实验八 单相斩控式交流调压电路实验V1.0版

电力电子试验

实验八 单相斩控式交流调压电路实验

一、实验目的

(1)熟悉斩控式交流调压电路的工作原理。

(2)了解斩控式交流调压控制集成芯片的使用方法与输出波形。 二、实验所需挂件及附件

三、实验线路及原理

斩控式交流调压主电路原理如图6-30所示。

图6-30 斩控式交流调压主电路原理图

一般采用全控型器件作为开关器件，其基本原理和直流斩波电路类似，只是直流斩波电路的输入是直流电压，而斩控式交流调压电路输入的是正弦交流电压。在交流电源ui的正半周，用V1进行斩波控制，用V3给负载电流提供续流通道；在ui的负半周，用V2进行斩波控制，用V4给负载电流提供续流通道。设斩波器件V1、V2的导通时间为ton，开关周期为T，则导通比为α=ton/T，和直流斩波电路一样，通过对α的调节可以调节输出电压U0。

图6-31给出了电阻负载时负载电压U0和电源电流i1(也就是负载电源)的波形。可以看出电源电流的基波分量是与电源电压同相位的。即位移因数为1。电源电流不含低次谐波，只含和开关周期T有关的高次谐波，这些高次谐波用很小的滤波器即可滤除，这时电路的功率因数接近于1。

斩控式交流调压控制电路方框图如图6-32所示，PWM占空比产生电路使用美国Silicon General公司生产的专门PWM集成芯片SG3525，其内部电路结构及各引脚功能可参见实验三半桥型开关稳压电源；在交流电源ui的正半周，V1进行斩波控制，用V3给负载电流提供续流通道，

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V4关断；在ui的负半周，V2进行斩波控制，V3关断，用V4给负载电流提供续流通道。控制信号与主电路的电源必须保持同步。

图6-31 电阻负载斩控式交流调压电路波形

图6-32 斩控式交流调压控制电路方框图

四、实验内容

(1)控制电路波形观察。 (2)交流调压性能测试。 五、思考题

(1)比较斩控式交流调压电路与相控交流调压电路的调压原理、特征及其功率因数？ (2)采用何种方式可提高斩控式交流调压电路输出电压的稳定度？

(3)对斩控式交流调压电路的输出电压波形作谐波分析？ 六、实验方法

由于主电路的电源必须与控制信号保持同步，因此主电路的电源不需要外部接入。但是为

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了能同时观察两路控制信号之间的相位关系，主电路的开关K是串接在电源开关之后的。在观察控制信号时将开关打在断状态。

(1) 控制电路波形观察

①断开开关K，使主电路不得电，接通电源开关，用双踪示波器观察控制电路的波形，并记录参数。

②测量控制信号V1与V4、V2与V3之间的死区时间。 (2) 交流调压性能测试

①接入电阻负载（220V/25W的白炽灯），接通开关K，调节PWM占空比调节电位器，改变导通比α，（即改变Ur值）使负载电压由小增大，记录输出电压的波形，并测量输出电压。

②接入电阻、电感性负载，（即与白炽灯串接一个电感作为负载）重复上述实验步骤。 七、实验报告

在方格纸上画出控制信号与不同负载下的输出电压波形并分析。 八、注意事项

双踪示波器有两个探头，可同时测量两路信号，但这两探头的地线都与示波器的外壳相连，所以两个探头的地线不能同时接在同一电路的不同电位的两个点上，否则这两点会通过示波器外壳发生电气短路。为此，为了保证测量的顺利进行，可将其中一根探头的地线取下或外包绝缘，只使用其中一路的地线，这样从根本上解决了这个问题。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，探头各接至被测信号，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。