实验五-直流斩波电路的性能研究(六种典型线路)(完整版)实用资料

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实验五直流斩波电路的性能研究（六种典型线路）实验五直流斩波电路的性能研究(六种典型线路)（完整版）实用资料(可以直接使用，可编辑完整版实用资料，欢迎下载）一、实验目的(1)熟悉直流斩波电路的工作原理。(2)熟悉各种直流斩波电路的组成及其工作特点。(3)了解PWM控制与驱动电路的原理及其常用的集成芯片。二、实验所需挂件及附件DJK01电源控制屏、DJK09单相调压与可调负载、DJK20直流斩波电路、D42三相可调电阻、双踪示波器（慢扫描）、万用表。三、实验线路及其原理1、主电路(1)降压斩波电路(BuckChopper)降压斩波电路(BuckChopper)的原理图及工作波形如图1所示。图中V为全控型器件，选用IGBT。D为续流二极管。图1(a)中的V的栅极电压波形UGE可知，当V处于通态时，电源Ui向负载供电，UD=Ui。当V处于断态时，负载电流经过二极管D续流，电压UD近似为零，至一个周期T结束，再驱动V导通，重复上一周期的过程。负载电压的平均值为：式中ton为V处于通态的时间，toff为V处于断态的时间，T为开关周期，a为导通占空比，简称占空比或导通比（a=ton/T）。由此可知，输出到负载的电压平均值Uo最大为Ui，若减小占空比a，则Uo随之减小，由于输出电压低于输入电压，故称该电路为降压斩波电路。图1降压斩波电路的原理图及波形(2)升压斩波电路(BoostChopper)升压斩波电路的(BoostChopper)原理图及工作波形如图2所示。电路也使用一个全控型的器件V。由图2(b)中V的栅极电压波形UGE可知，当V处于通态时，电源Ui向电感L1充电，充电电流基本恒定为I1，同时电容C1上的电压向负载供电，因C1值很大，基本保持输出电压Uo为恒定值。设V处于通态的时间为ton，此阶段电感L1上积蓄的能量为UiI1ton。当V处于断态时Ui和共同向电容C1充电，并向负载提供能量。设V处于断态的时间为toff，则在此期间电感L1释放的能量为。当电路工作于稳态是，一个周期T内电感L1积蓄的能量与释放的能量相等，即：上式中的，输出电压高于电源电压，故称该电路为升压斩波电路。图2升压斩波电路的原理图及波形(3)升降压斩波电路(Boost-BuckChopper)升降压斩波电路的原理图及工作波形如图3所示，电路的基本工作原理是：当可控开关V处于通态时，电源Ui经V向电感L1供电使其贮存能量，同时C1维持输出电压Uo基本恒定并向负载供电。此后，V关断，电感L1中贮存的能量向负载释放。可见，负载电压为上负下正，与电源电压极性相反。输出电压为：若改变导通比a，则输出电压可以比电源电压高，也可以比电源电压低。当0<a<1/2时为降压，当1/2<a<1时为升压。图3升降压斩波电路的原理图及波形(4)Cuk斩波电路Cuk斩波电路的原理图如图4所示。电路的基本工作原理是：当可控开关V处于通态时，Ui-L1-V回路和负载R-L2-C2-V回路分别流过电流。当V处于断态时，Ui-L1-C2-D回路和负载回路R-L2-D分别流过电流，输出电压的极性与电源电压极性相反。输出电压为：若改变导通比a，则输出比电源电压高，也可以比电源电压低。当0<a<1/2时为降压，当1/2<a<1时为升压。图4Cuk斩波电路原理图(5)Sepic斩波电路Sepic斩波电路的原理图如图5所示。电路的基本工作原理是：可控开关V处于通态时，Ui-L1-V回路和C2-V-L2回路同时导电，L1和L2贮能。当V处于断态时，Ui-L1-C2-D-R回路及L2-D-R回路同时导电，此阶段Ui和L1既向R供电，同时也向C2充电，贮存的能量在V处于通态时向L2转移。输出电压为：若改变导通比a，则输出比电源电压高，也可以比电源电压低。当0<a<1/2时为降压，当1/2<a<1时为升压。