哈工大电路自主设计实验
哈工大电力电子课程设计报告
H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y课程设计说明书（论文）课程名称：电力电子技术设计题目：可逆直流PWM驱动电源的设计院系：电气工程系班级：设计者：学号：同组人：指导教师：设计时间：哈尔滨工业大学教务处哈尔滨工业大学课程设计任务书双极模式直流PWM 驱动电源的设计1.主电路设计1.1. 主电路设计要求直流PWM 驱动电源的主电路图如图1a 所示,图1b 为控制原理框图，它包括整流电路和H 桥可逆斩波电路的设计。
二极管整流桥把输入交流电变为直流电，H 桥逆变器则根据IGBT 驱动信号占空比的不同，得到不同的直流电压，并将其加在电动机上。
a 主电路图b 控制原理框图图1（1）整流部分采用四个二极管构成整流桥模块；（2）逆变器部分采用IPM （智能功率模块）PS21564构成。
该电路主要为三相逆变桥，此处采用其中的U 、V 两相；（3）根据负载要求，计算出交流侧输入电压和电流，作为设计整流变压器、选择整流桥和滤波电容的依据。
由于该电路整流输出电压较低，所以在计算变压器副边电压时应考虑在电流到达负载之前，整流桥和逆变桥中功率器件的通态压降。
整流电路设计整流部分采用4个二极管构成的整流桥模块。
电动机的额定电压为20V ，通过查阅该型号IPM 的数据手册得知，开关器件的通态压降为2V 左右，可知dc V 电压为24V ，由全桥整流电路可知：20.9dc V V整流桥中二极管的管压降为1V ，可知变压器副边电压及变压器的变比，滤波电容选择耐压40V 左右，容值450uF 左右。
型逆变桥设计该部分电路在IPM 模块内部集成，不需要设计。
它的主电路是三相逆变桥，此处采用其中的U 、V 两相。
2 .控制电路设计说明SG3525的13脚输出占空比可调，占空比调节范围为0~1的脉冲信号，经过移相后，输出两组相位相反，死区时间为5μS 左右的脉冲，分别驱动V1、V4和V2、V3的开通和关断。
哈工大仿真技术及应用实验指导书
仿真技术及应用实验指导书目录前言 (I)目录 (II)实验项目 (2)实验1 利用替换法构建系统仿真模型实验 (2)1.1 实验目的 (2)1.2 实验内容与要求 (2)1.5 实验报告要求 (3)实验2 利用根匹配法构建系统仿真模型实验 (4)2.1 实验目的 (4)2.2实验内容与要求 (4)2.5实验报告要求 (5)实验3 利用数值积分算法的仿真实验 (6)3.1 实验目的 (6)3.2 实验内容与要求 (6)3.5实验报告要求 (7)实验四基于Simulink控制系统仿真与综合设计 (8)4.1实验目的 (8)4.2实验内容与要求 (8)4.5 实验报告要求 (9)实验五基于Simulink三相电路仿真 (10)5.1实验目的 (10)5.2实验内容与要求 (10)5.5 实验报告要求 (12)实验六基于Simulink的直流斩波电路仿真实验 (13)6.1实验目的 (13)6.2实验内容与要求 (14)6.5 实验报告要求 (15)实验七基于Simulink的简单电力系统仿真实验 (16)7.1实验目的 (16)7.2实验内容与要求 (16)7.5 实验报告要求 (17)实验8 基于Simulink的伺服系统仿真 (17)8.1实验目的 (17)8.2实验内容与要求 (18)实验项目实验1 利用替换法构建系统仿真模型实验1.1 实验目的1) 熟悉MATLAB 的工作环境；2) 掌握MATLAB 的 .M 文件编写规则，并在命令窗口调试和运行程序；3) 掌握利用替换法构造系统离散模型的方法,并对仿真结果进行分析。
1.2 实验内容与要求1.2.1 实验内容系统电路如图 1.1所示。
电路元件参数：直流电压源V E 1=，电阻Ω=10R ，电感H L 01.0=，电容F C μ1=。
