实验二 直流变换实验指导书

实验二 直流变换电路的研究

一．实验目的

1.1 熟悉斩波电路Buck chopper(降压斩波) 、Boost chopper（升压斩波） 、Buck-Boost chopper（升降压斩波）、Sepic chopper（升降压斩波）的工作原理，掌握斩波电路的工作状态及波形情况。

1.2掌握开环直流脉宽调速系统的组成、原理，熟悉直流PWM专用集成电路SG3525的组成、功能与工作原理，熟悉H型PWM变换器的控制原理与特点。

二．实验内容

1.1斩波电路的连接。

1.2斩波电路的波形观察及电压测试。 2.1 PWM控制器SG3525性能测试。 2.2控制单元测试。

2.3 H型PWM变换器性能测试。

三．实验设备及仪器

1.2 MCL-22组件

1.1 电力电子教学试验台主控制屏 1.3双踪示波器、万用表

2.1 MCL系列教学实验台主控制屏。 2.2 NMCL-22实验箱。

2.3直流电动机M03及测速发电机 2.4双踪示波器、万用表

四．实验内容和实验步骤

1.PWM发生器的性能测试

用示波器测量,PWM波形发生器的“VT的G端”孔与地之间的波形。记录下波形的频率。调节占空比调节旋钮，记录下占空比的调节范围。（测周期T时一大格等于200us）

1/15 最小占空比a 波形周期T 600us 2/3 最大占空比b 波形频率f 1.67KHz

2．Buck chopper(降压斩波) L2 VT (1)连接电路。

按照右图将面板上的器件接成Buck chopper斩波电路。将PWM波形发生器产生的触发信号接入VT的G端，注意须将VT的E端和PWM波形发生器的“地”相连

接。（完成降压斩波实验后，VT的G端和E端接线不要拆除）

i0 E0 VD R u0 (2)调节占空比为最小值a

用万用表记录此时电源电压E0和负载电压u0的数值，验证输出和输入的数量关系。同时用示波器观察记录负载电压u0的波形（电阻R两端的电压波形）。

(3)调节占空比为1/2

用万用表记录此时电源电压E0和负载电压u0的数值，验证输出和输入的数量关系。同时用示波器观察记录负载电压u0的波形（电阻R两端的电压波形）。

(4)调节占空比为最大值b

用万用表记录此时电源电压E0和负载电压u0的数值，验证输出和输入的数量关系。同时用示波器观察记录负载电压u0的波形（电阻R两端的电压波形）。

占空比 电源电压E0 负载电压U0

最小值a 14.72 1.32 1/2 14.72 7.24 最大值b 14.72 9.37 3．Boost chopper（升压斩波）

(1)连接电路。

按照右图将面板上的器件接成Boost chopper斩波电路。检查PWM波形发生器产生的触发信号接入VT的G端，VT的E端和PWM波形发生器的“地”相连接。（完成这个实验后，VT的G端和E端接线不要拆除）

(2)调节占空比为最小值a 时用示波器观察记录电压u0的波形。

(3)调节占空比为1/2

用万用表记录此时电源电压E0和负载电压u0的数值，验证输出和输入的数量关系。同时用示波器观察记录电压u0的波形。

(4)调节占空比为最大值b

用万用表记录此时电源电压E0和负载电压u0的数值，验证输出和输入的数量关系。同时用示波器观察记录电压u0的波形。

占空比 电源电压E0 负载电压U0

最小值a 14.72 15.46 1/2 14.72 27.15 最大值b 14.72 38.46 n L1 m VD i0 E0 VT C1 R u0 用万用表记录此时电源电压E0和负载电压u0的数值，验证输出和输入的数量关系。同

4．Buck-Boost chopper（升降

压斩波）

(1)连接电路。

m Vi0 E0 VT L1 uL1 n C1 R u0 按照右图将面板上的器件接成Buck-Boost chopper斩波电路。检查PWM波形发生器产生的触发信号接入VT的G端， VT的E端和PWM波形发生器的“地”相连接。（完成本实验后，VT的G端和E端接线不要拆除）

(2)调节占空比为最小值a

用万用表记录此时电源电压E0和负载电压u0的数值，验证输出和输入的数量关系。同时用示波器观察记录电压u0的波形。

(3)调节占空比为1/2

用万用表记录此时电源电压E0和负载电压u0的数值，验证输出和输入的数量关系。同时用示波器观察记录电压u0的波形。

(4)调节占空比为最大值b

用万用表记录此时电源电压E0和负载电压u0的数值，验证输出和输入的数量关系。同时用示波器观察记录电压u0的波形。 占空比 电源电压E0 负载电压U0

5、Sepic chopper

(1)连接电路。

按照右图将面板上的器件接成

最小值a 14.72 1.02 1/2 14.72 14.53 最大值b 14.72 24.78 Buck-Boost chopper斩波电路。检查

PWM波形发生器产生的触发信号接入VT的G端， VT的E端和PWM波形发生器的“地”相连接。

(2)调节占空比分别为最小值a、1/2、最大值b

用万用表记录此时电源电压E0和负载电压u0的数值，验证输出和输入的数量关系。

占空比α 电源电压E0 负载电压u0

最小值a 1/2 最大值b 6、采用NMCL—22挂箱完成H桥直流变换实验

a．UPW模块的SG3525性能测试

（1）用示波器观察UPW的“1”端的电压波形，记录波形的周期，幅度(最大值、最小值)； （2）调节RP电位器，记录2端输出波形的最大占空比和最小占空比。

b．控制电路的测试——逻辑延时时间的测试

将UPW的“2”端与DLD(逻辑延迟环节)的”1”相连接。用示波器同时观察DLD的“2”端和“3”端。记录延迟时间td

c．DC/DC带电阻(灯箱)负载。（接线见参考接线图）

1）将H桥的U、V、W分别与电源的U、V、W相连。H桥的1、3相连。

2）将电阻负载（灯箱）以串联的方式接入“6”端和“7”端。 3）确认灯箱的所有灯泡处于断开位置。

3）调整RP电位器，将占空比调整为50%。合上主电源，将一组串联的灯泡打向通的位置。观察并记录负载两端的电压波形，并分别用万用表直流档和交流档记录负载电压的数值（参考方向为6->7），同时观察灯泡的亮度。

