電氣傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

電氣與信息工程學(xué)院實(shí)踐基地實(shí)踐報(bào)告PAGEPAGE10黑龍江科技大學(xué)綜合性實(shí)踐報(bào)告實(shí)踐項(xiàng)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(dòng)實(shí)踐日期班級(jí)學(xué)號(hào)姓名成績(jī)電氣與信息工程學(xué)院實(shí)踐基地實(shí)踐概述：【實(shí)踐目的及要求】【實(shí)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(diǎn)、波形分析與使用場(chǎng)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?shí)驗(yàn)要求】1.熟悉試驗(yàn)臺(tái)各個(gè)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。【實(shí)踐原理】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(shí)驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)推挽逆變電路進(jìn)行研究。推挽逆變器的主要優(yōu)點(diǎn)是在任何時(shí)刻導(dǎo)通的開關(guān)不會(huì)多于一個(gè)，對(duì)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(chǎng)合。另外，兩個(gè)開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)是共地的，可簡(jiǎn)化驅(qū)動(dòng)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(gè)繞組不完全對(duì)稱時(shí)或者兩開關(guān)器件特性不對(duì)稱時(shí)，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(dòng)電路簡(jiǎn)單﹑系統(tǒng)效率較高的特點(diǎn)。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(fù)載端得到所需頻率與幅值的交流電源。脈寬調(diào)制信號(hào)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(hào)，以提高后接變壓器的工作頻率。為了使SG3525產(chǎn)生一個(gè)SPWM信號(hào)，可在芯片的9腳處加入一個(gè)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(gè)幅值與頻率均可變的正弦波即可），與5腳處的鋸齒波信號(hào)進(jìn)行比較，從而獲得SPWM控制信號(hào)，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(diǎn)Uh約為3.3V，谷點(diǎn)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(hào)與誤差放大器輸出信號(hào)進(jìn)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(fù)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(zhǔn)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(shí)鐘信號(hào)同步，為設(shè)計(jì)提供了極大的靈活性。在CT引腳和Discharge引腳之間加入一個(gè)電阻就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)死區(qū)時(shí)間的調(diào)節(jié)功能。由于SG3525內(nèi)部集成了軟啟動(dòng)電路，因此只需要一個(gè)外接定時(shí)電容。

SG3525的軟啟動(dòng)接入端（引腳8）上通常接一個(gè)5

的軟啟動(dòng)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(dòng)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(shí)，PWM瑣存器的輸出也為高電平，該高電平通過兩個(gè)或非門加到輸出晶體管上，使之無法導(dǎo)通。只有軟啟動(dòng)電容充電至其上的電壓使引腳8處于高電平時(shí)，SG3525才開始工作。由于實(shí)際中，基準(zhǔn)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(fù)載的變化而升高時(shí)，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(shí)間變長(zhǎng)，PWM瑣存器輸出高電平的時(shí)間也變長(zhǎng)，因此輸出晶體管的導(dǎo)通時(shí)間將最終變短，從而使輸出電壓回落到額定值，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)態(tài)。反之亦然。

外接關(guān)斷信號(hào)對(duì)輸出級(jí)和軟啟動(dòng)電路都起作用。當(dāng)Shutdown（引腳10）上的信號(hào)為高電平時(shí)，PWM瑣存器將立即動(dòng)作，禁止SG3525的輸出，同時(shí)，軟啟動(dòng)電容將開始放電。如果該高電平持續(xù)，軟啟動(dòng)電容將充分放電，直到關(guān)斷信號(hào)結(jié)束，才重新進(jìn)入軟啟動(dòng)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(hào)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(jí)和軟啟動(dòng)電路。如果輸入電壓過低，在SG3525的輸出被關(guān)斷同時(shí)，軟啟動(dòng)電容將開始放電。

此外，SG3525還具有以下功能，即無論因?yàn)槭裁丛蛟斐蒔WM脈沖中止，輸出都將被中止，直到下一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)到來，PWM瑣存器才被復(fù)位。 【實(shí)踐設(shè)備及儀器】1.MCL-11實(shí)驗(yàn)掛箱數(shù)字式萬(wàn)用表。雙蹤示波器。實(shí)踐內(nèi)容：【實(shí)踐方案設(shè)計(jì)】1.實(shí)踐項(xiàng)目的名稱：?jiǎn)蜗嗾也?SPWM)逆變電源研究。2.實(shí)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(shí)踐思想：通過正弦波電路給SG3525芯片一個(gè)正弦波得到SPWM信號(hào)設(shè)計(jì)方案：【實(shí)踐過程】（實(shí)踐步驟、記錄、數(shù)據(jù)、分析）實(shí)踐步驟：1.實(shí)驗(yàn)方法認(rèn)真閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書與有關(guān)教材，掌握用SG3525芯片產(chǎn)生SPWM信號(hào)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(diǎn)、波形分析與使用場(chǎng)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(cè)試測(cè)量1端正弦波信號(hào)的頻率，最大與最小峰—峰值，正弦波的谷點(diǎn)偏離橫坐標(biāo)的數(shù)值以及正弦波上、下半波的對(duì)稱性。（2）SG3525性能的測(cè)試a.鋸齒波周期與頂點(diǎn)UH、谷點(diǎn)UL測(cè)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(shí)，都能與鋸齒波有符合要求的相交點(diǎn)，使在“3”端能得到正確的SPWM控制信號(hào)c.調(diào)制度M測(cè)量當(dāng)幅度調(diào)節(jié)電位器左旋到底與右旋到底時(shí)，測(cè)出對(duì)應(yīng)的最小與最大調(diào)制度M。3.MOS管的驅(qū)動(dòng)波形測(cè)試用雙蹤示波器觀察并記錄“3”、“44.不帶濾波環(huán)節(jié)時(shí)的MOS管兩端電壓，輸出變壓器原邊N11、N12兩端電壓以及負(fù)載端波形測(cè)試，（只需測(cè)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(shí)的MOS管兩端電壓，輸出變壓器原邊N11、N12兩端電壓以及負(fù)載端波形測(cè)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(shí)的負(fù)載端電壓測(cè)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(gè)位置，分別觀察并記錄負(fù)載端電壓幅值與波形。7.不同載波頻率時(shí)的濾波效果比較在S2合上與斷開情況下，觀察并記錄負(fù)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(hào)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(hào)時(shí)輸出信號(hào)變?yōu)榈碗姵霾ㄐ螌?duì)比，可看出輸入正弦波產(chǎn)生平。頻率為48.6HZ的SPWM脈沖信號(hào)通過與上圖的比較當(dāng)輸入通道一SG3525的13號(hào)引腳輸出波形送的波形變?yōu)樽罡邥r(shí)輸出的矩形波入到3號(hào)引腳和三級(jí)管中，測(cè)得高電平變寬。