电路元件初始值：电感电流A i L 0)0(=，电容电压V u c 0)0(=。
系统输出量为电容电压)(t u c 。
哈工大数电自主设计实验报告
姓名班级学号实验日期2014.11. 节次教师签字成绩实验名称出租车计价表的简单逻辑设计1.实验目的（1）掌握并熟练运用集成同步加法计数器74LS160芯片的清零、置数和级联功能的接法，并能综合运用这些接法实现进制改变等功能。
（2）掌握并熟练运用中规模4位二进制码比较器74LS85芯片的数码比较功能。
（3）用若干集成同步加法计数器74LS160芯片和中规模4位二进制码比较器74LS85芯片组合设计出租车计价表电路，使之实现如下功能：起步价为3公里内8元，超过3公里每公里收2元，停车不计费，将最后的钱数通过数码管显示。
2.总体设计方案或技术路线（1）行车距离的模拟：在车轮上安装传感器，获得车轮转动信息，即获得行车距离信息，将出租车行驶距离转换成与之成正比的脉冲个数。
本实验设定每100m产生一个脉冲，脉冲频率反应行车速度，脉冲源由示波器的信号发生器提供。
（2）基本计数电路：，将该脉冲作为74LS160（I）的时钟，通过同步每100米产生一个脉冲CP置数对该脉冲进行5分频，那么得到的脉冲CP为每500m（1里）产生一次。
1作为距离计数单位以便距离累加电路进行距离累加。
CP1作为价格计数单位则为1元/里，以便计价电路进行价格累加；CP1（3）距离累加电路：将74LS160（II）和74LS160（III）通过级联构成一个0～99的加法计数器，作为他们的时钟。
然后分别把对行驶距离进行累计（距离单位：里），其中CP1两个芯片和数码管连接显示行驶距离。
因此该计价表行驶距离最大值为99里，即49.5公里。
（4）比较判断电路：将CP1作为74LS160（IV）的时钟，实现距离累加功能，与（3）不同的是它的输出端QD QCQBQA与74LS85的A3A2A1A相连,而B3B2B1B为0110，意味着6个500m即3公里，当74LS160（IV）输出小于或等于3公里时，A>B端为低电平，当输出大于3公里时，A>B端为高电平。
哈工大电路实验答案【电工学实验】
集成运算放大器的应用当Ui<0时，(1)U0=+U0max (2)U0=-U0maxA集成运算放大器的应用当Ui<0时，(1)U0=+U0max (2)U0=-U0maxB集成运算放大器的应用电路如图,改变Ui可使U0发生变化，当U0由正电压跃变为负电压时的Ui值和U0由负电压跃变为正电压时的Ui值：B集成运算放大器的应用电路如图：A大器的应用集成运算放大器的应用电路如图：A集成运算放大器的应用电路如图：B集成运算放大器的应用电路如图：B集成运算放大器的应用电路如图.当和相位相同时,则A )(1ωjU∙)(2ωjU∙组合逻辑电路及其应用当ui=A，则1) u0=A，2)B组合逻辑电路及其应用当ui=A，则1) u0=A，2)B组合逻辑电路及其应用当ui=A，则1) u0=A，2)BAuo=Auo=Auo=其应用组合逻辑电路及其应用当ui=A，则1) u0=A，2)B组合逻辑电路及其应用当ui=A，则1) u0=A，2)AAuo=Auo=触发器及时序逻辑电路电路如图，已知A=1,JK触发器的功能是A序逻辑电路触发器及时序逻辑电路当M=1时为几进制A与电子技直流直流电路下图的开路电压UOC的测定方法中，哪个是正确的。
A直流电路下图中电源的等效内阻RO的测定方法中，哪个是正确的。