图5Sepic斩波电路原理图(6)Zeta斩波电路Zeta斩波电路的原理图如图6所示。电路的基本工作原理是：当可控开关V处于通态时，电源Ui经开关V向电感L1贮能。当V处于断态后，L1经D与C2构成振荡回路，其贮存的能量转至C2，至振荡回路电流过零，L1上的能量全部转移至C2上之后，D关断，C2经L2向负载R供电。输出电压为：图6Zeta斩波电路原理图2、驱动与控制电路控制电路以SG3525为核心构成，SG3525为美国SiliconGeneral公司生产的专用PWM控制集成电路，它采用恒频脉宽调制控制方案，内部包含有精密基准源、锯齿波振荡器、误差放大器、比较器、分频器和保护电路。调节Ur的大小，在A、B两端可输出两个幅度相等、频率相等、相位相差、占空比可调的矩形波（即PWM信号）。它适用于各开关电源、斩波器的控制。详细的工作原理与性能指标可参阅相关的资料。四、实验内容(1)控制与驱动电路的测试。(2)六种直流斩波器的测试。五、思考题(1)直流斩波电路的工作原理是什么？有哪些结构形式和主要元器件？(2)为什么在主电路工作时不能用示波器的双踪示波器同时对两处波形进行观测？六、实验方法1、控制与驱动电路测试(1)启动实验装置电源，开启DJK20控制电源开关。(2)调节PWM脉宽调节电位器改变Ur，用双踪示波器分别观测的第11脚与第14脚的波形，观测输出PWM信号的变化情况，并填入下表。Ur1.41.61.82.02.22.42.511(A)占空比(%)14(B)占空比(%)PWM占空比(%)(3)用示波器分别观测A、B和PWM信号的波形，记录其波形、频率和幅值，并填入下表。观测点A(11脚)B(14脚)PWM波形类型幅值A(V)频率f(Hz)(4)用双踪示波器的两个探头同时观测11脚和14脚的输出波形，调节PWM脉宽调节电位器，观测两路输出的PWM信号，测出两路信号的相位差。2、直流斩波器的测试（适用一个探头观测波形）斩波电路的输入直流电压Ui由三相调压器输出的单相交流电经DJK20挂箱上的单相桥式整流及电容滤波后得到。接通交流电源，观测Ui波形，并记录其平均值（注：本装置限定直流输出最大值为50V，输入交流电压的大小由调压器调节输出）。按下列实验步骤依次对六种典型的直流斩波电路进行测试。(1)切断电源，根据DJK20上的主电路图，利用面板上的元器件连接好相应的斩波实验线路，并接上电阻负载，负载电流最大值限制在200mA以内。将控制与驱动电路的输出“V-G”、“V-E”分别接至V的G和E端。(2)检查接线正确，尤其是电解电容的极性是否接反后，接通主电路和控制电路的电源。(3)用示波器观测PWM信号的波形、UGE的电压波形、UCE的电压波形及输出电压Uo和二极管两端电压UD的波形，注意各波形间的相位关系。(4)调节PWM脉宽调节电位器改变，观测在不同占空比（a）时，记录Ui、Uo和a的数值于下表中，从而画出的关系曲线。Ur1.41.61.82.02.22.42.5占空比(%)Ui(V)Uo(V)七、实验报告(1)整理各组实验数据绘制直流斩波电路的Ui/Uo-a曲线，比作比较与分析。(2)讨论、分析实验中出现的各种现象。八、注意事项(1)在主电路通电后，不能用示波器的两个探头同时观测主电路元器件之间的波形，否则会造成短路。(2)用示波器两探头同时观测两处波形时，要注意共地问题，否则会造成短路，在观测高压时应衰减10倍，在做直流斩波器测试实验时，最好使用一个探头。实训六降压斩波电路仿真实训 一、降压斩波电路原理图 降压斩波电路如图3－49所示。图3－49降压斩波电路原理图 二、建立仿真模型1．建立一个仿真模型的新文件。在MATLAB的菜单栏上点击File，选择New，再在弹出菜单中选择Model，这时出现一个空白的仿真平台，在这个平台上可以绘制电路的仿真模型。2．提取电路元器件模块。在仿真模型窗口的菜单上点击图标调出模型库浏览器，在模型库中提取所需的模块放到仿真窗口。3．将电路元器件模块按降压斩波电路原理图连接起来组成仿真电路。如图3－50所示。