时，输出电流纹波测试。五实验报告1分别在L=1.6mH与3.

37、2mH条件下,列出iL延续与不延续临界形状时的占空比D,并与实际值相比较。实际上iL延续与断续的临界条件为LC=1-D2/2，式中LC=L/RT为延续与断续临界形状时的临界时间常数，负载电阻R=300，任务周期T按实测数据。2画出不同L，延续与断续时的Vbe、Vce、VD、iL、iC、iD等波形，并与实际上的正确波形相比较。3根据不同的L值，按所测的D，VO值计算出M值，列出表格，并画出曲线。延续任务形状时的直流电压增益表达式为M=D/1-D，请在同一图上画出该曲线，并在图上注明延续任务与断续任务区间。4试对Buck-Boost变换器的优缺陷作一评述。5试阐明输入、输出滤波器在该变换中起何作用

38、？6实验的收获、领会与改良意见。六思索题试分析延续任务形状时，输出电压VO由哪个参数决议？当断续任务形状时，VO又由哪些参数决议？实验二 单相正弦波SPWM逆变电源研讨一实验目的1掌握单相正弦波SPWM逆变电源的组成、任务原理、特点、波形分析与运用场所。2熟习正弦波发生电路、PWM公用集成电路SG3525的任务原理与运用方法。二实验内容1正弦波发生电路调试。2PWM公用集成电路SG3525性能测试。3带与不带滤波环节时的负载两端，MOS管两端以及变压器原边两端电压波形测试。4滤波环节性能测试。5不同调制度M时的负载端电压测试。三实验系统组成及任务原理能把直流电能转换为交流电能的电路称为逆变电路

39、，或称逆变器。单相逆变器的构造可分为半桥逆变器、全桥逆变器和推挽逆变器等方式。本实验系统对单相推挽逆变电路进展研讨。推挽逆变器的主要优点是在任何时辰导通的开关不会多于一个，对于输出一样的功率，开关损耗比较小，因此，特别适用于由低直流电压如电池供电的场所。另外，两个开关管的驱动信号是共地的，可简化驱动电路，其缺乏是变压器原边绕组利用率低，当变压器原边两个绕组不完全对称时或者两开关器件特性不对称时，还能够出现直流磁化饱和景象。逆变器主电路开关管采用功率MOSFET管，具有开关频率高、驱动电路简单、系统效率较高的特点。当开关其间VT1、VT2轮番导通，再经推挽变压器升压后，即可在负载端得到所需频率与

40、幅值的交流电源。脉宽调制信号由公用集成芯片SG3525产生。SG3525芯片不仅能产生频率灵敏可变的方波，而且可输出正弦PWMSPWM信号，以提高后接变压器的任务频率。为了使SG3525产生一个SPWM信号，可在芯片的9脚处参与一个幅度可变的50Hz正弦波我们这里仅需得到频率固定的50Hz可变电源，假设需获得频率也可变的交变电源，那么只需在9脚处参与一个幅值与频率均可变的正弦波即可，与5脚处的锯齿波信号进展比较，从而获得SPWM控制信号，改动正弦波的幅值，即改动调制度M调制度定义为正弦波调制波峰Urm与锯齿波载波峰值Utm之比，即M=Urm/Utm就可以改动输出电压的幅值，正常M1。思索到5脚

41、处的锯齿波如图3-2a所示，锯齿波的顶点UH约为3.3V，谷点UL约为0.9V。tUSWUHULU50Hztab图3-2载波与调制波为此，正弦波信号必需如图3-2b所示，即其峰峰值必需在0.9V3.3V范围内变化。正弦波发生电路如图3-3所示。图33正弦波发生电路由图3-3可知，正弦波发生器由两部分组成，前半部分为RC串并联型正弦波振荡器，振荡频率设定在50Hz，调理电位器RP即实验挂箱面板上的幅度调理电位器，即可调理正弦波峰峰值，从而调理SPWM信号的脉冲宽度以及逆变电源输出基波电压的大小。正弦波发生器的后半部分为移位电路，将正负对称的正弦波移位到第一象限，并使正弦波的谷点在0.9V之上。四

42、实验设备和仪器1MCL-22实验挂箱 2万用表 3双踪示波器五实验方法1仔细阅读实验指点书与有关教材。掌握用SG3525芯片产生SPWM信号的原理与RC串并联正弦波发生器的任务原理，以及推挽式单相正弦波逆变电源的任务原理、特点、波形分析与运用场所。2主电路接线见图3-4。将主电路的“9与“12端相连。1正弦波发生器测试丈量1端正弦波信号的频率，最大与最小峰峰值，正弦波的谷点偏离横坐标的数图34电路接线图值以及正弦波上、下半波的对称性。2SG3525性能的测试a锯齿波周期与顶点UH、谷点UL丈量分开关S2合上与断开两种情况。b正弦波与锯齿波的配合调试。当正弦波发生器的幅度调理电位器在恣意位置时，

