单项并联逆变电路课程设计.docx

实验名称：单项并联逆变电路 图a 图b一实验目的：1加深理解单相并联逆变电路的工作原理，及其各元件的作用。 2了解触发电路的工作哦原理，及触发电路对主电路的控制过程。3掌握，电路带有电阻性负载及阻感性时的电压电流关系。二实验仪器：双踪示波器，DK12器件挂箱，DA15电容挂箱，滑动变阻器。三实验要求：1测出图a中的1,2,3,4,5的波形及图b中的2-1,3-1,4-1,5-1的波形2记下不同频率时的其各点对应的电压及电流值，和波形。3叙述NE555，和CD4095的逻辑功能四实验原理：1图a为单相并联逆变电路的主电路，单相并联逆变器的主电路工作原理： 假定开始触发VT1，则VT1和VD1导通，直流电源经VD1、VT1接到变压器原边绕组“2”、“1”端，变压器副边感应电压为“5”（+）“4”（-），同时，VT1导通后，电容C通过VD2、VT1及L1很快充电至48V，极性左（-）右（+），此电容电压为关断VT1作好准备。 欲关断VT1时，VT2被脉冲触发导通后，电容C经VT2给VT1加上反向电压，使VT1关断，此时电源电压经VD2、VT2加到变压器原边绕组的“2”、“3端，则副边电压也改变方向，为“4”（+）、“5”（-），这样，在变压器的副边得到一个交变的电压。同时，电容C的电压极性也改变为左（+）右（-），为关断VT2作好准备。 换向电容C是用来强迫关断晶闸管的，其容量不能太小，否则无法换流，但也不能太大，过大时会增加损耗，降低逆变器的效率，L1为限流电感，作用是限制电容充放电电流。VD1,VD2为隔离二极管，用来防止电容通过逆变变压器的原边绕组放电。VD3,VD4为反馈二极管，为限流电感L1提供了一条释放磁能的通路因此采用两个二极管在续流通路中流经逆变变压器 逆变变压器的耦合作用使流经两个二极管到达逆变变压器的电压方向相反并相互抵消 以减小对副边的干扰。2图b为逆变电路的触发电路，其组成为为：多谐振荡电路，脉冲形成与放大电路，脉冲触发电路（1）多谐振荡电路又称多谐振荡器也叫无稳态触发器，它没有稳定的输出状态，只有两个 暂稳态。在电路处于某一暂稳态后，经过一段时间可以自行触 发翻转到另 一暂稳态。两个暂稳态自行相互转换而输出一系列矩形波。多谐振荡器可 用作方波发生器。其主要元件为NE555.其输出脉冲波频率通过改变RP1的阻值来调节（2）以CD4095为核心输出Q与Q两相位互差180度的脉冲通过放大三极管放大后用来触发各自所接的晶闸管。其中R1与VT1在此电路中起到放大NE555输出的脉冲波。（3）触发电路的工作过程：接通电源后电源VDD通过R1和R2对电容C2充电，当ne555的6管脚所接电压小于1/3vcc时振荡器放电此时NE555输出高电平时，V T1导通，使15V电压变低，当6管脚所接电压大于等于2/3VCC时， 输出翻转为低电平此时VT1截止使15V电压直接加在CD4095上，电容C2通过R0 放电，当电压当下降到小于等于1/3VCC时输出翻转为高电平， 使VT1导通，电容再次充电，如此周而复始，产生振荡从而在输出端Vo得到连续变化的振荡脉冲波形。脉冲宽度TL0.7R2C，由电容C 充放电时间决定；TH=0.7(R1+R2)C，由电容C充电时间决定，脉冲周期TTH+TL。 在此电路中当电路突然掉电的时候，电感线圈会感应出反相电压，反相的电压可以维持原有电流的大小和方向因此流经并联的二极管VD7和VD8，这样电路的压降就为零，并联二极管起保护电路和防止误触发晶闸管的作用。电路中的二极管VD6(VD10)的作用：此二极管的作用有续流的作用，在输出进行翻转时，二极管为电感积蓄的磁能提供通路。二极管VD5(VD9)的作用：此二极管的作用是防止低电平时电路再次触发。在输出处于低电平时倘若没有此二极管，输出的低电平有可能会满足三极管导通需要的0.7V电压，而使电路在不该导通时再导通。加上二极管会分掉一部分电压，在加上电阻的分压作用 。从而保证在电路处于低电平时不再触发。 五NE555和CD4095各管脚的功能一NE555各管脚的功能：1脚为地。2 脚为触发输入端。3脚为输出端，输出的电平状态受触发器控制，而触发器受上比较器6脚和下比较2脚的控制。当触发器接受上比较器A1从R 脚输入的高电平时，触发器被置于复位状态，3脚输出 低电平；2脚和6脚是互补的，2脚只对低电平起作用，高电平对它不起作用，即电压小于1Ucc/3，此时3脚输出高电平。4脚是复位端，当4脚电位小于0.4V时，不管2、6脚状态如何，输出端3脚都输出低 电平。 5脚是控制端。6脚为阈值端，只对高电平起作用，低电平对它不起作用，即输入电压大于2 Ucc/3，称高触发端，3 脚输出低电平，但有一个先决条件，即 2 脚电位必须大于1Ucc/3时才有效。3脚在高电位接近电源电压Ucc，输出电流最大可打200mA。7脚称放电端，与3脚输出同步，输出电平一致，但7脚并不输出电流，所以3脚称为 实高（或低）、7脚称为虚高。8脚时555的正电源端二CD4095的管脚的功能：1脚为NC端，通常悬空或接高电位2脚为复位端3-5脚J的输入端（J1,J2,J3）6脚反相输出端7脚电源地8脚正相输出端9-11脚为K的输入端（K1，K2，K3）12脚时钟脉冲输入端，遇到一个脉冲上升沿触发器就改变一次13脚置位端当输入一个高电位时，所有的输出都为零14脚正电源端五实验内容及接线方法：1先将DK12上的5V和15V电源打开，用双通道示波器观察触发电路1,2,3,4,5的波形调节RP1观察输出端的波形。看其频率是否可调，并且2与3，4与5的波形是否相差180度2单相逆变电路的接法：先将电路按上图a中所示连接好其逆变器的变压器和限流电感L1均在DK12组件挂箱内，限流电阻用滑动变阻器（外接）换向电容C在DA15中所接负载分别为纯电阻，和阻感性负载改变触发电路的频率，记下各频率时纯电阻性和阻感性负载时的输出电压电流值，及其对应的波形。六实验数据处理1整理实验时拍下的波形及数据；2分析输出电压电流与频率的关系3讨论所接负载性质不同对电压电流的影响七注意事项1单相并联电路所接负载不同时其各自工作原理。2控制电路与主电路不能共地。3实验开始与完毕后试验时对电源的操作顺序。八实验数据，如下表所示序号电阻性负载阻感性负载频率电压电流电压电流1 6.6747.85.8020.833HZ48ms26.7647.85.8021.74HZ46ms36.5846.410.6619.2825HZ40ms46