電力電子控制技術(shù)基礎(chǔ)與實(shí)踐 課件 第7、8章 電力電子技術(shù)的PLECS仿真實(shí)驗(yàn)、電力電子技術(shù)的實(shí)驗(yàn)箱實(shí)驗(yàn)

電力電子控制技術(shù)基礎(chǔ)與實(shí)踐電力電子控制技術(shù)基礎(chǔ)與實(shí)踐上篇 1. 脈沖寬度調(diào)制 2. 正弦波脈寬調(diào)制 3. 信號(hào)濾波 4. 反饋控制 5. 坐標(biāo)變換 6. 空間電壓矢量脈寬調(diào)制 下篇 7. 電力電子技術(shù)的PLECS仿真實(shí)驗(yàn)

8. 電力電子技術(shù)的實(shí)驗(yàn)箱實(shí)驗(yàn) 電力電子控制技術(shù)基礎(chǔ)與實(shí)踐7. 電力電子技術(shù)的PLECS仿真實(shí)驗(yàn)7.1 電力電子器件開關(guān)特性實(shí)驗(yàn)7.2 單相整流電路實(shí)驗(yàn) 7.3 三相整流電路實(shí)驗(yàn) 7.4 直流斬波電路實(shí)驗(yàn) 7.5 開關(guān)電源電路實(shí)驗(yàn) 7.6 電壓型逆變電路實(shí)驗(yàn) 7.7 交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn) 7.8 SPWM信號(hào)實(shí)驗(yàn) 7.1 電力電子器件開關(guān)特性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 學(xué)習(xí)PLECS軟件（建議版本3.7.5及以上），掌握軟件的操作。2. 掌握各種電力電子器件的開關(guān)特性。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. PLECS軟件建模練習(xí)。2. PLECS軟件仿真練習(xí)。3. 建立電力電子器件測(cè)試電路模型并仿真。三、實(shí)驗(yàn)步驟7.1 電力電子器件開關(guān)特性實(shí)驗(yàn)1.PLECS軟件建模練習(xí)7.1 電力電子器件開關(guān)特性實(shí)驗(yàn)2. PLECS軟件仿真練習(xí)7.1 電力電子器件開關(guān)特性實(shí)驗(yàn)3. 建立電力電子器件測(cè)試電路模型并仿真圖7-1電力電子器件測(cè)試電路模型

波形

將晶閘管用其它開關(guān)器件替換，如圖中二極管D1、雙向晶閘管TRIAC、絕緣柵雙極晶體管IGBT1、場(chǎng)效應(yīng)管FETD等。實(shí)驗(yàn)對(duì)應(yīng)不可控器件、不可控器件、全控器件的開關(guān)特性7.2 單相整流電路實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握單相半波整流電路構(gòu)成及其工作原理。2. 掌握單相橋式整流電路構(gòu)成及其工作原理。3. 掌握單相二極管整流電路構(gòu)成及其工作原理。二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 建立單相半波整流電路模型，改變電阻負(fù)載、阻感負(fù)載、觸發(fā)角仿真。2. 建立單相橋式整流電路模型，改變電阻負(fù)載、阻感負(fù)載、觸發(fā)角仿真。3. 單相橋式二極管整流電路仿真。三、 實(shí)驗(yàn)步驟7.2 單相整流電路實(shí)驗(yàn)1. 單相半波整流電路，電阻負(fù)載，觸發(fā)角90°。圖7-2單相半波整流電路波形單相半波整流電路，阻感負(fù)載，觸發(fā)角90°，L值改變。改變觸發(fā)角大小。7.2 單相整流電路實(shí)驗(yàn)2.單相橋式整流電路，電阻負(fù)載，觸發(fā)角60°圖7-3單相橋式整流電路阻感負(fù)載，L值改變。改變觸發(fā)角大小。（仿真波形）7.2 單相整流電路實(shí)驗(yàn)3. 單相橋式二極管整流電路（不可控整流）圖7-4單相橋式二極管整流電路7.3 三相整流電路實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握三相半波整流電路構(gòu)成及其工作原理。2. 掌握三相橋式整流電路構(gòu)成及其工作原理。3. 掌握三相二極管整流電路構(gòu)成及其工作原理。二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 三相半波整流電路，改變觸發(fā)角時(shí)在電阻負(fù)載、阻感負(fù)載條件下的工作波形。2. 