第十章2三相马鞍波脉宽调制变频原理实验
实验10-2三相马鞍波脉宽调制变频原理实验
一、实验目的
(1)通过实验，掌握马鞍波脉宽调制的原理及其实现方法。
(2)熟悉与马鞍波脉冲宽度调制有关的信号波形。
二、实验所需挂件及附件
三、实验原理
马鞍波PWM调制技术是VVVF变频器中经常采用的技术，这种技术主要是通过对基波正弦信号注入三次谐波，形成马鞍波。
采用马鞍波做为参考波信号进行PWM调制，与SPWM调制方式相比，马鞍波调制的主要特点是电压较高，调制比可以大于1，形成过调制。
四、实验方法
(1)接通挂件电源，关闭电机开关，并将调制方式设定在马鞍波方式下（将控制部分V、P两端用导线短接，S端悬空），然后打开电源开关。
(2)点动“增速”按键，将频率设定在0.5Hz。
用示波器观测SPWM 部分的三相正弦波信号（在测试点“2、3、4”），三角载波信号（在测试点
158
“5”），三相SPWM调制信号（在测试点“6、7、8”）；再点动“转向”按键，改变转动方向，再观测上述各信号的相位关系的变化。
(3)逐步升高频率，直至50Hz处，重复以上的步骤。
(4)将频率设置为0.5Hz～60Hz的范围内改变，在测试点“2、3、4”观测马鞍波信号的频率和幅值的关系。
五、实验报告
(1)画出与马鞍波调制PWM有关的主要信号波形，说明马鞍波PWM 调制的基本原理。
(2)为什么采用马鞍波调制后的PWM输出电压比采用正弦波脉宽调制的PWM输出电压有较高的基波电压分量？
六、注意事项
由于马鞍波PWM调制技术是在正弦波脉宽调制（SPWM）的基础上发展而来，其调制的原理与正弦波脉宽调制完全一致。
故与正弦波脉宽调制共用其波形测试点。
159。
SPWM,马鞍波,空间矢量的变压变频调速
SPWM，马鞍波，空间矢量的变压变频调速
一．实验目的
（1）理解变压变频调速的原理
二．实验所需挂件
1 DJK01 电源控制屏该控制屏包含“三相电源输出”等几个模块。
2 DJK13三相异步电机变频调速控制
3 DJ24三相鼠笼式异步电机
三．实验步骤
1.将DJ24电机与DJK13 逆变输出部分连接，电机接成Δ形式，关闭电机开关，调制方式设定在SPWM 方式下（将S、V、P 的三端子都悬空）。
打开挂件电源开关，点动“增速”、“减速”和“转向”键，观测挂件工作是否正常，如果工作正常，将运行频率退到零，关闭挂件电源开关。
然后打开电机开关，接通挂件电源，增加频率、降低频率以及改变转向观测电机的转速变化。
2.观测调制信号幅值随频率的变化，观测磁通幅值随频率的变化。
3.采用马鞍波和电压空间矢量方式重复以上步骤。
四．预习要求
1.变压变频调速原理
五．实验报告
1.观察频率改变后电机转速的变化，画出不同变频模式下的V/F曲线
六．注意事项
1.在频率不等于零的时候不得打开电机开关。
电机控制实验二：正弦脉宽调制(SPWM)变频调速系统
课程名称：电机控制指导老师：成绩：实验名称：正弦脉宽调制（SPWM）变频调速系统实验类型：同组学生姓名：一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一、实验目的和要求1.加深理解自然采样法生成SPWM波的机理和过程2.熟悉SPWM变频调速系统中直流回路、逆变桥功率器件和微机控制电路之间的连接3.了解SPWM变频器运行参数和特性二、实验内容和原理1.实验内容（1）用SPWM变频器驱动三相异步电动机实现调速运行（2）改变调制方式，观察变频器调制波形、不同负载时的电动机端部电压、线电流波形（3）改变V/f曲线，观察版聘妻在不同低频补偿条件下的低速运行情况（4）改变变频调速系统的加速时间，观察系统的加减速过程2.实验原理SPWM变频调速系统主要由不控整流桥、电容滤波、直流环节电流采样（串采样电阻）、MOSFET逆变桥、MOSFET驱动电路、8031单片微机数字控制情况、控制键盘与运行显示等环节组成。
