电力电子控制技术基础与实践 课件 第7、8章 电力电子技术的PLECS仿真实验、电力电子技术的实验箱实验

电力电子控制技术基础与实践电力电子控制技术基础与实践上篇 1. 脉冲宽度调制 2. 正弦波脉宽调制 3. 信号滤波 4. 反馈控制 5. 坐标变换 6. 空间电压矢量脉宽调制 下篇 7. 电力电子技术的PLECS仿真实验

8. 电力电子技术的实验箱实验 电力电子控制技术基础与实践7. 电力电子技术的PLECS仿真实验7.1 电力电子器件开关特性实验7.2 单相整流电路实验 7.3 三相整流电路实验 7.4 直流斩波电路实验 7.5 开关电源电路实验 7.6 电压型逆变电路实验 7.7 交流调压电路实验 7.8 SPWM信号实验 7.1 电力电子器件开关特性实验一、实验目的1. 学习PLECS软件（建议版本3.7.5及以上），掌握软件的操作。2. 掌握各种电力电子器件的开关特性。二、实验内容1. PLECS软件建模练习。2. PLECS软件仿真练习。3. 建立电力电子器件测试电路模型并仿真。三、实验步骤7.1 电力电子器件开关特性实验1.PLECS软件建模练习7.1 电力电子器件开关特性实验2. PLECS软件仿真练习7.1 电力电子器件开关特性实验3. 建立电力电子器件测试电路模型并仿真图7-1电力电子器件测试电路模型

