電力電子實(shí)驗(yàn)報告

1、實(shí)驗(yàn)一單相半波可控整流實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)主要內(nèi)容(1) 了解并認(rèn)知單相半波可控整流實(shí)驗(yàn)電阻負(fù)載；(2) 了解并認(rèn)知單相半波可控整流實(shí)驗(yàn)阻感負(fù)載。二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^實(shí)驗(yàn)，觀察單相半波可控整流實(shí)驗(yàn)波形圖變化，并了解其實(shí)驗(yàn)原理。三、實(shí)驗(yàn)具體操作過程1.單相半波可控整流實(shí)驗(yàn)電阻負(fù)載實(shí)驗(yàn)原理：圖1-1 所示為單相半波可控整流電路(Single Phase Half WaveControlledRectifier )的原理圖。圖中變壓器T起變換電壓和隔離的作用，其中一次側(cè)電壓和二次側(cè) 電壓瞬時值分別用？?和？表示，有效值分別用 ？和？表示，其中？的大小根據(jù)需要 的直流輸出電壓 ？?狗平土值？%確定。在工業(yè)生產(chǎn)中，

2、很多負(fù)載呈現(xiàn)電阻特性，如電阻加 熱爐，電解、電鍍裝置等。電阻負(fù)載的特點(diǎn)是電壓電流成正比兩者波形相同。在分析整流電路工作時，認(rèn)為晶閘管(開關(guān)器件)為理想器件，即晶閘管導(dǎo)通時其管壓降等于零，晶閘管阻斷時其漏電流等于零。除非特意研究晶閘管的開通、關(guān)斷過程，一般認(rèn)為晶閘管的開通與關(guān)斷過程瞬時完成。在晶閘管VT處于斷態(tài)時，電路中無電流，負(fù)載電阻兩端電壓為零，?全部施加于 VT兩端。如在？正半周VT承受正向陽極電壓期間的wt1時刻給VT門極加觸發(fā)脈沖，如圖1-2b所示，則VT導(dǎo)通。忽略晶閘管導(dǎo)通電壓，則直流輸出電壓瞬時值？?而？相等。即？降為零時，電路中電流亦降為零，VT關(guān)斷，之后 ？?、id均為零。圖1

3、-2c、d分別給出了 ？?？和晶閘管兩端電壓 ？?勺波形。id的波形與 ？?波形相同。改變觸發(fā)時刻，？?和id波形隨之改變，直流輸出電壓？?為極性不變但是瞬時值變化的脈動電流，其波形只在？正半周內(nèi)出現(xiàn)，故稱“半波”整流。加之電路中采用了可控器件一一晶閘管，并且交流輸入為單相，故該電路稱為單相半波可控整流電路。整流電壓？?皴形在一個電源周期中只脈動1次，故該電路為單脈半波整流電路。M . ? .那(wf |i» g - F + 血口 i, o"2TM"2實(shí)驗(yàn)步驟：(1)初始化：檢查電源箱電源是否斷開，如未斷開電源，請斷開電源再進(jìn)行相應(yīng)操作，斷開電源后將實(shí)驗(yàn)平臺上的所

4、有開關(guān)(W1W19恢復(fù)到OFF狀態(tài)。(2)接線：保證 電源箱電源斷開 的情況下將以下接口按照 A、R C、D順序連接到相應(yīng)位 置。A.將三芯插頭線的另一端 4P端子連接到實(shí)驗(yàn)平臺上電源板的4P端口，然后再將三芯插頭插入電源箱的交流 220V輸出端；如下圖所示三芯I呆拽交流22OY蠅出呼蟠口16B.將兩芯插頭線的另一端 3P端子連接到實(shí)驗(yàn)平臺上主電路SCR板的3P端口，然后再將兩芯插頭插入電源箱的交流24V輸出端；如下圖所示：C.USB轉(zhuǎn)232串口線一端接到電腦 USB另一端接DSP核心板旁邊的232接口；如下圖所D連接好20P扁平電纜，如下圖所示。(20P扁平電纜與30P扁平電纜絕不可同時接入

