北京信息科技大學電力電子技術實驗報告實驗工程：直流斬波電路的性能研究學院：自動化專業：自動化〔信息與控制系統〕姓名/學號：賈鑫玉/2023023541班級：自控1205班指導老師：白雪峰學期：2023-2023學年第一學期實驗二直流斬波電路的性能研究一．實驗目的熟悉降壓斬波電路〔BuckChopper〕和升壓斬波電路(BoostChopper)的工作原理，掌握這兩種根本斬波電路的工作狀態及波形情況。二．實驗內容1．SG3525芯片的調試。2．降壓斬波電路的波形觀察及電壓測試。3．升壓斬波電路的波形觀察及電壓測試。三．實驗設備及儀器1．電力電子教學實驗臺主控制屏。2．NMCL-16組件。3．NMEL-03電阻箱(900Ω/)。4．萬用表。5．雙蹤示波器6．直流安培表。四．實驗方法1．SG3525的調試。原理框圖見圖2—6。將扭子開關S1打向“直流斬波〞側，S2電源開關打向“ON〞，將“3”端和“4”端用導線短接，用示波器觀察“1”端輸出電壓波形應為鋸齒波，并記錄其波形的頻率和幅值。扭子開關S2扳向“ON〞，用導線分別連接“5〞、“6〞、“9〞，用示波器觀察“5〞端波形，并記錄其波形、頻率、幅度，調節“脈沖寬度調節〞電位器，記錄其最大占空比和最小占空比。Dmax= Dmin=2．實驗接線圖見圖2—7。〔1〕切斷NMCL-16主電源，分別將“主電源2”的“1”端和“直流斬波電路〞的“1”端相連，“主電源2”的“2”端和“直流斬波電路〞的“2”端相連，將“PWM波形發生〞的“7”、“8”端分別和直流斬波電路VT1的G1S1端相連，“直流斬波電路〞的“4”、“5”端串聯NMEL-03電阻箱(將兩組900Ω/的電阻并聯起來，順時針旋轉調至阻值最大約450Ω)，和直流安培表〔將量程切換到2A擋〕。〔2〕檢查接線正確后，接通控制電路和主電路的電源(注意：先接通控制電路電源后接通主電路電源)，改變脈沖占空比，每改變一次，分別觀察PWM信號的波形，MOSFET的柵源電壓波形，輸出電壓、u0波形，輸出電流i0的波形，記錄PWM信號占空比D，ui、u0的平均值Ui和U0。〔3〕改變負載R的值〔注意：負載電流不能超過1A〕，重復上述內容2。〔4〕切斷主電路電源，斷開“主電路2〞和“降壓斬波電路〞的連接，斷開“PWM波形發生〞與VT1的連接，分別將“直流斬波電路〞的“6〞和“主電路2〞的“1〞相連，“直流斬波電路〞的“7〞和“主電路2〞的“2〞端相連，將VT2的G2S2分別接至“PWM波形發生〞的“7〞和“8〞端，直流斬波電路的“10〞、“11〞端，分別串聯NMEL-03電阻箱〔兩組分別并聯，然后串聯在一起順時針旋轉調至阻值最大約900Ω〕和直流安培表〔將量程切換到2A擋〕。檢查接線正確后，接通主電路和控制電路的電源。改變脈沖占空比D，每改變一次，分別：觀察PWM信號的波形，MOSFET的柵源電壓波形，輸出電壓、u0波形，輸出電流i0的波形，記錄PWM信號占空比D，ui、u0的平均值Ui和U0。五．考前須知：〔1〕“主電路電源2〞的實驗輸出電壓為15V，輸出電流為1A，當改變負載電路時，注意R值不可過小，否那么電流太大，有可能燒毀電源內部的熔斷絲。〔2〕實驗過程當中先加控制信號，后加“主電路電源2〞。〔3〕做升壓實驗時，注意“PWM波形發生器〞的“S1〞一定要打在“直流斬波〞，如果打在“半橋電源〞極易燒毀“主電路電源2〞內部的熔斷絲。六、實驗報告1．分析PWM波形發生的原理脈寬調制〔PWM〕根本原理：控制方式就是對逆變電路開關器件的通斷進行控制，使輸出端得到一系列幅值相等的脈沖，用這些脈沖來代替正弦波或所需要的波形。也就是在輸出波形的半個周期中產生多個脈沖，使各脈沖的等值電壓為正弦波形，所獲得的輸出平滑且低次諧波少。按一定的規那么對各脈沖的寬度進行調制，即可改變逆變電路輸出電壓的大小，也可改變輸出頻率。2、SG3525的調試。〔1〕將扭子開關S1打向“直流斬波〞側，S2電源開關打向“ON〞，將“3”端和“4”端用導線短接，用示波器觀察“1”端輸出電壓波形為鋸齒波幅值為〔2〕扭子開關S2扳向“ON〞，用導線分別連接“5〞、“6〞、“9〞，用示波器觀察“5〞端波形，調節“脈沖寬度調節〞電位器，記錄其最大占空比和最小占空比。①最小占空比D=%頻率為29.50KHZ幅值為15.0V②最大占空比D=76.3%頻率為30.85KHz幅值為143V2、降壓斬波電路的波形觀察及電壓測試。〔1〕占空比D=30%時，降壓后電壓電流波形如下圖Ui=Uo=電感電容主要低通濾波。L儲能保持負載電流的連續，C穩定輸出電壓Uo。二極管提供續流通道。假定濾波電容足夠大，那么輸出電壓保持不變，為Uo〔2〕占空比D=60%降壓后電壓電流波形如圖①所示Ui=Uo=改變負載R的值，降壓后電壓電流波形如圖②所示。圖①圖②分析：輸出電壓?穩態情況下電感電壓一個周期積分為0，即在電流連續模式中，輸入電壓不變時，輸出電壓Uo隨占空比而線性改變，而與電路其他參數無關。?在電流連續模式下，降壓變換器相當于一個直流變壓器，通過控制開關的占空比，可得到要求的直流電壓。輸出電流忽略能量損耗，那么輸入功率等于輸出功率故有：所以輸入電流均值Id和輸出電流Io與占空比D是線性關系。3、升壓斬波電路的波形觀察及電壓測試。〔1〕D=60%時，Ui=，Uo=V〔2〕D=30%，Ui=，Uo=V分析：L為開關管導通時的儲能元件電容開關管關斷時的儲能元件，同時起濾波作用。二極管為兩種模式轉換過程中的隔離開關元件。當開關管導通時，電源電流流過電感和開關管，電感電流增大二極管反偏，負載電流由電容提供。開關管關斷時，二極管導通，電感電流通過二極管和負載構成回路，輸入電源向負載提供能量，電感電流減小。濾波電容足夠大，輸出電壓恒定，uo=Uo在電感電流連續模式下，輸出電壓脈動與開關管導通時間成正比，與負載