实验2 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实验报告第五组
实验五直流斩波电路的性能研究实验报告第五组Document number【SA80SAB-SAA9SYT-SAATC-SA6UT-SA18】X X X学院实验报告学院：专业：班级：成绩：姓名：学号：组别：组员：实验地点：实验日期：指导教师签名：实验（序号）项目名称：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）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。
序号型号备注1DJK01 电源控制屏该控制屏包含“三相电源输出”等几个模块。
2DJK09单相调压与可调负载3DJK20 直流斩波电路4D42 三相可调电阻5慢扫描示波器自备6万用表自备①、降压斩波电路(Buck Chopper)降压斩波电路(Buck Chopper)的原理图及工作波形如图4-12 所示。
图中V 为全控型器件，选用IGBT。
D 为续流二极管。
由图4-12b 中V 的栅极电压波形U GE 可知，当V 处于通态时，电源U i 向负载供电，U D=U i。
当V 处于断态时，负载电流经二极管D 续流，电压U D 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t on 为V 处于通态的时间，t off 为V 处于断态的时间，T 为开关周期，α为导通占空比，简称占空比或导通比(α=t on/T)。
由此可知，输出到负载的电压平均值U O 最大为U i，若减小占空预习情况正常操作情况正常考勤情况正常数据处理情况正常比α，则U O 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4-12 降压斩波电路的原理图及波形②、升压斩波电路(Boost Chopper)升压斩波电路(Boost Chopper)的原理图及工作波形如图4-13 所示。
电路也使用一个全控型器件V。
直流斩波电路的性能研究(六种典型线路)
直流斩波电路是一种常用于电力电子器件中的控制电路，用于将直流电源转换成可控的脉冲电压输出，常用于调节、变换和逆变等应用中。
以下是六种典型的直流斩波电路及其性能研究：1. 单元斩波电路：单元斩波电路是最基本的斩波电路，通过单个开关器件（如晶闸管或晶体管）控制输出电压的开关，简单实用。
2. 双元斩波电路：双元斩波电路采用两个开关器件进行控制，可以提高输出电压的精度和稳定性，适用于一定功率范围内的应用。
3. 三元斩波电路：三元斩波电路引入第三个开关器件，通常用于中功率的直流斩波调节电路中，提高了输出波形的质量和稳定性。
4. 逆变斩波电路：逆变斩波电路是将直流输入转换为交流输出的电路，通过斩波技术实现对输出波形的调节和控制，适用于各种逆变器应用。
5. 多电平斩波电路：多电平斩波电路通过控制多个开关器件的状态，实现输出波形的多级调节，提高了输出波形的谐波失真程度和效率。
6. 多电压级斩波电路：多电压级斩波电路结构复杂，但能够实现更高精度的输出电压控制和更低的谐波失真，适用于高要求的功率电子应用。
性能研究包括但不限于以下几个方面：-效率和功率因数：研究直流斩波电路的效率和功率因数，评估其能量转换效率和功率因数对系统整体性能的影响。
-波形质量：分析输出波形的谐波含量、波形失真度等指标，评估直流斩波电路对输出波形的调节和控制能力。
-动态响应特性：研究直流斩波电路的动态响应特性，包括开关速度、响应时间等参数，评估其对系统动态性能的影响。
-稳定性和可靠性：考察直流斩波电路在不同工况下的稳定性和可靠性，包括温度变化、负载变化等条件下的性能表现。
-成本和复杂度：综合考虑直流斩波电路的成本和复杂度，评估其在实际应用中的经济性和可行性。
通过对六种典型直流斩波电路的性能研究，可以全面了解各种电路结构的优缺点，为选择合适的直流斩波电路结构和优化设计提供参考和指导。
电力电子直流斩波电路实验
特性曲线
六、思考问题回答
1.二极管在电路里起到什么作用 · 提供续流通道；单向导通 2.在观察负载电阻R两端电压波形时应 注意什么？ · 3.将测试数据与理论计算做比较 分析 误差产生的原因 ·