5、！)(3)將主電路 SC砒上的開關(guān) W12、W14 W15以及信號板上的 W17置于ON狀態(tài)，其它開 關(guān)均保證置于 OFF狀態(tài)。(4)在電腦的控制面板中找到設(shè)備管理器(或者在開始菜單中搜索設(shè)備管理器)，打開設(shè)備管理器，確定電腦所使用的串口，如下圖所示：(5)打開電源箱電源，觀察 DSP核心板是否燈亮，若燈亮則上電成功。(6)鼠標(biāo)左鍵雙擊連接符號，打開“實(shí)驗(yàn)平臺”進(jìn)入登錄界面，點(diǎn)擊“進(jìn)入”，設(shè)置波特1-3所示。設(shè)置完成后點(diǎn)擊“打開串口率為“38400”，串口選擇電腦所使用的串口，如圖rii女維叫七糧六女般LW 4圖1-3實(shí)驗(yàn)結(jié)果：30 a觸發(fā)角302.單相半波可控整流實(shí)驗(yàn)阻感負(fù)載實(shí)驗(yàn)具體操作過程

6、：(1)阻感負(fù)載和電阻負(fù)載初始化和接線相同。(2)將主電路 SCR板上的開關(guān) W13、W14 W15以及信號板上的 W17、W19撥動到ON狀 態(tài)，其它開關(guān)均保證為OFF狀態(tài)。(3)打開電源箱電源，觀察DSP核心板是否燈亮，若燈亮則上電成功。(4)鼠標(biāo)左鍵雙擊連接符號，打開“實(shí)驗(yàn)平臺”進(jìn)入登錄界面，點(diǎn)擊“進(jìn)入”，設(shè)置波特率為“38400”，串口選擇自己電腦所使用的串口，如上圖 1-3所示。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：30 Q +30mH蟲發(fā)角60度被相半消E扭曉渝"T嗓. &LXvr*r-vA :/、jt 口'I*>/L|J|t>JI孑2.川I (vt 二,曲一一 w

7、87;. * Jr 1：tin 就： - 輸入電由二-3iBn2 vJ ,； 一 J ；她燥餐- -'-輸出電的-oANXI 口檢人制*= 50 ELe -柩山電技工O' Vj ',實(shí)驗(yàn)二單相橋式全控整流一、實(shí)驗(yàn)主要內(nèi)容(1)單相橋式全控整流實(shí)驗(yàn)電阻負(fù)載;(2)單相橋式全控整流實(shí)驗(yàn)阻感負(fù)載。二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^實(shí)驗(yàn)，觀察單相橋式全控整流實(shí)驗(yàn)波形圖變化，并知道其實(shí)驗(yàn)原理。三、實(shí)驗(yàn)具體操作過程1.單相橋式全控整流實(shí)驗(yàn)電阻負(fù)載實(shí)驗(yàn)原理：單相整流電路中應(yīng)用最多的是單相橋式全控整流電路(Single Phase BridgeControlled Rectifier ),如圖2-1 所

8、示電路圖，所接負(fù)載為電阻負(fù)載。在單相橋式全控整 流電路中，晶閘管VT1和VT4組成一對橋臂，VT2和VT3組成一對橋臂。在？正半周(即 a點(diǎn)電位高于b點(diǎn)電位)，若四個晶閘管都不導(dǎo)通，負(fù)載電流id 為零，？?也為零，VT1和VT4串聯(lián)承受電壓？，設(shè)VT1和VT4的漏電阻相等，則各承受？的一半。若在觸發(fā)角處給 VT1 和VT4加觸發(fā)脈沖，VT1和VT4即導(dǎo)通，電流從電源 a端經(jīng)VT1、R VT4流回電源b端。 當(dāng)？2過零時，流經(jīng)晶閘管的電流也降到零，VT1和VT4關(guān)斷。薄i?-i單柜格式辛用車流三星S 電電聲蝙麗由于在交流電源的正負(fù)半周都有整流輸出電流流過負(fù)載，故該電路為全波整流。在？?一個周期內(nèi)

