电力电子实验四.docx

实验四 直流斩波电路的性能研究(六种典型线路)一、 实验目的(1) 熟悉直流斩波电路的工作原理2) 熟悉各种直流斩波电路的组成及其工作特点⑶了解PWM控制与驱动电路的原理及其常用的集成芯片二、 实验所需挂件及附件序号型 号备 注1DJK01电源控制屏该控制屏包含“三相电源输出”等几个模块2DJK09单相调压与可调负载3DJK20直流斩波电路4D42三相可调电阻5慢扫描示波器自备6万用表自备三、实验线路及原理1、主电路①、降压斩波电路(Buck Chopper)降压斩波电路(Buck Chopper)的原理图及工作波形如图4-12所示图中V为全控型器件，选 用IGBTD为续流二极管由图4-12b中V的栅极电压波形UGE可知，当V处于通态时，电源 q向负载供电，UD=U.当V处于断态时，负载电流经二极管D续流，电压UD近似为零，至一 个周期T结束，再驱动V导通，重复上一周期的过程负载电压的平均值为：U = on U = on U = aU o t + t i T i i式中ton为V处于通态的时间:toff为V处于断态的时间，T为开关周期，a为导通占空比， 简称占空比或导通比(a =ton/T)。

由此可知，输出到负载的电压平均值UO最大为U.，若减小占空 比a，则UO随之减小，由于输出电压低于输入电压，故称该电路为降压斩波电路U.+UoUGEUdUo(b)波形图(a)电路图图4-12降压斩波电路的原理图及波形②、升压斩波电路(Boost Chopper)升压斩波电路(Boost Chopper)的原理图及工作波形如图4-13所示电路也使用一个全控型器 件V由图4-13b中V的栅极电压波形UGE可知，当V处于通态时，电源U.向电感L1充电，充 电电流基本恒定为L，同时电容c1上的电压向负载供电，因C1值很大，基本保持输出电压uo为恒值设V处于通态的时间为t，此阶段电感L上积蓄的能量为U.I t o当V处于断态时U.on 1 1 1 on i和L］共同向电容C1充电，并向负载提供能量设V处于断态的时间为toff,则在此期间电感L1 释放的能量为(耳)】］%o当电路工作于稳态时，一个周期T内电感L1积蓄的能量与释放的能 量相等，即： 1UTt =(U -U.) [tffi 1 on O i 1 offU =气n + L U = TUo t i t i off of上式中的T/toff3 1,输出电压高于电源电压，故称该电路为升压斩波电路。

a)电路图UGEUdUo(b)波形图图4-13升压斩波电路的原理图及波形③、升降压斩波电路(Boost-Buck Chopper)升降压斩波电路(Boost-Buck Chopper)的原理图及工作波形如图4-14所示电路的基本工作 原理是：当可控开关V处于通态时，电源Ui经V向电感L1供电使其贮存能量，同时C1维持输 出电压UO基本恒定并向负载供电此后，V关断，电感L1中贮存的能量向负载释放可见，负 载电压为上负下正，与电源电压极性相反输出电压为：u = Lu = Ln u =-^uo t i T — t i 1 一 a i若改变导通比a，则输出电压可以比电城电压高，也可以比电源电压低当0

输出电压为：U = LonU =-Lo^U =-^Uo t i T — t i 1 - a i若改变导通比a，则输出电压可以比电源电压高，也可以比电源电压低当0

输出电压为：U =$U ° 1 一 a 'L2+C2木D C1宇R Uo图4-17 Zeta斩波电路原理图若改变导通比a，则输出电压可以比电源电压高，也可以比电源电压低当0

接通交流电源，观测ui波形，记录其平均值(注：本装置限定直流输出最 大值为50V，输入交流电压的大小由调压器调'节输出)按下列实验步骤依次对六种典型的直流斩波电路进行测试1) 切断电源，根据DJK20上的主电路图，利用面板上的元器件连接好相应的斩波实验线路， 并接上电阻负载，负载电流最大值限制在200mA以内将控制与驱动电路的输出“V-G”、“V-E” 分别接至V的G和E端2) 检查接线正确，尤其是电解电容的极性是否接反后，接通主电路和控制电路的电源3) 用示波器观测PWM信号的波形、Uge的电压波形、UCE的电压波形及输出电压Uo和二 极管两端电压UD的波形，注意各波形间的相位关系4) 调节PWM脉宽调节电位器改变Ur，观测在不同占空比()时，记录U「UO和a的数值于下表中，从而画出UO=f(a )的关系曲线 1Ur(V) 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.5Ui(V)Uo(V)七、 实验报告(1) 分析图4-20中产生PWM信号的工作原理2) 整理各组实验数据绘制各直流斩波电路的Ui/UO- a曲线，并作比较与分析3) 讨论、分析实验中出现的各种现象 1八、 注意事项(1) 在主电路通电后，不能用示波器的两个探头同时观测主电路元器件之间的波形，否则会 造成短路。