测， 图由 形于 反二 向极 。管 方 向 原 电 因 路 应 实 将 验 探 时
பைடு நூலகம்
则波 用 会形 示 造时 波 成， 器 短要 两 路注 探 。意 头 共同 地时 问观 题测 ，两 否处
分别用示波器测量PWM脉宽调制信号 的VT-G端及负载电阻R两端的波形 通过改 变PWM脉宽调制信号的占空比 按下面表 格来进行波形及数据的测试
数据记录
20
负载 R 两端电压U o （ V ）
35
50
65
80
此表格可用于所有直流斩波电路的测试
五、实验报告要求
1.记录降压斩波电路buck chopper的 输入及输出波形 2.分别画出不同斩波电路的Uo =f (������)
实验一 直流斩波电路实验
一、实验目的
熟悉六种斩波电路（buck chopper 、 boost chopper 、buck-boost chopper、 cuk chopper、 sepic chopper、 zeta chopper)的工作原理， 掌握这六种斩波电路的工作状态及波形 情况。
二、实验设备和仪器
1 SMCL-1电力电子教学实验装置 2 NMCL-22组件 3 数字双踪记忆示波器 4 数字万用表
三、实验原理接线图
直流斩波电路实验线路
四、实验内容及步骤
按照实验面板上各种斩波器的电路 图，取用相应的元件，搭成相应的斩波 电路即可 （可带电操作） 直流电源取上面的5v 电阻 电容 电感任选 PWM脉宽调制信号的输出VT-G端 与斩波电路中的 VT管的控制端G连 接 地线与VT管的E端连接 通过旋转 电位计来调节占空比 用示波器测出 脉宽调制信号的幅值 频率及占空比 的调节范围
(电子电气类专业)电力电子学实验内容
电子电气类专业《电力电子学实验》讲义实验一：直流斩波电路(设计性)的性能研究一、实验目的熟悉六种斩波电路（buck chopper 、boost chopper 、buck-boost chopper、cuk chopper、sepic chopper、zeta chopper）的工作原理，掌握这六种斩波电路的工作状态及波形情况。
二、实验内容1 SG3525芯片的调试2 斩波电路的连接3 斩波电路的波形观察及电压测试三、实验设备及仪器1 电力电子教学试验台主控制屏2 NMCL-22组件3 示波器（自备）4 万用表（自备）四、实验方法按照面板上各种斩波器的电路图，取用相应的元件，搭成相应的斩波电路即可.1. SG3525性能测试先按下开关s1（1）锯齿波周期与幅值测量（分开关s2、s3、s4合上与断开多种情况）。
测量“1”端。
（2）输出最大与最小占空比测量。
测量“2”端。
2．buck chopper(1)连接电路。
将UPW(脉宽调制器)的输出端2端接到斩波电路中IGBT管VT的G端,分别将斩波电路的1与3，4与12，12与5，6与14，15与13，13与2相连，照面板上的电路图接成buck chopper斩波器。
(2)观察负载电压波形。
经检查电路无误后,按下开关s1、s8，用示波器观察VD1两端12、13孔之间电压，调节upw 的电位器rp ，即改变触发脉冲的占空比，观察负载电压的变化，并记录电压波形(3)观察负载电流波形。
用示波器观察并记录负载电阻R4两端波形 (4)改变脉冲信号周期。
在S2、S3、S4合上与断开多种情况下,重复步骤(2)、(3) (5)改变电阻、电感参数。
可将几个电感串联或并联以达到改变电感值的目的，也可改变电阻，观察并记录改变电路参数后的负载电压波形与电流波形，并分析电路工作状态。
3．boost chopper（1）照图接成boost chopper 电路。
电感和电容任选，负载电阻r 选r4或r6。
直流斩波电路的性能研究_2
实验2 直流斩波电路的性能研究1 实验目的熟悉降压斩波电路和升压斩波电路的工作原理，掌握这两种基本斩波电路的工作状态及波形情况。
2 实验内容(1）熟悉实验装置的电路结构和主要元器件，检查实验装置输入和输出的线路连接是否正确，检查输入保险丝是否完好，以及控制电路和主电路的电源开关是否在“关”的位置。
电路原理图见实验图2。
斩波电路的直流输入电压ui由交流电经整流得到，如实验图2a所示。
