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自动化（院、系）自动化专业112 班组电力电子技术课实验二、基于Simuilink的直流斩波电路仿真实验一、实验目的(1)加深理解直流斩波电路的工作原理。
(2)学会应用Matlab的可视化仿真工具Simulink以及元器件的参数设置。
二、实验内容2.1理论分析2.1.1直流降压斩波电路直流降压斩波电路原理图如图1(a)所示。
图中用理想开关S代表实际的电力电子开关器件；R为纯阻性负载。
当开关S在ton时间接通时，加到负载电阻上的电压Uo等于直流电源Ud。
当开关S在toff时间断开时,输出电压为零,直流变换波形如图1(b)所示。
输出电压平均值为：Uo=ton/Ts*Ud= D*Ud(1)式中：ton为斩波开关S在一个周期内的导通时间；toff为斩波开关S在一个周期内的关断时间；Ts为斩波周期,Ts= ton+toff；D为占空比，D = ton/Ts。
由此可见，改变导通占空比D，就能够控制斩波电路输出电压Uo的大小。
由于D是在0~1之间变化的系数，因此输出电压Uo总小于输入电压Ud，即为降压输出。
（院、系）专业班组课2.1.2直流升降压斩波电路升降压斩波电路输出电压平均值为：Uo=-ton/toff*Ud=-D/（1-D）*Ud 式中：负号表示输出电压与输入电压反相。
当D =0.5时，Uo=Ud；当D>0.5时，Uo>Ud，为升压变换;当D<0.5时，Uo<Ud,为降压变换。
2.2仿真设计2.2.1直流降压斩波电路图2为由IGBT组成的Buck直流变换器仿真模型，IGBT按默认参数设置,并取消缓冲电路即RS=5Ω；CS=0；电压源参数取US=200 V，E=80 V；负载参数取R=10Ω，L=5 mH。
打开仿真参数窗口，选择ode23tb算法,相对误差设置为1e -03，开始仿真时间设置为0，停止仿真时间设置为0.01 s，控制脉冲周期设置为0.001 s(频率为1 000 Hz)，控制脉冲占空比。
XXX学院实验报告学院：专业：班级：成绩：姓名：学号：组别：组员：实验地点：实验日期：指导教师签名：验（序号）项目名称：直流斩波电路的性能研究（六种典型线路）实验五直流斩波电路的性能研究（六种典型线路）一、实验目的(1)熟悉直流斩波电路的工作原理。
(2)熟悉各种直流斩波电路的组成及其工作特点。
(3)了解PWM 控制与驱动电路的原理及其常用的集成芯片。
二、实验所需挂件及附件三、实验线路及原理1、主电路①、降压斩波电路(Buck Chopper)降压斩波电路(Buck Chopper)的原理图及工作波形如图4-12 所示。
图中V 为全控型器件，选用IGBT。
D 为续流二极管。
由图4-12b 中V 的栅极电压波形U GE 可知，当V 处于通态时，电源U i 向负载供电，U D=U i。
当V 处于断态时，负载电流经二极管D 续流，电压U D 近似为零，至一个周期T 结束，再驱动V 导通，重复上一周期的过程。
负载电压的平均值为：式中t on 为V 处于通态的时间，t off 为V 处于断态的时间，T 为开关周期，α为导通占空比，简称占空比或导通比(α=t on/T)。
由此可知，输出到负载的电压平均值U O 最大为U i，若减小占空比α，则U O 随之减小，由于输出电压低于输入电压，故称该电路为降压斩波电路。
图4-12 降压斩波电路的原理图及波形②、升压斩波电路(Boost Chopper)升压斩波电路(Boost Chopper)的原理图及工作波形如图4-13 所示。
电路也使用一个全控型器件V。
由图4-13b 中V 的栅极电压波形U GE 可知，当V 处于通态时，电源U i 向电感L1 充电，充电电流基本恒定为I1,同时电容C1 上的电压向负载供电，因C1 值很大，基本保持输出电压U O 为恒值。