三相橋式整流電路，改變觸發(fā)角時(shí)在電阻負(fù)載、阻感負(fù)載條件下的工作波形。3. 三相橋式整流電路，考慮變壓器電感時(shí)，對(duì)輸出特性的影響。三、 實(shí)驗(yàn)步驟7.3 三相整流電路實(shí)驗(yàn)1. 三相半波整流電路圖7-5三相半波整流電路三相半波整流電路，阻感負(fù)載。觸發(fā)角分別設(shè)為0°、30°、60°。7.4 直流斬波電路實(shí)驗(yàn)2. 三相橋式整流電路圖7-6三相橋式整流電路三相橋式整流電路，電阻負(fù)載/阻感負(fù)載。觸發(fā)角分別設(shè)為30°、60°、90°。7.3 三相整流電路實(shí)驗(yàn)3. 變壓器電感對(duì)輸出的影響7.4 直流斬波電路實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握Buck電路的構(gòu)成及其工作原理。2. 掌握Boost電路的構(gòu)成及其工作原理。3. 掌握Buck-Boost電路的構(gòu)成及其工作原理。4. 掌握Cuk電路的構(gòu)成及其工作原理。二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 建立Buck電路模型，改變占空比、輸入電壓，分析工作原理和輸出特性。2. 建立Boost電路模型，改變占空比、輸入電壓，分析工作原理和輸出特性。3. 建立Buck-Boost電路模型，改變占空比、輸入電壓，分析工作原理和輸出特性。4. 建立Cuk電路模型，改變占空比、輸入電壓，分析工作原理和輸出特性。三、 實(shí)驗(yàn)步驟7.4 直流斬波電路實(shí)驗(yàn)1. Buck電路模型圖7-7Buck電路模型7.4 直流斬波電路實(shí)驗(yàn)2.Boost電路模型圖7-7Boost電路模型7.4 直流斬波電路實(shí)驗(yàn)3.Buck-Boot電路模型7.4 直流斬波電路實(shí)驗(yàn)4. Cuk電路模型圖7-10Cuk電路7.5 開關(guān)電源電路實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握H橋DC-DC電路的特性。2. 正激式（forward）開關(guān)電源電路。3. 反激式（flyback）開關(guān)電源電路。二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 建立H橋DC-DC電路模型，改變占空比分析其輸出特性。2. 建立正激開關(guān)電源電路模型，分析其輸出特性。3. 建立反激開關(guān)電源電路模型，分別采用開環(huán)和閉環(huán)控制，分析其輸出特性。三、 實(shí)驗(yàn)步驟7.5 開關(guān)電源電路實(shí)驗(yàn)1. H橋DC-DC電路模型圖7-11H橋DC-DC電路7.5 開關(guān)電源電路實(shí)驗(yàn)2. 正激式開關(guān)電源電路模型圖7-12正激式開關(guān)電源電路模型7.5 開關(guān)電源電路實(shí)驗(yàn)3. 反激式開關(guān)電源電路模型圖7-13反激式開關(guān)電源電路模型7.5 開關(guān)電源電路實(shí)驗(yàn)3. 反激式開關(guān)電源電路模型圖7-14閉環(huán)反激式開關(guān)電源電路模型閉環(huán)反激式開關(guān)電源電路模型7.6 電壓型逆變電路實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握單相橋式逆變電路工作原理。2. 掌握電壓型三相橋式逆變電路的工作原理。二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 建立單相橋式逆變電路，仿真并分析其工作原理。2. 建立電壓型三相橋式逆變電路，仿真并分析其工作原理。三、 實(shí)驗(yàn)步驟7.6 電壓型逆變電路實(shí)驗(yàn)1. 單相橋式逆變電路模型圖7-15單相橋式逆變電路模型7.6 電壓型逆變電路實(shí)驗(yàn)2.電壓型三相橋式逆變電路模型圖7-16電壓型三相橋式逆變電路模型7.6 電壓型逆變電路實(shí)驗(yàn)電壓型三相橋式逆變電路模型仿真波形圖7.7 交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握單相交流調(diào)壓電路工作原理。2. 掌握三相交流調(diào)壓電路工作原理。二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 建立單相交流調(diào)壓電路模型，分析電路工作原理和特性。