電力電子試驗(yàn)報(bào)告3

1、實(shí)驗(yàn)五單相正弦波脈寬調(diào)制 SPWhfe路實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)熟悉單相變頻電路原理及電路組成。(2)熟悉ICL8038的功能。 掌握SPW眼產(chǎn)生的基理。、實(shí)驗(yàn)所需掛件及附件序號(hào)型 號(hào)備 注1DJK01電源控制屏該控制屏包含“三相電源輸出”等幾個(gè)模塊。2DJK06給定及實(shí)驗(yàn)器件該掛件包含“二極管”以及“開(kāi)關(guān)”等模塊。3DJK09單相調(diào)壓與可調(diào)負(fù)載4雙蹤示波器5萬(wàn)用表三、實(shí)驗(yàn)線路及原理采用SPWME弦波脈寬調(diào)制，通過(guò)改變調(diào)制頻率，實(shí)現(xiàn)交直交變頻的目的。實(shí)驗(yàn)電路由 三部分組成：即主電路，驅(qū)動(dòng)電路和控制電路。(1)主電路部分：AC/DC （整流）DC/AC （逆變）圖5-1王電路結(jié)構(gòu)原理圖如圖5-1所

2、示，交直流變換部分（AC/D。為不可控整流電路（由實(shí)驗(yàn)掛箱 DJK09提供）； 逆變部分（DC/A。由四只IGBT管組成單相橋式逆變電路，采用雙極性調(diào)制方式。輸出經(jīng) LC低通濾波器，濾除高次諧波，得到頻率可調(diào)的正弦波（基波）交流輸出。本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的負(fù)載為電阻性或電阻電感性負(fù)載，在滿(mǎn)足一定條件下，可接電阻啟動(dòng)式單相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)。實(shí)驗(yàn)時(shí)可由面板上的“負(fù)載選擇”開(kāi)關(guān)進(jìn)行選擇。TLP521SPWM1VR1COMVo utVCC14M57962LVEE54圖5-2驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)原理圖（2）驅(qū)動(dòng)電路：如圖5-2 （以其中一路為例）所示，采用IGBT管專(zhuān)用驅(qū)動(dòng)芯片 M57962L其輸入端接控制電路產(chǎn)生的SP

3、WM1號(hào)，其輸出可用以直接驅(qū)動(dòng)IGBT管。其特點(diǎn)如下：采用快速型的光藕實(shí)現(xiàn)電氣隔離。具有過(guò)流保護(hù)功能，通過(guò)中測(cè)IGBT管的飽和壓降來(lái)判斷IGBT是否過(guò)流,.過(guò)流時(shí)IGBT管CE結(jié)之間的飽和壓降BI到一定值，使8腳輸出高電平，在光藕 TLP521的輸出端OC1呈現(xiàn)低電平，經(jīng)過(guò)流保護(hù)電路（見(jiàn)圖 5-3）,使4013的輸出Q端呈現(xiàn)低電平，送控制電 路，起到了封鎖保護(hù)作用。+5V圖5-3保護(hù)電路結(jié)構(gòu)原理圖(3)控制電路：控制電路如圖5-4所示，它是由兩片集成函數(shù)信號(hào)發(fā)生器ICL8038為核心組成，其中一片8038產(chǎn)生正弦調(diào)制波 U,另一片用以產(chǎn)生三角載波U,將此兩路信號(hào)經(jīng)比較電路LM311異步調(diào)制后，

4、產(chǎn)生一系列等幅，不等寬的矩形波Un,即SPW眼。&經(jīng)反相器后，生成兩路相位相差180度的土 PW峨，再經(jīng)觸發(fā)器 CD4528延時(shí)后，得到兩路相位相差180度并帶一定死區(qū)范圍的兩路 SPWM和SPWM波，作為主電路中兩對(duì)開(kāi)關(guān)管IGBT的控制信號(hào)。8038三角波發(fā)生器8038正弦波發(fā)生器Lm311比較器信號(hào)變換與控制SPWM1SPWM2COMPWM+PWM-圖5 4控制電路結(jié)構(gòu)框圖+% 78+5V4528圖5 5控制電路結(jié)構(gòu)原理圖各波形的觀測(cè)點(diǎn)均已引到面板上，可通過(guò)示波器進(jìn)行觀測(cè)。為了便于觀察 SPW腋，面板上設(shè)置了 “測(cè)試”和“運(yùn)行”選擇開(kāi)關(guān)， 在“測(cè)試”狀態(tài)下, 三角載波UC的頻率為180Hz