实验系统的组成如下图所示：本实验系统的性能指标如下：（1）运行频率f1可在1~60Hz的范围内连续可调（2）调制方式①同步调制：调制比F=3~123可变，步增量为3；②异步调制：载波频率f0=0.5~8kHZ可变，步增量为0.5kHZ;③混合调制：系统自动确定各运行频率下的调制比。
控制方式和运行显示控制图如下：SPWM变频器控制键盘与运行显示面板图（3）V/f曲线有4条V/f曲线可供选择，以满足不同的低频电压补偿要求，曲线如下图所示：曲线1：f1=1~50Hz, U1/f1=220/50=4.4V/Hzf1=51~60Hz, U1=220V曲线2：f1=1~5Hz, U1=21.5Vf1=6~50Hz, U1/f1=220/50=4.4V/Hzf1=51~60Hz, U1=220V曲线3：f1=1~8Hz, U1=34.5Vf1=9~50Hz, U1/f1=220/50=4.4V/Hzf1=51~60Hz, U1=220V曲线4：f1=1~10Hz, U1=43Vf1=11~50Hz, U1/f1=220/50=4.4V/Hzf1=51~60Hz, U1=220V（4）加速时间可在1~60s区间设定电机从静止加速到额定速度所需要的时间，10s以下步增量为1s，10s到60s步增量为5s。
SPWM,马鞍波,空间矢量逆变原理
SPWM，马鞍波，空间矢量逆变原理
一．实验目的
（1）理解三种常用的逆变技术原理
（2）熟悉载波与调制波波形
二．实验所需挂件
1 DJK01 电源控制屏该控制屏包含“三相电源输出”等几个模块。
2 DJK13三相异步电机变频调速控制
3 示波器
三．实验步骤
1.将S，V，P悬空，观察SPWM的调制波和载波波形，观察中逐渐增加频率
2.将V，P短接，S悬空，观察马鞍波的调制波和载波
3.将S，V短接，P悬空，观察电压空间矢量的调制波和载波
四．预习要求
1.三种逆变器原理
五．实验报告
1.画出SPWM的连线
2.简述采用马鞍波调制的原因
3.简述电压空间矢量的原理
六．注意事项
1. S，P不能短接。
实验二 正弦脉宽调制(SPWM)变频调速实验
机电运动控制系统 机电运动控制系统 直流电动机的控制 SPWM变频调速
SPWM变频调速实验
4、实验内容
＊ 运行频率f1=5Hz，比较研究 ① 载波频率f0=500Hz、1000Hz、2000Hz下，电机低 速运行的噪声、振动、转速平稳程度， ② 描述不同V/f曲线下的起动能力 ③ 记录f0=2000Hz时线电压/线电流波形
SPWM变频调速实验
5、实验注意
（1）操作注意 ＊ 观测电机电压、电流时注意探头公共地线接法 以U相为例
探头1
U V W
示波器探头地线
M
探头2
采样电阻
＊ 波形采集 使用示波器采集，自带拍照工具。
机电运动控制系统 机电运动控制系统 直流电动机的控制 SPWM变频调速
SPWM变频调速实验
5、实验注意
（1）实验报告注意 ＊ 对实验波形，对照PWM调制理论进行分析，特别 是记录的波形 ＊ 对观察、描述的实验内容作详尽的描述、分析， 得出和符理论的结论，特别报告： ① 不同调制比对运行性能的影响 ② 低速运行平稳性与调制比关系
（2）驱动电路 脉冲变换→光电隔离→施加在MOSFET栅极
机电运动控制系统 机电运动控制系统 直流电动机的控制 SPWM变频调速
SPWM变频调速实验
（3）过流保护 Idc
——主电路4-5间接采样电阻，检测其上电压 ——过流后发出“OC”信号 ● 封锁驱动电路脉冲 ● MP保护电路工作，显示“OC”，并停机 解除停机，按复位键。
1. 加深理解自然采样法形成双极性SPWM的机理； 2. 熟悉SPWM变频器功率主电路、控制电路的结构和连接 关系； 3. 了解SPWM调制三种控制方式、控制参数及输出波形。