4）调整RP，使占空比为0.25，观察并记录负载两端的电压波形，并分别用万用表直流档和交流档记录负载电压的数值（参考方向为6->7），同时观察灯泡的亮度有何变化。

5) 调整RP，使占空比为0.75，观察并记录负载两端的电压波形，并分别用万用表直流档和交流档记录负载电压的数值（参考方向为6->7），同时观察灯泡的亮度有何变化。

6）不要拆掉接线，将主电源断电。

d．DC/DC带电阻-电感（电动机M03）负载。（接线见参考接线图） 1）拆掉电阻负载，保持示波器始终监测占空比。

2) 将电动机M03的并励绕组与励磁电源相连接，并将励磁电压开关拨在on处。 3）将电动机M03的电枢绕组接入H桥的“6”端和“7”端。

4）调整RP电位器，将占空比调整为50%。合上主电源，用万用表直流档记录负载电压的数值（参考方向为6->7），同时记录电动机的转速和转向；之后，不切断电源，直接逆时针旋转电位器，使占空比为0.25，并用万用表直流档记录负载电压的数值（参考方向为6->7），同时记录电动机的转速和转向。之后，不切断电源，直接顺时针时针旋转电位器，使占空比为0.75，并用万用表直流档记录负载电压的数值（参考方向为6->7），同时记录电动机的转速和转向。

5）实验完毕，断开主电源。

参考接线图

五、实验报告

1.记录实验波形和实验数据，分析各种控制电路在不同的占空比驱动下的输出电压的情况。 2.若有实际波形与理想波形不完全相符或实际数据与理想数据不相符时分析可能的原因。 1) Boost chopper 占空比 电源电压E0 负载电压U0 最小值a 14.72 15.46 1/2 14.72 27.15 最大值b 14.72 38.46

占空比为a

实验图像在占空比最大最小值时，体现不出原有的占空比，原因可能源自示波器接地端不稳以及信号源占空比较小时较大时输出不稳定造成。

占空比为0.5

2) Buck chopper 占空比 电源电压E0 负载电压U0 最小值a 14.72 1.32

1/2 14.72 7.24 最大值b 14.72 9.37

占空比为b

占空比为a

占空比为b

占空比为0.5

3) Buck-Boost chopper 占空比 电源电压E0 负载电压U0

三个数据较为合理，但图像在占空比为0.5和b时，显示不出原有的图像，原因除了示波器的不合理操作外，实验电路可能出现短路或断路，导致三个图像均为直线。

占空比为0.5

3．根据实验数据，列出SG3525的周期、幅度。 周期/us 电压最小值/V 电压最大值/V

54 0.8 3.32

占空比为b

占空比为a

最小值a 14.72 1.02 1/2 14.72 14.53 最大值b 14.72 24.78

实验图形和实验数据较为合理

4．列出DLD延时环节的延时时间，分析设置延迟时间的目的。 延迟时间td/ns 设置延迟时间的目的：

760 把一 组PWM波形分成两组相差180°的PWM波，并产生一定的死区，用于控制两组臂

5．列出不同占空比下的电压值和电压波形。

占空比为0.5

占空比为0.25

占空比 直流/V 交流/V

6．H桥输出带灯箱负载时，在不同占空比的情况下，输出电压值发生变化，而灯泡的亮度基本不发生变化，这是为什么。

答：不同占空比下，虽然Uo平均值在变化，但P=Uo2/R可知，Uo的有效值不变，因此P不变，亮度也就无变化。

7．H桥输出带电动机负载时，分析占空比与电机转速的关系。

答：通过实验可知，当占空比为0.5时，Uo均值为0，此时电机端电压为0，转速为0，减小占空比使其小于0.5，负向均值逐渐增大，转速逐渐增大，方向为逆时针，当调整占空

0.25 1.232 85.8 0.5 1.9 145.4 0.75 35.6 122.8

占空比为0.75

比为大于0.5，正向均值逐渐增大，转速逐渐增大，方向为顺时针。

8．在电力电子技术教材上讲了H桥可以四象限运行，请问实验中，H桥分别运行了在了那几个象限。

答：电机正转 运行在1、2象限 电机反转 运行在3、4象限

9. 实验的收获、体会与改进意见。

实验电路连接需注意安全，灯泡不亮要先用万用表测两端电压，分析原因。

六、注意事项

1、检查完接线，连接好驱动电路之后再通电，务必断电后再去连接下一个电路。 2、接线时要注意二极管VD和器件VT的正负极，不要接反。

3、测电压电流时要注意方向及档位，用示波器观察波形时也要注意探头的正负极。

***带直流电机负载时，最高转速上千转，留长发的同学一定要把头发扎好，每个实验组在通电前一定要检查不要有任何导线等物件搭在电机轴上。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/2hcp.html