直流斩波电路.docx
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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
1
DJK01电源控制屏
该控制屏包含“三相电源输出”等几个模块。
2
DJK05直流斩波电路
该挂件包含触发电路及主电路两个部分。
3
DJK06给定及实验器件
该挂件包含“给定”等模块。
4
D42 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,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900Ω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
（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200Hz~300Hz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
①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“G1”、“K1”、“G2”、“K2”分别接至VT1、VT2的门极和阴极。
②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。
③调节DJK06上的“给定”值，观察在不同τ（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τ，从而画出Ud=f（τ/T）的关系曲线，其中τ/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：
α=30%
α=50%
α=70%
α=90%
E=200V，Ud=αE,T=1ms
τ/ms
0.3
0.5
0.7
0.9
占空比α
30%
50%
70%
90%
Ud/V
60
100
140
180
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
α=30%
α=50%
α=70%
α=90%
E=100V，Ud=
T=1ms
τ/ms
0.3
0.5
0.7
0.9
占空比α
30%
50%
70%
90%
Ud/V
142.8
200
333.33
1000
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
α=30%
α=50%
α=70%
α=90%
E=100V，Ud=
T=1ms
τ/ms
0.3
0.5
0.7
0.9
占空比α
30%
50%
70%
90%
Ud/V
42.86
100
233.33
900
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2Ω，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2Ω，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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