电力电子技术II实验报告x
时间：2020-10-25 21:45:58 来源：勤学考试网 本文已影响 人 
专业：电子信息工程1302
专业：电子信息工程1302班
姓名： 彭嘉乔
学号： 3130104084
日期： 2016.6.17
课程名称： 电力电子技术Ⅱ 指导老师： 徐德鸿、石健将 成绩：
实验名称： Buck ZCS 软开关电路实验和Boost ZVS软开关电路实验 同组同学：
一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填）
三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤
五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填）
七、讨论、心得
实验一 Buck ZCS 软开关电路实验
一、实验目的和要求
1、加深对准谐振零电压软开关电路工作原理的理解；
2、了解准谐振零电压软开关电路的调试方法；
3、了解准谐振零电压软开关电路的优缺点。
二、实验内容和原理
零电流准谐振软开关电路的基本思想是：在开关管串接一电感Lr，和电容Cr 谐振，在开关管开通之前，谐振电感Lr 中的电流为零，当开关管开通时，谐振电感Lr 限制开关管中的电流从零开始上升，从而实现了开关管的零电流开通；当开关管关断时，Lr 和Cr 谐振，从而使Lr 中的电流回到零，从而实现了开关管的零电流关断。
三、主要仪器设备
1、电力电子技术探究性实验平台；
2、DDS 35“准谐振软开关电路”实验挂箱；
3、NMCL-50数字直流表；
4、数字式万用表；
5、示波器等。
四、操作方法和实验步骤
1、先将电路选择开关拨向“Boost ZVS电路”档。开启DDSX01“电源控制屏”总电源开关；开启DDS-35“准谐振软开关电路”实验挂箱右下角电源开关。
2、用电压表测量输入直流电压（1、2端），然后，再测量输出直流电压（5，6端），调节Boost ZVS调压旋钮，测定输出电压的工作范围。
3、用示波器同时测量开关管驱动波形（7、2端）和谐振电容上的电压波形（3、2端）。调节Boost ZCS调压旋钮，使输出直流电压分别在低、中、高三点，同时观察波形的变化，记录波形。
4、用示波器同时测量开关管驱动波形（7、2端）和谐振电感上的电流波形（8、2端）。调节Boost ZVS调压旋钮，使输出直流电压分别在低、中、高三点，同时观察波形的变化，记录波形。
5、测出输出直流电压分别在低、中、高三点时，对应的驱动波形的占空比。
五、实验数据记录和处理
1、输入直流电压（1、2端）：73.5V
输出直流电压（5，6端）：29.5V-50.6V
2、实验波形记录
开关管驱动波形（6、2端）和谐振电容上的电压波形（3、2端）
开关管驱动波形（6、2端）和谐振电感上的电流波形（7、2端）
直流电压分别在低、中、高三点时对应的驱动电压占空比分别为36.08%、37.45%、68.57%。
六、实验结果与分析
1、驱动波形占空比越大，直流输出电压越大。
2、工作原理为：在开关管开通之前，谐振电感Lr中的电流为零，当开关管开通时，谐振电感Lr限制开关管中的电流从零上升，从而实现了开关管的零电流开通；当开关管关断时，Lr和Cr谐振，从而使Lr中的电流回到零，从而实现了开关管的零电流关断。
实验波形基本满足理论情况，但是存在一些区别。
电感电流在器件关断后没有恢复到 0，而是出现一个振荡的状态，分析原因是由于开关MOSFET 存在寄生电容，使得与电感Lr 形成LC 振荡。
在实验测量时，采用了交流互感器，所以测得的电感电流没有直流分量。根据理论的推导，电容电压 Vcr 可以达到2Vin，实际情况并没有达到，原因是在测量时，电容电压被测量时的电阻分压，所以得到了一个比较小的测量值。
七、讨论、心得
1、简述Buck ZCS软开关电路的优缺点。
电路优点：在 ZCS QRCs中，功率开关S 与谐振电感Lr 相串联，而二极管D 与谐振电容Cr 相并联。由于Cr与D是并联的，吸收了D的结电容，而且实现了D的零电压关断，减轻了二极管D的反向恢复问题。