43、都能与锯齿波有符合要求的相交点，使在“3端能得到正确的SPWM控制信号。c调制度M丈量当幅度调理电位器左旋究竟与右旋究竟时，测出对应的最小与最大调制度M。3MOS管的驱动波形测试用双踪示波器察看并记录“3、“4与地端间波形只需看部分SPWM波形，当改动幅度调理电位器位置时，应使该波形均符合互补的要求。4不带滤波环节时的MOS管两端电压，输出变压器原边N11、N12两端电压以及负载端波形测试，只需测试部分SPWM波形。1主电路接线同上，S2放在断开位置，幅度调理电位器旋转到大致中间的位置。2察看并记录上述波形。5带滤波环节时的MOS管两端电压，输出变压器原边N11、N12两端电压以及负载端波形测

44、试。1将主电路的“9与“10及“11与“12相连，断开“9与“12端的相连，幅度调理电位器仍旋在上述位置。2察看并记录上述波形。6不同调制度M时的负载端电压测试1主电路接线同上。2将幅度调理电位器从左向右旋转45个位置，分别察看并记录负载端电压幅值与波形。7不同载波频率时的滤波效果比较在S2合上与断开情况下，察看并记录负载两端波形。六实验报告1列出正弦波信号的实测数据。2在开关S2断开与合上条件下，画出SG3525的5脚的锯齿波，并注明周期、顶点UH、谷点UL。3所测得的最小与最大调制度M值。4画出MOS管的部分驱动波形。5画出不带与带滤波环节时的MOS管两端，N11、N12两端以及负载电压波

45、形，并与理想波形相比较，试分析两者相差的缘由。6列出不同M值时的负载端电压值并画出曲线。7画出不同负载频率时的负载端电压曲线，并阐明提高载波频率对滤波效果以及对输出变压器任务的影响。8试阐明实验系统单相正弦波逆变电源的优缺陷及运用场所。9实验的收获、领会与改良意见。七思索题1实验系统中SG3525采用单端输出，能否改用双端输出？为什么？2当调制度M1后系统能否正常任务？与M1相比较有何不同？八本卷须知在合上交流电源开关之前，应检查15V电源开关S1能否处于断开形状。实验三 直流斩波电路的性能研讨一实验目的熟习降压斩波电路Buck Chopper和升压斩波电路(Boost Chopper)的任务

46、原理，掌握这两种根本斩波电路的任务形状及波形情况。二实验内容1SG3525芯片的调试。2降压斩波电路的波形察看及电压测试。3升压斩波电路的波形察看及电压测试。三实验设备及仪器1电力电子教学实验台主控制屏。2NMCL-22组件。3MEL-03电阻箱 (900/0.41A) 或其它可调电阻盘。图3-5SG3525原理框图4万用表。5双踪示波器62A直流安培表。四实验方法1SG3525的调试。原理框图见图3-5。将扭子开关S1打向“直流斩波侧，S2电源开关打向“ON，将“3端和“4端用导线短接，用示波器察看“1端输出电压波形应为锯齿波，并记录其波形的频率和幅值。扭子开关S2扳向“OFF，用导线分别衔

47、接“5、“6、“9，用示波器察看“5端波形，并记录其波形、频率、幅度，调理“脉冲宽度调理电位器，记录其最大占空比和最小占空比。Dmax=Dmin=2实验接线图见图3-6。图36实验接线图1切断NMCL-22主电源，分别将“主电源2的“1端和“直流斩波电路的“1端相连，“主电源2的“2端和“直流斩波电路的“2端相连，将“PWM波形发生的“7、“8端分别和直流斩波电路VT1的G1S1 端相连，“直流斩波电路的“4、“5端串联MEL-03电阻箱 (将两组900/0.41A的电阻并联起来，顺时针旋转调至阻值最大约450)，和直流安培表将量程切换到2A挡。2检查接线正确后，接通控制电路和主电路的电源(留

