电力电子实验五 直流斩波电路的性能研究.doc

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1、实验五直流斩波电路的性能研究一、实验目的:1、熟悉直流斩波电路的工作原理。2、熟悉各种直流斩波电路的组成及其T作特点。3、了解PWM控制与驱动电路的原理及其•常用的集成芯片。二、实验主要仪器与设备：序号型号备注1DJKO1电源控制屏该控制屏包含“三相电源输出”，“励磁电源”等儿个模块。2DJK09单相调压与可调负载3DJK20直流斩波电路41)42三相可调电阻5万用表自备三、实验原理主电路：1、降压斩波电路(BuckChopper)降压斩波电路(BuckChopper)的原理图及工作波形如图5-1图5-2所示。图屮V为全控型器件，选用IGBToD为续流二极管。由图7屮V的栅极电压波形UGE可

2、知，当V处于通态时，电源Ui向负载供电，U尸叽当V处于断态时，负载电流经二极管D续流，电压UD近似为零，至一个周期T结束，再驱动V导通，重复上一周期的过程。负载电压的平均值为：U.=%U.=^U.=aU.°t+tT式屮5为V处于通态的时问，Sy为V处于断态的时间，T为开关周期，a为导通占空比，简称占空比或导通比(a=ta„/T)o由此可知，输岀到负载的电压平均值U0最大为Ui,若减小占空比a,则U0随Z减小，由于输出电圧低于输入电压，故称该电路为降压斩波电路。U1vDZUdCl丰RUo图5-1降压斩波电路的原理图图5-2降压斩波电路的波形图2、升压斩波电路(BoostChopper)升压斩波

3、电路(BoostChopper)的丿京理图如图5-3所示。电路也使用一个全控型器件V。当v处于通态时，电源q向电感厶充电，充电电流基木恒定为人,同时电容C1上的电压向负载供电，因CI值很大，基木保持输岀电压/为恒值。设V处于通态的时间为匕，此阶段电感厶上积蓄的能量为C,o当V处于断态时U,和L1共同向电容C1充电，并向负载提供能量。设V处于断态的时间为f曲,则在此期间电感L1释放的能量为(Uo・UjItono当电路工作于稳态时，一个周期T内电感L1积蓄的能最与释放的能最相等，即：5/,toff上式屮的%心,输出电压高于电源电压，故称该电路为升压斩波电路。3、升降压斩波电路(Boost-Bu

4、ckChopper)升降压斩波电路(Boost・BuckChopper)的原理图如图5-4所示。电路的基木工作原理是:当可控开关V处于通态时，电源E•经V向电感L1供电使其贮存能量，同时C1维持输出电压/基木恒定并向负载供电。此后，V关断，电感L1屮贮存的能量向负载释放。可见,负载电压为上负下正，与电源电压极性相反。输出电压为：5=onona-a若改变导通比a，则输岀电压可以比电源电斥高，也可以比电源电压低。当0

5、^Boost、Boost-Buck直流斩波器的测试。2、实验步骤：（1）控制与驱动电路的测试%1启动实验装置电源，开启DJK2O控制电路电源开关。%1调节PWM脉宽调节电位器改变Ur,用双踪示波器分别观测SG3525的第11脚与第14脚的波形，观测输出PWM信号的变化情况，并填表。Ur(V)1.41.61.82.0222.42.511（A）占空比（％）14（B）占空比（％）PWM占空比（％）（2）直流斩波器的测试（使川一个探头观测波形）斩波电路的输入育流电压Ui由三相调压器输出的单相交流电经DJK20挂箱上的单相桥式整流及电容滤波后得到。接通交流电源，观测厲波形，记录其平均值（注：木装置限定

6、直流输出最大值为50V,输入交流电压的大小由调压器调节输出）。按下列实验步骤依次对Buck、Boost.Boost-Buck等三种的氏流斩波电路进行测试。%1切断电源，根据DJK20」：的主电路图，利川面板上的元器件连接好相应的斩波实验线路，并接上电阻负载，负载电流故大值限制在200mA以内。将控制与驱动电路的输出“V-G”、“V-E”分别接至V的G和E端。%1检查接线正确，尤其是电解电容的极性是占接反后，接通主电路和控制电路的电源。%1用示波器观测PWM信号的波形、遍的电压波形、UCE的电压波形及输出电压Uo和二极管两端电压UD的波形，注意备波形间的相位关系。%1调节PWM脉宽调节电位器改

7、变Ur,观测在不同占空比&）时，记录山、0）和的数值于表中,从而画出Uo=f（a）的关系曲线。Buck肓流斩波器的测试Ur(V)1.41.61.82.0222.42.5占空比a(%)Ui(V)u°(v)Boost肓流斩波器的测试Ur(V)1.41.61.82.097J•4m2.42.5占空比a(%)Ui(V)u0(v)Boost-Buck直流斩波器的测试Ur(V)1.41.61.82.02.22.42.5占空