设V 处于通态的时间为t on，此阶段电感L1 上积蓄的能量为U i I1t on。
当V 处于断态时U i和L1 共同向电容C1 充电，并向负载提供能量。
直流降压斩波电路实验报告实验目的本实验旨在研究直流降压斩波电路的原理、特性及其在实际电路中的应用。
实验原理直流降压斩波电路是一种常见的电源电路，它通过将输入直流电压降低到所需的输出电压，并对电路中的纹波进行滤波以获得平稳的输出。
直流降压斩波电路的核心元件是电容和二极管。
实验设备本实验所使用的设备和元件如下： - 直流电源 - 变压器 - 滤波电容 - 整流二极管 - 负载电阻 - 示波器 - 万用表实验步骤1.将直流电源连接至变压器的输入端，设置合适的输入电压。
2.通过变压器将输入电压降低到所需的输出电压。
3.将滤波电容并联在输出端，以滤除输出电压中的纹波。
4.将整流二极管连接在滤波电容的正极，确保输出电压为正。
5.将负载电阻连接在整流二极管和滤波电容之间，作为电路的负载。
6.使用万用表测量输出电压和电流，记录实验数据。
7.使用示波器观察输出电压的波形，并测量其纹波水平。
8.分析实验结果，总结直流降压斩波电路的特性和应用。
实验结果与分析根据实验数据测量和示波器观察，我们得到了直流降压斩波电路的输出电压和波形。
通过测量输出电压和电流的关系，我们可以计算出电路的输出功率和效率，并分析其特性和应用。
结论通过本实验，我们深入研究了直流降压斩波电路的原理、特性及其在实际电路中的应用。
通过实验数据的测量和分析，我们得出了该电路的特性和性能参数，并对其应用进行了讨论。
实验结果表明，直流降压斩波电路在电源电路中起着重要作用，能够将输入直流电压降低到所需的输出电压，并对输出电压进行滤波以获得平稳的输出。
致谢感谢实验室老师对本实验的指导和支持，感谢实验室的同学们在实验过程中的帮助和合作。
参考文献[1] XXX，XXXX年，XXXX出版社。
[2] XXX，XXXX年，XXXX期刊。
实验二 直流斩波电路的性能研究一、实验目的(1)熟悉直流斩波电路的工作原理。
(2)熟悉各种直流斩波电路的组成及其工作特点。
(3)了解PWM 控制与驱动电路的原理及其常用的集成芯片。
三、实验线路及原理1、主电路①、降压斩波电路(Buck Chopper)降压斩波电路(Buck Chopper)的原理图及工作波形如图6-1所示。
图中V 为全控型器件，选用IGBT 。
D 为续流二极管。
由图6-1b 中V 的栅极电压波形U GE 可知，当V 处于通态时，电源U i 向负载供电，U D =U i 。
当V 处于断态时，负载电流经二极管D 续流，电压U D 近似为零，至一个周期T 结束，再驱动V 导通，重复上一周期的过程。
负载电压的平均值为：式中t on 为V 处于通态的时间，t off 为V 处于断态的时间，T 为开关周期，α为导通占空比，简称占空比或导通比(α=t on /T)。
由此可知，输出到负载的电压平均值U O 最大为U i ，若减小占空比α，则U O 随之减小，由于输出电压低于输入电压，故称该电路为降压斩波电路。
(a)电路图 (b)波形图图6-1 降压斩波电路的原理图及波形②、升压斩波电路(Boost Chopper)升压斩波电路(Boost Chopper)的原理图及工作波形如图6-2所示。
电路也使用一个全控型器件V 。
由图6-2b 中V 的栅极电压波形U GE 可知，当V 处于通态时，电源U i 向电感L 1充电，充电电流基本恒定为I 1,同时电容C 1上的电压向负载供电，因C 1值很大，基本保持输出电压U O 为恒值。