2. 建立三相交流調(diào)壓電路模型，分析電路工作原理和特性。三、 實(shí)驗(yàn)步驟7.7 交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn)1. 單相晶閘管相控交流調(diào)壓電路模型圖7-17單相晶閘管調(diào)壓電路模型7.7 交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn)2. 三相交流調(diào)壓電路模型圖7-18三相晶閘管調(diào)壓電路模型7.7 交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn)2. 三相交流調(diào)壓電路模型三相晶閘管調(diào)壓電路模型仿真波形7.8 SPWM信號(hào)實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握調(diào)制法產(chǎn)生單級(jí)性SPWM信號(hào)。2. 掌握調(diào)制法產(chǎn)生雙級(jí)性SPWM信號(hào)。二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 使用調(diào)制法產(chǎn)生單級(jí)性SPWM信號(hào)用于逆變電路，觀察電路信號(hào)波形。2. 使用調(diào)制法產(chǎn)生雙級(jí)性SPWM信號(hào)用于逆變電路，觀察電路信號(hào)波形。三、 實(shí)驗(yàn)步驟7.8 SPWM信號(hào)實(shí)驗(yàn)1. 單級(jí)性SPWM信號(hào)的單相逆變電路模型圖7-19單相橋式（單極性SPWM）逆變電路模型7.8 SPWM信號(hào)實(shí)驗(yàn)1.產(chǎn)生單級(jí)性SPWM信號(hào)的單相逆變電路模型電路模型仿真波形（局部）7.8 SPWM信號(hào)實(shí)驗(yàn)2. 雙級(jí)性SPWM信號(hào)的單相逆變電路模型圖7-20單相橋式（雙極性SPWM）逆變電路模型7.8 SPWM信號(hào)實(shí)驗(yàn)2. 產(chǎn)生雙級(jí)性SPWM信號(hào)的單相逆變電路模型仿真電路模型仿真波形與局部波形小結(jié)7. 電力電子技術(shù)的PLECS仿真實(shí)驗(yàn)7.1 電力電子器件開關(guān)特性實(shí)驗(yàn)7.2 單相整流電路實(shí)驗(yàn) 7.3 三相整流電路實(shí)驗(yàn) 7.4 直流斬波電路實(shí)驗(yàn) 7.5 開關(guān)電源電路實(shí)驗(yàn) 7.6 電壓型逆變電路實(shí)驗(yàn) 7.7 交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn) 7.8 SPWM信號(hào)實(shí)驗(yàn) 電力電子控制技術(shù)基礎(chǔ)與實(shí)踐電力電子控制技術(shù)基礎(chǔ)與實(shí)踐上篇 1. 脈沖寬度調(diào)制 2. 正弦波脈寬調(diào)制 3. 信號(hào)濾波 4. 反饋控制 5. 坐標(biāo)變換 6. 空間電壓矢量脈寬調(diào)制 下篇 7. 電力電子技術(shù)的PLECS仿真實(shí)驗(yàn) 8. 電力電子技術(shù)的實(shí)驗(yàn)箱實(shí)驗(yàn) 電力電子控制技術(shù)基礎(chǔ)與實(shí)踐8.電力電子技術(shù)的實(shí)驗(yàn)箱實(shí)驗(yàn) 8.1 單相不可控整流電路實(shí)驗(yàn) 8.2 TCA785集成觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn) 8.3 單相半波可控整流電路實(shí)驗(yàn) 8.4 單相橋式全控整流電路實(shí)驗(yàn) 8.5 MOSFET/IGBT驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路實(shí)驗(yàn) 8.6 直流斬波電路實(shí)驗(yàn) 8.7 反激開關(guān)電源電路實(shí)驗(yàn) 8.8 正激開關(guān)電源電路實(shí)驗(yàn) 8.