教學設備

一、實驗目的
(1)熟悉單相交直交變頻電路原理及電路組成。
(2)掌握SPWM波產(chǎn)生的基理。
(3)分析交直交變頻電路在不同負載時的工作情況和波形，并研究工作頻率對電路工作波形的影響。
二、實驗所需掛件及附件
1 GDQ01電源控制屏 該控制屏包含“三相電源輸出”等幾個模塊。
2 DK03 晶閘管主電路 該掛件包含“平波電抗器”等幾個模塊
3 DK11單相調(diào)壓與可調(diào)負載
4 DK14單相交直交變頻原理
5 雙蹤示波器 自備
6 萬用表 自備
三、實驗線路及原理
采用SPWM正弦波脈寬調(diào)制，通過改變調(diào)制頻率，實現(xiàn)交直交變頻的目的。實驗電路由三部分組成：即主電路, 驅(qū)動電路和控制電路。
(1)主電路部分:


                           圖9-11主電路結構原理圖
如圖9-11所示, 交直流變換部分（AC/DC）為不可控整流電路（由實驗掛箱DK11單相調(diào)壓器提供50V交流電）；逆變部分（DC/AC）由四只IGBT管組成單相橋式逆變電路，采用雙極性調(diào)制方式。輸出經(jīng)LC低通濾波器，濾除高次諧波，得到頻率可調(diào)的正弦波（基波）交流輸出 。
本實驗設計的負載為電阻性或電阻電感性負載。
各波形的觀測點均已引到面板上，可通過示波器進行觀測。
為了便于觀察SPWM波，面板上設置了“測試”和“運行”選擇開關，在“測試”狀態(tài)下，此時可較清楚地觀察到異步調(diào)制的SPWM波，通過示波器可比較清晰地觀測SPWM波，但在此狀態(tài)下不能帶載運行，因載波比N太低，不利于設備的正常運行。在“運行”狀態(tài)下，三角載波Uc頻率較高, 因波形的寬窄快速變化致使無法用普通示波器觀察到SPWM波形，通過帶儲存的數(shù)字示波器的存儲功能也可較清晰地觀測SPWM波形。
正弦調(diào)制波Ur頻率的調(diào)節(jié)范圍設定為5-60Hz。
控制電路還設置了過流保護接口端STOP，當有過流信號時，STOP呈低電平，經(jīng)與門輸出低電平，封鎖了兩路SPWM信號，使IGBT 關斷，起到保護作用。
四、實驗內(nèi)容
(1)控制信號的觀測。
(2)帶電阻及電阻電感性負載。
五、思考題
(1)為了使輸出波形盡可能地接近正弦波，可采取什么措施？
(2)調(diào)制波可否采用三角波？
(3)分析開關死區(qū)時間對輸出的影響。
六、實驗方法
(1)控制信號的觀測
在主電路不接直流電源時，打開控制電源開關，并將DK14掛箱左側的鈕子開關撥到“測試”位置。
①觀察正弦調(diào)制波信號Ur的波形，測試其頻率可調(diào)范圍；
②觀察三角載波Uc的波形，測試其頻率；
③改變正弦調(diào)制波信號Ur的頻率，再測量三角載波Uc的頻率，判斷是同步調(diào)制還是異步調(diào)制；
④比較“PWM+”，“PWM-” 和“SPWM1”，“SPWM2”的區(qū)別，仔細觀測同一相上下兩管驅(qū)動信號之間的死區(qū)延遲時間。
(2) 帶電阻及電阻電感性負載
在實驗步驟1之后，將DK14掛箱面板左側的鈕子開關撥到“運行”位置，將正弦調(diào)制波信號Ur的頻率調(diào)到最小，選擇負載種類：
①將輸出接電阻負載，然后將主電路A，B線電壓220V接入DK11單相調(diào)壓器輸入端，輸出端調(diào)到50V，由小到大調(diào)節(jié)正弦調(diào)制波信號Ur的頻率，觀測負載電壓的波形，記錄其波形參數(shù)（幅值、頻率）。
②關閉電源，將輸出接電阻負載和DK03上的200mH電感串聯(lián)組成的電阻電感性負載，然后將主電路A，B線電壓220V接入DK11單相調(diào)壓器輸入端，輸出端調(diào)到50V，由小到大調(diào)節(jié)正弦調(diào)制波信號Ur的頻率觀測負載電壓的波形，記錄其波形參數(shù)（幅值、頻率）。
七、注意事項
(1) 雙蹤示波器有兩個探頭，可同時測量兩路信號，但這兩探頭的地線都與示波器的外殼相連，所以兩個探頭的地線不能同時接在同一電路的不同電位的兩個點上，否則這兩點會通過示波器外殼發(fā)生電氣短路。為此，為了保證測量的順利進行，可將其中一根探頭的地線取下或外包絕緣，只使用其中一路的地線，這樣從根本上解決了這個問題。當需要同時觀察兩個信號時，必須在被測電路上找到這兩個信號的公共點，將探頭的地線接于此處，探頭各接至被測信號，只有這樣才能在示波器上同時觀察到兩個信號，而不發(fā)生意外。
(2)在“測試”狀態(tài)下，請勿帶負載運行。
(3)面板上的“過流保護”指示燈亮，表明過流保護動作，此時應檢查負載是否短路，若要繼續(xù)實驗，應先關機后，再重新開機。