直流斩波电路原理实验

一、实验目的

(1)加深理解斩波器电路的工作原理。

(2)掌握斩波器主电路、触发电路的调试步骤和方法。

(3)熟悉斩波器电路各点的电压波形。

二、实验所需挂件及附件

三、实验线路及原理

本实验采用脉宽可调的晶闸管斩波器，主电路见下页。其中VT1为主晶闸管，VT2为辅助晶闸管,C和L1构成振荡电路,它们与VD2、VD1、L2组成VT1的换流关断电路。当接通电源时，C经L1、VD1、L2及负载充电至+Ud0，此时VT1、VT2均不导通，当主脉冲到来时，VT1导通，电源电压将通过该晶闸管加到负载上。当辅助脉冲到来时，VT2导通，C通过VT2、L1放电，然后反向充电，其电容的极性从+Ud0变为-Ud0，当充电电流下降到零时，VT2自行关断，此时VT1继续导通。VT2关断后，电容C通过VD1及VT1反向放电，流过VT1的电流开始减小，当流过VT1的反向放电电流与负载电流相同的时候，VT1关断；此时，电容C继续通过VD1、L2、VD2放电，然后经L1、VD1、L2及负载充电至+Ud0，电源停止输出电流，等待下一个周期的触发脉冲到来。VD3为续流二极管，为反电势负载提供放电回路。

斩波主电路原理图

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,从而可达到调节输出直流电压的目的。VT1、VT2的触发脉冲间隔由触发电路确定。斩波器触发电路和原理可参见实验一内容。

实验接线如下图所示，电阻R用D42三相可调电阻，用其中一个900Ω的电阻；励磁电源和直流电压、电流表均在控制屏上。

直流斩波器实验线路图

四、实验内容

(1)直流斩波器触发电路调试。

(2)直流斩波器接电阻性负载。

(3)直流斩波器接电阻电感性负载（选做）。

五、预习要求

(1)阅读电力电子技术教材中有关斩波器的内容，弄清脉宽可调斩波器的工作原理。

(2)学习教材中有关斩波器及其触发电路的内容，掌握斩波器及其触发电路的工作原理及调试方法。

六、思考题

(1)直流斩波器有哪几种调制方式?本实验中的斩波器为何种调制方式?

(2)本实验采用的斩波器主电路中电容C起什么作用?

七、实验方法

(1)斩波器触发电路调试

调节DJK05面板上的电位器RP1、RP2，RP1调节锯齿波的上下电平位置，而RP2为调节锯齿波的频率。先调节RP2，将频率调节到200Hz～300Hz之间，然后在保证三角波不失真的情况下，调节RP1为三角波提供一个偏置电压（接近电源电压），使斩波主电路工作的时候有一定的起始直流电压，供晶闸管一定的维持电流，保证系统能可靠工作，将DJK06上的给定接入，观察触发电路的第二点波形，增加给定，使占空比从0.3调到0.9。

(2)斩波器带电阻性负载

①按上图实验线路接线，直流电源由电源控制屏上的励磁电源提供，接斩波主电路（要注意极性），斩波器主电路接电阻负载，将触发电路的输出“G1”、“K1”、“G2”、“K2”分别接至VT1、VT2的门极和阴极。

②用示波器观察并记录触发电路的“G1”、“K1”、“G2”、“K2”、波形，并记录输出电压Ud及晶闸管两端电压UVT1的波形，注意观测各波形间的相对相位关系。

③调节DJK06上的“给定”值，观察在不同τ（即主脉冲和辅助脉冲的间隔时间）时Ud的波形，并记录相应的Ud和τ，从而画出Ud=f(τ/T)的关系曲线，其中τ/T为占空比。

(3)斩波器带电阻电感性负载（选做）

要完成该实验，需加一电感。关断主电源后，将负载改接成电阻电感性负载，重复上述电阻性负载时的实验步骤。

八、实验报告

(1)整理并画出实验中记录下的各点波形，画出不同负载下Ud=f(τ/T)的关系曲线。

(2)讨论、分析实验中出现的各种现象。

九、注意事项

(1)可参考实验三的注意事项。

(2)触发电路调试好后，才能接主电路实验。

(3)将DJK06上的“给定”与DJK05的公共端相连，以使电路正常工作。

(4)负载电流不要超过0.5A，否则容易造成电路失控现象。

(5)当斩波器出现失控现象时，请首先检查触发电路参数设置是否正确，确保无误后将直流电源的开关重新打开。