48、意：先接通控制电路电源后接通主电路电源 )，改动脉冲占空比，每改动一次，分别察看PWM信号的波形，MOSFET的栅源电压波形，输出电压、u0波形，输出电流i0的波形，记录PWM信号占空比D，ui、u0的平均值Ui和U0。3改动负载R的值留意：负载电流不能超越1A，反复上述内容2。4切断主电路电源，断开“主电路2和“降压斩波电路的衔接，断开“PWM波形发生与VT1的衔接，分别将“直流斩波电路的“6和“主电路2的“1相连，“直流斩波电路的“7和“主电路2的“2端相连，将VT2的G2S2分别接至“PWM波形发生的“7和“8端，直流斩波电路的“10、“11 端，分别串联MEL-03电阻箱两组分别并联，

49、然后串联在一同顺时针旋转调至阻值最大约900和直流安培表将量程切换到2A挡。检查接线正确后，接通主电路和控制电路的电源。改动脉冲占空比D，每改动一次，分别：察看PWM信号的波形，MOSFET的栅源电压波形，输出电压、u0波形，输出电流i0的波形，记录PWM信号占空比D，ui、u0的平均值Ui和U0。5改动负载R的值留意：负载电流不能超越1A，反复上述内容4。6实验完成后，断开主电路电源，撤除一切导线。五本卷须知：1“主电路电源2的实验输出电压为15V，输出电流为1A，当改动负载电路时，留意R值不可过小，否那么电流太大，有能够烧毁电源内部的熔断丝。2实验过程当中先加控制信号，后加“主电路电源2。

50、3做升压实验时，留意“PWM波形发生器的“S1一定要打在“直流斩波，假设打在“半桥电源极易烧毁“主电路电源2 内部的熔断丝。六实验报告1分析PWM波形发生的原理2记录在某一占空比D下，降压斩波电路中，MOSFET的栅源电压波形，输出电压u0波形，输出电流i0的波形，并绘制降压斩波电路的Ui/Uo-D曲线，与实际分析结果进展比较，并讨论产生差别的缘由。实验四 移相控制全桥零电压开关PWM变换器研讨一实验目的1掌握移相控制全桥零电压开关PWM变换器简称PS-FB-ZVS-PWM变换器的组成，任务原理与波形。2熟习移相控制零电压开关ZVS公用集成芯片UC3875的任务原理与运用方法。3掌握PS-FB

51、-ZVS-PWM变换器的调试方法，主要参数变化对实现ZVS的影响。二实验内容1熟习实验系统面板布置并衔接实验线路，构成一个适用的PS-FB-ZVS-PWM变换器。2芯片UC3875的波形与性能测试：1 谐振频率与锯齿波的周期与幅值。2 输出脉冲的相位与死区时间。3 管脚2，310端，4，5的电压值。3变换器波形测试：1 两个桥臂开关管的驱动波形与其漏源电压波形。2 逆变桥输出电压UAB与输出变压器原边电压波形。3 输出变压器副边整流后的电压与输出直流电压波形。4 输出变压器原边电流波形。4电路参数变化对实现零电压开关性能影响的测试：当谐振电感、主电路电压以及负载变化时对实现零电压开关的影响。当

52、谐振电感、主电路电压以及负载变化时对占空比丧失的影响。三实验系统组成及任务原理电力电子技术的开展方向之一是高频化，其实现的途径，其一是开展高频化的开关器件与配套元件；其二是高频电力电子变换器电路拓扑的开展。后者主要指软开关技术的开展。运用软开关技术可以大幅度降低开关损耗和开关噪声，可使开关频率获得大幅度提高，从而可使电力变换器具有更高的效率、更高的功率密度、更高的可靠性以及可有效地减小电力变换器所引起的电磁污染和环境污染，为大力开展绿色电力电子产品提供了有效的途径和方法。正由于软开关技术具有诸多的显著优点，因此该实际从80年代提出后遭到了国内外科技界的极大注重，已成为当前电力电子变换器领域的抢

53、手研讨技术。实验系统原理框图如图5-18所示。系统采用移相控制方式实现零电压开与关简称ZVS。移相控制方式是近年来在全桥变换电路拓扑中广泛运用的一种软开关控制方式，它是谐振变换技术与常规PWM技术的巧妙结合，既实现了软开关又坚持了常规全桥PWM变换电路所具有的拓扑构造简单、控制方式简单、开关频率恒定、元器件的电压和电流应力小等一系列优点。移相控制方式的根本任务原理为；每个桥臂的两个开关管180o互补导通，两个桥臂的导通之间相差一个相位，即所谓移相角，经过调理此移相角的大小，来调理输出电压脉冲宽度，从而到达调理输出电压的目的。移相控制软开关的一个特有景象，也可以说是其主要缺乏的是存在副边占空比丧

