電氣傳動實驗報告

電氣與信息工程學(xué)院實踐基地實踐報告PAGEPAGE10黑龍江科技大學(xué)綜合性實踐報告實踐項目名稱單相正弦波(SPWM)逆變電源研究所屬課程名稱電氣傳動實踐日期班級學(xué)號姓名成績電氣與信息工程學(xué)院實踐基地實踐概述：【實踐目的及要求】【實踐目的】1、掌握單相正弦波（SPWM）逆變電源的組成、工作原理、特點、波形分析與使用場合；2、熟悉正弦波發(fā)生電路、PWM專用集成電路SG3525的工作原理與使用方法?！緦嶒炓蟆?.熟悉試驗臺各個模塊的操作。2.掌握示波器的使用方法。3.了解電路的結(jié)構(gòu)及原理。4.熟悉掌握電路的調(diào)試步驟?！緦嵺`原理】能把直流電能轉(zhuǎn)換為交流電能的電路稱為逆變電路，或稱逆變器。單相逆變器的結(jié)構(gòu)可分為半橋逆變器﹑全橋逆變器和推挽逆變器等形式。本實驗系統(tǒng)對推挽逆變電路進行研究。推挽逆變器的主要優(yōu)點是在任何時刻導(dǎo)通的開關(guān)不會多于一個，對于輸出相同的功率，開關(guān)損耗比較小，因此，特別適用于由低直流電壓（如電池）供電的場合。另外，兩個開關(guān)管的驅(qū)動信號是共地的，可簡化驅(qū)動電路，其不足是變壓器原邊繞組利用率低，當(dāng)變壓器原邊兩個繞組不完全對稱時或者兩開關(guān)器件特性不對稱時，還可能出現(xiàn)直流磁化飽和現(xiàn)象。逆變器主電路開關(guān)管采用功率MOSFET管，具有開關(guān)頻率高﹑驅(qū)動電路簡單﹑系統(tǒng)效率較高的特點。當(dāng)開關(guān)其間VT1﹑VT2輪流導(dǎo)通，再經(jīng)推挽變壓器升壓后，即可在負載端得到所需頻率與幅值的交流電源。脈寬調(diào)制信號由專用集成芯片SG3525產(chǎn)生。SG3525芯片不僅能產(chǎn)生頻率靈活可變的方波，而且可輸出正弦PWM（SPWM）信號，以提高后接變壓器的工作頻率。為了使SG3525產(chǎn)生一個SPWM信號，可在芯片的9腳處加入一個幅度可變的50Hz正弦波（我們這里僅需得到頻率固定的50Hz可變電源，若需獲得頻率也可變的交變電源，則只需在9腳處加入一個幅值與頻率均可變的正弦波即可），與5腳處的鋸齒波信號進行比較，從而獲得SPWM控制信號，改變正弦波的幅值，即改變調(diào)制度M（調(diào)制度定義為正弦波調(diào)制波峰Urm與鋸齒波載波峰值Utm之比，即M=Urm／Utm）就可以改變輸出電壓的幅值，正常M≤1.考慮到5腳處的鋸齒波，鋸齒波的頂點Uh約為3.3V，谷點Ul約為0.9V。SG3525的工作原理

SG3525是電流控制型PWM控制器，所謂電流控制型脈寬調(diào)制器是按照接反饋電流來調(diào)節(jié)脈寬的。在脈寬比較器的輸入端直接用流過輸出電感線圈的信號與誤差放大器輸出信號進行比較，從而調(diào)節(jié)占空比使輸出的電感峰值電流跟隨誤差電壓變化而變化。由于結(jié)構(gòu)上有電壓環(huán)和電流環(huán)雙環(huán)系統(tǒng)，因此，無論開關(guān)電源的電壓調(diào)整率、負載調(diào)整率和瞬態(tài)響應(yīng)特性都有提高，是目前比較理想的新型控制器。SG3525內(nèi)置了5.1V精密基準電源，微調(diào)至

1.0%，在誤差放大器共模輸入電壓范圍內(nèi)，無須外接分壓電組。SG3525還增加了同步功能，可以工作在主從模式，也可以與外部系統(tǒng)時鐘信號同步，為設(shè)計提供了極大的靈活性。在CT引腳和Discharge引腳之間加入一個電阻就可以實現(xiàn)對死區(qū)時間的調(diào)節(jié)功能。由于SG3525內(nèi)部集成了軟啟動電路，因此只需要一個外接定時電容。

SG3525的軟啟動接入端（引腳8）上通常接一個5

的軟啟動電容。上電過程中，由于電容兩端的電壓不能突變，因此與軟啟動電容接入端相連的PWM比較器反向輸入端處于低電平，PWM比較器輸出高電平。此時，PWM瑣存器的輸出也為高電平，該高電平通過兩個或非門加到輸出晶體管上，使之無法導(dǎo)通。只有軟啟動電容充電至其上的電壓使引腳8處于高電平時，SG3525才開始工作。由于實際中，基準電壓通常是接在誤差放大器的同相輸入端上，而輸出電壓的采樣電壓則加在誤差放大器的反相輸入端上。當(dāng)輸出電壓因輸入電壓的升高或負載的變化而升高時，誤差放大器的輸出將減小，這將導(dǎo)致PWM比較器輸出為正的時間變長，PWM瑣存器輸出高電平的時間也變長，因此輸出晶體管的導(dǎo)通時間將最終變短，從而使輸出電壓回落到額定值，實現(xiàn)了穩(wěn)態(tài)。反之亦然。

