电力电子技术I-实验3-单相SPWM逆变电路

1、专业：电子信息工程 姓名：彭嘉乔 学号：3130104084 日期：2016.04.07 地点：教2-125 实验报告课程名称： 电力电子技术 指导老师： 马皓 成绩：_实验名称：单相正弦波（SPWM）逆变电路实验类型：_同组学生姓名：_一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得实验目的与要求熟悉单相桥式SPWM逆变电路的工作原理，对工作情况及其波形作全面的分析，并研究正弦波的频率和幅值及三角波载波频率的关系。实验内容1. 测量SPWM波形产生过程中各点波形；2. 测量逻辑延时

2、电路的延时时间；3. 观察不同负载时变频电路的输出波形。实验仪器与设备1. MPE-I电力电子探究性实验平台2. NMCL-10B单相SPWM逆变实验箱3. NMCL-03D可调电阻4. NMCL-31B交直流仪表5. 万用表6. 示波器实验方法及操作步骤 SPWM波形的观察(1) 观察“SPWM波形发生电路”输出的正弦波波形，改变正弦波频率调节电位器，测试其频率可调范围，改变正弦波幅值调节电位器，测试其幅值变化范围。(2) 观察“SPWM波形发生电路”输出的三角形载波波形，改变三角波频率调节电位器，测试其频率可调范围，并观察三角波与正弦波波形的对应关系。(3) 观察“SPWM波形发生电路”经

3、过三角波和正弦波比较后得到的SPWM波形。2. 逻辑延迟时间的测试将“SPWM波形发生电路”的输出SPWM波与“DLD逻辑延时”的输入端相连（以下实验均需保持连接），用双踪示波器同时观察“DLD逻辑延迟”的“1”和“2”与“SPWM波形发生电路”接地端之间电压波形，并记录延迟时间Td。 3. 同一桥臂上下开关管驱动信号死区时间测试 分别将IGBT驱动芯片IR2110输出E1和E2，E3与E4相连，用双踪是比起分别测量G1、E1和G2、E2，G3、E3和G4、E4两端的波形，并测量死区时间。4. 不同负载时波形的观察断开IGBT驱动芯片IR2110输出端E1与E2，E3和E4的连接，按下NMCL

4、-32E面板上的“绿色”按钮接通主电源，调节三相调压器至电压表显示线电压达到200V，按下NMCL-32E面板上的红色按钮断开主电源，将NMCL-10B挂箱的“U”、”V”、”W”分别接到NMCL-32E面板上的三相交流主电源输出。(1) 当负载为电阻负载时将主电路的“6”,”9”端接电阻负载（采用两个NMCL-03D上的可调电阻串联，电阻值调到最大），连接主电路的“1”和“3”端。示波器探头不能同时观察主电路和控制电路波形。按下NMCL-32E面板上的“绿色”按钮接通主电源，分别调节SPWN正弦波幅值、频率和三角波的频率，观察主电路“7”和“9”电容两端的波形，记录其幅值、频率、纹波的变化，

5、研究其变换因素与规律。 (2) 当负载为阻感负载时按下NMCL-32E面板上的“红色”按钮断开主电源，将主电路的“6”和“9”端接线去掉，再将主电路的”8”、“9”分别接到位于NMCL-331面板上的电感L（700mH），将主电路的“6”、“8”端接电阻。按下NMCL-32E面板上的“绿色”按钮闭合主电源，分别调节正弦波幅值、频率和三角波频率，观察主电路“7”，“9”电容两端的波形，激怒其幅值、频率、纹波的变化。实验数据记录及处理 1. SPWM波形的观察 (1) 正弦波频率变化范围为2.82Hz-52.90Hz，幅值变化范围为0V-4.00V(2) 三角波频率变化范围为1.94kHz-10.

6、90Hz(3) 得到的SPWM波形： 2. 逻辑延迟时间的测试逻辑延迟时间Td=3.320us 3. 同一桥臂上下开关管驱动信号死区时间测试开关管T1 T2驱动信号死区时间t1,2=3.040us开关管T3 T4驱动信号死区时间t3,4=3.240us4. 不同负载时波形的观察i. 当负载为电阻负载时三角波频率最小与最大时SPWM波形如下:三角波频率最小与最大时电容两端波形:ii当负载为阻感负载时三角波频率最小与最大时SPWM波形同负载为电阻的情况 三角波频率最小与最大时电容两端波形:实验结果分析 1. 实验值与理论值接近，实验成功； 2. 对比负载为电阻以及负载为阻感时，串接电感后电容两端电

7、压正弦波波形中纹波更小，同时提高控制信号的SPWM波形的频率，将会降低电容两端所得到的正弦波纹波大小，同时对比三角载波频率高低的情况，可以发现当三角载波频率增加时，电容两端正弦波形幅值减小，但不影响输出正弦波形的波形频率； 3. 对比负载为电阻以及负载为阻感两种情况，由于RLC二阶电路对于高次谐波有更好的抑制效果，因此会抑制纹波信号；同时提高SPWM波信号的频率，输出波形与正弦波更加接近，与理论分析一致。思考题当幅度调制比ma1后系统能否正常工作？与ma1相比较有何不同？ 不能。与ma1相比不同的是，直流电压利用率有限增加，输出电压低次谐波大量出现，输出电压基波幅值不再与幅度调制比成正比。2. 为什么负载上要串接一个电容？不接电容波形有什么不同？ 负载上串接电容后电容两端电压为UL=1/(1+jCR)Uo，因此高次谐波幅值因此衰减，有滤波作用，电容波形的纹波减小。不接电容所得到的正弦波波形上纹波更加明显。 3. 为什么要在上下桥臂上加死区时间？如何设置死区时间的大小？电路器件实际工作时指令的传递和桥臂上开关管的开通关闭并非瞬间完成，这使得同一桥臂的上下开关管出现其一尚未彻底关断而对管已经导通的情况，从而出现上下开