直流斩波电路实验三
直流斩波电路建模仿真实训报告新颖完整
直流斩波电路建模仿真实训报告新颖完整直流斩波电路是一种常用的电路拓扑，可用于将直流电转换为可调节的脉冲电压输出。
其在电力电子领域有着广泛的应用，例如交流电压变换、电流控制等。
本文将对直流斩波电路进行建模仿真，并详细介绍其原理和性能特点。
一、直流斩波电路的原理直流斩波电路主要由稳压电源、开关器件（如功率MOS管）、电流传感器、电感、电容、负载等组成。
稳压电源提供稳定的直流电压作为输入，开关器件通过控制开关时间和频率来调节输出波形。
电流传感器用于感应电流变化并反馈给控制电路，使控制电路能够根据需要来调整开关器件的导通时间，以达到输出波形的调节目的。
电感和电容则用来平滑输出波形。
直流斩波电路的工作原理是通过开关器件的周期性导通和截止来实现对直流电压的切割，进而产生脉冲电压输出。
当开关器件导通时，输入电压被加到负载上，电流开始增加；而当开关器件截止时，负载上的电流被切断，负载上的电压下降，电流开始减小。
通过改变开关器件的导通和截止时间，可以改变输出脉冲的宽度和频率。
二、直流斩波电路的性能特点1.可调节输出：直流斩波电路能够灵活地调节输出脉冲的宽度和频率，从而实现对输出脉冲电压的精确控制。
2.高效能转换：直流斩波电路能够将输入直流电转换为高频脉冲电压输出，具有高效的能量转换特性，可以提高系统的能量利用率。
3.电压稳定性好：直流斩波电路通过电感和电容来平滑输出波形，从而提高输出电压的稳定性，在脉动和噪声方面有较好的表现。
4.小型化设计：直流斩波电路由于结构简单，元件少，可以实现小型化设计，满足电子设备对体积的要求。
三、直流斩波电路的建模仿真首先，在LTspice中绘制直流斩波电路的原理图，包括稳压电源、开关器件、电流传感器、电感、电容、负载等。
然后，设置元件的参数，例如输入电压、负载电阻、开关器件的导通时间和截止时间等。
接下来，设置仿真的条件，例如仿真时间、步长等。
进行仿真分析时，可以观察直流斩波电路的输出波形，例如输出脉冲的宽度、频率、占空比等。
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
直流斩波电路Buck、Buck-Boost 开关电路实验报告
城市学院实验报告课程名称： 电力电子技术 指导老师：____唐益民______________ 成绩：实验名称： 直流斩波电路Buck 、Buck-Boost 开关电路实验实验类型：__________________同组学生姓名：_褚盼盼、周芳芳、林雅婷、鲁颖莹_________4-1 BUCK 电路实验 一、 实验目的1、掌握Buck 降压开关变换电路的工作原理及特点；2、掌握Buck 降压开关变换电路的调试方法。
二、实验线路及原理实验线路如图3-14所示：专业：__自动化________ 姓名：___陈园园_______ 学号：____30802297____ 日期：周五下午第二节__地点：___理五A-206___装订线图3-14实验线路图三、实验内容1、主电路电感电流处于连续导通状态时，电路各工作点波形的研究测量；2、主电路电感电流处于断续导通状态时，电路各工作点波形的研究测量；3、主电路电感电流处于临界连续导通状态时，电路各工作点波形的研究测量；4、研究频率变化对电路工作状态的影响；5、研究负载变化对电路工作状态的影响；6、研究主电路电感L的变化对电路工作状态的影响；7、占空比K与输出电压U O之间的的函数关系测试；8、输入滤波器的作用观测。
四、实验仪器与设备1、DDS01电源控制屏；2、DDS31“Buck、Buck—Boost”实验挂箱；3、DT14“直流电压、电流表”实验挂箱；4、示波器等。
五、实验方法1、主电路电感电流处于连续导通状态时，电路各工作点波形的研究测量打开DDS31掛箱右下角电源开关，断开Buck主电路单元S1电源开关。
按表8接线：表87 21 1719206134513141415接线完毕，仔细核对无误，千万不要将线错接在Buck——Boost单元上。
开启Buck单元S1电源开关，将频率开关S2拨向“通”，将RP1负载电位器调在中间适当位置。
用示波器测量“8”和“11”R S3两端波形，此波形即电感电流i L波形。
直流斩波电路Buck、Buck-Boost 开关电路实验
直流斩波电路Buck、Buck-Boost 开关电路实验一、实验目的（1）加深理解三相桥式全控整流及有源逆变电路的工作原理。
（3）了解KC系列集成触发器的调整方法和各点的波形。
二、实验线路的构成及原理（1）DDS02主电路挂箱配置原理DDS02挂箱包括脉冲和熔断丝指示、晶闸管（I组桥、Ⅱ组桥）电路、电抗器等内容。
脉冲有无指示为方便实验中判断对应晶闸管上门阴极上是否正常，若正常，则指示灯亮，否则则不亮；同样熔断丝指示也是同理。
主要分I组桥和Ⅱ组桥分别指示。
晶闸管电路装有12只晶闸管、6只整流二极管。
