实验四单相交直交变频电路的性能研究
更新时间:2023-05-05 11:11:01 阅读量: 实用文档 文档下载
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北京信息科技大学
电力电子技术实验报告
实验项目:单相交直交变频电路的性能研究
学院:自动化
专业:自动化(信息与控制系统)
姓名/学号:贾鑫玉/2012010541
班级:自控1205班
指导老师:白雪峰
学期:2014-2015学年第一学期
实验四单相交直交变频电路的性能研究
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一.实验目的
熟悉单相交直交变频电路的组成,重点熟悉其中的单相桥式PWM 逆变电路中元器件的作用,工作原理,对单相交直交变频电路在电阻负载、电阻电感负载时的工作情况及其波形作全面分析,并研究工作频率对电路工作波形的影响。
二.实验内容
1.测量SPWM 波形产生过程中的各点波形。 2.观察变频电路输出在不同的负载下的波形。
三.实验设备及仪器
1.电力电子及电气传动主控制屏。 2.NMCL-16组件。
3.电阻、电感元件(NMEL-03、700mH 电感)。 4.双踪示波器。 5.万用表。
四.实验原理
单相交直交变频电路的主电路如图2—8所示。 本实验中主电路中间直流电压u d 由交流电整流而得,而逆变部分别采用单相桥式PWM 逆变电路。逆变电路中功率器件采用600V8A 的IGBT 单管(含反向二极管,型号为ITH08C06),IGBT 的驱动电路采用美国国际整流器公司生产的大规模MOSFET 和
IGBT 专用驱动集成电路1R2110,控制电路如图2—9所示,以单片集成函数发生器ICL8038为核心组成,生成两路PWM 信号,分别用于控制VT 1、VT 4和VT 2、VT 3两对IGBT 。ICL8038仅需很小的外部元件就可以正常工作,用于发生正弦波、三角波、方波等,频率范围0.001到500kHz 。
五.实验方法
图2—8 单相交直交变频电路
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1.SPWM 波形的观察
(1)观察正弦波发生电路输出的正弦信号Ur 波形(“2”端与“地”端),改变正弦波频率调节电位器,测试其频率可调范围。
(2)观察三角形载波Uc 的波形(“1”端与“地”端),测出其频率,并观察Uc 和U 2的对应关系:
(3)观察经过三角
波和正弦波比较后得到的SPWM 波形(“3”端与“地”端),并比较“3”端和“4”端的相位关系。
(4)观察对VT 1、VT 2进行控制的SPWM 信号(“5”端与“地”端)和对VT 3、VT 4进行控制的SPWM 信号(“6”端与“地”端),仔细观察“5”端信号和“6”端防号之间的互锁延迟时间。
2.驱动信号观察
在主电路不接通电源情况下,S 3扭子开关打向“OFF”,分别将“SPWM 波形发生”的G 1、E 1、G 2、E 2、G 3、E 3、G 4和“单相交直交变频电路”的对应端相连。经检查接线正确后,S3扭子开关打向“ON”,对比VTI 和VT2的驱动信号,VT3和VT4的驱动信号,仔细观察同一相上、下两管驱动信号的波形,幅值以及互锁延迟时间。
3.S 3扭子开关打向“OFF”,分别将“主电源2”的输出端“1”和“单相交直交变频电路”的“1”端相连, “主电源2”的输出端“2”和“单相交直交变频电路”的“2”端相连,将“单相交直交变频电路”的“4”、“5”端分别串联MEL-03电阻箱 (将一组900Ω/0.41A 并联,然后顺时针旋转调至阻值最大约450Ω) 和直流安培表(将量程切换到2A 挡)。将经检查无误后,S 3扭子开关打向“ON”,合上主电源(调节负载电阻阻值使输出负载电压波形达到最佳值,电阻负载阻值在90Ω~360Ω时波形最好)。
4.当负载为电阻时,观察负载电压的波形,记录其波形、幅值、频率。在正弦波Ur 的频率可调范围内,改变Ur 的频率多组,记录相应的负载电压、波形、幅值和频率。
5.当负载为电阻电感时,观察负载电压和负载电流的波形。
六.注意事项
1.“输出端”不允许开路,同时最大电流不允许超过“1A”。
2.注意电源要使用“主电源2”的“15V”电压其他同“直流斩波”电路相同。
图2--9 SPWM 波形发生
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. 七、实验报告:
1:画出完整实验原理图 :
2、实验相关波形分析
(1)、正弦波发生电路输出的正弦波信号:最小频率为2.37Hz ,最大为33.3Hz 。
(2)、三角波
分析:
在实验中得到只能改变参考波(正弦信号)
的 频率,而无法改变载波(三角波)的频率,
因此载波比随着正弦波频率变化而变化。因此
是异步调制。
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. (3)、三角波与正弦波对比
合并显示一个完整正弦周期内对比图即为:
得到SPWM 波为:
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(4)、反向后触发脉冲对比
(5)经过互锁延迟后触发脉冲比较:由图得到互锁延迟时间为35微秒左右。
(6)、负载电压波形
(1)幅值为23.5V ,频率为31.6Hz (2)幅值为23.5V ,频率为15.7HZ
.
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()
(3)幅值为23.5V,频率为2.40Hz
分析:
当电阻负载时,调节输入的正弦波的频率,对输
出正弦波形的电压幅值基本没有影响,只改变其输出
频率。输出正弦交流电频率随输入正弦信号频率的增
大而增大。
输出交流电波形为一条完整的正弦曲线:
为使输出波形尽可能的接近正弦波,可以通过增大载波比来实现。
3、分析正弦波与三角波之间不同的载波比情况下的负载波形,理解改变载波比对输出功率管和输出波形的影响。
答:载波比越高,负载波形越接近正弦波;当载波的频率不变时,提高调制波频率会提高负载波形的频率;当载波比提高时,功率管耗能增加,而输出波形越接近正弦波。
八、实验体会:
通过本次实验,熟悉了单相交直交变频电路的组成,对于单相桥式PWM逆变电路中元器件的作用,工作原理也有了深入理解。实验后,通过对单相交直交变频电路在电阻负载、电阻电感负载时的工作情况及其波形作分析,更加加深了对交直交变频电路工作原理以及SPWM波形产生的原理的理解。
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