波形

将晶闸管用其它开关器件替换，如图中二极管D1、双向晶闸管TRIAC、绝缘栅双极晶体管IGBT1、场效应管FETD等。实验对应不可控器件、不可控器件、全控器件的开关特性7.2 单相整流电路实验一、实验目的1. 掌握单相半波整流电路构成及其工作原理。2. 掌握单相桥式整流电路构成及其工作原理。3. 掌握单相二极管整流电路构成及其工作原理。二、 实验内容1. 建立单相半波整流电路模型，改变电阻负载、阻感负载、触发角仿真。2. 建立单相桥式整流电路模型，改变电阻负载、阻感负载、触发角仿真。3. 单相桥式二极管整流电路仿真。三、 实验步骤7.2 单相整流电路实验1. 单相半波整流电路，电阻负载，触发角90°。图7-2单相半波整流电路波形单相半波整流电路，阻感负载，触发角90°，L值改变。改变触发角大小。7.2 单相整流电路实验2.单相桥式整流电路，电阻负载，触发角60°图7-3单相桥式整流电路阻感负载，L值改变。改变触发角大小。（仿真波形）7.2 单相整流电路实验3. 单相桥式二极管整流电路（不可控整流）图7-4单相桥式二极管整流电路7.3 三相整流电路实验一、 实验目的1. 掌握三相半波整流电路构成及其工作原理。2. 掌握三相桥式整流电路构成及其工作原理。3. 掌握三相二极管整流电路构成及其工作原理。二、 实验内容1. 三相半波整流电路，改变触发角时在电阻负载、阻感负载条件下的工作波形。2. 三相桥式整流电路，改变触发角时在电阻负载、阻感负载条件下的工作波形。3. 三相桥式整流电路，考虑变压器电感时，对输出特性的影响。三、 实验步骤7.3 三相整流电路实验1. 三相半波整流电路图7-5三相半波整流电路三相半波整流电路，阻感负载。触发角分别设为0°、30°、60°。7.4 直流斩波电路实验2. 三相桥式整流电路图7-6三相桥式整流电路三相桥式整流电路，电阻负载/阻感负载。触发角分别设为30°、60°、90°。7.3 三相整流电路实验3. 变压器电感对输出的影响7.4 直流斩波电路实验一、 实验目的1. 掌握Buck电路的构成及其工作原理。2. 掌握Boost电路的构成及其工作原理。3. 掌握Buck-Boost电路的构成及其工作原理。4. 掌握Cuk电路的构成及其工作原理。二、 实验内容1. 建立Buck电路模型，改变占空比、输入电压，分析工作原理和输出特性。2. 建立Boost电路模型，改变占空比、输入电压，分析工作原理和输出特性。3. 建立Buck-Boost电路模型，改变占空比、输入电压，分析工作原理和输出特性。4. 建立Cuk电路模型，改变占空比、输入电压，分析工作原理和输出特性。三、 实验步骤7.4 直流斩波电路实验1. Buck电路模型图7-7Buck电路模型7.4 直流斩波电路实验2.Boost电路模型图7-7Boost电路模型7.4 直流斩波电路实验3.Buck-Boot电路模型7.4 直流斩波电路实验4. Cuk电路模型图7-10Cuk电路7.5 开关电源电路实验一、 实验目的1. 掌握H桥DC-DC电路的特性。2. 正激式（forward）开关电源电路。3. 反激式（flyback）开关电源电路。二、 实验内容1. 建立H桥DC-DC电路模型，改变占空比分析其输出特性。2. 建立正激开关电源电路模型，分析其输出特性。3. 建立反激开关电源电路模型，分别采用开环和闭环控制，分析其输出特性。三、 实验步骤7.5 开关电源电路实验1. H桥DC-DC电路模型图7-11H桥DC-DC电路7.5 开关电源电路实验2. 正激式开关电源电路模型图7-12正激式开关电源电路模型7.5 开关电源电路实验3. 反激式开关电源电路模型图7-13反激式开关电源电路模型7.5 开关电源电路实验3. 反激式开关电源电路模型图7-14闭环反激式开关电源电路模型闭环反激式开关电源电路模型7.6 电压型逆变电路实验一、 实验目的1. 掌握单相桥式逆变电路工作原理。2. 掌握电压型三相桥式逆变电路的工作原理。二、 实验内容1. 建立单相桥式逆变电路，仿真并分析其工作原理。2. 建立电压型三相桥式逆变电路，仿真并分析其工作原理。三、 实验步骤7.6 电压型逆变电路实验1. 单相桥式逆变电路模型图7-15单相桥式逆变电路模型7.6 电压型逆变电路实验2.电压型三相桥式逆变电路模型图7-16电压型三相桥式逆变电路模型7.6 电压型逆变电路实验电压型三相桥式逆变电路模型仿真波形图7.7 交流调压电路实验一、 实验目的1. 掌握单相交流调压电路工作原理。2. 掌握三相交流调压电路工作原理。二、 实验内容1. 建立单相交流调压电路模型，分析电路工作原理和特性。2. 建立三相交流调压电路模型，分析电路工作原理和特性。三、 实验步骤7.7 交流调压电路实验1. 单相晶闸管相控交流调压电路模型图7-17单相晶闸管调压电路模型7.7 交流调压电路实验2. 三相交流调压电路模型图7-18三相晶闸管调压电路模型7.7 交流调压电路实验2. 三相交流调压电路模型三相晶闸管调压电路模型仿真波形7.8 SPWM信号实验一、 实验目的1. 掌握调制法产生单级性SPWM信号。2. 掌握调制法产生双级性SPWM信号。二、 实验内容1. 使用调制法产生单级性SPWM信号用于逆变电路，观察电路信号波形。2. 使用调制法产生双级性SPWM信号用于逆变电路，观察电路信号波形。三、 实验步骤7.8 SPWM信号实验1. 单级性SPWM信号的单相逆变电路模型图7-19单相桥式（单极性SPWM）逆变电路模型7.8 SPWM信号实验1.产生单级性SPWM信号的单相逆变电路模型电路模型仿真波形（局部）7.8 SPWM信号实验2. 双级性SPWM信号的单相逆变电路模型图7-20单相桥式（双极性SPWM）逆变电路模型7.8 SPWM信号实验2. 产生双级性SPWM信号的单相逆变电路模型仿真电路模型仿真波形与局部波形小结7. 电力电子技术的PLECS仿真实验7.1 电力电子器件开关特性实验7.2 单相整流电路实验 7.3 三相整流电路实验 7.4 直流斩波电路实验 7.5 开关电源电路实验 7.6 电压型逆变电路实验 7.7 交流调压电路实验 7.8 SPWM信号实验 电力电子控制技术基础与实践电力电子控制技术基础与实践上篇 1. 脉冲宽度调制 2. 正弦波脉宽调制 3. 信号滤波 4. 反馈控制 5. 坐标变换 6. 空间电压矢量脉宽调制 下篇 7. 电力电子技术的PLECS仿真实验 8. 电力电子技术的实验箱实验 电力电子控制技术基础与实践8.电力电子技术的实验箱实验 8.1 单相不可控整流电路实验 8.2 TCA785集成触发电路实验 8.3 单相半波可控整流电路实验 8.4 单相桥式全控整流电路实验 8.5 MOSFET/IGBT驱动与保护电路实验 8.6 直流斩波电路实验 8.7 反激开关电源电路实验 8.8 正激开关电源电路实验 8.电力电子技术的实验箱实验实验箱实验说明（详情阅读纸质书籍）实验器材（模块）不一一列出实验步骤不一一列出电路图中器件符号均取自相应CAD软件，可能有不同8.1 单相不可控整流电路实验一、 实验目的掌握电容滤波的单相桥式整流电路工作原理。二、 实验内容1. 单相不可控桥式整流电路空载和带电阻负载的测试。2. 单相不可控桥式整流电路电容滤波负载空载和带电阻负载的测试。三、 实验原理8.1 单相不可控整流电路实验注意：所有实验接线时，负载都不能短路。在ZD1的“+”、“-”两端并联CZ1时，极性相同的端子连接，连错会损坏电容或炸管。图8-1电容滤波的单相桥式整流电路及其工作波形8.2 TCA785集成触发电路实验一、 实验目的1. 理解锯齿波集成同步移相触发电路的工作原理。2. 掌握西门子的TCA785集成锯齿波同步移相触发电路的调试方法。二、 实验内容1.TCA785集成移相触发电路的调试。2. TCA785集成移相触发电路各点波形的观察和分析。三、 实验原理注意：双踪示波器两个探头可同时观测两路信号，但两探头的地线都与示波器的外壳相连，所以两个探头的地线不能同时接在同一电路的不同电位的两个点上，否则这两点会通过示波器外壳发生电气短路。8.2 TCA785集成触发电路实验电位器RP1调节锯齿波的斜率，电位器RP2则调节输入的移相控制电压，脉冲从14、15脚输出，输出的脉冲互差180°图8-2TCA785集成移相触发电路图图8-3单相集成锯齿波触发电路的各点电压波形（α=90º）8.3 单相半波可控整流电路实验一、 实验目的

