[实用新型]电力电子技术实验装置

说明书

技术领域

本实用新型属于学校实验装置领域，尤其涉及一种验证整流电路和直流变换电路的波形特性的电力电子技术实验装置。

背景技术

传统的电力电子技术教课书中的大部分主电路均采用晶闸管作为主开关来验证整流电路和直流变换电路的波形特性，但是由于晶闸管属于电流驱动器件，其驱动电路复杂，而且晶闸管电路还必须设置关断电路来实现关断，因此相应的实验装置电路复杂，成本较高，研制周期也较长。

发明内容

本实用新型主要解决采用晶闸管作为主开关来验证整流电路和直流变换电路的波形特性的实验装置电路复杂，成本较高，研制周期也较长的技术问题；提供一种主开关不采用晶闸管，从而简化实验装置电路，降低成本，缩短研制周期，同时又能确保实验结果和采用晶闸管的实验结果相符合的电力电子技术实验装置。

本实用新型同时解决传统的实验装置功能单一，一般只能验证一种电路的技术问题；提供一种能验证多种电路，功能多样，使用方便的电力电子技术实验装置。

本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本实用新型包括单相桥式半控整流电路、单相桥式全控整流电路、BUCK降压电路和BOOST升压电路；所述的单相桥式半控整流电路包括依次相连的主开关控制信号产生单元、驱动单元、单相桥式半控主单元以及为整个单相桥式半控整流电路供电的电源变换单元，所述的单相桥式半控主单元由四个二极管、两个场效应管及一个负载电阻构成；所述的单相桥式全控整流电路包括依次相连的主开关控制信号产生单元、驱动单元、单相桥式全控主单元以及为整个单相桥式全控整流电路供电的电源变换单元，所述的单相桥式全控主单元由四个二极管、四个场效应管及一个负载电阻构成。本实验装置集单相桥式半控整流电路、单相桥式全控整流电路、BUCK降压电路和BOOST升压电路于一体，可同时验证四种电路，功能不单一，使用方便。由场效应管代替电力电子技术教课书中的晶闸管，同时配以连接主开关控制信号产生单元、驱动单元，使得从负载电阻上可得到与教课书中采用晶闸管时相同的波形，场效应管的驱动电路简单，需要的驱动功率较小，且开关速度快、工作频率高，从而简化实验装置电路，降低成本，也缩短了实验装置的研制周期。

作为优选，所述的单相桥式半控整流电路、单相桥式全控整流电路中的主开关控制信号产生单元均包括比较器、与门及RC可调电路，比较器的输出既接RC可调电路的电阻引脚，又接与门的一个输入端，可调电阻和电容的连接点和与门的另一个输入端相连，与门的输出端接所述的驱动单元的输入端。输入信号经过比较器和与门，再经过驱动单元的隔离放大就可以作为场效应管的驱动信号控制场效应管的开通或者关断。调节RC可调电路的可调电阻，即调节RC常数，相当于调节晶闸管电路中的触发角。进一步确保得到与教课书中采用晶闸管时相同的实验结果。

作为优选，所述的单相桥式半控整流电路的主开关控制信号产生单元包括两路由比较器、RC可调电路、与门连接构成的主开关控制信号产生电路，所述的单相桥式半控整流电路的驱动单元包括两个驱动芯片，两路主开关控制信号产生电路的输出分别接两个驱动芯片的输入脚，两个驱动芯片的输出脚分别与所述的单相桥式半控主单元中的两个场效应管的栅极相连。

作为优选，所述的单相桥式全控整流电路的主开关控制信号产生单元包括两路由比较器、RC可调电路、与门连接构成的主开关控制信号产生电路，所述的单相桥式全控整流电路的驱动单元包括四个驱动芯片，两路主开关控制信号产生电路的输出分别接四个驱动芯片的输入脚，四个驱动芯片的输出脚分别与所述的单相桥式全控主单元中的四个场效应管的栅极相连。

作为优选，所述的BUCK降压电路包括BUCK降压电路包括交流变压单元、整流滤波单元、BUCK主单元、驱动单元、PWM波形发生单元，所述的BUCK主单元由场效应管、二极管、电感、电容及负载电阻构成，整流滤波单元的输入接交流变压单元的输出，整流滤波单元的输出接场效应管的漏极，场效应管的源极与二极管的负极、电感的一端相连，电感的另一端与地之间连接电容及负载电阻，二极管的正极接地，所述的PWM波形发生单元的输出接驱动单元的输入，驱动单元的输出与场效应管的栅极相连。为了在实验过程中研究输入电压和输出电压的关系，电路中没有引入传统的反馈电路，输入电压是经过交流变压、整流滤波得到的一个固定电压。调节PWM波形发生单元，能够改变输出波形的占空比，从而可以得到相应的输出电压。