设V 处于通态的时间为t on ，此阶段电感L 1上积蓄的能量为U i I 1t on 。
当V 处于断态时U i 和L 1共同向电容C 1充电，并向负载提供能量。
设V处于断态的时间为t off ，则在此期间电感L 1释放的能量为(U O -U i ) I 1t on 。
当电路工作于稳态时，一个周期T 内电感L 1积蓄的能量与释放的能量相等，即：ii on i off on on o aU U TtU t t t U ==+=U GEU D tt tU Ot ont offT U i-+-+UU i I 1t on =(U O -U i ) I 1t off 上式中的T/t off ≥1,输出电压高于电源电压，故称该电路为升压斩波电路。
直流降压斩波电路实验报告
一、实验目的
本实验的主要目的是了解直流降压斩波电路的工作原理，掌握电路的搭建方法和调试技巧，同时能够通过实验数据分析和计算得出电路的性能参数。
二、实验原理
直流降压斩波电路是一种常用的电源调节电路，它可以将高压直流电源转换为低压直流电源。
该电路由三个部分组成：变压器、整流滤波器和斩波稳压器。
其中变压器主要起到降压作用，整流滤波器则可以将交流信号转换为直流信号，并对信号进行平滑处理，最后斩波稳压器则可以对输出信号进行稳定控制。
三、实验步骤
1. 搭建直流降压斩波电路。
2. 连接示波器和负载。
3. 调节变压器输出电压为所需输出值。
4. 调节斩波管触发角度和输出信号稳定性。
5. 记录实验数据并进行分析。
四、实验注意事项
1. 实验过程中应注意安全，避免触电等事故。
2. 严格按照步骤操作，避免误操作导致电路损坏。
3. 实验数据应准确记录，避免误差产生。
五、实验结果分析
通过实验数据的分析和计算，可以得出直流降压斩波电路的性能参数。
其中包括输出电压、输出电流、效率等指标。
同时还可以观察到斩波
管的触发角度对输出信号稳定性的影响，并对电路进行优化调整。
六、实验总结
本次实验通过搭建直流降压斩波电路并进行调试和分析，深入了解了
该电路的工作原理和性能参数计算方法。
同时也提高了我们的实验技
能和安全意识，为今后的学习和科研奠定了基础。
实验2 直流斩波电路的性能研究1 实验目的熟悉降压斩波电路和升压斩波电路的工作原理，掌握这两种基本斩波电路的工作状态及波形情况。
2 实验内容(1）熟悉实验装置的电路结构和主要元器件，检查实验装置输入和输出的线路连接是否正确，检查输入保险丝是否完好，以及控制电路和主电路的电源开关是否在“关”的位置。
电路原理图见实验图2。
斩波电路的直流输入电压ui由交流电经整流得到，如实验图2a所示。
实验图2b和c分别为降压斩波主电路和升压斩波主电路。
实验图2d为控制和驱动电路的原理图，控制电路以专用PWM控制芯片SG3525为核心构成，控制电路输出占空比可调的矩形波，其占空比受uco控制。
实验图2 降压斩波和升压斩波主电路及控制电路a）直流供电电源b）降压斩波主电路c）升压斩波主电路d）控制和驱动电路(2)接通控制电路电源，用示波器分别观察锯齿波和PWM信号的波形（实验装置应给出测量端，位置在图中已标出），记录其波形、频率和幅值。
调节Ur的大小，观察PWM信号的变化情况。
(3)斩波电路的输入直流电压ui由低压单相交流电源经单相桥式二极管整流及电感电容滤波后得到。
接通交流电源，观察ui波形，记录其平均值。
(4)斩波电路的主电路包括降压斩波电路和升压斩波电路两种，分别如实验图2b、c所示，电路中使用的器件为电力MOSFET，注意观察其型号、外形等。
(7)切断各处电源，将直流电源ui与升压斩波主电路连接，断开降压斩波主电路。
检查接线正确后，接通主电路和控制电路的电源。
