实验五单相交直交变频电路的性能研究

单相交直交变频电路的性能研究一．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ud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VT1、VT4和VT2、VT3两对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45L1G3VT33E3VT4CG4E2图2—8单相交直交变频电路G11E1G22VT1VT21．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U2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VT1、VT2进行控制的SPWM信号（“5”端与“地”端）和对VT3、VT4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，S3扭子开关打向“OFF”，分别将“SPWM波形发生”的G1、E1、G2、E2、G3、E3、G4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．S3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，S3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。七．实验报告G1E1G2隔离驱及E2G3隔离动5脉6冲延迟34G4及驱动E312三角波正弦波正弦波频率调节图2--9SPWM波形发生1．绘制完整的实验电路原理图。2．电阻负载时，列出数据和波形，并进行讨论分析。3．电阻电感负载时，列出数据和波形，并进行讨论及分析。4．分析说明实验电路中的PWM控制是采用同步调制还是异步调制。5．为使输出波形尽可能的接近正弦波，可以采取什么措施。6．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。