54、失景象，即副边占空比小于原边的占空比，两者的差值通常用Dloss表示，而且谐振电感越大、负载越大、主电路电压越低那么Dloss越大。系统任务原理如下：假设能使VT1与VT3分别在VT2和VT4之前先关断，而后再关断VT2和VT4，即可实现ZVS，为此可称VT1与VT3为超前桥臂，而VT2与VT4那么称滞后桥臂。两个桥臂开关管的软关断均靠与其并联的吸收电容C1-C4实现，这是很显然的，由于当开关管导通时，与其并联的吸收电容两端电压为零，当其关断时，高频变压器原边电流对其充电，这样就限制了该关断管子的电压上升率，从而实现了软关断。超前桥臂当VT1关断后，线路电感与开关管并联电容C1、C2谐振，使C

55、1充电，C2放电，当C2上电压下降到零时，变压器原边电流经过VD3与VT4续流，显然这时VT3管两端电压近似为零，假设在续流期间开通VT3，VT3就实现了零电压开通。VT3开通后，在变压器原边电流续流期间假设关断VT4，这时谐振电感与电容C2、C4发生谐振，即将原经过VT4的原边电流转移到C2与C4支路中，即给C4充电，同时给C2放电，当C4两端电压充电到主电路电源电压时此时C2两端电压那么放电到零，与VT2反并联的二极管VD2自然导通，即这时原边电流经过VD2、VD3续流，假设在此期间开通VT2，即实现了滞后桥臂VT2的零电压开通。控制电路主要由芯片UC3875与相关外围器件构成，UC387

56、5是美国UNITRODE公司专门为移相控制软开关所设计的，称为移相谐振控制器。芯片主要功能包括任务电源、基准电源、振荡器、锯齿波、误差放大器和软启动、移相控制信号发生电路、过流维护、死区时间设置、输出级等。在频率设置脚16脚与信号地GND之间接一个电容和电阻，即可设置振荡频率，从而设置输出级的开关频率留意：输出开关频率为振荡频率的1/2。锯齿波斜率设置脚18脚与5V基准电源1脚之间接一个电阻，再在锯齿波电压产生脚19脚与GND间接一个电容，即可设置锯齿波的幅值。误差放大器的同相输入端4脚接从基准电压处分压后得到的一个固定电压，反相端3脚接由输出电压处分压后得到的反响电压，误差放大器的输出2脚接

57、到PWM比较器的一端，与锯齿波电压相比较，以调理移相角的大小，从而到达调理输出电压的目的。可见，这样的接线构成了一个电压闭环的自动调压系统，调理反响电压的大小，即可方便地调理输出电压的大小。芯片的14与13脚输出一对互补的方波信号OUTA与OUTB，而9与8脚那么输出另一对互补的方波信号OUTC与OUTD，且在相位上后者领先于前者，两者相差一个移相角。该移相角的大小决议于误差放大器的输出与锯齿波的交截点。为了防止同一桥臂的两个开关管同时导通，同时给开关管提供软开关时间，两个开关管的驱动信号之间应该设置一个死区时间。假设在芯片的15脚、7脚与GND之间接一个电阻和电容，就可以分别为两对互补的输出

58、OUTA-B、OUTC-D设置死区时间。有关UC3875的更详细阐明，可参阅有关资料和附录中的UC3875芯片的引见。四实验设备和仪器1MCL17实验挂箱2万用表3双踪示波器五实验方法1仔细阅读实验指点书与有关资料，掌握移相控制全桥软开关变换器的根本任务原理、有关波形分析、参数变化对实现软开关的影响，并熟习UC3875的管脚功能。2UC3875的波形与性能测试。合上控制电源SW3后即可进展下述测试：1 丈量16脚的波形，读取该波形的最大与最小值及其周期时间。2 丈量19脚的波形，读取锯齿波的峰点与谷点电压及其周期时间。3 将4脚与3脚10端对地短接，并用数字万用表和双线示波器丈量：a) 2脚的电压。b) 14、13脚与20脚及9、8脚与20脚的波形，读取脉冲幅值、死区时间与周期时间。c) 14与8脚及13与9脚的波形，记录其相位时序关系及占空比D值即14与8脚同为高电平的时间与半个周期时间之比。4 将4脚对地的短接线去掉，用万用表和示波器丈量：a 2、4、5脚的电压。b) 14与8脚及13与9脚的波形，记录其相位时序关系及此时的最大占空比。3变换器波形测试。将10端与地间的连线断开并与9端相连，再将6与7端相连，并将开关SW1与SW2断开。合上控制电源SW3与主回路电源SW0，察看系统任务能否正常，待系统任务正常后，合上SW1，调理反响电位器RP1，使输出即C与D两端