图3－50降压斩波电路仿真模型 三、设置模型参数 双击模块图标弹出参数设置对话框，然后按框中提示输入，若有不清楚的地方可以借助help帮助。仿真参数的设置与前相同。四、模型仿真在参数设置完毕后即可以开始仿真。在菜单Simulation下选择Start，立即开始仿真，若要中途停止仿真可以选择Stop。在仿真计算完成后即可以通过示波器来观察仿真的结果。在需要观察的点上放置示波器，双击示波器图标，即弹出示波器窗口显示输出波形。得到如图3－51、图3－52、图3－53所示波形。图3－51占空比0.2时电压和电流波形图3－52占空比0.5时电压和电流波形图3－51占空比0.8时电压和电流波形实训十二RC正弦波振荡器一、实训目的二、实训电路三、实训设备与器件序号名称型号与规格数量备注直流稳压电源＋12V1路实训台函数信号发生器1个实训台频率计1个实训台双踪示波器1台自备直流电压表1只实训台3DG62个DDZ-21电解电容uF3个DDZ-21电解电容uF1个DDZ-21电容uF2个DDZ-21电阻82、430、1k、1.2k、5.1k、10k、15k、100k、1M各1个电阻16k2个电位器10k1个DDZ-12四、实训内容与步骤uF五、实训总结由给定电路参数计算振荡频率，并与实测值比较，分析误差产生的原因。任务一:概算文件编制案例思考:某水利枢纽工程相关初设概算资料如下:一、工程概况某水利枢纽工程位于华东地区某县某江上(6类地区,工程在乡镇上,对外交通以铁路为主,铁路终端设物质中转站,中转站距坝址有130km的简易公路。枢纽正常蓄水位638m。总库容59.3亿立米。淹没耕地27199亩,移民25304人,电站总装机4×50万千瓦,保证出力70.18—75.54万千瓦,年平均发电量88.85—91.92亿千瓦时;拦河大坝为重力坝,大坝左岸有0.5KM长的均质土附坝;右岸地下厂房,左岸三级垂直升船工程。总工期10年,另施工准备工期1年,自开工之日至开始发挥效益时间为8.5年,施工总工日4000万工日,高峰施工人数20000人。施工主要主要材料水泥和钢筋由厂家直供,炸药在当地爆破管理公司购买,油料在A市石化公司购买。二、工程项目及工程量第一部分建筑工程(一建筑工程1、挡水工程(见表1;2、引水工程(见表2。表1挡水工程表2引水工程其他工程(略三、基础单价计算资料1、人工工资(标准工资为6类地区,无地区津贴2、主要材料(1水泥水泥由工地附近甲乙两个水泥厂供应。两厂水泥供应的基本资料如下:1甲厂42.5散装水泥出厂价290元/t;乙厂42.5水泥出厂价袋装330元/t,散装300元/t;甲厂52.5水泥出厂价330元/t;乙厂52.5水泥出厂价袋装400元/t,散装350元/t。两厂水泥均为车上交货。2袋装水泥汽车运价0.55元/t·km,散装水泥在袋装水泥运价基础上上浮20%;袋装水泥装车费为6.00元/t,卸车费5.00元/t,散装水泥装车费为5.00元/t,卸车费4.00元/t。其运输路径如下图3运输保险费率:1%。采购保管费率3%(2钢筋钢筋由A市一大型钢厂供应,火车整车运输。普通A316~18mm光面钢筋占35%,低合金20MnSiφ20~25mm螺纹钢占65%。钢厂钢材供应价目表如下:1出厂价:2运输方式及距离采购保管费率3%,运输保险费率1%(3油料1汽油市场价7500元/吨2柴油市场价7000元/吨运输费用1.2元/t*km,由A市运到工地分仓库,运距150km,不计装卸费;采购保管费率3%,运输保险费率1%。(4炸药2号岩石水胶炸药8000元/吨(占70%,3号岩石水胶炸药8500元/吨(占30%;公路运输费用1.5元/t*km,运距130km,装卸费20元/吨;采购保管费率3%,运输保险费率1%。3、施工用电外购电占97%,基本电价0.5元/KW*H,高压输电线路损耗率5%,35KV以下变配电设备及输电线路损耗率8%,供电设施维护摊销费0.05元/KW*H。柴油发电占3%,4台固定式480KW柴油发电机机,出力系数0.8,厂用电率5%,变配电设备及配电线路损耗率8%,单位循环冷却水摊销费0.03元/KW*H,供电设施维护摊销费0.05元/KW*H。