A交流电路如图，当输入的交流信号U1的幅值一定时，输入信号的频率越高，输出电压的幅值A交流电路如图，当输入的交流信号Ui的幅值一定时，输入信号的频率越高，则输出电压的幅值B交流电路当电源电压一定，电路发生谐振时，则电路中的电流IA路交流电路在电感元件电路中，在相位上A集成运算放A 大器的应用集成运算放B 大器的应用集成运算放A 大器的应用集成运算放B 大器的应用集成运算放A 大器的应用集成运算放B 大器的应用集成运算放A 大器的应用集成运算放A 大器的应用集成运算放C 大器的应用集成运算放B 大器的应用集成运算放B 大器的应用集成运算放C 大器的应用集成运算放C 大器的应用集成运算放A 大器的应用集成运算放A 大器的应用集成运算放B 大器的应用集成运算放A 大器的应用集成运算放A 大器的应用集成运算放A 大器的应用集成运算放B 大器的应用触发器及时序逻辑电路电路如图，已知A=1,JK触发器的功能是A触发器及时序逻辑电路当74LS161的输出状态为1111时，再来一个计数脉冲，则下一个状态为B触发器及时序逻辑电路当M=1时为几进制A电路网络的频率特性一阶RC低通滤波器实验电路图是：A电路网络的频率特性一阶RC高通滤波器实验电路图是：B的频率特性电路网A 络的频率特性。
哈工大数电自主实验-数字流水灯
Harbin Institute of Technology数字电路自主设计实验院系：航天学院班级：姓名：学号：指导教师：哈尔滨工业大学一、实验目的1．进一步掌握数字电路课程所学的理论知识。
2．熟悉几种常用集成数字芯片的功能和应用，并掌握其工作原理，进一步学会使用其进行电路设计。
3．了解数字系统设计的基本思想和方法，学会科学分析和解决问题。
4．培养认真严谨的工作作风和实事求是的工作态度。
5．数电课程实验为我们提供了动手实践的机会，增强动手实践的能力。
二、实验要求设计流水灯，即一排灯按一定的顺序逐次点亮，且可调频、暂停、步进。
三、实验步骤1．设计电路实现题目要求，电路在功能相当的情况下设计越简单越好；2. 画出电路原理图（或仿真电路图）；3.元器件及参数选择；4.电路仿真与调试；5.到实验时进行电路的连接与功能验证，注意布线，要直角连接，选最短路径，不要相互交叉，注意用电安全，所加电压不能太高，以免烧坏芯片；6.找指导教师进行实验的检查与验收；7.编写设计报告：写出设计与制作的全过程，附上有关资料和图纸，心得体会。
四、实验原理设计流水灯的方法有很多种，我的设计思路是：利用555定时器产生秒脉冲信号，74LS161组成8进制计数器，74LS138进行译码，点亮电平指示灯。
并通过调节555的电阻，实现频率可调。
通过两与非门，实现暂停、步进功能。
1.秒信号发生器（1）555定时器结构（2）555定时器引脚图（3）555定时器功能表（4）555定时器仿真图2. 74LS161实现8进制加计数74LS161是常用的四位二进制可预置的同步加法计数器,它可以灵活地运用在各种数字电路，以及单片机系统中实现分频器等很多重要的功能。
（1）74LS161同步加法器引脚图管脚图介绍:始终CP和四个数据输入端P0-P3清零CLR使能EP,ET置数PE数据输出端Q0-Q3进位输出TC（2）74LS161功能表（5）74LS161仿真图对74LS161进行八进制计数改组，需要一个与非门，即芯片74LS00,也就是将74LS161的输出端通过与非门，当输出为8时将输出为高电平的端口与非后接到74LS161的清零段。
哈工大电工自主设计实验_2
两位数密码组合逻辑电路
电工自主设计实验
(一)实验目的
1.掌握74LS04、74LS74、74LS08等元件的逻辑功能和使用方法；
2.通过实验，进一步熟悉组合逻辑电路的分析和设计方法。
(二)实验电路图
VCC
(三)仪器设备名称、型号
1.模拟数字电子技术试验箱
2.双路直流稳压电源
3.电阻、导线若干
(四)理论分析或仿真分析结果
(五)详细实验步骤及实验结果数据记录
⑵按照逻辑图连接好电路
⑶别对六个输入端施加高低电平，观察输出端小灯的情况
⑷列出真值表：
结论：逻辑表达式为：
(六)实验结论
1.应用74LS04、74LS74、74LS08等元件可以实现两位数密码的设置，在生活中具有广泛应用。
(七)对实验的改进及优化