改变ur值，每改变一次ur，分别观测PWM信号的波形、电力MOSFET V的栅源电压波形、输出电压uo的波形、输出电流io的波形，记录的PWM信号占空比a，ui、uo的平均值Ui和Uo。
(8)改变负载R的值，重复上述内容7。
直流斩波电路研究实验报告直流斩波电路研究实验报告引言直流斩波电路是一种常见的电子电路，它可以将直流电转换为可变的脉冲电流。
在本次实验中，我们将研究直流斩波电路的原理和性能，并通过实验验证其工作效果。
一、实验目的本次实验旨在通过搭建直流斩波电路，研究其工作原理和性能，并通过实验结果验证理论分析的正确性。
二、实验原理直流斩波电路由三个主要部分组成：输入直流电源、可变电阻和输出负载。
当输入直流电压经过可变电阻调节后，通过开关控制，形成一系列脉冲电流，最后通过输出负载得到所需的电压波形。
三、实验步骤1. 搭建直流斩波电路：将输入直流电源与可变电阻相连，并接入开关和输出负载。
2. 调节可变电阻：通过调节可变电阻的阻值，控制输出电压的大小。
3. 控制开关：通过控制开关的开关频率和占空比，调节输出脉冲的频率和宽度。
4. 观察输出波形：使用示波器观察输出波形，并记录实验数据。
四、实验结果与分析通过实验观察和数据记录，我们得到了直流斩波电路的输出波形。
根据理论分析，我们可以得出以下结论：1. 输出波形的频率和宽度与开关的开关频率和占空比有关。
当开关频率较高且占空比较大时，输出波形的频率较高且宽度较宽。
2. 输出波形的幅值与输入直流电压和可变电阻的阻值有关。
当输入直流电压较高且可变电阻的阻值较小时，输出波形的幅值较大。
五、实验结论通过本次实验，我们验证了直流斩波电路的工作原理和性能。
我们发现，通过调节可变电阻和控制开关，我们可以得到不同频率、宽度和幅值的输出波形。
这种电路在实际应用中具有广泛的用途，例如在电力变换、电子通信和电动机控制等领域都有重要的应用。
六、实验总结通过本次实验，我们对直流斩波电路有了更深入的了解。
我们通过实验验证了理论分析的正确性，并掌握了搭建和调节直流斩波电路的方法。
在实验过程中，我们还学会了使用示波器观察和记录波形数据的技巧。
这些实验技能对我们今后的学习和研究都具有重要的意义。
七、参考文献[1] 张三, 李四. 直流斩波电路原理与应用[M]. 北京：电子工业出版社，2010.[2] 王五, 赵六. 电子电路实验指导[M]. 北京：高等教育出版社，2015.以上为直流斩波电路研究实验报告的主要内容。
直流斩波电路原理实验报告【实验日期】2021年05月24日【实验目的】1. 了解直流斩波电路的工作原理。
2. 掌握直流斩波电路的实现方法。
3. 学会使用示波器观测斩波电路的输出波形。
直流斩波电路是一种将直流电信号转换为可控的脉冲信号的电路。
斩波电路是通过对输入直流电压进行切割，使其呈现出一个矩形脉冲的形式，从而得到一个近似于正弦波的波形。
直流斩波电路的核心部件是斩波元件（如晶闸管、场效应管等），它的主要作用是控制输出信号的幅度和频率。
直流斩波电路的两个主要类型是单相半波斩波电路和单相全波斩波电路。
单相半波斩波电路将正弦波输入信号的负半周期直接截去，只保留正半周期，这样就可以得到一个具有不同占空比（也称为工作比）脉冲的输出信号。
如果幅度和频率能够精确控制，输出信号的形状就可以接近正弦波。
单相全波斩波电路通过使用两个斩波器，将正弦波信号的负半周期和正半周期都切割，然后将两个斩波器的输出信号相加，可以得到一个输出波形更接近正弦波的脉冲信号。
1. 直流电源2. 稳压电源3. 晶闸管4. 电阻5. 电容6. 示波器7. 多用电表1. 按照电路图连接电路。
2. 接通直流电源和稳压电源，调节稳压电源输出电压，并使用多用电表检测电压值。
3. 使用示波器观测晶闸管的正向电压和负向电压，并实时记录值。
4. 调节输入直流电压和斩波角度，观察输出脉冲信号的波形变化，并记录每个角度的输出波形。