4、施工供水本工程施工用水设一个取水点三级供水,各级泵站出水口处均设有调节池,水泵能量利用系数K取0.8,供水损耗率8%,供水设施维修摊销费取0.03元/m3。各级水泵的基本资料如下表:5、施工供风(循环水冷却本工程供风系统所配备的空压机数量及主要技术指标、台时单价如下表。能量利用系数K1取0.80,供风损耗率取9%,循环冷却水摊销费0.005元/m3,供风设施维修摊销费取0.003元/m3。供风系统主要技术指标表中砂45元/m3,碎石40元/m3,块石80元/m3。四、单价资料1、土石方工程(1大坝基础覆盖层为IV类土,开挖采用2m3挖掘机挖装20t自卸汽车运2km至弃渣场弃渣。引水工程覆盖层为Ⅲ类土,开挖采用2m3挖掘机挖装20t自卸汽车运2km至弃渣场弃渣。(2挡水工程一般明挖石方采用风钻钻孔爆破,岩石级别为XI—XII级,2m3挖掘机装10t自卸汽车运3km部分到弃渣场弃渣;部分运输到砂石料加工厂或者作为大坝填筑料。引水工程洞挖75%三臂液压凿岩台车钻挖XI—XII级岩石,断面50—100平方米;25%由风钻钻挖,断面50—100平方米;3m3装载机装20t自卸汽车运输洞内运距1km,洞外运距3km;一般石方明挖50%为150型潜孔钻挖XI—XII级岩石,孔深﹥9m;另50%为手持风钻挖同级岩石;4m3挖掘机装32t自卸汽车运3km弃渣场弃渣。(3本工程地质缺陷处采用M10浆砌块石平面护坡,所有的砂石料均按外购考虑。(4附坝的均质土坝填筑设计工程量20万m3,施工组织设计为:①土料场覆盖层清除(Ⅱ类土1万m3,采用88kW推土机推运30m。②土料开采用2m3挖掘机装Ⅲ类土,20t自卸汽车运6.0km上坝填筑。③土料压实:74kW推土机推平,8~12t羊足碾压实,设计干密度17kN/m3。2、砼工程(1每立方砼各材料用量(见下表(2挡水工程坝体砼(C15四级配占60%,C20三级配40%2*1.5m3混凝土搅拌楼拌制5t自卸汽车运输1km到浇筑现场,坝体浇筑采用机械化施工,浇筑层厚2~3m;(3引水工程闸墩砼(C25,二级配2*1.5m3混凝土搅拌楼拌制,3m3混凝土搅拌车运输0.5km,门座式起重机配3m3吊罐直接入仓,吊高为20m,墩厚5.5—7.0m(4引水工程隧洞衬砌砼(C20二级配喷锚支护后采用平洞钢模衬砌砼泵浇筑,衬砌厚度90cm,开挖断面50—100m2,3m3搅拌车洞内运0.5km,洞外运0.5km,砼拌和楼2×1.5m3。各种混凝土的配合比如下表:3、其它工程(1喷砼地面护坡,有钢筋,喷浆厚10-15cm(2基础固结灌浆150型钻机钻XI—XII级岩石,水泥42.5,孔口封闭,自下而上灌浆,钻灌比1.0干耗量0.065t/m(3帷幕灌浆坝基注水试验透水率为10~20Lu,设计采用坝基双排帷幕灌浆基础防渗。帷幕灌浆钻孔总进尺16万米,坝基为V~Ⅷ级岩石层,灌浆总量13万米,钻孔的平均深度40m,帷幕灌浆采用自上而下的施工方法。(4隧洞固结填灌浆XI—XII级岩石,风钻钻孔,水泥42.5,中低压泥浆泵,透水率4~6Lu,隧洞高度10m(5排水孔150型钻孔机XI—XII级岩石,孔深20m(6钢筋制安(7锚杆为地面砂浆锚杆,采用风钻钻XI—XII级岩石,Φ25,L=5M4、安装工程(1闸门安装该工程的引水工程采用一般平板焊接闸门,每扇闸门自重为9t。(2其他略5、非主要材料价格表对于常见的非主要工程材料,价格见下表。