電力電子技術(shù)的實(shí)驗(yàn)箱實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)箱實(shí)驗(yàn)說明（詳情閱讀紙質(zhì)書籍）實(shí)驗(yàn)器材（模塊）不一一列出實(shí)驗(yàn)步驟不一一列出電路圖中器件符號(hào)均取自相應(yīng)CAD軟件，可能有不同8.1 單相不可控整流電路實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆针娙轂V波的單相橋式整流電路工作原理。二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 單相不可控橋式整流電路空載和帶電阻負(fù)載的測(cè)試。2. 單相不可控橋式整流電路電容濾波負(fù)載空載和帶電阻負(fù)載的測(cè)試。三、 實(shí)驗(yàn)原理8.1 單相不可控整流電路實(shí)驗(yàn)注意：所有實(shí)驗(yàn)接線時(shí)，負(fù)載都不能短路。在ZD1的“+”、“-”兩端并聯(lián)CZ1時(shí)，極性相同的端子連接，連錯(cuò)會(huì)損壞電容或炸管。圖8-1電容濾波的單相橋式整流電路及其工作波形8.2 TCA785集成觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 理解鋸齒波集成同步移相觸發(fā)電路的工作原理。2. 掌握西門子的TCA785集成鋸齒波同步移相觸發(fā)電路的調(diào)試方法。二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.TCA785集成移相觸發(fā)電路的調(diào)試。2. TCA785集成移相觸發(fā)電路各點(diǎn)波形的觀察和分析。三、 實(shí)驗(yàn)原理注意：雙蹤示波器兩個(gè)探頭可同時(shí)觀測(cè)兩路信號(hào)，但兩探頭的地線都與示波器的外殼相連，所以兩個(gè)探頭的地線不能同時(shí)接在同一電路的不同電位的兩個(gè)點(diǎn)上，否則這兩點(diǎn)會(huì)通過示波器外殼發(fā)生電氣短路。8.2 TCA785集成觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)電位器RP1調(diào)節(jié)鋸齒波的斜率，電位器RP2則調(diào)節(jié)輸入的移相控制電壓，脈沖從14、15腳輸出，輸出的脈沖互差180°圖8-2TCA785集成移相觸發(fā)電路圖圖8-3單相集成鋸齒波觸發(fā)電路的各點(diǎn)電壓波形（α=90o）8.3 單相半波可控整流電路實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

掌握單相半波可控整流電路帶電阻負(fù)載時(shí)的工作原理。二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容單相半波整流電路帶電阻性負(fù)載時(shí)Ud/U2=f（α）特性的測(cè)定，U2為半波整流電路的交流輸入電壓。三、 實(shí)驗(yàn)原理“低壓交流電源輸出”提供交流30V（U2）。當(dāng)U2正半周電壓加到VT1的A、K兩端，觸發(fā)電路產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，則VT1導(dǎo)通，給負(fù)載R1供電。當(dāng)U2負(fù)半周時(shí)，VT1關(guān)斷，R1斷電。注意：調(diào)節(jié)觸發(fā)角α?xí)r，僅調(diào)節(jié)RP2，電阻RP1保持不變。觸發(fā)角在確定后RP2要保持不變，此時(shí)測(cè)試負(fù)載電阻的波形和電壓值。測(cè)量時(shí)，兩個(gè)探頭的地線不能分開。8.3 單相半波可控整流電路實(shí)驗(yàn)單相半波整流電路電壓Ud（負(fù)載電壓）與交流電U2、觸發(fā)角α的關(guān)系為Ud=0.45U2（1+cosα）/2。圖8-4單相半波可控整流電路8.4 單相橋式全控整流電路實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康睦斫鈫蜗鄻蚴饺卣麟娐返墓ぷ髟?。二?實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 單相橋式全控整流電路帶電阻負(fù)載。2. 單相橋式全控整流電路帶阻感負(fù)載。三、 實(shí)驗(yàn)原理“低壓交流電源輸出”提供交流30V（U2）。當(dāng)U2正半周電壓加到VT1-R1-VT6回路，觸發(fā)電路產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，則VT1和VT6導(dǎo)通，給負(fù)載R1供電，VT3和VT4不導(dǎo)通。