實驗四 單相交直交變頻電路的性能研究

1、北京信息科技大學(xué) 電力電子技術(shù)實驗報告 實驗項目： 單相交直交變頻電路的性能研究 學(xué) 院： 自動化 專 業(yè)： 自動化（信息與控制系統(tǒng)） 姓名/學(xué)號： 賈鑫玉/2012010541 班 級 ： 自控1205班 指導(dǎo)老師： 白雪峰 學(xué) 期： 2014-2015學(xué)年第一學(xué)期 實驗四 單相交直交變頻電路的性能研究一實驗?zāi)康氖煜蜗嘟恢苯蛔冾l電路的組成，重點熟悉其中的單相橋式PWM逆變電路中元器件的作用，工作原理，對單相交直交變頻電路在電阻負載、電阻電感負載時的工作情況及其波形作全面分析，并研究工作頻率對電路工作波形的影響。二實驗內(nèi)容1測量SPWM波形產(chǎn)生過程中的各點波形。2觀察變頻電路輸出在不同的負載

2、下的波形。三實驗設(shè)備及儀器1電力電子及電氣傳動主控制屏。2NMCL-16組件。3電阻、電感元件(NMEL-03、700mH電感)。4雙蹤示波器。5萬用表。四實驗原理單相交直交變頻電路的主電路如圖28所示。本實驗中主電路中間直流電壓ud由交流電整流而得，而逆變部分別采用單相橋式PWM逆變電路。逆變電路中功率器件采用600V8A的IGBT單管（含反向二極管，型號為ITH08C06），IGBT的驅(qū)動電路采用美國國際整流器公司生產(chǎn)的大規(guī)模MOSFET和IGBT專用驅(qū)動集成電路1R2110，控制電路如圖29所示，以單片集成函數(shù)發(fā)生器ICL8038為核心組成，生成兩路PWM信號，分別用于控制VT1、VT4

3、和VT2、VT3兩對IGBT。ICL8038僅需很小的外部元件就可以正常工作，用于發(fā)生正弦波、三角波、方波等，頻率范圍0.001到500kHz。五實驗方法1SPWM波形的觀察（1）觀察正弦波發(fā)生電路輸出的正弦信號Ur波形（“2”端與“地”端），改變正弦波頻率調(diào)節(jié)電位器，測試其頻率可調(diào)范圍。（2）觀察三角形載波Uc的波形（“1”端與“地”端），測出其頻率，并觀察Uc和U2的對應(yīng)關(guān)系：（3）觀察經(jīng)過三角波和正弦波比較后得到的SPWM波形（“3”端與“地”端），并比較“3”端和“4”端的相位關(guān)系。（4）觀察對VT1、VT2進行控制的SPWM信號（“5”端與“地”端）和對VT3、VT4進行控制的SPW

4、M信號(“6”端與“地”端)，仔細觀察“5”端信號和“6”端防號之間的互鎖延遲時間。2驅(qū)動信號觀察在主電路不接通電源情況下，S3扭子開關(guān)打向“OFF”，分別將“SPWM波形發(fā)生”的G1、E1、G2、E2、G3、E3、G4和“單相交直交變頻電路”的對應(yīng)端相連。經(jīng)檢查接線正確后，S3扭子開關(guān)打向“ON”，對比VTI和VT2的驅(qū)動信號，VT3和VT4的驅(qū)動信號，仔細觀察同一相上、下兩管驅(qū)動信號的波形，幅值以及互鎖延遲時間。3S3扭子開關(guān)打向“OFF”，分別將“主電源2”的輸出端“1”和“單相交直交變頻電路”的“1”端相連， “主電源2”的輸出端“2”和“單相交直交變頻電路”的“2”端相連，將“單相交

5、直交變頻電路”的“4”、“5”端分別串聯(lián)MEL-03電阻箱 （將一組900/0.41A并聯(lián)，然后順時針旋轉(zhuǎn)調(diào)至阻值最大約450） 和直流安培表（將量程切換到2A擋）。將經(jīng)檢查無誤后，S3扭子開關(guān)打向“ON”，合上主電源（調(diào)節(jié)負載電阻阻值使輸出負載電壓波形達到最佳值，電阻負載阻值在90360時波形最好）。4當負載為電阻時，觀察負載電壓的波形，記錄其波形、幅值、頻率。在正弦波Ur的頻率可調(diào)范圍內(nèi)，改變Ur的頻率多組，記錄相應(yīng)的負載電壓、波形、幅值和頻率。5當負載為電阻電感時，觀察負載電壓和負載電流的波形。六注意事項1“輸出端”不允許開路，同時最大電流不允許超過“1A”。2注意電源要使用“主電源2”

6、的“15V”電壓其他同“直流斬波”電路相同。七、實驗報告：1：畫出完整實驗原理圖 ：隔離及驅(qū)動正弦波主電源脈沖延遲 隔離及驅(qū)動三角波負載2、實驗相關(guān)波形分析（1）、正弦波發(fā)生電路輸出的正弦波信號：最小頻率為2.37Hz，最大為33.3Hz。 （2）、三角波分析：在實驗中得到只能改變參考波（正弦信號）的 頻率，而無法改變載波（三角波）的頻率，因此載波比隨著正弦波頻率變化而變化。因此是異步調(diào)制。（3）、三角波與正弦波對比合并顯示一個完整正弦周期內(nèi)對比圖即為：得到SPWM波為：（4）、反向后觸發(fā)脈沖對比 （5）經(jīng)過互鎖延遲后觸發(fā)脈沖比較：由圖得到互鎖延遲時間為35微秒左右。 （6）、負載電壓波形（1

7、）幅值為23.5V，頻率為31.6Hz （2）幅值為23.5V，頻率為15.7HZ （）（3）幅值為23.5V，頻率為2.40Hz 分析：當電阻負載時，調(diào)節(jié)輸入的正弦波的頻率，對輸出正弦波形的電壓幅值基本沒有影響，只改變其輸出頻率。輸出正弦交流電頻率隨輸入正弦信號頻率的增大而增大。輸出交流電波形為一條完整的正弦曲線：為使輸出波形盡可能的接近正弦波，可以通過增大載波比來實現(xiàn)。3、分析正弦波與三角波之間不同的載波比情況下的負載波形，理解改變載波比對輸出功率管和輸出波形的影響。答：載波比越高，負載波形越接近正弦波；當載波的頻率不變時，提高調(diào)制波頻率會提高負載波形的頻率；當載波比提高時，功率管耗能增加，而輸出波形越接近正弦波。八、實驗體會：通過本次實驗，熟悉了單相交直交變頻電路的