实验图2b和c分别为降压斩波主电路和升压斩波主电路。
实验图2d为控制和驱动电路的原理图，控制电路以专用PWM控制芯片SG3525为核心构成，控制电路输出占空比可调的矩形波，其占空比受uco控制。
实验图2 降压斩波和升压斩波主电路及控制电路a）直流供电电源b）降压斩波主电路c）升压斩波主电路d）控制和驱动电路(2)接通控制电路电源，用示波器分别观察锯齿波和PWM信号的波形（实验装置应给出测量端，位置在图中已标出），记录其波形、频率和幅值。
调节Ur的大小，观察PWM信号的变化情况。
(3)斩波电路的输入直流电压ui由低压单相交流电源经单相桥式二极管整流及电感电容滤波后得到。
接通交流电源，观察ui波形，记录其平均值。
(4)斩波电路的主电路包括降压斩波电路和升压斩波电路两种，分别如实验图2b、c所示，电路中使用的器件为电力MOSFET，注意观察其型号、外形等。
(7)切断各处电源，将直流电源ui与升压斩波主电路连接，断开降压斩波主电路。
检查接线正确后，接通主电路和控制电路的电源。
改变ur值，每改变一次ur，分别观测PWM信号的波形、电力MOSFET V的栅源电压波形、输出电压uo的波形、输出电流io的波形，记录的PWM信号占空比a，ui、uo的平均值Ui和Uo。
(8)改变负载R的值，重复上述内容7。
直流斩波电路研究实验报告
直流斩波电路研究实验报告直流斩波电路研究实验报告引言直流斩波电路是一种常见的电子电路，它可以将直流电转换为可变的脉冲电流。
在本次实验中，我们将研究直流斩波电路的原理和性能，并通过实验验证其工作效果。
一、实验目的本次实验旨在通过搭建直流斩波电路，研究其工作原理和性能，并通过实验结果验证理论分析的正确性。
二、实验原理直流斩波电路由三个主要部分组成：输入直流电源、可变电阻和输出负载。
当输入直流电压经过可变电阻调节后，通过开关控制，形成一系列脉冲电流，最后通过输出负载得到所需的电压波形。
三、实验步骤1. 搭建直流斩波电路：将输入直流电源与可变电阻相连，并接入开关和输出负载。
2. 调节可变电阻：通过调节可变电阻的阻值，控制输出电压的大小。
3. 控制开关：通过控制开关的开关频率和占空比，调节输出脉冲的频率和宽度。
4. 观察输出波形：使用示波器观察输出波形，并记录实验数据。
四、实验结果与分析通过实验观察和数据记录，我们得到了直流斩波电路的输出波形。
根据理论分析，我们可以得出以下结论：1. 输出波形的频率和宽度与开关的开关频率和占空比有关。
当开关频率较高且占空比较大时，输出波形的频率较高且宽度较宽。
2. 输出波形的幅值与输入直流电压和可变电阻的阻值有关。
当输入直流电压较高且可变电阻的阻值较小时，输出波形的幅值较大。
五、实验结论通过本次实验，我们验证了直流斩波电路的工作原理和性能。
我们发现，通过调节可变电阻和控制开关，我们可以得到不同频率、宽度和幅值的输出波形。
这种电路在实际应用中具有广泛的用途，例如在电力变换、电子通信和电动机控制等领域都有重要的应用。
六、实验总结通过本次实验，我们对直流斩波电路有了更深入的了解。
我们通过实验验证了理论分析的正确性，并掌握了搭建和调节直流斩波电路的方法。
在实验过程中，我们还学会了使用示波器观察和记录波形数据的技巧。
这些实验技能对我们今后的学习和研究都具有重要的意义。
七、参考文献[1] 张三, 李四. 直流斩波电路原理与应用[M]. 北京：电子工业出版社，2010.[2] 王五, 赵六. 电子电路实验指导[M]. 北京：高等教育出版社，2015.以上为直流斩波电路研究实验报告的主要内容。
直流斩波电路的性能研究
目录一、buck斩波电路工作原理 0二、硬件调试 (2)2.1、电源电路 (2)2.1.1 工作原理： (2)2.2 buck斩波电路 (4)2.3、控制电路 (5)2.4、驱动电路 (6)2.5 过压保护电路 (8)2.5.1 主电路器件保护 (8)2.5.2 负载过压保护 (8)2.5.3 过流保护电路 (9)2.6 元器件列表 (11)三、总结 (11)四、参考文献 (12)一、buck斩波电路工作原理直流斩波电路（DC Chopper）的功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电，也称为直接直流-直流变换器（DC/DC Converter）。