當(dāng)U2負(fù)半周時(shí)，加到VT3-R1-VT4回路，觸發(fā)電路產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，則VT3和VT4導(dǎo)通，給負(fù)載R1供電，VT1和VT6不導(dǎo)通。8.4 單相橋式全控整流電路實(shí)驗(yàn)單相橋式整流電路電壓Ud（負(fù)載電壓）與交流電U2、觸發(fā)角α的關(guān)系為Ud=0.9U2（1+cosα）/2。圖8-5單相橋式整流電路8.5 MOSFET/IGBT驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 理解各種自關(guān)斷器件對(duì)驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路的要求。2. 掌握由自關(guān)斷器件構(gòu)成PWM直流斬波電路原理與方法。二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. MOSFET驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路實(shí)驗(yàn)。2. IGBT驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路實(shí)驗(yàn)。三、 實(shí)驗(yàn)原理SG3525為核心的PWM波形發(fā)生器為開關(guān)器件提供PWM信號(hào)。8.5 MOSFET/IGBT驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路實(shí)驗(yàn)PWM信號(hào)用“撥斷開關(guān)SW1”切換頻率，可選擇高頻檔頻率8～15kHz，或低頻檔頻率900～1700Hz。調(diào)節(jié)電位器RP1可以改變PWM的頻率，調(diào)節(jié)RP2可以改變占空比。圖8-6PWM信號(hào)發(fā)生器原理圖8-8MOSFET驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路原理圖圖8-7IGBT管的驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路原理圖8.5 MOSFET/IGBT驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路實(shí)驗(yàn)8.5 MOSFET/IGBT驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路實(shí)驗(yàn)圖8-9MOSFET的驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路實(shí)驗(yàn)接線圖8-10IGBT的驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路實(shí)驗(yàn)接線8.6 直流斬波電路實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握直流斬波電路（四種典型線路）的工作原理。2. 理解PWM控制與驅(qū)動(dòng)電路的原理及其常用的集成電路。二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 控制與驅(qū)動(dòng)電路的測(cè)試2. 基本直流斬波器的測(cè)試三、 實(shí)驗(yàn)原理1. 主電路2. 控制與驅(qū)動(dòng)電路注意：MOSFET與IGBT引腳對(duì)應(yīng)：MOSFET的C、E、G分別與IGBT的D、S、G對(duì)應(yīng)。使用MOSFET為開關(guān)，需要MOSFET驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路模塊。使用IGBT為開關(guān)，需要IGBT驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路模塊。8.6 直流斬波電路實(shí)驗(yàn)主電路圖8-11降壓斬波電路的原理圖圖8-12升壓斬波電路的原理圖圖8-13升降壓斬波電路的原理圖圖8-14Cuk斬波電路原理圖8.7 反激開關(guān)電源電路實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康睦斫夥醇な介_