掌握单相半波可控整流电路带电阻负载时的工作原理。二、 实验内容单相半波整流电路带电阻性负载时Ud/U2=f（α）特性的测定，U2为半波整流电路的交流输入电压。三、 实验原理“低压交流电源输出”提供交流30V（U2）。当U2正半周电压加到VT1的A、K两端，触发电路产生触发脉冲，则VT1导通，给负载R1供电。当U2负半周时，VT1关断，R1断电。注意：调节触发角α时，仅调节RP2，电阻RP1保持不变。触发角在确定后RP2要保持不变，此时测试负载电阻的波形和电压值。测量时，两个探头的地线不能分开。8.3 单相半波可控整流电路实验单相半波整流电路电压Ud（负载电压）与交流电U2、触发角α的关系为Ud=0.45U2（1+cosα）/2。图8-4单相半波可控整流电路8.4 单相桥式全控整流电路实验一、 实验目的理解单相桥式全控整流电路的工作原理。二、 实验内容1. 单相桥式全控整流电路带电阻负载。2. 单相桥式全控整流电路带阻感负载。三、 实验原理“低压交流电源输出”提供交流30V（U2）。当U2正半周电压加到VT1-R1-VT6回路，触发电路产生触发脉冲，则VT1和VT6导通，给负载R1供电，VT3和VT4不导通。当U2负半周时，加到VT3-R1-VT4回路，触发电路产生触发脉冲，则VT3和VT4导通，给负载R1供电，VT1和VT6不导通。8.4 单相桥式全控整流电路实验单相桥式整流电路电压Ud（负载电压）与交流电U2、触发角α的关系为Ud=0.9U2（1+cosα）/2。图8-5单相桥式整流电路8.5 MOSFET/IGBT驱动与保护电路实验一、 实验目的1. 理解各种自关断器件对驱动与保护电路的要求。2. 掌握由自关断器件构成PWM直流斩波电路原理与方法。二、 实验内容1. MOSFET驱动与保护电路实验。2. IGBT驱动与保护电路实验。三、 实验原理SG3525为核心的PWM波形发生器为开关器件提供PWM信号。8.5 MOSFET/IGBT驱动与保护电路实验PWM信号用“拨断开关SW1”切换频率，可选择高频档频率8～15kHz，或低频档频率900～1700Hz。调节电位器RP1可以改变PWM的频率，调节RP2可以改变占空比。图8-6PWM信号发生器原理图8-8MOSFET驱动与保护电路原理图图8-7IGBT管的驱动与保护电路原理图8.5 MOSFET/IGBT驱动与保护电路实验8.5 MOSFET/IGBT驱动与保护电路实验图8-9MOSFET的驱动与保护电路实验接线图8-10IGBT的驱动与保护电路实验接线8.6 直流斩波电路实验一、 实验目的1. 掌握直流斩波电路（四种典型线路）的工作原理。2. 理解PWM控制与驱动电路的原理及其常用的集成电路。二、 实验内容1. 控制与驱动电路的测试2. 基本直流斩波器的测试三、 实验原理1. 主电路2. 控制与驱动电路注意：MOSFET与IGBT引脚对应：MOSFET的C、E、G分别与IGBT的D、S、G对应。使用MOSFET为开关，需要MOSFET驱动与保护电路模块。使用IGBT为开关，需要IGBT驱动与保护电路模块。8.6 直流斩波电路实验主电路图8-11降压斩波电路的原理图图8-12升压斩波电路的原理图图8-13升降压斩波电路的原理图图8-14Cuk斩波电路原理图8.7 反激开关电源电路实验一、 实验目的理解反激式开