9、，整流電壓波形脈動兩次， 脈動次數(shù)多于半波整流電路，該電路屬于雙脈全波整流電路。變壓器二次繞組中，正負(fù)兩個半周電流方向相反且波形對稱，平均值為零，即直流分量為零。整流電壓平均值為匚 = " f*72L sin)=2""11 + 3'。- 0 9H開 Ln 2，至王第二次電流有以值k與軸出國克七蘇對蚊正I唱等，為I不予慮變百器小步春町，餐求變田都的客內(nèi)“511)電阻負(fù)載實(shí)驗(yàn)步驟：(1)初始化：檢查電源箱電源是否斷開，如未斷開電源，請斷開電源再進(jìn)行相應(yīng)操作，斷開電源后將實(shí)驗(yàn)平臺上的所有開關(guān)(W1W1 B恢復(fù)到OFF狀態(tài)。(2)接線：保證電源箱電源斷開的情況下將

10、以下接口按照A、B、C D順序連接到相應(yīng)位置。(3)將主電路 SCR板上的開關(guān) W12、W14 W15以及信號板上的 W17撥動到ON狀態(tài), 其它開關(guān)均保證為 OFF狀態(tài)。打開設(shè)備管理器，確定電腦使用的串口。(4)打開電源箱電源，觀察 DS咆心板是否燈亮，若燈亮則上電成功。(5)鼠標(biāo)左鍵雙擊連接符號，打開“實(shí)驗(yàn)平臺”進(jìn)入登錄界面，點(diǎn)擊“進(jìn)入”，設(shè)置 波特率為“ 38400”，串口選擇電腦所使用的串口，設(shè)置完成后點(diǎn)擊“打開串口” 。(7)點(diǎn)擊“單相橋式全控整流實(shí)驗(yàn)”進(jìn)入單相橋式全控整流實(shí)驗(yàn)操作界面實(shí)驗(yàn)結(jié)果：30 觸發(fā)角30° ;2.阻感負(fù)載實(shí)驗(yàn)步驟：(1)初始化：阻感負(fù)載和電阻負(fù)載初始

11、化和接線相同。(2)將主電路SCRS上的開關(guān) W1& W14 W15以及信號板開關(guān) W17、W19撥動到ON狀態(tài)，其它開關(guān)均保證為 OFF狀態(tài)。(3)打開電源箱電源，觀察 DS咆心板是否燈亮，若燈亮則上電成功。打開設(shè)備管理 器，確定電腦使用的串口。(5)點(diǎn)擊“單相橋式全控整流實(shí)驗(yàn)”進(jìn)入單相橋式全控整流實(shí)驗(yàn)操作界面(6)點(diǎn)擊“負(fù)載”下拉窗口，選擇“30a+30mH ,然后點(diǎn)擊“觸發(fā)角”的下拉窗口選擇觸發(fā)角，然后點(diǎn)擊“change”。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：30 a+30mH蟲發(fā)角30° ;實(shí)驗(yàn)三 Buck變換器實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)主要內(nèi)容了解并懂得Buck電路結(jié)合原理，觀察波形圖變化。二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐?/p>

12、過撥動開關(guān)搭建 Buck電路，再通過修改上位機(jī)參數(shù)以達(dá)到控制DSP的目的。三、實(shí)驗(yàn)具體操作過程Buck電路變換器實(shí)驗(yàn)原理：Buck電路又稱降壓電路，其基本特征是DC-DC轉(zhuǎn)換電路，輸入電壓低于輸出電壓，輸入電流是脈動的輸出電流是連續(xù)的。降壓斬波電路( Buck Converter )的原理圖 如圖3-1所示。該電路使用一個全控型器件Q1,圖中為電力MOSFET也可使用其它器件，若采用晶閘管，需設(shè)置使晶閘管關(guān)斷的輔助電路。圖3-1中，L為儲能電感，R為負(fù)載，Co為濾波電容，為在 Q1關(guān)斷時給 負(fù)載中電感電流提供通道，設(shè)置了續(xù)流二極管Do由法拉第定理得知， 在整個周期中，電感兩端的電壓，其平均值應(yīng)