电路缺点：在实际电路中，S 存在结电容，当S开通时，其结电容上的能量全部消耗在S中，而且S的电压变化率会造成电磁干扰。
2、和Buck硬开关电路作一比较。
与硬开关电路相比，谐振软开关技术的优点是效率高，大大减少了开关管的开关损耗。同时在输出电压上对高频谐波有很好的抑制作用，保证输出电压的质量。
实验二 Boost ZVS软开关电路实验
一、实验目的和要求
1、加深对准谐振零电压软开关电路工作原理的理解；
2、了解准谐振零电压软开关电路的调试方法；
3、了解准谐振零电压软开关电路的优缺点。
二、实验内容和原理
准谐振零电压软开关电路的基本思想是：谐振电容Cr基本上是与开关管Q1并联的，在开关管导通时，谐振电容Cr上的电压为零；当开关管关断时，Cr限制开关管上电压的上升率，从而实现开关管的零电压关断；当开关管导通时；Lr和Cr谐振工作使Cr上的电压回到零，从而实现开关管的零电压开通。
三、主要仪器设备
1、电力电子技术探究性实验平台；
2、DDS 35“准谐振软开关电路”实验挂箱；
3、NMCL-50数字直流表；
4、数字式万用表；
5、示波器等。
四、操作方法和实验步骤
1、先将电路选择开关拨向“Buck ZCS电路”档。开启DDSX01“电源控制屏”总电源开关；开启DDS-35“准谐振软开关电路”实验挂箱右下角电源开关。
2、用电压表测量输入直流电压（1、2端），然后，再测量输出直流电压（4，5端），调节Buck ZCS调压旋钮，测定输出电压的工作范围。
3、用示波器同时测量开关管驱动波形（6、2端）和谐振电容上的电压波形（3、2端）。调节Buck ZCS调压旋钮，使输出直流电压分别在低、中、高三点，观察波形的变化，记录波形。
4、用示波器同时测量开关管驱动波形（6、2端）和谐振电感上的电流波形（7、2端）。调节Buck ZCS调压旋钮，使输出直流电压分别在低、中、高三点，观察波形的变化，记录波形。
5、测出输出直流电压分别在低、中、高三点时，对应的驱动波形的占空比。
五、实验数据记录和处理
1、输入直流电压（1、2端）：77.7V
输出直流电压（5，6端）：87.8V-113.0V
2、实验波形记录
开关管驱动波形（7、2端）和谐振电容上的电压波形（3、2端）
开关管驱动波形（7、2端）和谐振电感上的电流波形（8、2端）
直流电压分别在低、中、高三点时对应的驱动电压占空比分别为8.642%、35.00%、47.86%。
六、实验结果与分析
1、驱动波形占空比越大，直流输出电压越大。
2、工作原理为：谐振电容Cr基本上是与开关管Q1并联的，在开关管导通时，谐振电容Cr上的电压为零；当开关管关断时，Cr限制开关管上电压的上升率，从而实现开关管的零电压关断；当开关管导通时；Lr和Cr谐振工作使Cr上的电压回到零，从而实现开关管的零电压开通。
实验波形基本满足理论情况，但是存在一些区别。
电感电流在器件导通后没有恢复到 0，而是出现一个振荡的状态。
在实验测量时，采用了交流互感器，所以测得的电感电流没有直流分量。根据理论的推导，电容电压 Vcr 可以达到2Vin，实际情况并没有达到，原因是在测量时，电容电压被测量时的电阻分压，所以得到了一个比较小的测量值。
七、讨论、心得
1、简述Boost ZVS软开关电路的优缺点。
电路优点：在 ZVS QRCs中，功率开关S 与谐振电容Cr 相串联，而二极管D 与谐振电感Lr 相并联。由于Cr与S是并联的，吸收了S的结电容，而且实现了S的零电压关断。
电路缺点：由于D与Lr相串联，当Lr的电流减小到0时，D关断，其电压立即从0上升到输出电压Vin，此时D的结电容会与Lr产生振荡，增加了二极管D的电压应力与功率损耗。另一个缺陷是开关管的电压应力较大，它与实现ZVS的负载范围有关，如果负载范围是10:1，那么电压应力将是输入电压Vin的11倍，需要选用高耐压的开关管，因此，一般适用于输入电压较低的应用场合。
2、和Boost硬开关电路作一比较。
与硬开关电路相比，谐振软开关技术的优点是效率高，大大减少了开关管的开关损耗。同时在输出电压上对高频谐波有很好的抑制作用，保证输出电压的质量。
