實(shí)驗(yàn)五-直流斬波電路的性能研究

實(shí)驗(yàn)五直流斬波電路的性能研究一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、熟悉直流斬波電路的工作原理。2、熟悉各種直流斬波電路的組成及其工作特點(diǎn)。3、了解PWM控制與驅(qū)動(dòng)電路的原理及其常用的集成芯片。二、實(shí)驗(yàn)主要儀器與設(shè)備：序號(hào)型號(hào)備注1DJK01電源控制屏該控制屏包含“三相電源輸出〞，“勵(lì)磁電源〞等幾個(gè)模塊。2DJK09單相調(diào)壓與可調(diào)負(fù)載3DJK20直流斬波電路4D42三相可調(diào)電阻5萬(wàn)用表自備三、實(shí)驗(yàn)原理主電路：1、降壓斬波電路(BuckChopper)降壓斬波電路(BuckChopper)的原理圖及工作波形如圖5-1圖5-2所示。圖中V為全控型器件，選用IGBT。D為續(xù)流二極管。由圖7中V的柵極電壓波形UGE可知，當(dāng)V處于通態(tài)時(shí)，電源Ui向負(fù)載供電，UD=Ui。當(dāng)V處于斷態(tài)時(shí)，負(fù)載電流經(jīng)二極管D續(xù)流，電壓UD近似為零，至一個(gè)周期T結(jié)束，再驅(qū)動(dòng)V導(dǎo)通，重復(fù)上一周期的過程。負(fù)載電壓的平均值為：＝＝＝式中ton為V處于通態(tài)的時(shí)間，toff為V處于斷態(tài)的時(shí)間，T為開關(guān)周期，α為導(dǎo)通占空比，簡(jiǎn)稱占空比或?qū)ū?α=ton/T)。由此可知，輸出到負(fù)載的電壓平均值UO最大為Ui，假設(shè)減小占空比α，那么UO隨之減小，由于輸出電壓低于輸入電壓，故稱該電路為降壓斬波電路。圖5-1降壓斬波電路的原理圖圖5-2降壓斬波電路的波形圖2、升壓斬波電路(BoostChopper)升壓斬波電路(BoostChopper)的原理圖如圖5-3所示。電路也使用一個(gè)全控型器件V。當(dāng)V處于通態(tài)時(shí)，電源向電感充電，充電電流根本恒定為,同時(shí)電容C1上的電壓向負(fù)載供電，因C1值很大，根本保持輸出電壓為恒值。設(shè)V處于通態(tài)的時(shí)間為，此階段電感上積蓄的能量為。當(dāng)V處于斷態(tài)時(shí)和L1共同向電容C1充電，并向負(fù)載提供能量。設(shè)V處于斷態(tài)的時(shí)間為，那么在此期間電感L1釋放的能量為(-)。當(dāng)電路工作于穩(wěn)態(tài)時(shí)，一個(gè)周期T內(nèi)電感L1積蓄的能量與釋放的能量相等，即：=(-)上式中的T/≥1,輸出電壓高于電源電壓，故稱該電路為升壓斬波電路。3、升降壓斬波電路(Boost-BuckChopper)升降壓斬波電路(Boost-BuckChopper)的原理圖如圖5-4所示。電路的根本工作原理是：當(dāng)可控開關(guān)V處于通態(tài)時(shí)，電源經(jīng)V向電感L1供電使其貯存能量，同時(shí)C1維持輸出電壓根本恒定并向負(fù)載供電。此后，V關(guān)斷，電感L1中貯存的能量向負(fù)載釋放?？梢?負(fù)載電壓為上負(fù)下正，與電源電壓極性相反。輸出電壓為：＝＝＝假設(shè)改變導(dǎo)通比α，那么輸出電壓可以比電源電壓高，也可以比電源電壓低。當(dāng)0<α<1/2時(shí)為降壓，當(dāng)1/2<α<1時(shí)為升壓。圖5-3升壓斬波電路的原理圖圖5-4升降壓斬波電路的原理圖四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：〔1〕控制與驅(qū)動(dòng)電路的測(cè)試?！?〕Buck、Boost、Boost-Buck直流斬波器的測(cè)試。2、實(shí)驗(yàn)步驟：〔1〕控制與驅(qū)動(dòng)電路的測(cè)試①啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置電源，開啟DJK20控制電路電源開關(guān)。②調(diào)節(jié)PWM脈寬調(diào)節(jié)電位器改變Ur，用雙蹤示波器分別觀測(cè)SG3525的第11腳與第14腳的波形，觀測(cè)輸出PWM信號(hào)的變化情況，并填表。〔2〕直流斬波器的測(cè)試(使用一個(gè)探頭觀測(cè)波形)斬波電路的輸入直流電壓Ui由三相調(diào)壓器輸出的單相交流電經(jīng)DJK20掛箱上的單相橋式整流及電容濾波后得到。接通交流電源，觀測(cè)Ui波形，記錄其平均值(注：本裝置限定直流輸出最大值為50V，輸入交流電壓的大小由調(diào)壓器調(diào)節(jié)輸出)。按以下實(shí)驗(yàn)步驟依次對(duì)Buck、Boost、Boost-Buck等三種的直流斬波電路進(jìn)行測(cè)試。①切斷電源，根據(jù)DJK20上的主電路圖，利用面板上的元器件連接好相應(yīng)的斬波實(shí)驗(yàn)線路，并接上電阻負(fù)載，負(fù)載電流最大值限制在200mA以內(nèi)。將控制與驅(qū)動(dòng)電路的輸出“V-G〞、“V-E〞分別接至V的G和E端。②檢查接線正確，尤其是電解電容的極性是否接反后，接通主電路和控制電路的電源。③用示波器觀測(cè)PWM信號(hào)的波形、UGE的電壓波形、UCE的電壓波形及輸出電壓Uo和二極管兩端電壓UD的波形，注意各波形間的相位關(guān)系。④調(diào)節(jié)PWM脈寬調(diào)節(jié)電位器改變Ur，觀測(cè)在不同占空比(α)時(shí)，記錄Ui、UO和α的數(shù)值于表中，從而畫出UO=f(α)的關(guān)系曲線。Buck直流斬波器的測(cè)試Boost直流斬波器的測(cè)試Boost-Buck直流斬波器的測(cè)試五、實(shí)驗(yàn)考前須知1、在主電路通電后，不能用示波器的兩個(gè)探頭同時(shí)觀測(cè)主電路元器件之間的波形，否那么會(huì)造成短路。2、用示波器兩探頭同時(shí)觀測(cè)兩處波形時(shí)，要注意共地問題，否那么會(huì)造成短路，在觀測(cè)高壓時(shí)應(yīng)衰減10倍，在做直流斬波器測(cè)試實(shí)驗(yàn)時(shí)，最好使用一個(gè)探頭。六、思考