机电运动控制系统 机电运动控制系统 直流电动机的控制 SPWM变频调速
实验10 PWM实验
实验十PWM实验一、实验目的1、了解PWM的基本原理；2、掌握PWM控制的编程方法。
二、实验内容1、编写程序对PWM控制器输出8000Hz 2/3占空比的数字信号控制蜂鸣器；2、编写程序改变PWM控制器输出频率；3、编写程序改变PWM控制器输出占空比。
三、实验设备1、硬件：JX44B0实验板；PC机；JTAG仿真器；2、软件：PC机操作系统（WINDOWS 2000）;ARM Developer Suite v1.2；Multi-ICE V2.2.5(Build1319)；四、基础知识1、掌握在ADS集成开发环境中编写和调试程序的基本过程。
2、了解ARM 应用程序的框架结构。
五、实验说明1、脉宽调制的基本原理虽然模拟电压和电流可直接用来进行控制，且看起来直观简单，但它并非经济可行。
首先，模拟电路容易随时间漂移，因而难以调节。
精密模拟电路虽然可以解决这个问题，但这种电路可能非常庞大、笨重和昂贵；其次，模拟电路有可能严重发热，其功耗相对于工作元件两端电压和电流的乘积成正比；最后，模拟电路还可能对噪声很敏感，任何扰动或噪声都肯定会改变电流值的大小。
通过数字方式控制模拟电路可以大幅度降低系统的成本和功耗，让信号保持为数字形式还可以将噪声影响降到最小。
这是因为噪声只有在强到足以将逻辑1改变为逻辑0，或将逻辑0改变为逻辑1时才能对数字信号产生影响。
PWM（脉宽调制）是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。
PWM是一种对模拟信号的电平进行数字编码的方法，它的优点就是从处理器到被控制系统信号是数字式的，无需进行数模转换。
通过高分辨率计数器的使用，方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。
PWM信号仍然是数字的，因为在给定的任何时刻，满幅值的直流供电要么完全有（ON），要么完全无（OFF）。
电压或电流源是以一种通（ON）或断（OFF）的重复脉冲序列被加到模拟负载上去的。
通的时候即是直流供电被加载到负载上的时候，断的时候即是供电被断开的时候。
实验室展板内容
信号与系统实验室Signal and SystemLaboratory实验室功能：本实验室配备信号与系统实验箱，TKGP-1型高频电子试验箱，示波器，高频信号发生器，万用表等32台套.可以支持《高频电子线路》和《信号与系统》等课程的实验教学。
实验内容：基本运算单元无源和有源滤波器系统时域响应的模拟解非正弦信号的分解与合成二阶网络函数的模拟二阶网络状态轨迹的显示LC与晶体振荡器实验通频带展宽实验非线性波形变换实验幅度调制与解调实验锁相调频与鉴频实验函数信号发生实验数字调频与解调实验数字信号发生实验集成乘法器混频实验小信号调谐放大实验电视图像中放检波实验电视伴音中放鉴频实验电子设计制作实训实验室ElectronicDesignLaboratory实验室配置：配备数字存储示波器20台，函数信号发生器20台，双踪示波器20台，双路直流稳压电源20台，超高频毫伏表20台，数字万用表20台，单片机仿真系统20套。
EDA实验系统20套，联想启天M8250计算机12台，制版系统1套。
实验室功能：重点培养学生的电子产品设计，仿真和制作的能力。
通过本实验室的综合实验，使学生理解各个实验设备的原理和功能，锻炼动手能力。
培养学生成为全面熟悉电子产品制作工艺，有一定的理论知识、熟练的操作技能、实用能力较强的高校毕业生。