12只晶闸管分两组晶闸管变流桥，其中VTl~VT6为正组桥(I组桥)，由KP5-8晶闸管元件构成，一般不可逆、可逆系统的正桥、交-直-交变频器的整流部分均使用正组元件；由VT1ˊ~VT6ˊ组成反组桥(Ⅱ组桥)，元件为KP5-12晶闸管，可逆系统的反桥、交-直-交变频器的逆变部分使用反组元件；同时还配置了6只整流二极管VDl~VD6，可构成不可控整流桥作为直流电源，元件的型号为KZ5-10。
所有这些功率半导体元件均配置有阻容吸收、熔丝保护，电源侧、直流环节、电机侧均配置有压敏电阻或阻容吸收等过电压保护装置。
电抗器为平波电抗器L，共有4档电感值，分别为50mH、100mH、200mH、700mH，1200 mH可根据实验需要选择电感值。
续流二极管为桥式整流实验时电路续流用，型号为KZ5-10；另外挂箱还配有一组阻容吸收电路。
（2）DDS03控制电路挂箱配置原理DDS03挂箱包括三相触发电路及功放电路、FBC+FA（电流反馈与过流保护）、G（给定器）等内容。
面板上部为同步变压器，其连线已在内部接好，连接组为△/Y-1.可在“同步电源观察孔”观察同步电源的相位。
三相触发电路（GT）及功放电路（AP）包括有GTF正组（I组）触发脉冲装置和GTR 反组（Ⅱ组）触发脉冲装置，分别通过开关连至VF正组晶闸管和VR反组晶闸管的门极、阴极。
直流斩波电路实验三
实验四 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专用PWM 控制芯片SG3525。
二、预习内容（1）什么是斩波电路？其应用范围有哪些？（2）了解IGBT 的特性。
（3）了解直流斩波电路的工作原理。
三、实验设备及挂件 1）设备列表四、实验电路原理示意图及流程图1)实验线路原理示意图图X－1图X-1实验线路原理示意图2) 实验电路流程框图X-2图X-2 实验电路流程图五、实验内容1、控制与驱动电路测试2、六种典型电路测试1）降压斩波电路(Buck Chopper) ；2）升压斩波电路(Boost Chopper)；3）升降压斩波电路(Boost-Buck Chopper)；4）Cuk斩波电路；5）Sepic斩波电路；6) Zeta斩波电路；六、注意事项1）示波器测量时的共地问题。
当需要同时观察两个信号时，必须在被测电路上找到这两个信号的公共点，将探头的地线接于此处，各探头接至被测信号，只有这样才能在示波器上同时观察到两个信号，而不发生意外。
（建议测量主电路各点信号及U GE 时用一个探头）2）每当做完一个电路时，必须关掉所有电源，方可拆掉线路和接新的实验电路。
3）注意电解电容的正负极性。
4）整流输出电压<45伏。
七、实验步骤与方法1、控制与驱动电路的测试1)不接主电路，把万用表放在电压档。
用正极插在Ur 孔，负极插在地，示波器的地线和万用表的地线夹在一起。
2）将DJKO1电源的钥匙打在开（不按启动开关），开启DJK20 控制电路电源开关。
3)调节PWM 脉宽调节电位器改变Ur ，用双踪示波器分别观测SG3525 的第11 脚与第14脚的波形，观测输出PWM 信号的变化情况，记录占空比并填入表1中。
PWM 与11 脚、14脚不共地。
4)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。
实验三 直流斩波电路
示波器使用注意：如两个波形不共地，不能同时测量，根据波形幅值大小，有的波形需要选择*10档。
实验三直流斩波电路(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 MMCL-22组件3 示波器4 万用表四．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。
记录不同频率时锯齿波的周期及幅值。
（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, 4端接到斩波电路中IGBT管VT的E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。
电力电子技术实验三 直流斩波电路实验
实验三 直流斩波电路实验一·实验目的1.掌握Buck 电路的基本组成和工作原理；2.熟悉Buck 电路的基本特性；3.掌握Buck 电路的PSIM 仿真模型；4.熟悉电力电子实验台PTS-1000的操作和功能；5.通过直接的波形展示，了解输出电压的纹波。
二·实验设备本实验需要掌握降压型直流斩波电路即Buck 电路的工作特性。
实验时，直流电源GW PSW 160-7.2 360W 接入Buck 电路输入端，直流电源输出电压操作范围为30~70V ，直流负载GW PEL-2004与PEL-2040接入Buck 电路输出端，采用示波器GW GDS-2304A/GDS-2204E 观察电路电压电流信号。
Buck 电路模块本实验设备如图3-1所示，输入电压因安全考虑设定在50V ，输出电压为24V 。
输入端先经过一个10A 的保险丝，接着并联两个100uF/250V 输入电解电容，随后一个由MOS 与二极管及电感(365uH)组成的降压式转换器，后端为三个100uF/250V 的输出电解电容并联，最后接至输出端。