5、左右，此時(shí)可較清楚地觀察到異步調(diào)制的 SPW械，通過(guò)示波器的 鎖定功能可清晰地觀測(cè) SPW械，但在此狀態(tài)下不能帶載運(yùn)行，因載波比 N太低，不利于設(shè)備 的正常運(yùn)行。在“運(yùn)行”狀態(tài)下，三角載波 UC頻率為10KHz左右，因波形的快速閃動(dòng)致使無(wú)法觀察到SPW械，通過(guò)示波器的鎖定功能并經(jīng)擴(kuò)展后也可清晰地觀測(cè)SPW俄。正弦調(diào)制波Ur頻率的調(diào)節(jié)范圍設(shè)定為 5-60Hz?？刂齐娐愤€設(shè)置了過(guò)流保護(hù)接口端STOP當(dāng)有過(guò)流信號(hào)時(shí)，STO中低電平，經(jīng)與門(mén)輸出低電平，封鎖了兩路 SPWM1號(hào)，使IGBT關(guān)斷，起到保護(hù)作用。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容(1)控制信號(hào)的觀測(cè)。(2)帶電阻及電阻電感性負(fù)載。(3)帶電機(jī)負(fù)載(選做)。五、思

6、考題(1)為了使輸出波形盡可能地接近正弦波，可采取什么措施？(2)調(diào)制波可否采用三角波？(3)分析開(kāi)關(guān)死區(qū)時(shí)間對(duì)輸出的影響。六、實(shí)驗(yàn)方法（1）控制信號(hào)的觀測(cè)在主電路不接直流電源時(shí)，打開(kāi)控制電源開(kāi)關(guān)，并將DJK14掛箱左側(cè)的鈕子開(kāi)關(guān)撥到“測(cè)試”位置。觀察正弦調(diào)制波信號(hào) U的波形，測(cè)試其頻率可調(diào)范圍；觀察三角載波 U的波形，測(cè)試其頻率；改變正弦調(diào)制波信號(hào) U的頻率，再測(cè)量三角載波U的頻率，判斷是同步調(diào)制還是異步調(diào)制；比較“ PWM+, “PWM-和“SPWM1, “SPWM2的區(qū)別，仔細(xì)觀測(cè)同一相上下兩管驅(qū) 動(dòng)信號(hào)之間的死區(qū)延遲時(shí)間。（2）帶電阻及電阻電感性負(fù)載在實(shí)驗(yàn)步驟1之后，將DJK14掛箱面

7、板左側(cè)的鈕子開(kāi)關(guān)撥到“運(yùn)行”位置，將正弦調(diào)制波信號(hào)U的頻率調(diào)到最小，選擇負(fù)載種類(lèi)：將“負(fù)載選擇”開(kāi)關(guān)撥至R, L位置，接DJK06給定及實(shí)驗(yàn)器件，然后將主電路接通由DJK09提供的直流電源（通過(guò)調(diào)節(jié)交流側(cè)的自藕調(diào)壓器，使輸出直流電壓保持為200V）,由小到大調(diào)節(jié)正弦調(diào)制波信號(hào)U的頻率，觀測(cè)負(fù)載電壓的波形，記錄其波形參數(shù)（幅值、頻率）。保持“負(fù)載選擇”開(kāi)關(guān)在R, L位置，接入DJK06給定及實(shí)驗(yàn)器件和 DJK02上的100mH 電感串聯(lián)組成的電阻電感性負(fù)載，然后將主電路接通由DJK09提供的直流電源（通過(guò)調(diào)節(jié)交流側(cè)的自藕調(diào)壓器， 使輸出直流電壓保持為 200V）,由小到大調(diào)節(jié)正弦調(diào)制波信號(hào)U的頻

8、率觀測(cè)負(fù)載電壓的波形，記錄其波形參數(shù)（幅值、頻率） 。（3）帶電機(jī)負(fù)載（選做）。將“負(fù)載選擇”開(kāi)關(guān)撥至“電機(jī)”位置，接入DJ21-1電阻啟動(dòng)式單相交流異步電動(dòng)機(jī)，此時(shí)必須先將正弦調(diào)制波信號(hào) U的頻率調(diào)至最小，然后將主電路接通由 DJK09提供的直流 電源，并由小到大調(diào)節(jié)交流側(cè)的自藕調(diào)壓器輸出的電壓，觀察電機(jī)的轉(zhuǎn)速變化， 并逐步由小到大調(diào)節(jié)正弦調(diào)制波信號(hào) U的頻率，用示波器觀察負(fù)載電壓的波形，并用轉(zhuǎn)速表測(cè)量電機(jī)的轉(zhuǎn)速的變化，并記錄之。七、注意事項(xiàng)(1)雙蹤示波器有兩個(gè)探頭， 可同時(shí)測(cè)量?jī)陕沸盘?hào)， 但這兩探頭的地線都與示波器的外 殼相連，所以?xún)蓚€(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(guò)示波器外殼發(fā)生電氣短路。為此，為了保證測(cè)量的順利進(jìn)行，可將其中一根探頭的地線取下或外包絕緣，只使用其中一路的地線， 這樣從根本上解決了這個(gè)問(wèn)題。當(dāng)需要同時(shí)觀察兩個(gè)信號(hào)時(shí)，必須在被測(cè)電路上找到這兩個(gè)信號(hào)的公共點(diǎn)，將探頭的地線接于此處，探頭各接至被測(cè)信號(hào)，只有這樣才能在示波器上同時(shí)觀察到兩個(gè)信號(hào)，而不發(fā)生意外。