物联网实验室Internet of ThingsLaboratory实验室功能：本实验室配备配备了博创智联UP CUP IOT-A9-II型物联网嵌入式教学平台32台、计算机32台、THPLC－2型可编程控制器实验箱及手持编程器32套，可支持“可编程控制器及其应用”等课程的实验教学，直观地进行PLC的基础指令练习，多个PLC实际应用的模拟实验。
实验内容：点对点无线通讯实验点对多点无线通讯实验Z-Stack7007协议栈入门实验基于Zstack的无线组网实验基于Zstack的无线数据（温湿度）传输实验基于Zstack的串口控制LED实验基于Zstack的串口透传实验RFID读卡实验数码管显示控制实验装配流水线模拟控制实验步进电机模拟控制实验LED数码显示控制机械手动作的模拟邮件分拣系统模拟加工中心的模拟控制十字路口交通灯模拟实验电梯模拟控制系统实验传送带模拟控制实验可编程控制器的指令编程练习直线运动控制系统轧钢机控制系统模拟自动售货机的模拟控制实验，液体混合装置控制的模拟ACM实验室ACM Laboratory实验室功能：实验内容：通信技术实验室Communication Technology Laboratory实验室功能：本实验室配备通信技术综合实验台31台套，可供60人同时实验。
03.学习情境1-学习性工作任务3-(实训项目1)： 三相正弦波脉宽调制SPWM变频原理实验
学习情境 1-学习性工作任务3
16
《通用变频器应用技术》
3.5
实训理论基础及主要环节演示
3. 实训所用主要挂件认识
SPWM的变频原理的波形观 测： 测试点1：V/F函数的 电压输出。 测试点2、3、4：在 SPWM模式下为三相正弦波 信号。 测试点5：高频三角波 调制信号。 测试点6、7、8：调制 后的三相波形。
学习情境 1-学习性工作任务3
7
《通用变频器应用技术》
3.5
实训理论基础及主要环节演示
1. PWM脉宽调制的方式 PWM脉宽调制的方式很多： 由调制脉冲(调制波) 的极性可分为单极性和 双极性； 由参考信号和载波 信号的频率关系可分为 同步调制方式和异步调 制方式。 参考信号为正弦波 的脉冲宽度调制叫做正 弦波脉冲宽度调制 （SPWM）。
《通用变频器应用技术》
通用变频器应用技术
学习情境 1-学习性工作任务3
1
《通用变频器应用技术》
学习性工作任务3-（实训项目1）
学习情境1：
变频器的认识
三相正弦波脉宽调制SPWM变频原理
（2学时）
学习情境 1-学习性工作任务3
2
《通用变频器应用技术》
1.3
学习任务引入
为了使电动机的运行性能优良，
电动机变频调速技术通常采用正弦 波脉冲宽度调制的方法，简称SPWM
方法。
当正弦调制波与载频三角波相 交时，由它们的交点确定逆变器开
关器件的通断时刻，从而获得的一
系列等幅且脉宽随时间按正弦规律 变化的的矩形波。而这一系列矩形 波的平均值近似一个频率和大小都 与调制波有关的一个正弦信号。
学习情境 1-学习性工作任务3
变频实验报告
变频实验报告
通过变频实验，了解并掌握变频器的常见应用与工作原理，特别是变频器在电机调速中的作用。
实验仪器与材料：
1. 三相异步电动机
2. 变频器
3. 电流表
4. 电源
5. 连接线等
实验原理：
变频器是一种能够改变交流电源频率的装置，通过调整电源的频率和电压，实现对电动机转速进行调节。
变频器具有快速启动、调速范围宽、响应速度快等优点，在工业生产中得到广泛应用。
实验步骤：
1. 将电动机与变频器连接，确保电源正确接入。
2. 打开电源，将变频器面板上的参数设定为实验要求的数值。
3. 逐步调整变频器的输出频率，观察电动机转速的变化并记录数据。
4. 重复上述步骤，改变参数和频率范围，观察电动机的转速和电流的变化。
实验结果与分析：
通过实验我们可以观察到，随着变频器输出频率的增加，电动机的转速也随之增加。
在一定范围内，变频器能够实现电动机的连续调速。
