1、直流斩波电路直流斩波电路重 庆 三 峡 学 院实 验 报 告课程名称 电力电子技术 实验名称 直流斩波电路 实验类型 验证 学 时 2 系 别 电信学院 专 业 电气工程及自动化年级班别 2015级2班 开出学期 2016-2017下期 学生姓名 袁志军 学 号 201507144228 实验教师 谢 辉 成 绩 2017 年 6 月 4 日 填 写 说 明1、基本内容(1)实验序号、名称(实验一:xxx); (2)实验目的; (3)实验原理;(4)主要仪器设备器件、药品、材料; (5)实验内容; (6)实验方法及步骤 (7)数据处理或分析讨论2、要求:(1)用钢笔书写(绘图用铅笔)(2)凡需
2、用坐标纸作图的应使用坐标纸进行规范作图实验八 直流斩波电路一、实验目的(1)加深理解斩波器电路的工作原理。(2)掌握斩波器主电路、触发电路的调试步骤和方法。(3)熟悉斩波器电路各点的电压波形。二、实验所需挂件及附件序号型 号备 注1DJK01 电源控制屏该控制屏包含“三相电源输出”等几个模块。2DJK05 直流斩波电路该挂件包含触发电路及主电路两个部分。3DJK06 给定及实验器件该挂件包含“给定”等模块。4D42三相可调电阻5双踪示波器自备6万用表自备三、实验线路及原理本实验采用脉宽可调的晶闸管斩波器,主电路如图3-24所示。其中VT1为主晶闸管,VT2为辅助晶闸管, C和L1构成振荡电路,
3、它们与VD2、VD1、L2组成VT1的换流关断电路。当接通电源时,C经L1、VD1、L2及负载充电至+Ud0,此时VT1、VT2均不导通,当主脉冲到来时,VT1导通,电源电压将通过该晶闸管加到负载上。当辅助脉冲到来时,VT2导通,C通过VT2、L1放电,然后反向充电,其电容的极性从+Ud0变为-Ud0,当充电电流下降到零时,VT2自行关断,此时VT1继续导通。VT2关断后,电容C通过VD1及VT1反向放电,流过VT1的电流开始减小,当流过VT1的反向放电电流与负载电流相同的时候,VT1关断;此时,电容C继续通过VD1、L2、VD2放电,然后经L1、VD1、L2及负载充电至+Ud0,电源停止输出
4、电流,等待下一个周期的触发脉冲到来。VD3为续流二极管,为反电势负载提供放电回路。图3-24 斩波主电路原理图从以上斩波器工作过程可知,控制VT2脉冲出现的时刻即可调节输出电压的脉宽, 从而可达到调节输出直流电压的目的。VT1、VT2的触发脉冲间隔由触发电路确定。斩波器触发电路如图1-27所示,其原理可参见1-3节内容。实验接线如图3-25所示,电阻R用D42三相可调电阻,用其中一个900的电阻;励磁电源和直流电压、电流表均在控制屏上。图3-25 直流斩波器实验线路图四、实验内容(1)直流斩波器触发电路调试。(2)直流斩波器接电阻性负载。(3)直流斩波器接电阻电感性负载(选做)。五、实验方法(
5、1)斩波器触发电路调试 调节DJK05面板上的电位器RP1、RP2,RP1调节锯齿波的上下电平位置,而RP2为调节锯齿波的频率。先调节RP2,将频率调节到200Hz300Hz之间,然后在保证三角波不失真的情况下,调节RP1为三角波提供一个偏置电压(接近电源电压),使斩波主电路工作的时候有一定的起始直流电压,供晶闸管一定的维持电流,保证系统能可靠工作,将DJK06上的给定接入,观察触发电路的第二点波形,增加给定,使占空比从0.3调到0.9。(2)斩波器带电阻性负载按图3-25实验线路接线,直流电源由电源控制屏上的励磁电源提供,接斩波主电路(要注意极性),斩波器主电路接电阻负载,将触发电路的输出“
