电力电子技术实验报告

学院:工程科技学院

班级:电气工程及其自动化

姓名:赵志隆(1027419141)

   张廷(1027419139)

   许建(1027419131)

实验三  直流斩波电路的性能研究

一．实验目的

熟悉降压斩波电路（Buck Chopper）和升压斩波电路(Boost Chopper)的工作原理，掌握这两种基本斩波电路的工作状态及波形情况。

二．实验内容

1．SG3525芯片的调试。

2．降压斩波电路的波形观察及电压测试。

3．升压斩波电路的波形观察及电压测试。

三．实验设备及仪器

1．电力电子教学实验台主控制屏。

2．MCL-16组件。

3．MEL-03电阻箱 (900Ω/0.41A) 或其它可调电阻盘。

4．万用表。

5．双踪示波器

6．2A直流安培表（MCL-Ⅱ2A直流毫安表为数字式仪表，MCL-Ⅲ 2A直流安培表为指针式仪表，其他型号可能为MEL-06）。

 

 

 

四．实验方法

1．SG3525的调试。

原理框图见图3—11。

将扭子开关S1打向“直流斩波”侧，S2电源开关打向“ON”，将“3”端和“4”端用导线短接，用示波器观察“1”端输出电压波形应为锯齿波，并记录其波形的频率和幅值。

频率=1/34.8μs ；幅值=2.64v     图形如下：

扭子开关S2扳向“OFF”，用导线分别连接 “5”、“6”、“9”，用示波器观察“5”端波形，并记录其波形、频率、幅度，调节“脉冲宽度调节”电位器，记录其最大占空比和最小占空比频率=1/33.2μs ；幅值=13.8v        Dmax=0.8；Dmin=0.1       图像如下：

…… …… 余下全文

实验三 直流斩波电路的性能研究

1．实验目的

（1）熟悉直流斩波电路中的降压斩波电路（Buck Chopper）和升压斩波电路(Boost Chopper)的工作原理。

（2）掌握这两种基本斩波电路的工作状态和波形情况。

（3）了解PWM控制与驱动电路的原理及其常用的集成芯片。

2.预习要点

1）控制与驱动电路

控制电路以SG3525为核心构成，SG3525为美国Silicon General公司生产的专用PWM控制集成电路，它采用恒频脉宽调制控制方案，内部包含有精密基准源、锯齿波振荡器、误差放大器、比较器、分频器和保护电路等。

图1  控制及驱动电路图

调节PWM脉宽调节电位计，在VT-G和接地两端之间可输出一个占空比D可调的矩形波（即PWM信号）。它适用于各开关电源、斩波器的控制。

2）直流斩波器电路原理（使用一个探头观测波形）

（1）降压斩波电路（Buck Chopper）

降压斩波电路的原理图如图2所示。R为450Ω的电阻。其余电路中的电阻均为此电阻。

图 2 降压斩波电路的原理图

负载电压的平均值为：

上式中，t_on为V处于通态的时间，t_off为V处于断态的时间，T为开关周期，D为导通占空比，简称占空比或导通比（D=t_on/T）。由此可知，输出到负载的电压平均值U_O最大为U_i，若减小占空比D，则U_O随之减小，由于输出电压低于输入电压，故称该电路为降压斩波电路。

（2）升压斩波电路（Boost Chopper）

升压斩波电路的原理图及工作波形如图3所示。

图 3 升压斩波电路的原理图

输出电压为：

上式中的T/t_off≥1，输出电压高于电源电压，故称该电路为升压斩波电路。

3．实验设备

电力电子实验台、直流斩波电路挂件（DJK20或NMCL-22）、三相可调电阻挂件D42（求是实验台不配备）、双踪示波器、万用表。

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实验八  直流斩波电路的性能研究

一．实验目的

熟悉降压斩波电路（Buck Chopper）和升压斩波电路(Boost Chopper)的工作原理，掌握这两种基本斩波电路的工作状态及波形情况。

二．实验内容

1．SG3525芯片的调试。

2．降压斩波电路的波形观察及电压测试。

3．升压斩波电路的波形观察及电压测试。

三．实验设备及仪器

1．电力电子教学实验台主控制屏。

2．MCL-16组件。

3．MEL-03电阻箱 (900Ω/0.41A) 或其它可调电阻盘。

4．万用表。

5．双踪示波器

6．2A直流安培表（MCL-Ⅱ2A直流毫安表为数字式仪表，MCL-Ⅲ 2A直流安培表为指针式仪表，其他型号可能为MEL-06）。

四．实验方法

1．SG3525的调试。

原理框图见图3—11。

将扭子开关S1打向“直流斩波”侧，S2电源开关打向“ON”，将“3”端和“4”端用导线短接，用示波器观察“1”端输出电压波形应为锯齿波，并记录其波形的频率和幅值。