13、為零，也就是根據(jù)電 感器達(dá)到幾秒平衡來決定電感上的電流是否為連續(xù)的情況。在一個切換周期結(jié)束時，電感電流的最小值不降為零而保持連續(xù)狀態(tài)，稱之為連續(xù)電流模式； 若持續(xù)一段時間為零， 則稱之不連續(xù)電流模式。此處重點(diǎn)介紹連續(xù)電流模式。開關(guān)管導(dǎo)通，此時二極管D的壓降約等于輸入電壓?此時為反向偏置狀態(tài)。儲能電感L被充磁電感的電流持續(xù)增大，流經(jīng)電感的電流除了要給負(fù)載供電，還需要給電容充能。如圖 3-3所示為開關(guān)管關(guān)斷時的等效電路。 當(dāng)開關(guān)管Q1驅(qū)動為低電平時，開關(guān)管關(guān)斷，電源停止供電，電感兩端電壓的極性反向電感形成電流源對輸出電容 Co充電的同時對 R放電，二極管D因電感極性改變而改為正向偏 置開始導(dǎo)通，電

14、感放電與輸出電容Co的儲能藉由二極管 D形成一個放電回路，因電感 放電消耗，電感電流開始下降，直到功率開關(guān)在下一個周期再度導(dǎo)通時為止。如圖3-4中Q1的柵射電壓GE u波形所示，在t=0時刻驅(qū)動Q1導(dǎo)通，電源？?負(fù)載供電，負(fù)載電壓。% =曦，負(fù)載電流后按指數(shù)曲線上升.v Affi 3-4曲探蓮低時的益丹當(dāng)t=t1時刻，控制Q1關(guān)斷，負(fù)載電流經(jīng)二極管 電流呈指數(shù)曲線下降。 為了使負(fù)載電流連續(xù)且脈動小, 周期結(jié)束，再驅(qū)動 Q1導(dǎo)通重復(fù)上一個周期的過程。D續(xù)流，負(fù)載電壓 U0近似為零，負(fù)載 通常使串聯(lián)的電感 L值較大。至一個 當(dāng)電路工作于穩(wěn)態(tài)時，負(fù)載電流在一個周期的初值和終值相等，如圖3-4所示。負(fù)

15、載電壓的平均值為:式中，？電?為V處于通態(tài)的時間；tof 為V處于斷態(tài)白時間；T為開關(guān)周期；為導(dǎo)通占 空比，簡稱占空比或者導(dǎo)通比。 由式（3-1可知，輸出到負(fù)載的電 壓平均值？?損大彳1為Vin , 減小占空比，？3?隨之減小。因此將該電路稱為降壓斬波電路。也有很多文獻(xiàn)中直接使用其英文名稱，稱之為 Buck變換器（Buck Converter ）。負(fù)載電流平均值為：若L值較小或負(fù)載較輕，則在 V關(guān)斷后，到了 t2時刻，如圖3-5所示，負(fù)載電流已衰 減至零，出現(xiàn)負(fù)載電流斷續(xù)的情況。一般不希望出現(xiàn)電流斷續(xù)的情況。型濱崎城時打謔琳實(shí)驗(yàn)步驟：1）初始化：檢查電源箱電源是否斷開，如未斷開電源，請斷開電源

16、再進(jìn)行相應(yīng)操作,斷開電源后將實(shí)驗(yàn)平臺上的所有開關(guān)（W1W1 B恢復(fù)到OFF狀態(tài)。隨空）又”直JU科餡日W版口2）接線：保證電源箱電源斷開的情況 下將以下接口按照 A、B、G D順序連接到位置。三名明堤交淑士徹 出如描口A.將航空插頭線一端接電源箱直流24V輸出，另一端接主電路 MO板上的2P插口；B.將三芯插頭線的另一端 4P端子連接到實(shí)驗(yàn)平臺上電源板的4P端口，然后再將三芯插頭插入電源箱的交流 220V輸出端；C.USB轉(zhuǎn)232串口線一端接到電腦 USB另一端接 DSP亥心板旁邊的232接口；ws轉(zhuǎn)2襄索口紙電腦U5R授口2翌盤口D.拔下20P扁平電纜，插入 30P扁平電纜。（20P扁平電纜