图3-1 Buck 电路实验模块辅助电源该模块输入电压范围为100~250V ，输出为三组不共地的隔离电源，分别是(1)12V (2)12V ,5V (3)15V ,-15V ，如图3-2所示。
图3-2 辅助电源MOS管驱动电路驱动电源模块由门极驱动电路和门极驱动电源电路组成，图3-3左为门极驱动电路，右为门极驱动电源电路。
输入一个12V电压至门极驱动电源，其输出为±12V的方波。
门极驱动电路的输入为此±12V的方波和由DSP产生的PWM信号，输出为驱动MOS的信号。
图3-3 MOS管驱动电路JTAG烧录电路此电路可将计算机中的程序代码烧录至DSP芯片，如图3-4所示，计算机通过该电路与DSP连接。
图3-4 JTAG烧录电路直流电源GW PSW 160-7.2GW PSW 160-7.2 360W直流电源，额定电压输入为160V，输出功率360W，如图3-5所示，图3-5 直流电源GW PSW 160-7.2示波器GDS-2304A/GDS-2204E测量波形信号时使用GDS-2304A (或GDS-2204E)，4通道，彩色数字储存示波器，如图3-6所示，图3-6 示波器GDS-2304A/GDS-2204E直流负载PEL-2000直流负载使用PEL-2040与PEL-2004，如图3-7所示，具有编辑功能，可模拟负载的实际状况。
直流斩波电路试验
实验四直流斩波电路实验一．实验目的1．加深理解斩波器电路的工作原理2．掌握斩波器的主电路，触发电路的调试步骤和方法。
3．熟悉斩波器各点的波形。
二．实验内容1．触发电路调试2．斩波器接电阻性负载。
3．斩波器接电阻—电感性负载。
三．实验线路与原理本实验采用脉宽可调逆阻型斩波器。
其中VT1为主晶闸管，当它导通后，电源电压就加在负载上。
VT2为辅助晶闸管，由它控制输出电压的脉宽。
C和L1为振荡电路，它们与VT2、VD1、L2组成VT1的换流关断电路。
斩波器主电路如图4-14所示。
接通电源时，C经VD1，负载充电至+Udo，VT1导通，电源加到负载上，过一段时间后VT2导通，C和L1产生振荡，C上电压由+Vdo变为-Vdo，C经VD1和VT1反向放电，使VT1、VT2关断。
从以上斩波器工作过程可知，控制VT2脉冲出现的时刻即可调节输出电压的脉宽，从而达到调压的目的，VT1、VT2的脉冲间隔由触发电路决定。
四．实验设备及仪器1．MCL系列教学实验台主控制屏。
2．MCL—18组件（适合MCL—Ⅱ)或MCL—31组件（适合MCL—Ⅲ）。
3．MCL—33组件或MCL—53组件（适合MCL—Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ）。
4．MCL—06组件或MCL—375．MEL—03三相可调电阻器(或自配滑线变阻器450 ，1A)6．双踪示波器7．万用表五．注意事项1．斩波电路的直流电源由三相不控整流桥提供，整流桥的极性为下正上负，接至斩波电路时，极性不可接错。
2．实验时，每次合上主电源前，须把调压器退至零位，再缓慢提高电压。
3．实验时，若负载电流过大，容易造成逆变失败，所以调节负载电阻，电感时，需注意电流不可超过0.5A。
4．若逆变失败，需关断主电源，把调压器退至零位，再合上主电源。
5．实验时，先把MCL-18的给定调到0V，再根据需要调节。
六．实验方法1．触发电路调试打开MCL—06面板右下角的电源开关（或接人MCL—37低压电源）。
调节电位器RP，观察“2”端的锯齿波波形，锯齿波频率为100Hz左右。
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实验四 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专用PWM 控制芯片SG3525。
二、预习内容
（1）什么是斩波电路？其应用范围有哪些？
（2）了解IGBT 的特性。
（3）了解直流斩波电路的工作原理。
三、实验设备及挂件 1）设备列表
四、实验电路原理示意图及流程图
1)实验线路原理示意图图X－1
图X-1实验线路原理示意图
2) 实验电路流程框图X-2
图X-2 实验电路流程图
五、实验内容
1、控制与驱动电路测试
2、六种典型电路测试
1）降压斩波电路(Buck Chopper) ；
2）升压斩波电路(Boost Chopper)；
3）升降压斩波电路(Boost-Buck Chopper)；
4）Cuk斩波电路；
5）Sepic斩波电路；
6) Zeta斩波电路；
六、注意事项
1）示波器测量时的共地问题。
当需要同时观察两个信号时，必须在被测电路上找到这两个信号的公共点，将探头的地线接于此处，各探头接至被测信号，只有这样才能在示波器上同时观察到两个信号，而不发生意外。
（建议测量主电路各点信号及U GE 时用一个探头）
2）每当做完一个电路时，必须关掉所有电源，方可拆掉线路和接新的实验电路。
3）注意电解电容的正负极性。
4）整流输出电压<45伏。
七、实验步骤与方法
1、控制与驱动电路的测试
