DBZ-780G 機(jī)電傳動(dòng)與電氣控制實(shí)驗(yàn)裝置
SPWM單相交直交變頻原理實(shí)驗(yàn)
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br /> (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(fù)載時(shí)的工作情況和波形，并研究工作頻率對(duì)電路工作波形的影響。
二、實(shí)驗(yàn)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(gè)模塊。
2 DK03 晶閘管主電路 該掛件包含“平波電抗器”等幾個(gè)模塊
3 DK11單相調(diào)壓與可調(diào)負(fù)載
4 DK14單相交直交變頻原理
5 雙蹤示波器 自備
6 萬(wàn)用表 自備
三、實(shí)驗(yàn)線路及原理
采用SPWM正弦波脈寬調(diào)制，通過(guò)改變調(diào)制頻率，實(shí)現(xiàn)交直交變頻的目的。實(shí)驗(yàn)電路由三部分組成：即主電路, 驅(qū)動(dòng)電路和控制電路。
(1)主電路部分:
圖9-11主電路結(jié)構(gòu)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的負(fù)載為電阻性或電阻電感性負(fù)載。
各波形的觀測(cè)點(diǎn)均已引到面板上，可通過(guò)示波器進(jìn)行觀測(cè)。
為了便于觀察SPWM波，面板上設(shè)置了“測(cè)試”和“運(yùn)行”選擇開關(guān)，在“測(cè)試”狀態(tài)下，此時(shí)可較清楚地觀察到異步調(diào)制的SPWM波，通過(guò)示波器可比較清晰地觀測(cè)SPWM波，但在此狀態(tài)下不能帶載運(yùn)行，因載波比N太低，不利于設(shè)備的正常運(yùn)行。在“運(yùn)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(wú)法用普通示波器觀察到SPWM波形，通過(guò)帶儲(chǔ)存的數(shù)字示波器的存儲(chǔ)功能也可較清晰地觀測(cè)SPWM波形。
正弦調(diào)制波Ur頻率的調(diào)節(jié)范圍設(shè)定為5-60Hz。
控制電路還設(shè)置了過(guò)流保護(hù)接口端STOP，當(dāng)有過(guò)流信號(hào)時(shí)，STOP呈低電平，經(jīng)與門輸出低電平，封鎖了兩路SPWM信號(hào)，使IGBT 關(guān)斷，起到保護(hù)作用。
四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
(1)控制信號(hào)的觀測(cè)。
(2)帶電阻及電阻電感性負(fù)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(guān)死區(qū)時(shí)間對(duì)輸出的影響。
六、實(shí)驗(yàn)方法
(1)控制信號(hào)的觀測(cè)
在主電路不接直流電源時(shí)，打開控制電源開關(guān)，并將DK14掛箱左側(cè)的鈕子開關(guān)撥到“測(cè)試”位置。
①觀察正弦調(diào)制波信號(hào)Ur的波形，測(cè)試其頻率可調(diào)范圍；
②觀察三角載波Uc的波形，測(cè)試其頻率；
③改變正弦調(diào)制波信號(hào)Ur的頻率，再測(cè)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(xì)觀測(cè)同一相上下兩管驅(qū)動(dòng)信號(hào)之間的死區(qū)延遲時(shí)間。
(2) 帶電阻及電阻電感性負(fù)載
在實(shí)驗(yàn)步驟1之后，將DK14掛箱面板左側(cè)的鈕子開關(guān)撥到“運(yùn)行”位置，將正弦調(diào)制波信號(hào)Ur的頻率調(diào)到最小，選擇負(fù)載種類：
①將輸出接電阻負(fù)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(hào)Ur的頻率，觀測(cè)負(fù)載電壓的波形，記錄其波形參數(shù)（幅值、頻率）。
②關(guān)閉電源，將輸出接電阻負(fù)載和DK03上的200mH電感串聯(lián)組成的電阻電感性負(fù)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(hào)Ur的頻率觀測(cè)負(fù)載電壓的波形，記錄其波形參數(shù)（幅值、頻率）。
七、注意事項(xiàng)
(1) 雙蹤示波器有兩個(gè)探頭，可同時(shí)測(cè)量?jī)陕沸盘?hào)，但這兩探頭的地線都與示波器的外殼相連，所以兩個(gè)探頭的地線不能同時(shí)接在同一電路的不同電位的兩個(gè)點(diǎn)上，否則這兩點(diǎn)會(huì)通過(guò)示波器外殼發(fā)生電氣短路。為此，為了保證測(cè)量的順利進(jìn)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(gè)問(wèn)題。當(dāng)需要同時(shí)觀察兩個(gè)信號(hào)時(shí)，必須在被測(cè)電路上找到這兩個(gè)信號(hào)的公共點(diǎn)，將探頭的地線接于此處，探頭各接至被測(cè)信號(hào)，只有這樣才能在示波器上同時(shí)觀察到兩個(gè)信號(hào)，而不發(fā)生意外。
(2)在“測(cè)試”狀態(tài)下，請(qǐng)勿帶負(fù)載運(yùn)行。
(3)面板上的“過(guò)流保護(hù)”指示燈亮，表明過(guò)流保護(hù)動(dòng)作，此時(shí)應(yīng)檢查負(fù)載是否短路，若要繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，應(yīng)先關(guān)機(jī)后，再重新開機(jī)。