外接關(guān)斷信號對輸出級和軟啟動電路都起作用。當(dāng)Shutdown（引腳10）上的信號為高電平時，PWM瑣存器將立即動作，禁止SG3525的輸出，同時，軟啟動電容將開始放電。如果該高電平持續(xù)，軟啟動電容將充分放電，直到關(guān)斷信號結(jié)束，才重新進入軟啟動過程。注意，Shutdown引腳不能懸空，應(yīng)通過接地電阻可靠接地，以防止外部干擾信號耦合而影響SG3525的正常工作。

欠電壓鎖定功能同樣作用于輸出級和軟啟動電路。如果輸入電壓過低，在SG3525的輸出被關(guān)斷同時，軟啟動電容將開始放電。

此外，SG3525還具有以下功能，即無論因為什么原因造成PWM脈沖中止，輸出都將被中止，直到下一個時鐘信號到來，PWM瑣存器才被復(fù)位。 【實踐設(shè)備及儀器】1.MCL-11實驗掛箱數(shù)字式萬用表。雙蹤示波器。實踐內(nèi)容：【實踐方案設(shè)計】1.實踐項目的名稱：單相正弦波(SPWM)逆變電源研究。2.實踐要求（1）完成單相正弦波（SPWM）逆變電源電路的連接（2）使用示波器觀察逆變電源的輸出波形及輸入波形（3）掌握集成電路SG3525的工作原理3.實踐思想：通過正弦波電路給SG3525芯片一個正弦波得到SPWM信號設(shè)計方案：【實踐過程】（實踐步驟、記錄、數(shù)據(jù)、分析）實踐步驟：1.實驗方法認真閱讀實驗指導(dǎo)書與有關(guān)教材，掌握用SG3525芯片產(chǎn)生SPWM信號的原理與RC串并聯(lián)正弦波發(fā)生器的工作原理，以及推挽式單相正弦波逆變電源的工作原理、特點、波形分析與使用場合。主電路接線將主電路的“9”與“12”端相連。（1）正弦波發(fā)生器測試測量1端正弦波信號的頻率，最大與最小峰—峰值，正弦波的谷點偏離橫坐標的數(shù)值以及正弦波上、下半波的對稱性。（2）SG3525性能的測試a.鋸齒波周期與頂點UH、谷點UL測量（分開關(guān)S2合上與斷開兩種情況）。b.正弦波與鋸齒波的配合調(diào)試。當(dāng)正弦波發(fā)生器的幅度調(diào)節(jié)電位器在任意位置時，都能與鋸齒波有符合要求的相交點，使在“3”端能得到正確的SPWM控制信號c.調(diào)制度M測量當(dāng)幅度調(diào)節(jié)電位器左旋到底與右旋到底時，測出對應(yīng)的最小與最大調(diào)制度M。3.MOS管的驅(qū)動波形測試用雙蹤示波器觀察并記錄“3”、“44.不帶濾波環(huán)節(jié)時的MOS管兩端電壓，輸出變壓器原邊N11、N12兩端電壓以及負載端波形測試，（只需測試部分SPWM波形）。（1）主電路接線同上，S2放在斷開位置，幅度調(diào)節(jié)電位器旋轉(zhuǎn)到大致中間的位置。（2）觀察并記錄上述波形。5.帶濾波環(huán)節(jié)時的MOS管兩端電壓，輸出變壓器原邊N11、N12兩端電壓以及負載端波形測試。（1）將主電路的“9”與“10”及“11”與“12”相連，斷開“9（2）觀察并記錄上述波形。6.不同調(diào)制度M時的負載端電壓測試（1）主電路接線同上。（2）將幅度調(diào)節(jié)電位器從左向右旋轉(zhuǎn)4～5個位置，分別觀察并記錄負載端電壓幅值與波形。7.不同載波頻率時的濾波效果比較在S2合上與斷開情況下，觀察并記錄負載兩端波形?！窘Y(jié)論】首先將正弦波送入到SG3525芯片1端口中通過SG3525芯片產(chǎn)生矩形波，然后再將矩形波分別送入到ＭＯＳＦＥＴ和三極管中。經(jīng)過MOSFET得到疊加的波形在經(jīng)過濾波得到正弦波，再將正弦波送入到單相正弦波逆變電源電路的變壓器得到SPWM脈沖信號電壓為288V頻率10KHZ單相正弦波逆變電源電路的輸入輸當(dāng)有輸入脈沖信號時輸出信號變?yōu)榈碗姵霾ㄐ螌Ρ?，可看出輸入正弦波產(chǎn)生平。頻率為48.6HZ的SPWM脈沖信號通過與上圖的比較當(dāng)輸入通道一SG3525的13號引腳輸出波形送的波形變?yōu)樽罡邥r輸出的矩形波入到3號引腳和三級管中，測得高電平變寬。