1)不接主电路，把万用表放在电压档。
用正极插在Ur 孔，负极插在地，示波器的地线和
万用表的地线夹在一起。
2）将DJKO1电源的钥匙打在开（不按启动开关），开启DJK20 控制电路电源开关。
3)调节PWM 脉宽调节电位器改变Ur ，用双踪示波器分别观测SG3525 的第11 脚与第14
脚的波形，观测输出PWM 信号的变化情况，记录占空比并填入表1中。
PWM 与11 脚、14脚不共地。
4)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。
5)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 信号有什麽不同？
2、直流斩波器的测试(使用一个探头观测波形)
1）按图X －3的框图接主电路
图X －3实验框图接线
a)部分实验图片如下：
b ）电压表V1,V2用直流数字或模拟电压表均可。
c ）负载R,用D42的两个900Ω并连。
2)用下图中的分离器件分别接成六种斩波电路如下图：
R
3）当一个实验电路接好，检查无误后，启动DJK01电源的启动按钮，微调自耦调节调压器，观测直流表V1的数值，使其≤40V.
4)用示波器观测PWM 信号的波形、U GE 、U CE 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。
5)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Ui 、U O 和α的数值于下表中，从而画出UO=f(α)的关系曲线。
3、六种斩波器的部分波形和公式
①、降压斩波电路(Buck Chopper)原理图及波形图如下，自行分析。
O
U U U G E
t o n t o n
U o =
t o ff
U i a U i
T t o n +==
负载电压平均值：
②、升压斩波电路(Boost Chopper) 原理图及波形图如下，自行分析。
U O
U U G t o n U o =
t o ff U i T +==负载电压平均值：U i t o ff t o ff
U i
1
③、升降压斩波电路(Boost-Buck Chopper) 。
原理图及波形图如下，。
负载电压为上负
下正，与电源电压极性相反。
若改变导通比α，则输出电压可以比电源电压高，也可以比电源电压低。
当0<α<1/2 时为降压，当1/2<α<1 时为升压。
U O
U D
U G +
-U i
-t on 1-a t on U o=
U i ==负载电压平均值：U i T t on a t off
④、Cuk 斩波电路 。
Cuk 斩波电路的原理图如下所示,自行分析。
输出电压的极性与电源电压极性相反。
若改变导通比α，则输出电压可以比电源电压高，也可以比电源电压低。
当0<α<1/2 时为降压，当1/2<α<1 时为升压。
自己测量UGE 、UD 、U0的波形
O T-t on U i t on 负载电压平均值：1-a U i
a
t on U o=
U i ==t off
⑤、Sepic 斩波电路。
Sepic 斩波电路的原理图如下所示。
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，C2 贮存的能量通态时向L2 转移。
若改变导通比α，则输出电压可以比电源电压高，也可以比电源电压低。
当0<α<1/2 时为降压，当1/2<α<1 时为升压. 自己测量UGE 、UD 、U0的波形
O
-T-t on U i t on 负载电压平均值：U i
a t on U o=
U i ==t off
⑥、Zeta 斩波电路。
Zeta 斩波电路的原理图如图下所示。
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。
若改变导通比α，则输出电压可以比电源电压高，也可以比电源电压低。
当0<α<1/2 时为降压，当1/2<α<1 时为升压。
自己测量UGE 、UD 、U0的波形。
O
-
T-t on U i t on 负载电压平均值：1-a U i a t on U o=
U i ==t off。
八、实验报告
1)分析图X-9 中产生PWM 信号的工作原理。
2)整理各组实验数据，绘制各直流斩波电路的UO＝f(α)的曲线，并作比较与分析。
3)讨论、分析实验中出现的各种现象。
4）仿照降压斩波电路(Buck Chopper) ；升压斩波电路(Boost Chopper) ；升降压斩波电路
(Boost-Buck Chopper)的U GE、UD、Uo的电压波形,画处Cuk 斩波电路、Sepic 斩波电路、Zeta 斩波电路的U GE、UD、Uo的电压波
附：由SG3525组成的控制与驱动电路
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3-9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。