扭子开关S2扳向“OFF”，用导线分别连接“5”、“6”、“9”，用示波器观察“5”端波形，并记录其波形、频率、幅度，调节“脉冲宽度调节”电位器，记录其最大占空比和最小占空比。

Dmax=                                Dmin=

2．实验接线图见图3—12。

（1）切断MCL-16主电源，分别将“主电源2”的“1”端和“直流斩波电路”的“1”端相连，“主电源2”的“2”端和“直流斩波电路”的“2”端相连，将“PWM波形发生”的“7”、“8”端分别和直流斩波电路VT₁的G₁S₁ 端相连，“直流斩波电路”的“4”、“5”端串联MEL-03电阻箱 (将两组900Ω/0.41A的电阻并联起来，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）。

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实验三 直流斩波电路的性能研究

一．实验目的

熟悉降压斩波电路（Buck Chopper）、升压斩波电路(Boost Chopper)和升降压斩波电路（Boost-Buck Chopper）的工作原理，掌握这三种基本斩波电路的工作状态及波形情况。

二．实验内容

1．熟悉SG3525芯片。

2．降压斩波电路的波形观察及电压测试。

3．升压斩波电路的波形观察及电压测试。

4．升降压斩波电路的波形观察及电压测试。

三．实验设备及仪器

1．NMCL－22现代电力电子电路和直流脉宽调速实验箱。

2．双踪示波器。

四．实验方法

1．熟悉SG3525。

闭合开关S1，观察SG3525的13端子，将有方波输出。调节“脉冲宽度调节”电位器RP，可调节占空比。

2．按照实验箱上所示电路

（1）任意选择电阻、电感和电容，分别组成降压斩波电路（Buck Chopper）、升压斩波电路(Boost Chopper)和升降压斩波电路（Boost-Buck Chopper）。

（2）闭合开关S8，接通主电路。观察UPW输出的方波信号，记录占空比α。观察输入电压ui、输出电压u0的波形。

（3）改变负载R、电感L、电容C的值，观察电压ui和u0的波形有何变化。并据此判断各个器件值的大小。

（4）实验完成后，断开主电路电源，拆除所有导线。

五．注意事项：

实验过程当中先加控制信号，后加“主电路电源2”。（即，先合S1，后合S8。）

六．实验报告

记录在某一占空比D下，降压斩波电路中，输入电压ui波形，输出电压u0波形，计算Ui、Uo，并绘制降压斩波电路的Uo/Ui-α曲线，与理论分析结果进行比较，并讨论产生差异的原因。

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实验二  直流斩波电路的性能研究

一、实验目的

(1)熟悉直流斩波电路的工作原理。

(2)熟悉各种直流斩波电路的组成及其工作特点。

(3)了解PWM控制与驱动电路的原理及其常用的集成芯片。

二、实验所需挂件及附件

三、实验线路及原理（只要画出主电路图即可）

 1、主电路

 ①、降压斩波电路(Buck Chopper)

降压斩波电路(Buck Chopper)的原理图及工作波形如图4-12所示。图中V为全控型器件，选用IGBT。D为续流二极管。由图4-12b中V的栅极电压波形U_GE可知，当V处于通态时，电源U_i向负载供电，U_D=U_i。当V处于断态时，负载电流经二极管D续流，电压U_D近似为零，至一个周期T结束，再驱动V导通，重复上一周期的过程。负载电压的平均值为：

式中t _on为V处于通态的时间，t _off为V处于断态的时间，T为开关周期，α为导通占空比，简称占空比或导通比(α=t _on/T)。由此可知，输出到负载的电压平均值U _O最大为U _i，若减小占空比α，则U _O随之减小，由于输出电压低于输入电压，故称该电路为降压斩波电路。

 