直流斩波电路一般是指直接将直流电变为另一直流电的情况，不包括直流-交流-直流的情况。
习惯上，DC-DC变换器包括以上两种情况。
直流斩波电路的种类较多，包括6种基本斩波电路：降压斩波电路，升压斩波电路，升降压斩波电路，Cuk斩波电路，Sepic斩波电路和Zeta斩波电路，其中前两种是最基本的电路。
一方面，这两种电路应用最为广泛，另一方面，理解了这两种电路可为理解其他的电路打下基础。
利用不同的基本斩波电路进行组合，可构成复合斩波电路，如电流可逆斩波电路、桥式可逆斩波电路等。
利用相同结构的基本斩波电路进行组合，可构成多相多重斩波电路。
直流斩波电路广泛应用于直流传动和开关电源领域，是电力电子领域的热点。
全控型器件选择绝缘栅双极晶体管（IGBT）综合了GTR和电力MOSFET 的优点，具有良好的特性。
目前已取代了原来GTR和一部分电力MOSFET的市场，应用领域迅速扩展，成为中小功率电力电子设备的主导器件。
所以，此课程设计选题为：设计使用全控型器件为电力MOSFET的降压斩波电路。
主要讨论电源电路、降压斩波主电路、控制电路、驱动电路和保护电路的原理与设计。
1.1主电路工作原理图1.1 BUCK斩波电路电路图直流降压斩波主电路使用一个Power MOSFET IRF640N控制导通。
电力电子技术实验报告答案(仅供参考)
第三章电力电子技术实验本章节介绍电力电子技术基础的实验内容，其中包括单相、三相整流及有源逆变电路，直流斩波电路原理，单相、三相交流调压电路，单相并联逆变电路，晶闸管(SCR)、门极可关断晶闸管(GTO)、功率三极管(GTR)、功率场效应晶体管(MOSFET)、绝缘栅双极性晶体管(IGBT)等新器件的特性及驱动与保护电路实验。
实验一单结晶体管触发电路实验一、实验目的(1)熟悉单结晶体管触发电路的工作原理及电路中各元件的作用。
(2)掌握单结晶体管触发电路的调试步骤和方法。
二、实验所需挂件及附件单结晶体管触发电路的工作原理已在1-3节中作过介绍。
四、实验内容(1)单结晶体管触发电路的调试。
(2)单结晶体管触发电路各点电压波形的观察。
五、预习要求阅读本教材1-3节及电力电子技术教材中有关单结晶体管的内容，弄清单结晶体管触发电路的工作原理。
六、思考题(1)单结晶体管触发电路的振荡频率与电路中C1的数值有什么关系?(2)单结晶体管触发电路的移相范围能否达到180°?七、实验方法(1)单结晶体管触发电路的观测将DJK01电源控制屏的电源选择开关打到“直流调速”侧,使输出线电压为200V（不能打到“交流调速”侧工作，因为DJK03-1的正常工作电源电压为220V 10%，而“交流调速”侧输出的线电压为240V。
如果输入电压超出其标准工作范围，挂件的使用寿命将减少，甚至会导致挂件的损坏。
在“DZSZ-1型电机及自动控制实验装置”上使用时，通过操作控制屏左侧的自藕调压器，将输出的线电压调到220V左右，然后才能将电源接入挂件），用两根导线将200V交流电压接到DJK03-1的“外接220V”端，按下“启动”按钮，打开DJK03-1电源开关，这时挂件中所有的触发电路都开始工作，用双踪示波器观察单结晶体管触发电路，经半波整流后“1”点的波形，经稳压管削波得到“2”点的波形，调节移相电位器RP1，观察“4”点锯齿波的周期变化及“5”点的触发脉冲波形；最后观测输出的“G、K”触发电压波形，其能否在30°～170°范围内移相?(2)单结晶体管触发电路各点波形的记录当α＝30o、60o、90o、120o时，将单结晶体管触发电路的各观测点波形描绘下来，并与图1-9的各波形进行比较。
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实验二 直流斩波电路的性能研究
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。
三、实验线路及原理
1、主电路
①、降压斩波电路(Buck Chopper)
降压斩波电路(Buck Chopper)的原理图及工作波形如图6-1所示。
图中V 为全控型器件，选用IGBT 。
D 为续流二极管。
由图6-1b 中V 的栅极电压波形U GE 可知，当V 处于通态时，电源U i 向负载供电，U D =U i 。