应该在实验的基础上加上一个清零开关。
此密码器设计比较简单，输入正确的密码前，小灯保持不亮，表明输入密码错误。
但输入正确的密码后，小灯一直保持亮的状态，所以在后续的设计优化过程中考虑增加一个清零开关。
(八)本次实验的收获和体会、对电路实验室的意见或建议
通过实验我了解了74LS138、74LS00、74LS20等元件的逻辑功能和使用方法，同时，通过实验，更加熟悉了组合逻辑电路的分析和设计方法。
在进行组合逻辑电路的设计时，应首先将给定的逻辑问题抽象成逻辑函数，列出其真值表，再根据真值表写出逻辑函数式并对其进行化简变换，最终根据化简变换后的逻辑函数式画出逻辑电路图。
参考文献
[1]杨世彦.电工学电子技术.机械工业出版社.2008
[2]邹其洪.电工电子实验与计算机仿真.电子工业出版社.2008。
哈工大 模电自主设计 锯齿波发生器
占空比可调的锯齿波发生电路学院：专业：姓名：学号：占空比可调的锯齿波发生电路一．实验目的1．掌握占空比可调的锯齿波发生电路的工作原理2．掌握占空比调节的方法二．总体设计方案1.滞回比较器在单限比较器中，输入电压在阈值电压附近的任何微小变化，R都将引起输出电压的跃变，不管这种微小变化是来源于输入信号还是外部干扰。
因此，虽然单限比较器很灵敏，但是抗干扰能力差。
滞回比较器具有滞回特性，即具有惯性，因此也就具有一定抗干扰能力。
从反相输入端输入的滞回比较器电路如图(a)所示，滞回比较器电路中引入了正反馈。
(a)电路 (b)电压传输特性从集成运放输出端的限幅电路可以看出，u0=±U Z。
集成运放反相输入端电位u N= u I，同相输入端电位根据“虚短”u N=u P，求出的u I就是阈值电压，因此得出当u I<-U T，u N<u P，因而uo=+U Z，所以u P=+U T。
u I>+U T，uo=-U Z。
当u I>+U T，u N>u P，因而uo=-U Z，所以u P=-U T。
u I<-U T，uo=+U Z。
可见，uo从+U Z跃变为-U Z和uo从-U Z跃变为+U Z的阈值电压是不同的，电压传输特性如图(b)所示。
在我们所设计的锯齿波发生器中，滞回比较器由运放U1和电阻R1,R3,R4所组成。
通过由稳压管D1,D2和限流电阻R3构成的输出限幅电路，从而输出方波波形。
其中调节电阻R2可改变锯齿波的幅值和一定范围的频率。
调节滞回比较器的稳幅输出D1,D2值，可调整方波输出幅值，可改变积分时间，从而在一定范围内改变锯齿波的频率。
2.积分电路如图所示的积分运算电路中，由于集成运放的同相输入端通过R’接地，u N=u P =0为“虚地”。
电路中电容C的电流等于流过电阻R的电流输出电压与电容上电压的关系为u o=-u c而电容上电压等于其电流的积分，故在求解t1到t2时间段的积分值时式中u o(t1)为积分起始时刻的输出电压，即积分运算的起始值，积分的终值是t2时刻的输出电压。
哈工大12年快题设计优秀案例
哈工大12年快题设计优秀案例
1. 案例一，基于人工智能的智能家居系统设计。
这个案例是哈工大学生在12年的快题设计中提出的。
他们设计了一个基于人工智能的智能家居系统，通过智能感知、自动控制和远程监控等功能，实现了对家居环境的智能化管理。
该系统可以自动调节室内温度、湿度和照明等参数，提高居住舒适度，同时也能通过手机远程监控家庭安全。
2. 案例二，智能交通管理系统设计。
这个案例是哈工大学生在12年的快题设计中提出的。
他们设计了一个智能交通管理系统，通过车辆识别、信号优化和智能调度等技术，实现了对交通流量的智能化管理。
该系统可以根据实时交通情况自动调整信号灯的时间，优化交通流动，减少拥堵和交通事故的发生。
3. 案例三，智能健康监测系统设计。
这个案例是哈工大学生在12年的快题设计中提出的。
他们设计
了一个智能健康监测系统，通过传感器和数据分析等技术，实现了