通过实验可以得到不同控制角度下的直流斩波输出波形，并可以根据输出波形的变化情况分析电路的工作性质。
当斩波角度较小时，输出波形接近正弦波，但波形略有扭曲；当斩波角度增大时，输出波形形态变化，幅度减小，频率增大，直到波形变为矩形脉冲，输出电压为零。
通过本次实验可以深入了解直流斩波电路的工作原理和实现方法，掌握使用示波器观测输出波形的方法，同时也可以理解不同控制角度下的输出波形变化特点。
直流斩波电路在电力调控、数码电子等领域有广泛的应用，掌握其原理和实现方法对于工程实践具有重要意义。
北京信息科技大学
电力电子技术实验报告
实验项目：直流斩波电路的性能研究
学院：自动化
专业：自动化（信息与控制系统）
姓名/学号：贾鑫玉/2012010541
班级：自控1205班
指导老师：白雪峰
学期：2014-2015学年第一学期
实验二直流斩波电路的性能研究
一．实验目的
熟悉降压斩波电路（Buck Chopper ）和升压斩波电路(Boost Chopper)的工作原理，掌握这两种基本斩波电路的工作状态及波形情况。
二．实验内容
1．SG3525芯片的调试。
2．降压斩波电路的波形观察及电压测试。
3．升压斩波电路的波形观察及电压测试。
三．实验设备及仪器
1．电力电子教学实验台主控制屏。
2．NMCL-16组件。
3．NMEL-03电阻箱 (900Ω/0.41A)。
4．万用表。
5．双踪示波器 6．直流安培表。
四．实验方法
1．SG3525的调试。
原理框图见图2—6。
将扭子开关S 1打向“直流斩波”侧，S 2电源开关打向“ON”，将“3”端和“4”端用导线短接，用示波器观察“1”端输出电压波形应为锯齿波，并记录其波形的频率和幅值。
扭子开关S 2扳向“O N ”，用导线分别连接“5”、“6”、“9”，用示波器观察“5”端波形，并记录其波形、频率、幅度，
调节“脉冲宽度调节”电位器，记录其最大占空比和最小占空比。
图2—6 PWM波形发生
Dmax=
Dmin=
2．实验接线图见图2—7。
（1）切断NMCL-16主电源，分别将“主电源2”的“1”端和“直流斩波电路”的“1”端相连，“主电源2”的“2”端和“直流斩波电路”的“2”端相连，将“PWM 波形发生”的“7”、“8”端分别和直流斩波电路VT 1的G 1S 1 端相连，“直流斩波电路”的“4”、“5”端串联NMEL-03电阻箱 (将两组900Ω/0.41A 的电阻并联起来，顺时针旋转调至阻值最大约450Ω)，和直流安培表（将量程切换到2A 挡）。
（2）检查接线正确后，接通控制电路和主电路的电源(注意：
先接通控制电路电源后接通主电路电源 )，改变脉冲占空比，每改变一次，分别观察PWM 信号的波形，MOSFET 的栅源电压波形，输出电压、u 0波形，输出电流i 0的波形，记录PWM 信号占空比D ，ui 、u 0的平均值Ui 和U 0。
（3）改变负载R 的值（注意：负载电流不能超过1A ），重
复上述内容2。
（4）切断主电路电源，断开“主电路2”和“降压斩波电路”的连接，断开“PWM 波形发生”与VT1的连接，分别将“直流斩波电路”的“6”和“主电路2”的“1”相连，“直流斩波电路”的“7”和“主电路2”的“2”端相连，将VT 2的G 2S 2分别接至“PWM 波形发生”的“7”和“8”端，直流斩波电路的“10”、“11” 端，分别串联NMEL-03电阻箱（两组分别并联，然后串联在一起顺时针旋转调至阻值最大约900Ω）和直流安培表（将量程切换到2A 挡）。
检查接线正确后，接通主电路和控制电路的电源。
改变脉冲
占空比D ，每改变一次，分别：观察PWM 信号的波形，MOSFET 的栅源电压波形，输出电压、u 0波形，输出电流i 0的波形，记录PWM 信号占空比D ，ui 、u 0的平均值Ui 和U 0。