(a)电路图                                      (b)波形图

图4-12 降压斩波电路的原理图及波形

②、升压斩波电路(Boost Chopper)

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实验二  直流斩波电路的性能研究

一、实验目的

(1)熟悉直流斩波电路的工作原理。

(2)熟悉各种直流斩波电路的组成及其工作特点。

(3)了解PWM控制与驱动电路的原理及其常用的集成芯片。

二、实验所需挂件及附件

三、实验线路及原理

 1、主电路

 ①、降压斩波电路(Buck Chopper)

降压斩波电路(Buck Chopper)的原理图及工作波形如图6-1所示。图中V为全控型器件，选用IGBT。D为续流二极管。由图6-1b中V的栅极电压波形U_GE可知，当V处于通态时，电源U_i向负载供电，U_D=U_i。当V处于断态时，负载电流经二极管D续流，电压U_D近似为零，至一个周期T结束，再驱动V导通，重复上一周期的过程。负载电压的平均值为：

式中t _on为V处于通态的时间，t _off为V处于断态的时间，T为开关周期，α为导通占空比，简称占空比或导通比(α=t _on/T)。由此可知，输出到负载的电压平均值U _O最大为U _i，若减小占空比α，则U _O随之减小，由于输出电压低于输入电压，故称该电路为降压斩波电路。

 

(a)电路图                                      (b)波形图

图6-1 降压斩波电路的原理图及波形

②、升压斩波电路(Boost Chopper)

升压斩波电路(Boost Chopper)的原理图及工作波形如图6-2所示。电路也使用一个全控型器件V。由图6-2b中V的栅极电压波形U_GE可知，当V处于通态时，电源U_i向电感L₁充电，充电电流基本恒定为I₁,同时电容C₁上的电压向负载供电，因C₁值很大，基本保持输出电压U_O为恒值。设V处于通态的时间为t_on，此阶段电感L₁上积蓄的能量为U_iI₁t_on。当V处于断态时U_i和L₁共同向电容C₁充电，并向负载提供能量。设V处于断态的时间为t_off，则在此期间电感L₁释放的能量为(U_O-U_i) I₁t_on。当电路工作于稳态时，一个周期T内电感L₁积蓄的能量与释放的能量相等，即：

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实 验 报 告

自动化 学院 电力电子 实验室

二〇〇 年 月 日

广东技术师范学院实验报告

实验 （二） 项目名称：直流斩波电路原理实验

1.实验目的和要求

(1)加深理解斩波器电路的工作原理。

(2)掌握斩波器主电路、触发电路的调试步骤和方法。

(3)熟悉斩波器电路各点的电压波形。

2.实验原理

本实验采用脉宽可调的晶闸管斩波器，主电路见下页。其中VT1为主晶闸管，VT2为辅助晶闸管,C和L1构成振荡电路,它们与VD2、VD1、L2组成VT1的换流关断电路。当接通电源时，C经L1、VD1、L2及负载充电至+Ud0，此时VT1、VT2均不导通，当主脉冲到来时，VT1导通，电源电压将通过该晶闸管加到负载上。当辅助脉冲到来时，VT2导通，C通过VT2、L1放电，然后反向充电，其电容的极性从+Ud0变为-Ud0，当充电电流下降到零时，VT2自行关断，此时VT1继续导通。VT2关断后，电容C通过VD1及VT1反向放电，流过VT1的电流开始减小，当流过VT1的反向放电电流与负载电流相同的时候，VT1关断；此时，电容C继续通过VD1、L2、VD2放电，然后经L1、VD1、L2及负载充电至+Ud0，电源停止输出电流，等待下一个周期的触发脉冲到来。VD3为续流二极管，为反电势负载提供放电回路。

斩波主电路原理图

从以上斩波器工作过程可知，控制VT2脉冲出现的时刻即可调节输出电压的脉宽,从而可达到调节输出直流电压的目的。VT1、VT2的触发脉冲间隔由触发电路确定。斩波器触发电路和原理可参见实验一内容。

实验接线如下图所示，电阻R用D42三相可调电阻，用其中一个900Ω的电阻；励磁电源和直流电压、电流表均在控制屏上。

直流斩波器实验线路图

3.主要仪器设备

4.实验内容及步骤

实验内容：

(1)直流斩波器触发电路调试。

(2)直流斩波器接电阻性负载。

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