单相交流调压电路性能研究：自关断器件的实验8优化

一、实验目的

（1）掌握采用自关断器件的单相交流调压电路的工作原理、特点、波形分析与使用场合。

（2）熟悉PWM专用集成电路SG3525的组成、功能、工作原理与使用方法。

二、实验内容

（1）PWM专用集成电路SG3525性能测试。

（2）控制电路相序与驱动波形测试。

（3）带与不带电感时负载与MOS管两端电压波形测试。

（4）在不同占空比条件下，负载端电压、负载端谐波与输入电流的位移因数测试。

三、实验系统组成及工作原理

随着自关断器件的迅速发展，采用晶闸管移相控制的交流调压设备，已逐渐被采用自关断器件（功率MOSFET、IGBT等）的交流斩波调压所代替，与移相控制相比，斩波调压具有下列优点：

（1）谐波幅值小，且最低次谐波频率高，故可采用小容量滤波元件。

（2）功率因数高，经滤波后，功率因数接近于1。

（3）对其他用电设备的干扰小。

因此，斩波调压是一种很有发展前途的调压方法，可用于马达调速、调温、调光等设备。本实验系统以调光为例，进行斩波调压研究。

斩波调压的主回路由MOSFET及其反并联的二极管组成双向全控电子斩波开关，其实验图如实验图8-1所示。当MOS管分别由脉宽调制信号控制其通断时，则负载电阻RL上的电压波形如实验图8-2（b）所示（输出端不带滤波环节时），显然，负载上的电压有效值随PWM信号的占空比而变，当输出端带有滤波环节时的负载端电压波形如实验图8-2（c）所示。

实验图8-1 斩控式单相交流调压电路

实验图8-2 斩控式单相交流调压波形图

脉宽调制信号由专用集成芯片SG3525产生，有关SG3525的内部结构、功能、工作原理与使用方法等可参阅直流斩波电路实验。

控制系统中由变压器T、比较器和或非门等组成同步控制电路以确保交流电源的2端为正时，MOS管VT1导通；而当交流电源的1端为正时，MOS管VT2导通。

四、实验设备和仪器

（1）现代电力电子及直流脉宽调速；(www.xing528.com)

（2）万用表；

（3）双踪示波器。

五、实验方法

1.SG3525性能测试

（1）测量“1”端。

（2）输出最大与最小占空比测量。测量“2”端。

2.控制电路相序与驱动波形测试

将“UPW”的“2”端与控制电路的“14”端相连。将电位器RP左旋到底，用双踪示波器观察并记录下列各点波形：

（1）控制电路的“11”“12”与地端间波形，应仔细测量该波形是否对称互补。

（2）控制电路的“13”“15”与地端间波形。

（3）主电路的“4”与“5”及“6”与“5”端间波形。

3.不带电感时负载与MOS管两端电压波形测试

将主电路的“3”与“4”短接，将UPW的电位器RP右旋到大致中间的位置，测试并记录负载与MOS管两端电压波形。

4.带电感时负载与MOS管两端电压波形测试

将主电路的“3”与“4”不短接，将UPW的电位器RP右旋到大致中间的位置，测试并记录负载与MOS管两端电压波形。

5.不同占空比D时的负载端电压测试

实验中，将电位器RP从左至右旋转4～5个位置，分别观察并记录SG3525的输出“2”端脉冲的占空比、负载端电压大小与波形

6.不同占空比D时的负载端谐波大小的测试

分别观察并记录RP左旋与右旋到底时的负载端波形，从而判断出占空比D大小对负载端谐波大小的影响。

7.输入电流的位移因数测试

（1）将主电路的“3”“4”两端用导线短接，即不接入电感。

（2）在不同占空比条件下，用双踪示波器同时观察并记录“2”与“1”端和“2”与“6”端间波形。