17、與30P扁平電纜絕不可同 時接入?。?。3）將主電路 MOS板上的開關(guān) W2、W4 W8 W9以及信號板上的 W18撥動到ON犬態(tài), 其它開關(guān)均保證為 OFF狀態(tài)。（請嚴(yán)格按照指示撥動開關(guān)）4）在電腦控制面板中找到設(shè)備管理器（或者在開始菜單中搜索設(shè)備管理器）打開設(shè)備管理器，確定電腦所使用的串口。5）打開電源箱電源，觀察 DSP核心板是否燈亮，若燈亮則上電成功。6）鼠標(biāo)左鍵雙擊連接符號，打開“實(shí)驗(yàn)平臺”進(jìn)入登錄界面，點(diǎn)擊“進(jìn)入”，設(shè)置波特率為“ 38400”，串口選擇電腦所使用的串口，如圖 3-6,設(shè)置完成后點(diǎn)擊“打開串口”7）點(diǎn)擊“Buck變換器實(shí)驗(yàn)”進(jìn)入 Buck實(shí)驗(yàn)操作界面，圖3-7 （不可

18、錯點(diǎn)，如若點(diǎn)錯則需要關(guān)閉電源箱電源并且退出上位機(jī)操作界面，然后返回步驟5繼續(xù)實(shí)驗(yàn)！)8)點(diǎn)擊“占空比”的下拉窗口選擇占空比，然后點(diǎn)擊“ change”即可觀察到界面右側(cè) 開始繪圖。此時再點(diǎn)擊“開關(guān)頻率”的下拉窗口可以選擇開關(guān)頻率，再點(diǎn)擊“change”即可改變開關(guān)頻率，如圖3-8所示。實(shí)驗(yàn)時間不可過長，建議單次實(shí)驗(yàn)運(yùn)行時間不超過15分鐘。9) Buck變換器實(shí)驗(yàn)完成時，點(diǎn)擊“返回”按鈕，退出 Buck實(shí)驗(yàn)操作界面，最后關(guān)閉 電源箱電源，將所有開關(guān)置于OFF狀態(tài)，結(jié)束本次實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：占空比0.5 ;實(shí)驗(yàn)四Boost變換器實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)主要內(nèi)容(1) Boost電路結(jié)合原理，觀察波形圖變化。二、

19、實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^撥動開關(guān)搭建 Boost電路，了解電路的工作原理。三、實(shí)驗(yàn)具體操作過程Boost升壓電路實(shí)驗(yàn)原理：Boost升壓電路的名稱為"Boost Converter ; 或者叫"Boost Chopper",是一種開關(guān)直流升壓電路，它能夠?qū)⒅绷麟娹D(zhuǎn)換為另一電壓固定或電壓可調(diào)的直流電，也稱為直流一直流變換器(DC/DC Converter )。Boost變換器通過對電力電子器件的通斷控制，將直流電壓斷續(xù)地加到負(fù)載上，通過改變占空比改變輸出電壓平均值。假定可控開關(guān)(三極 管或者M(jìn)OS管)已經(jīng)斷開，所有的器件 都處于理想狀態(tài)，那么電容電壓等于輸入電壓。 開 關(guān)管V也

20、為PWMfe制方式，但最大占空比 DM必須限制在1以下，不允許電路在 DM=1的狀 態(tài)下工作電感L在輸入側(cè)，成為升壓電感。 Boost升壓電路的原理圖如圖 4-1所示。圖Mi制升壓電高原理圖EM-2 V處于通態(tài)時的等效電踏在分析升壓斬波電路的工作原理時，首先假設(shè)電路中電感 L值很大，電容值也很大。如圖4-2 所示，可控開關(guān)管V處于通態(tài)時，電源E向電感L充電充電電流基本恒定為 I1。電 路中，功率開關(guān)兩端的壓降遠(yuǎn)小于輸出電壓？2且 二極管D的陽極電位也小于輸出電壓？分故此時二極管為反向偏壓，輸出電路被隔離開來。因此，電容 ？?上的電壓向負(fù)載 R供電。因C值很大，基本保持輸出電壓 ？?為恒值。設(shè)V

21、處于通態(tài)的時間為？訪?？此階段電感L上積 蓄的能量為？?？?？由以上分析可知，當(dāng)電路工作于穩(wěn)態(tài)時，一個周期T中電感L積蓄的能量與釋放的能量 相等，即：式中1/ ?,輸出電壓高于電源電壓，故稱該電路為升壓斬波電路。也有的文獻(xiàn)中直接采用文名稱，稱之為Boost變換器（Boost Converter ）。式（4-2 ）中on T/t 表示升壓比，調(diào)節(jié)其大小即可改變輸出電壓？?的大小，調(diào)節(jié)的方法和Buck電路中調(diào)節(jié)占空比的方法類似。將升壓比的倒數(shù)記做=? o則和占空比有如下關(guān)系：儲能 處于 在此(4-4)是電感升壓斬波電路之所以能使輸出電壓高于電源電壓，關(guān)鍵有兩個原因:之后具有使電壓泵升的作用，二是電

