实验四 SPWM逆变电路实验

实验四 SPWM逆变电路实验

一、实验目的

1．掌握单相正弦波（SPWM）逆变电路的组成、工作原理、特点、波形分析与使用场合。

2．熟悉正弦波发生电路、PWM专用集成电路SG3525的工作原理与使用方法。

二、实验仪器

1.MCL－III教学实验台主控制屏

2.NMCL-22实验

3.双踪示波器

4.万用表

三、脉宽调制信号产生原理

脉宽调制信号由专用集成芯片SG3525产生。SG3525芯片不仅能产生频率灵活可变的方波，而且可输出正弦PWM（SPWM）信号，以提高后接变压器的工作频率。为了使SG3525产生一个SPWM信号，可在芯片的9脚处加入一个幅度可变的正弦波（图b），与5脚处的锯齿波（图a）信号进行比较，从而获得SPWM控制信号，改变正弦波的幅值，即改变调制度M （调制度定义为正弦波调制波峰U rm与锯齿波载波峰值U tm之比，即M=U rm/U tm）就可以改变输出电压的幅值，.

四、实验内容和要求

实验内容：

1．SPWM波形发生器测试。

2．逻辑延时时间的测试。

3．带不同负载时，输出电压波形的测试。

实验方法：

1．SPWM波形的观察

（1）观察“SPWM波形发生器”的正弦信号Ur波形（2端对地），改变正弦波频率调节电位，测试其频率可调范围。

（2）观察三角波Uc的波形（1端对地），观察并记录其顶点U H、谷点U L，测试并记录其频率范围。

（3）观察经过三角波和正弦波比较后得到的SPWM（3端对地）。

2．逻辑延时时间的测试

将SPWM波形发生电路的“3”端与DLD电路的“1”端相连，用双踪示波器同时观察DLD 电路的“1”、“3”端波形，并记录延时时间Td。（该步骤做完后，不要拆这根连线）3．带电阻负载时输出电压的测试。

（1）将NMCL-22挂箱的U、V、W与电源的U、V、W相连接。

（2）将电阻（灯箱）接入“6”、“7”端。

（3）合上主电路电源，观察并记录负载电压的波形，记录其幅值。

注意：为便于观察输出的电压波形，需要把三角波频率调至最低，把正弦波频率调至最高。将示波器的扫描周期调至2ms，按“stop”按钮将波形定住。此时调整示波器的扫描周期，观看波形局部变化，是否能看到等幅不等宽的波形。

（4）测试完毕，断开主电源。

4．带电阻-电感负载时波形的观察

（1）将电容与电阻并联后与电感串联，然后接入“6”、“7”端，如下图。

具体接线：将电阻（灯箱）并联接入“7”、“9”端，然后9端与电感（电感选用作整流实验时用的750mH的电感，NMCL-22实验箱上的电感实际上不存在）的一端相联，电感的另一端与“6端”相连。

（2）将正弦波幅值调整到中间位置，合上主电源，用示波器观察并记录电容（电阻）两端的电压波形。

（3）调整三角波载波的频率，观察电容两端的电压波形及电压值（交流）发生了什么变化。

（4）调整正弦波调制信号的频率，观察电容两端的电压波形及输出电压值的频率发生了什么变化。

（5）调整正弦波调制信号的幅值，观察电容两端的电压波形及电压值（交流）发生了什么变化。

五、实验报告

1.列出三角波的最大和最小频率。

最大频率/KHz 11.9

最小频率/KHz 2.049 2.列出正弦波信号最大和最小频率，顶点U H、谷点U L。

最大频率/Hz 51.02

最小频率/Hz 2.890

顶点UH/mV 508

谷点UL/mV 501 3.带电阻负载时输出电压的测试。

4.实验电路用的是单极性控制方式还是双极性控制方式。

答：单极性控制

在SPWM逆变电路中，同一相上下两个臂的驱动信号是否需要死区时间，为什么？

答：同一相上下两个臂的驱动信号，为避免同时将同一相的上下管导通，都必须设置死区时间。因为开关从关断到导通以及导通到关断有一个上下升的过程，在这个过程中上下管就有可能在同一时间处于导通状态，致使直流电压处于弱短路，产生较大的电流，从而烧损开关管。因此，上下管通断时，要确保一管导通时（包含从导通到关断时的下降过程），另一管始终处于关闭状态，这一下降过程另一管处于关闭状态的一个延时时间就是死区时间。

5.在逆变电路中二极管的作用是什么？

答：开关器件关断后，电机定子电感中的电流可以通过二极管泄放掉，避免其产生的反电动势把开关器件烧掉。

6.输出的电压值与正弦波调制信号的幅值有何关系?

答：正弦波调制信号的幅值越大，输出的电压值越大

7.输出的电压频率与正弦波调制信号的频率有何关系?

答：正弦波调制信号的频率变化与输出电压频率变化同步，及正弦波快，输出也快。

8.载波频率对输出电压波形有何影响?

答：改变载波频率，输出电压基本不变

9.SPWM实验和DC/DC（2）实验在主电路结构和控制方式上有何异同。

结构上：SPWM利用电感电容等元件而DC/DC利用晶闸管。

控制方式上：SPWM利用对半导体开关器件的导通和关断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或其他所需要的波形。而DC/DC直流变换电路通过半控型原件晶闸管的触发导通角度来控制输出电压。

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