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。
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- 直流 电路