当V 处于断态时，负载电流经二极管D 续流，电压U D 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t on 为V 处于通态的时间，t off 为V 处于断态的时间，T 为开关周期，α为导通占空
比，简称占空比或导通比(α=t on /T)。
由此可知，输出到负载的电压平均值U O 最大为U i ，若减小占空比α，则U O 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。
(a)电路图 (b)波形图
图6-1 降压斩波电路的原理图及波形
②、升压斩波电路(Boost Chopper)
升压斩波电路(Boost Chopper)的原理图及工作波形如图6-2所示。
电路也使用一个全控型器件V 。
由图6-2b 中V 的栅极电压波形U GE 可知，当V 处于通态时，电源U i 向电感L 1充电，充电电流基本恒定为I 1,同时电容C 1上的电压向负载供电，因C 1值很大，基本保持输出电压U O 为恒值。
设V 处于通态的时间为t on ，此阶段电感L 1上积蓄的能量为U i I 1t on 。
当V 处于断态时U i 和L 1共同向电容C 1充电，并向负载提供能量。
设V
处于断态的时间为t off ，则在此期间电感L 1释放的能量为(U O -U i ) I 1t on 。
当电路工作于稳态时，一个周期T 内电感L 1积蓄的能量与释放的能量相等，即：
i
i on i off on on o aU U T
t
U t t t U ==+=
U GE
U D t
t t
U O
t on
t off
T U i
-
+-
+
U
U i I 1t on =(U O -U i ) I 1t off 上式中的T/t off ≥1,输出电压高于电源电压，故称该电路为升压斩波电路。
(a)电路图 (b)波形图 图6-2 升压斩波电路的原理图及波形
2、控制与驱动电路
控制电路以SG3525为核心构成，SG3525为美国Silicon General 公司生产的专用PWM 控制集成电路，其内部电路结构及各引脚功能如图6-3所示，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、分频器和保护电路等。
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。
图6-3 SG3525芯片的内部结构与所需的外部组件
四、实验内容
（1）控制与驱动电路的测试 （2）两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探头同时对两处波形进行观测？
i off
i off
off on o U t
T U t t t U =+
=
-
+-
+
U GE
U D
t
t t
U O
六、实验方法
1、控制与驱动电路的测试
(1)启动实验装置电源，开启DJK20控制电路电源开关。
(2)调节PWM脉宽调节电位器改变Ur，用双踪示波器观测输出PWM信号的变化情况，并填入下表。
2、直流斩波器的测试(使用一个探头观测波形)
斩波电路的输入直流电压U i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U i波形，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两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、U GE的电压波形、U CE的电压波形及输出电压Uo 和二极管两端电压U D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Ur，观测在不同占空比(α)时，记录U i、U O和α的数值于下表中，从而画出U O=f(α)的关系曲线。
七、实验报告
(1)整理各组实验数据绘制各直流斩波电路的U i/U O-α曲线，并作比较与分析。
(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。