对人体健康状态的实时监测和预警。
该系统可以监测人体的心率、
血压、体温等指标，并通过手机App提醒用户采取相应的健康措施，预防疾病的发生。
这些案例充分展示了哈工大学生在12年的快题设计中的创新能
力和技术水平。
他们通过运用人工智能、智能感知和数据分析等技术，设计出了具有实际应用价值的智能系统，为解决现实生活中的
问题提供了有效的解决方案。
这些案例不仅体现了学生们的专业能
力和创造力，也展示了哈工大在科技创新方面的领先地位。
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姓名 班级 学号 实验日期 节次 教师签字 成绩
实验名称：交流电路中戴维宁定理的验证
1.实验目的
1.探究戴维南定理在交流电路中是否成立；
2.加深对等效电源定理的理解和掌握；
3.了解与掌握含源一端口网络对外等效电路的条件，学习线性含独立源一端口网络等
2.总体设计方案或技术路线
（一）直流电路
1.《电路理路基础》教材中，只是在线性电阻电路中验证了戴维南定理的正确性，并未在交流电路中对戴维南定理进行验证。
2.戴维南定理：任一线性含独立源一端口网络，其对外作用可以用一个电压源串电阻的等效电源代替，该电压源的电压等于此一端口网络的开路电压，该电阻等于此一端口网络内部各独立源置零后的等效电阻。
图2.1等效电源定理
3.等效电源电路参数的测定
（1） 测定开路电压。
如果电压表的内阻相对于被测一端口网络的内阻大很多，电压表
几乎不取网络电流，可以直接用电压表或万用表的电压档测定。
（2） 测定短路电流。
如果电流表的内阻相对于被测一端口网络的内阻小很多，其上电
压降可忽略不计，可以直接用电流表测定。
（3） 测定等效内阻。
将开路电压比上短路电流得到等效内阻值。
（二）交流电路
在直流电路定理验证电路基础上将直流电源更换为交流电源验证结论是否成立。
3.实验电路图
线性含源一端口
a
b
Ro
Uoc
+
-a
b
a
b
或
图3.1
等效后：
图3.2
4. 仪器设备名称、型号
1. TFG2020G DDS 函数信号发生器；
2. Fluke 190-104测试仪 ；
3. 交直流实验箱；
4. 相应的电阻，导线。
5.理论分析或仿真分析结果
按图3.1连接电路从N1节点向左看的等效电阻R=
()
341134
R R R R R R +++=1k
等效电压3
0134
U=U 5V R R R R ⨯
=++。
按理论值连接电路如等效后图所示，并进行仿真，理论值如下
6.详细实验步骤及实验结果数据记录（包括各仪器、仪表量程及内阻的记录）
1.按图3.1搭建含源一端口网路电路，将该网络视为黑匣子，在端口外接测量电路。
闭合
开关前将电阻箱R L阻值调到最大。
2.如图
3.1断开外电路用示波器直接测量开路电压波形，记录开路电压U o.连接电路，如
下表所示测量参数U和I，按图3.2所示连接电路，记录开路电压U’o，如下表测量参数U’和I’。
7.实验结论
将所测值同仿真值比较，发现电压值基本接近，但电流值有较大误差，作如下处理：
由于R L 已知，U 结果较精确，由
L
R U I =
可得I 的测量值。
发现结果与仿真结果近似，可知交流电路中戴维宁定理成立，与负载、频率无关。
8.实验中出现的问题及解决对策
问题：在实验设计时没有考虑到电流钳夹的精度只有1mA ，导致测量的电流值误差过大。
对策：由L
R U
I =可知，因为U 的测量值较为精确，而R L 已知，所以可得电流的精确测量值。
9.本次实验的收获和体会、对电路实验室的意见或建议
收获：熟悉巩固了电路实验的基本操作，加深了对理论知识的理解。
建议：实验室可以配备精度较高的交流电流表。
10.参考文献
[1] 孙力山. 电路理论基础. 北京：高等教育出版社.
[2] 刘东梅. 电路实验教程. 北京：机械工业出版社.。