22、容C0可將電壓保持住。在以上分析中，認(rèn)為通態(tài)期間因電容 C0的作用使得輸出電壓 V0不變，但實(shí)際 上C0值不可能為無窮大,階段其向負(fù)載放電，V0必然會有所下降，故實(shí)際輸出電壓會略低于式（4-4）所得的結(jié)果。不過在電容C0值足夠大時，誤差很小，基本可以忽略。如果忽略電路中的損耗，則由電源提 供的能量僅由負(fù)載 R消耗，即：(4-5)根據(jù)電路該式表明，與降壓斬波電路一樣，升壓斬波電路也可以看成是直流變壓器。結(jié)構(gòu)并結(jié)合式（4-4）得出輸出電流的平均值ID為：由式t4-5： E：可得出電J電點(diǎn)I】為:«-7)實(shí)驗(yàn)步驟：（1）初始化和接線與實(shí)驗(yàn)三 BUC儂換器相同。2）將主電路 MOS板上的開關(guān)

23、 W1、W3 W7 W9以及信號板上的 W17置于ON狀態(tài)，其 它開關(guān)均保證置于 OFF狀態(tài)，電路上電后，輸出側(cè)電壓即為 24V,注意不要用手觸碰。（請 嚴(yán)格按照指示撥動開關(guān)）3）在電腦的控制面板中找到設(shè)備管理器（或者在開始菜單中搜索設(shè)備管理器），打開設(shè)備管理器，確定電腦所使用的串口。4）打開電源箱電源，觀察 DSP核心板是否燈亮，若燈亮則上電成功。5）鼠標(biāo)左鍵雙擊連接符號，打開“實(shí)驗(yàn)平臺”進(jìn)入登錄界面，點(diǎn)擊“進(jìn)入”，設(shè)置波特率為“ 38400”，串口選擇電腦所使用的串口，設(shè)置完成后點(diǎn)擊“打開串口” 4-6所示。7）點(diǎn)擊“Boost變換器實(shí)驗(yàn)”進(jìn)入 Boost實(shí)驗(yàn)操作界面，如圖 4-6所示。（

24、不可錯點(diǎn)，如若點(diǎn)錯則需要關(guān)閉電源箱電源并且退出上位機(jī)操作界面，然后返回步驟5繼續(xù)實(shí)驗(yàn)?。?）點(diǎn)擊“占空比”的下拉窗口選擇占空比，然后點(diǎn)擊“ change”即可觀察到界面右側(cè)開始繪圖。此時再點(diǎn)擊“開關(guān)頻率”的下拉窗口可以選擇開關(guān)頻率，點(diǎn)擊“change”即可改變開關(guān)頻率，如圖4-7 所示。實(shí)驗(yàn)時間不可過長，建議 單次實(shí)驗(yàn)運(yùn)行時間不超過 15分鐘。9） Boost變換器實(shí)驗(yàn)完成時，點(diǎn)擊“返回”按鈕，退出 Boost實(shí)驗(yàn)操作界 面，最后關(guān)閉電源箱電源，將所有開關(guān)置于OFF狀態(tài)，結(jié)束本次實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：占空比0.5實(shí)驗(yàn)七SPWMK變實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)主要內(nèi)容（1） 了解并懂得SPWMfe路結(jié)合原理，觀察波形

25、圖變化。二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^撥動開關(guān)搭建 SPWM電路，了解電路的工作原理。三、實(shí)驗(yàn)具體操作過程SPWMFF壓電路實(shí)驗(yàn)原理：PWM Pulse Width Modulation ）控制就是對脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制的技術(shù)。即通過對一系列脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，來等效的獲得所需要的波形（含形狀和幅值）。在采樣控制理論中有一個重要的結(jié)論：沖量相等而形狀不同的窄脈沖作用于具有慣性的環(huán)節(jié)上時， 其效果基本相同。窄的脈沖的沖量是指其在時間軸上的積分，即面積。效果基本相同是指慣性環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)波形基本相同。如果把各輸出波形用傅里葉分析，則會發(fā)現(xiàn)它們的低頻段幾乎是一樣，僅在高頻段略有差異。此原理稱“沖量等效原理”，是PW