6、G1”、“K1”、“G2”、“K2”分别接至VT1、VT2的门极和阴极。用示波器观察并记录触发电路的“G1”、“K1”、“G2”、“K2”、波形,并记录输出电压Ud及晶闸管两端电压UVT1的波形,注意观测各波形间的相对相位关系。调节DJK06上的“给定”值,观察在不同(即主脉冲和辅助脉冲的间隔时间)时Ud的波形,并记录相应的Ud和,从而画出Ud=f(/T)的关系曲线,其中/T为占空比。(3)斩波器带电阻电感性负载(选做)要完成该实验,需加一电感。关断主电源后,将负载改接成电阻电感性负载,重复上述电阻性负载时的实验步骤。六、数据记录及分析(matlab仿真)(1)直流降压斩波电路:=30%=50
7、%=70%=90%E=200V,Ud=E,T=1ms /ms0.30.50.70.9占空比30%50%70%90% Ud/V60100140180数据分析:在占空比为30%时出现电流断流情况,若负载为电机,则会导致电机惰行甚至停运,在生产过程中时不允许有此种情况产生。(2)直流升压斩波电路=30%=50%=70%=90%E=100V,Ud=,T=1ms /ms0.30.50.70.9占空比30%50%70%90% Ud/V142.8200333.331000数据分析:此电路避免了电流断流情况,升压效果良好,可用于电机传动,作单项功率因素校正,或其他电路中。(3)直流升降压斩波电路=30%=50
8、%=70%=90%E=100V,Ud=,T=1ms /ms0.30.50.70.9占空比30%50%70%90% Ud/V42.86100233.33900数据分析:由图可知,在时为降压,在时为升压。 (4)不同电感的脉动情况降压斩波(电感为5mH,阻抗为2,U=200V)占空比为0.7时电流的大体趋势图降压斩波(增大电感至20mH,阻抗为2,U=200V)占空比为0.7时电流的大体趋势图数据分析:在增大电感后,可以明显地看出电感充放电过程脉动减小,整体过度平缓。七、思考题(1) 直流斩波器有哪几种调制方式?本实验中的斩波器为何种调制方式?一般三种调制技术:固定频率调脉宽,固定脉宽调频率,调频
9、调宽,本实验采用固定频率脉宽调制。 (2)本实验采用的斩波器主电路中电容C起什么作用?用于向负载供电,同时大电容保证输出电压恒定。八、注意事项(1)可参考实验一的注意事项 。(2)触发电路调试好后,才能接主电路实验。(3)将DJK06上的“给定”与DJK05的公共端相连,以使电路正常工作。(4)负载电流不要超过0.5A,否则容易造成电路失控现象。(5)当斩波器出现失控现象时,请首先检查触发电路参数设置是否正确,确保无误后将直流电源的开关重新打开。九、实验总结本次实验进行了直流斩波电路实验,实验室电路由斩波主电路和脉冲触发电路组成,主电路由于采用晶闸管,所以通过L,R电路辅以脉冲进行换流控制,从而对直流斩波。通过实验掌握了斩波器主电路、触发电路的调试步骤和方法。 实验前首先检查各个器件的完好性,避免接好线后盲目查找错误,特别是检查触发脉冲的情况。总之,在做实验时,要对实验熟悉,做到心中有数,严格按照实验步骤,切不可怀侥幸心理而不检查器件;在出现实验现象有误时,不要慌乱,借助实验仪器检查仪器,培养自己查错纠错的能力。由于实验器材原因,最后用matlab观察了实验现象,并对各种效果进行分析。Matlab作为理想实验软件,为我们提供了完备的模拟设施,要懂得充分利用该资源。掌握不同斩波电路,也更加丰富了自己的技能储备,如升压电路可用于电机传动,作单项功率因素校正,或其他电路中。教师评语:
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