此外，我们还可以观察到，随着变频器输出频率的增加，电动机的电流也会相应增加。
这是由于变频器提供的输入电压增加，导致电动机负荷增大，从而产生更大的电流。
实验结论：
通过变频实验，我们深入了解了变频器在电机调速中的作用和工作原理。
变频器能够改变交流电源的频率，从而调节电动机的转速。
通过调整变频器的参数，我们可以实现电动机的连续调速，并根据需求进行相应的控制和调整。
变频器在工业生产中具有广泛的应用前景，能够提高电动机的效率和稳定性，降低能耗和维护成本，因此对其进行深入了解和掌握具有重要意义。
三相正弦波脉宽调制变频原理实验
三相正弦波脉宽调制变频原理实验
三相正弦波脉宽调制变频是一种常见的变频技术，它的基本原理是通过调整三相正弦波的脉宽来控制交流电机的转速。
下面是该实验的步骤：
1. 准备实验设备。
需要一台交流电机、一台三相变频器、一台三相波形发生器、一台示波器、两个三相电容和一些导线等。
2. 将三相波形发生器连接到三相变频器的输入端，将三相变频器的输出端连接到交流电机，并根据需要设置变频器的参数（频率、电压等）。
3. 使用示波器观察三相正弦波的波形，并将它们与标准波形进行比较，以确保它们的频率和幅值是准确的。
4. 调节三相正弦波的脉宽，通过改变脉宽来控制电机的转速。
可以通过改变脉宽来调节电机的转速，在此过程中需要注意，脉宽过小容易导致电机不能正常工作，而脉宽过大则会导致电机损坏。
5. 使用示波器观察电机的输出波形，并与标准波形进行比较，以验证该技术的有效性。
综上所述，三相正弦波脉宽调制变频是一种非常常见和有效的变频技术，它可以通过调整三相正弦波的脉宽来控制电机的转速，为工业生产和家庭生活带来
了很多便利。
实验实训一三相正弦波脉宽调制（spwm）变频原理实验一、实验目的
实验实训一三相正弦波脉宽调制（SPWM）变频原理实验一、实验目的1．掌握SPWM的基本原理和实现方法。
2．熟悉与SPWM控制有关的信号波形。
二、实验设备DJK01电源控制屏 1个DJK13三相异步电动机变频调速控制 1套示波器 1台三、实验线路及原理实验线路及原理可参看相关的教材。
四、实验步骤1．接通挂件电源，关闭电机开关，调制方式设定在SPWM方式（将控制部分S、V、P 的三个端子都悬空），然后开启电源开关。
2．点动“增速”按键，将频率设定在0.5HZ，用示波器在SPWM部分观测三相正弦波信号（在测试点“2、3、4”），观测三角载波信号（在测试点“5”），三相SPWM调制信号（在测试点“6、7、8”）；再点动“转向”按键，改变转动方向，观测上述各信号的相位关系变化。
3．逐渐升高频率，直至到达50HZ处，重复以上的步骤。
4．将频率设置为0.5HZ~60HZ的范围内改变，在测试点“2、3、4”中观测正弦波信号的频率和幅值的关系。
五、实验注意事项实验中一定要先把电机的开关关闭。
六、实验报告及要求1．画出与SPWM调制有关信号波形，说明SPWM的基本原理。
2．分析在0.5HZ~50HZ范围内正弦波信号的幅值与频率的关系。
3．分析在50HZ~60HZ范围内正弦波信号的幅值与频率的关系。
4．写出本实验的心得与体会。
实验实训二变频器的面板操作及运行一、实验目的1．了解变频器的操作方法及显示特点。
2．了解并熟悉变频器的各种运行模式。
3．熟练掌握变频器运行方式的切换和参数的预置方法。
二、实验实训设备三菱FR-A540系列变频器 1台三、实验内容及步骤1．熟悉变频器的面板操作1）仔细阅读变频器的面板介绍，掌握在监视模式下（MON灯亮）显示Hz、A、V的方法，以及变频器的运行方式、PU运行（PU灯亮）、外部运行（EXT灯亮）之间的切换方法。
2）全部清除操作为了实验能顺利进行，在实验开始前要进行一次“全部清除”操作，步骤如下：①按下MODE键至运行模式，选择PU运行（PU灯亮）。