26、瞰術(shù)的重要理論基礎(chǔ)。把直流電轉(zhuǎn)換成正弦波交流電是根據(jù)面積等效原理，把圖 5-1a的正弦 半波分成n等 份，把正弦半波看成是由 n彼此相連的矩形脈沖組成的波形。這些脈沖寬度相等，都等于N, 但幅值不等，且脈沖頂部不是水平直線， 而是曲線，各脈沖幅值按正弦規(guī)律變化。 為簡清晰， 劃分為7等份。7個脈沖的幅值按正弦規(guī)律變化，每個脈沖面積與相對應(yīng)的正弦波部分面積 相同，這一連續(xù)脈沖與正弦波等效。如果把上述脈沖序列改為相同數(shù)量的等幅而不等寬的矩形脈沖，使矩形脈沖的中點(diǎn)和相應(yīng)正弦波部分的中點(diǎn)重合， 且使矩形脈沖和相應(yīng)正弦波部分面積（沖量）相等，就得到圖5-1b所示的脈沖序列。這就是 PWM波形。可以看出，

27、 各脈沖的幅值相等，而寬度是按正弦規(guī)律 變化的。根據(jù)面積等效原理，PW楸形和正弦半波是等效的。對于正弦波的負(fù)半周，也可以用同樣的方法得到 PWM<形。像這種脈沖的寬度按正弦規(guī)律變化而和正弦波等效的PWM皮形， 也稱SPWM（ Sinusoidal Pulse Width Modulation ）波形。要改變等效輸出弦波的幅值時，只要按照同一比例系數(shù)改變上述各脈沖的寬度即可。把希望輸出的波形作為調(diào)制信號，把接收調(diào)制的信號作為載波，通過信號波的調(diào)制得到所期望的PWM波形這種方法稱為調(diào)制法。通常采用等腰三角波或鋸齒波作為載波，其中等腰三角波應(yīng)用最多。因?yàn)榈妊遣ㄉ先我稽c(diǎn)的水平寬度和高度成線性

28、關(guān)系且左右對稱，當(dāng)它與任何一個平緩變化的調(diào)制信號波相交時，如果在交點(diǎn)時刻對電路中開關(guān)器件的通斷進(jìn)行控制，就可以得到寬度。PWM控制方式分為單極性調(diào)制和雙極性調(diào)制，本實(shí)驗(yàn)采用單極性調(diào)制方式。圖5-2是采用IGBT作為開關(guān)器件的單相橋式 PWM逆變電路。設(shè)負(fù)載為阻感負(fù)載，工作時 V1和V2的通斷狀態(tài)互補(bǔ)，V3和V4的通斷狀態(tài)也互補(bǔ)。單相橋式逆變電路在采用雙極性控制方式時的 波形如圖5-3所示。采用單極性方式時，具體的控制規(guī)律如下：在？?的正半周期內(nèi)，讓 V1保持通態(tài)，V2保持?jǐn)鄳B(tài)，V3和V4交替通斷。由于負(fù)載電流比電壓滯后，因此在電壓正半周，電流有一段區(qū)間為正，一段區(qū)間為負(fù)。在負(fù)載電流為正的區(qū)間，V1和V4導(dǎo)通時，負(fù)載電壓?3簿于直流電壓？?； V4關(guān)斷時，負(fù)載電流通過 V1和VD3續(xù)流，？=0在負(fù)載電流為負(fù) 的區(qū)間，仍為V1和V4導(dǎo)通時，因i0 <0,故i0實(shí)際上從VD1和VD流 過，仍有？?=?; V4關(guān)斷，V3開通后，i0從V3和VD1續(xù)流，？?=0。這樣，?總 得到？?和零的兩種電平。 同樣，在？?勺負(fù)半軸，讓 V2保持通態(tài)，V1保持?jǐn)鄳B(tài)，V3和V4