电力电子实验报告-实验四 PWM直流斩波电路分析及测试

实验四PWM直流斩波电路分析及测试=1\*DBNUM3一．实验目的1．掌握Buck—Boost变换器的工作原理、特点与电路组成。2．熟悉Buck—Boost变换器连续与不连续工作模式的工作波形图。3．掌握Buck—Boost变换器的调试方法。=2\*DBNUM3二．实验内容1．连接实验线路，构成一个实用的Buck—Boost变换器。2．调节占空比，测出电感电流iL处于连续与不连续临界状态时的占空比D，并与理论值相比较。3．将电感L增大一倍，测出iL处于连续与不连续临界状态时的占空比D，并与理论值相比较。4．测出连续与不连续工作状态时的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4—5。四．实验设备和仪器1．MCL-08直流斩波及开关电源实验挂箱2．万用表双踪示波器五．实验方法1．检查PWM信号发生器与驱动电路工作是否正常连接有关线路，观察信号发生器输出与驱动电路的输出波形是否正常，如有异常现象，则先设法排除故障。2．电感L=1.48mH，电感电流iL处于连续与不连续临界状态时的占空比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。161821422519614912合上开关S1与S2、S3、S4，用示波器观察“7”与“13”（即iL）之间波形，然后调节RP1使iL处于连续与不连续的临界状态，记录这时候的占空比D与工作周期T。3．L=1.48mH，测出处于连续与不连续临界工作状态时的Vbe、Vce、VD、iL、iC、iD等波形调节RP1，使iL处于连续与不连续临界工作状态，用示波器测出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。4．L=1.48mH,测出连续工作状态时的Vbe、Vce、VD、iL、iC、iD等波形调节RP1，使iL处于连续工作状态，用双踪示波器观察上述波形。5．L=1.48mH,测出不连续工作状态时的Vbe、Vce、VD、iL、iC、iD等波形调节RP1，使iL处于不连续工作状态，用双踪示波器观察上述波形。6．L=3.07mH，iL处于连续与不连续临界状态时的占空比D测试将开关S2断开，观察iL波形，调节RP1，使iL处于连续与不连续的临界状态，记录这时候的占空比D与工作周期T。7．L=3.07mH，测出连续工作状态时的Vbe、Vce、VD、iL、iC、iD等波形调节RP1，使iL处于连续工作状态，测试方法同前。8．L=3.07mH，测出不连续工作状态时的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（1）L=1.48mH，占空比D从最小到最大范围内，测试5～6个D数据，以及与此对应的输出电压VO。D0.8070.6250.4800.4230.2860.152Vo（V）-8.369-15.300-20.16-22.66-29.62-34.23（2）L=3.07mH，测试方法同上。D0.8430.7210.6890.4670.2620.124Vo（V）-6.08-7.9-9.75-14.20-31.85-32.1410．输入滤波器功能测试有与没有输入滤波器时，电源电流（即15～14两端）波形测试。11．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（“12”-“15”）。五．实验报告1.分别在L=1.48mH与3.07mH条件下,列出iL连续与不连续临界状态时的占空比D,并与理论值相比较。理论上iL连续与断续的临界条件为τLC=（1-D）2/2，式中τLC=L/RT为连续与断续临界状态时的临界时间常数，负载电阻R=300Ω，工作周期T按实测数据。L=1.48mHD(实测)0.674T(us)122.8D(理论)0.716L=3.07mHD(实测)0.456T(us)125D（理论）0.5952.画出不同L，连续与断续时的Vbe、Vce、VD、iL、iC、iD等波形，并与理论上的正确波形相比较。L=1.48mH连续状态下Vbe VceVd ilic idL=1.48mH连续工作状态Il IcId VbeVce VdL=3.07mH连续工作状态Il IcId VbeVce VdL=3.07mH不连续工作状态il IcId VbeVce Vd与理论波形相比较，实验测出的波形还是存在一定的误差，但大致波形还是与理论波形相符合的。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。连续工作状态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，并在图上注明连续工作与断续工作区间。L=1.48mHD0.8070.6250.4800.4230.2860.152Vo(V)8.36915.30020.1622.6629.6234.23M4.1811.6670.9230.7330.4010.179L=1.48mHD-Vo关系图 L=3.07mHD0.8430.7210.6890.4670.2620.124Vo（V）6.087.99.7514.2031.8532.14M5.3692.5842.2150.8760.3550.142L=3.07mHD-Vo关系图4.试对Buck-Boost变换器的优缺点作一评述。降压/升压变换器主要有以下特点：(1)降压/升压变换器工作在不连续模式，其输入输出电流都经过斩波，是不连续的。（2）它只有一路输出，且输入与输出不隔离。其中的升压式输出不能低于输入电压，即使关断功率开关管，输出电压也仅等于输入电压（忽略二极管压降）。（3）降压/升压变换器的输出电压表达式为：Uo=-U1[D/(1-D)]（4）输出电压的极性总是与输入电压的极性相反，但电压幅度可以较大，也可以较小。5.试说明输入、输出滤波器在该变换中起何作用？在输入回路中加入滤波电路，可以改善电源输入电流波形，减小对电源的干扰。但在输入回路中加滤波电路时效果不如前者，原因是在工作电路中已存在电容，故对改善输出电流效果不大。6.实验的收获、体会与改进意见。216孙超：经过本次实验，我对于PWM直流斩波电路的了解更加深刻了，对于一些上课不能及时消化的知识也有了更深的理解。同时，我们组这次在实验中把很多边边角角的地方都测试了一下，更加熟悉了PWM直流斩波电路的电路结构，虽然花的时间比较多，但是我相信，我们收获的比付出得要多得多。希望能够以更加认真更加热情的态度应对下一次实验。221王伟佳：这次实验我主要负责