五．注意事项：
（1）“主电路电源2”的实验输出电压为15V ，输出电流为1A ，当改变负载电路时，注意R 值不可过小，否则电流太大，有可能烧毁电源内部的熔断丝。
（2）实验过程当中先加控制信号，后加“主电路电源2”。
（3）做升压实验时，注意“PWM 波形发生器”的“S1”一定要打在“直流斩波”，如果打在“半桥电源”极易烧毁“主电路电源2” 内部的熔断丝。
六、实验报告
1．分析PWM 波形发生的原理
脉宽调制（PWM ）基本原理：控制方式就是对逆变电路开关器件的通断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或所需要的波形。
也就是在输出波形的半个周期中产
1
2
C
(b)降压斩波电路
(a)主电源
10
8
6
7
(c)升压斩波电路图2-7 直流斩波电路
生多个脉冲，使各脉冲的等值电压为正弦波形，所获得的输出平滑且低次谐波少。
按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制，即可改变逆变电路输出电压的大小，也可改变输出频率。
2、SG3525的调试。
（1）将扭子开关S1打向“直
流斩波”侧，S2电源开关打向
“ON”，将“3”端和“4”端用导线短
接，用示波器观察“1”端输出电压
波形为锯齿波
频率为2.39KHz
幅值为2.52V
（2）扭子开关S2扳向
“O N”，用导线分别连接“5”、“6”、
“9”，用示波器观察“5”端波形，
调节“脉冲宽度调节”电位器，记
录其最大占空比和最小占空比。
①最小占空比D=7.9%
频率为29.50KHZ
幅值为15.0V
②最大占空比D=76.3%
频率为30.85KHz
幅值为143V
2、降压斩波电路的波形观察
及电压测试。
（1）占空比D=30%时，降
压后电压电流波形如图所示
Ui=14.0V
Uo=1.61V
电感电容主要低通滤
波。
L储能保持负载电流的
连续，C稳定输出电压Uo 。
二极管提供续流通道。
假定滤波电容足够大，
则输出电压保持不变，为Uo
（2）占空比D=60%降压后
电压电流波形如图①所示
Ui=13.9V
Uo=1.60V
改变负载R的值，降压
后电压电流波形如图②所
示。
图① 图②
分析：
Uo 随占空比而线性改变，而与电路其他参数无关。
❷在电流连续模式下，降压变换器相当于一个直流变压器，通过控制开关的占空比，可得到要求的直流电压。
输出电流
忽略能量损耗，则输入功率等于输出功率
o
d P P =o o d d I
U I U = 故有所以输入电流均值Id 和输出电流Io 与占空比D 是线性关系。
3、升压斩波电路的波形观察及电压测试。
（1）D=60%时，Ui=7.59V ，Uo=V
（2）D=30%，Ui=7.58V，Uo=V
分析：
L为开关管导通时的储能元件
电容开关管关断时的储能元件，同时起滤波
作用。
二极管为两种模式转换过程中的隔离开关元
件。
当开关管导通时，电源电流流过电感和开关
管，电感电流增大
二极管反偏，负载电流由电容提供。
开关管关断时，二极管导通，电感电流通过
二极管和负载构成回路，输入电源向负载提供能
量，电感电流减小。
滤波电容足够大，输出电压恒定，u o=U o
在电感电流连续模式下，输出电压脉动与开
关管导通时间成正比，与负载电阻和滤波电容的
乘积成反比。
七、实验总结
通过本次实验，熟悉降压斩波电路和升压斩波电路的工作原理，掌握了这两种基本斩波电路的工作状态及波形情况。
同时，通过查阅资料了解了脉宽调制（PWM）的基本原理。
收获最大的是在实验中掌握了用示波器测试电流波形的方法，以后可以广泛运用。