(表中未列出的其他材料参考当地市场价非主要材料价格表4041424344454647484950515253545556575859止浆塞φ32mm钎尾钎套注浆接头钻杆T45连接套(液压履带钻ROC742钎尾(液压履带钻ROC742钻头φ130mm钻头φ150mm钻头φ140mm冲击器(150型钻头φ64PVC板速凝剂引气剂钢板氧气乙炔气黄油型钢木材个套套kg个个个个个套个m23.30330.00330.0047.53330.002100.00896.001598.001188.006680.00285.0045.001.806.607.505.0012.805.507.002800.0099100101102103104105106107108109110111112113114115116117118石棉橡胶板镀锌铁丝13-17#锯条铁砂布黄土粘土灌浆盒螺杆M16L=400mm螺杆M16L=700mm软木填缝材料无纺布300gPVC灌浆管预制混凝土柱岩芯管钻杆钻杆接头汽油70号油漆棉纱头电焊条橡胶板kgkg根张m3个kgkgm2m2mm37.505.690.900.8515.0012.006.606.6011.006.244.8050080.0045.0016.006.0015.6048.007.007.80kgkgmm个kgkgkgkgkgkgkgkgkgkgm³实验一测试矩阵乘法的性能（计算机性能评测）实验目的计算机系统的性能指标体现于时间和空间两个方面，在系统上程序实际运行的时间应该是衡量机器时间(速度)性能是最可靠的标准。通过本实验可以帮助学生加深对计算机性能评测问题的理解，掌握利用时间衡量某种系统结构某种算法的方法。实验环境开发工具使用windows平台下的vc++6.0。实验内容利用随机函数产生出两个随机矩阵，计算两个矩阵相乘。在此过程中，记录下两个矩阵相乘之前之后的两个系统时间，求出时间差。绘制出矩阵维数和时间的坐标图。访问网站和,了解专业的测试方式和测试报告。注意此网站提供的测试程序和数据均是针对服务器和机架式计算机的。运行PC机测试软件测试实验室计算机的硬件参数和性能(侧重中央处理器)。实验结果出现的问题及解决方案问题：计算机性能的主要评价指标都有哪些？解决方案：运算速度；字长；内存储器的容量；外存储器的容量。问题：计算机性能的基准测试程序都有哪些？解决方案：1.综合型（如Dhrystone,Whetstone等）；2.核心型（如LivemoreFortranKernals,NASA之NAS等）；3.数学库（如Linpack,FFT等）；4.应用型（如SPEC，Perfect,Splash等）；5.并行型（如NAS之NPB,PARKBENCK等）。思考题除了编写算法程序测量计算机性能外，还有什么其它的方法来评测计算机的性能？游戏性能测试买电脑的朋友很少有不玩游戏的，而且游戏可以说是对电脑性能的综合测试，包含了对CPU、内存、显卡、主板、显示器、光驱、键盘鼠标、声卡、音箱等的测试。所以，电脑首先应该进行的就是游戏测试。我们可以选择几款常见的游戏来测试爱机。例如：极品飞车、古墓丽影、QUAKE、CS、虚幻竞技场、魔兽争霸。不一定要把这些游戏都试用一下，可以选择其中的几款来测试电脑性能。电脑配置高一些的朋友可以选择高一些的游戏版本来测试，配置低一些的朋友可以选择版本低一些的游戏来测试。测试主要应该注意游戏安装速度、游戏运行速度、游戏画质、游戏流畅程度、游戏音质等几方面。可以更改显示器设置、显卡设置、BIOS设置、系统设置、游戏设置来感受不同设置下电脑的不同表现。例如改变显示器的亮度、对比度，改变游戏的分辨率，改变显卡的频率，改变内存的延时，改变CPU频率，改变系统硬件加速比例，改变系统缓存设置等等。大家要注意的是在测试以前最好把所有的补丁程序安装齐全，改变设置测试完成以后要把设置改回来(或者改到最佳状态)。有条件的朋友可以和配置相近的电脑对比一下，相信能感受出自己爱机的性能。游戏性能方面的测试现在主要以Fraps为主，这个软件主要用于游戏运行过程中的实时帧速测试，并可以记录测试过程中的平均、最高以及最低帧速，帮助用户考量本身配置的性能。另外，也有一些在线的测试系统（比如INMARK），可以帮助用户查看配置在某些游戏中的运行流畅度。播放电影测试接下来可以考虑播放一段电影来测试自己的电脑。建议选择常用的播放器和比较熟悉的电影这样可能不用和其他电脑对比就能看出自己爱机的“优势”。这时候应该注意的是播放有没有异常、画面的鲜艳程度、调整显示