教学设备

一、实验目的
(1)熟悉单相交直交变频电路原理及电路组成。
(2)掌握SPWM波产生的基理。
(3)分析交直交变频电路在不同负载时的工作情况和波形，并研究工作频率对电路工作波形的影响。
二、实验所需挂件及附件
1 GDQ01电源控制屏 该控制屏包含“三相电源输出”等几个模块。
2 DK03 晶闸管主电路 该挂件包含“平波电抗器”等几个模块
3 DK11单相调压与可调负载
4 DK14单相交直交变频原理
5 双踪示波器 自备
6 万用表 自备
三、实验线路及原理
采用SPWM正弦波脉宽调制，通过改变调制频率，实现交直交变频的目的。实验电路由三部分组成：即主电路, 驱动电路和控制电路。
(1)主电路部分:


                           图9-11主电路结构原理图
如图9-11所示, 交直流变换部分（AC/DC）为不可控整流电路（由实验挂箱DK11单相调压器提供50V交流电）；逆变部分（DC/AC）由四只IGBT管组成单相桥式逆变电路，采用双极性调制方式。输出经LC低通滤波器，滤除高次谐波，得到频率可调的正弦波（基波）交流输出 。
本实验设计的负载为电阻性或电阻电感性负载。
各波形的观测点均已引到面板上，可通过示波器进行观测。
为了便于观察SPWM波，面板上设置了“测试”和“运行”选择开关，在“测试”状态下，此时可较清楚地观察到异步调制的SPWM波，通过示波器可比较清晰地观测SPWM波，但在此状态下不能带载运行，因载波比N太低，不利于设备的正常运行。在“运行”状态下，三角载波Uc频率较高, 因波形的宽窄快速变化致使无法用普通示波器观察到SPWM波形，通过带储存的数字示波器的存储功能也可较清晰地观测SPWM波形。
正弦调制波Ur频率的调节范围设定为5-60Hz。
控制电路还设置了过流保护接口端STOP，当有过流信号时，STOP呈低电平，经与门输出低电平，封锁了两路SPWM信号，使IGBT 关断，起到保护作用。
四、实验内容
(1)控制信号的观测。
(2)带电阻及电阻电感性负载。
五、思考题
(1)为了使输出波形尽可能地接近正弦波，可采取什么措施？
(2)调制波可否采用三角波？
(3)分析开关死区时间对输出的影响。
六、实验方法
(1)控制信号的观测
在主电路不接直流电源时，打开控制电源开关，并将DK14挂箱左侧的钮子开关拨到“测试”位置。
①观察正弦调制波信号Ur的波形，测试其频率可调范围；
②观察三角载波Uc的波形，测试其频率；
③改变正弦调制波信号Ur的频率，再测量三角载波Uc的频率，判断是同步调制还是异步调制；
④比较“PWM+”，“PWM-” 和“SPWM1”，“SPWM2”的区别，仔细观测同一相上下两管驱动信号之间的死区延迟时间。
(2) 带电阻及电阻电感性负载
在实验步骤1之后，将DK14挂箱面板左侧的钮子开关拨到“运行”位置，将正弦调制波信号Ur的频率调到最小，选择负载种类：
①将输出接电阻负载，然后将主电路A，B线电压220V接入DK11单相调压器输入端，输出端调到50V，由小到大调节正弦调制波信号Ur的频率，观测负载电压的波形，记录其波形参数（幅值、频率）。
②关闭电源，将输出接电阻负载和DK03上的200mH电感串联组成的电阻电感性负载，然后将主电路A，B线电压220V接入DK11单相调压器输入端，输出端调到50V，由小到大调节正弦调制波信号Ur的频率观测负载电压的波形，记录其波形参数（幅值、频率）。
七、注意事项
(1) 双踪示波器有两个探头，可同时测量两路信号，但这两探头的地线都与示波器的外壳相连，所以两个探头的地线不能同时接在同一电路的不同电位的两个点上，否则这两点会通过示波器外壳发生电气短路。为此，为了保证测量的顺利进行，可将其中一根探头的地线取下或外包绝缘，只使用其中一路的地线，这样从根本上解决了这个问题。当需要同时观察两个信号时，必须在被测电路上找到这两个信号的公共点，将探头的地线接于此处，探头各接至被测信号，只有这样才能在示波器上同时观察到两个信号，而不发生意外。
(2)在“测试”状态下，请勿带负载运行。
(3)面板上的“过流保护”指示灯亮，表明过流保护动作，此时应检查负载是否短路，若要继续实验，应先关机后，再重新开机。