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机车电传动及控制 实验指导书 2006、12－27 交流调速SPWM变频电路及电压频率控制输出特性 一、实验目的 1、了解单相全桥逆变电路的工作原理及正弦波脉宽调制(SPWM)调频、调压的工作原理 2、了解单相异步电动机变频调速的原理及异步电动机变频调速的基本参数、V/F曲线 3、掌握三相异步电动机交流调速(SPWM)的基本原理和实现方法 二、实验设备 1、电力电子实验台 (主机) 2、RTDJ41单相电容运转电动机 (挂箱) 3、RTDJ10可调电阻器 (挂箱) 4、RTDL17单相异步电动机SPWM变频调节箱 (挂箱) 5、RTDL14-2A三相异步电机变频调速系统 (挂箱) 6、RTDJ37线绕式异步电机转子专用箱； 7、RTDJ36三相线绕式异步电机（△接法）； 8、测试转接盒； 9、根据自己的方案需要的实验设备。 10、双踪示波器 11、万用表 三、实验原理 图1、单相SPWM变频调速 图2、三相SPWM变频调速 图1和图2所示分别为单相和三相SPWM变频调速的主电路。单相异步电动机变频调速原理与三相异步电动机基本相同，下面以三相异步电动机的调速原理来说明，由电机学可知，电机的转速表达式为： 其中f1为定子供电频率；P为电机的磁极对数；S为转差率，由上式可知改变定子供电频率f1可以改变电机的同步转速，从而实现了在转差率S保持不变情况下的转速调节，为了保持电机的最大转矩不变，必须维持电机气隙磁通恒定，因而要求定子供电电压也随频率作相应调整。即 在忽略定子阻抗压降的情况下，，所以 其中，为常数。 为使气隙磁通恒定，在改变定子频率的同时必须同时改变电压U1，即。从而实现近似的恒磁通调速。 在额定频率以上调速时，定子电压不可能再与频率成正比地升高，只能保持在额定值，即U1=U1N ，此时气隙磁通φ随着频率f1的升高反而比例下降，这一段可看作近似恒功率调速。 图3、异步电动机变频调速的控制特性 四、实验内容 1、构建交流调速SPWM变频电路,研究SPWM调制的发生原理，测定与SPWM调制有关的各种波形； 2、研究比较在不同的U1/f1比值下系统的特性。 五、实验方法 1、按下实验台主电源电路面板上的启动按钮，打开RTDL17挂箱的电源开关，通过频率设定按钮改变正弦波的频率分别为30Hz、50Hz、60Hz,用示波器观察比较并记录RTDL17面板上S1、 S2处的正弦波和三角波信号,观察并记录G1～G4四个功率器件分别对应的1、2、3、4处的控制信号，注意比较它们的相位关系。 2、取下所有观察孔处的导线，按连线图连接电路，电源由直流调速电源的线电压提供，将频率分别设定为30Hz、50Hz、60Hz，观察并记录U0处的输出电压波形,并与理论值相比较。 3、改变挂箱上“V/F曲线选择”的钮子开关状态（总共有16中状态，拨到上面表示“1”，拨到下面，表示“0”），观察在不同的V/F值下，正弦波的频率和输出电压变化关系； 4、按图2连接三相SPWM变频调速电路，（异步电动机的三相定子绕组为Y接，转子绕组短接），将“调频模式选择开关”置于“调频调压方式”处，将调频方式开关置于“模拟”处，打开电源开关，改变频率，观察并记录频率分别为20Hz、30Hz、40Hz 、50Hz、55Hz、60Hz时电机的转速变化（三相SPWM调速时，RTDL14挂箱的S、V、P三个端子都悬空的时候，表示调制方式设定在SPWM方式下）。记录在不同V/F曲线下定子电压、频率和电机转速的关系。 特别提示: ①观察G1～G4的控制信号1、2、3、4时必须断开直流母线电压 ②双踪示波器的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点上,否则这两点会通过示波器的外壳发生短路；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,而探头接至各被测信号。 六、实验报告 画出与SPWM调制有关的信号波形，说明SPWM的基本原理； 画出SPWM变频器输出的V/F曲线，分析在0.5Hz~50Hz和50Hz~60Hz它对正弦信号的影响； 七、思考题 SPWM波形是如何产生的？输出电压频率、逆变器中全控器件开关频率各由什么因素决定？全控器件开关频率对输出电压的影响如何？ 改变V/F的比值，有何实际意义？ 直流调速多段桥整流电路及其性能分析 实验目的 了解单相一段和多段桥整流直流调速电路的工作原理，分析比较一段桥和多段桥电路结构、性能和电气参数的异同，如谐波、功率因素等。得出结论，总结规律或改进方案。 实验设备 电力电子实验台； RTDL28多段桥整流电路； RTDL11给定、负载及吸收电路； RTDJ10可调电阻器； 测试转接盒； R