表29-5 R=250Ω ，闭环控制时改变输入电压各表读数
输入电压U1/V 输入电流I1/A 输出电压U2/V 输出电流I2/A
80 0.1 42 0.11 90 0.12 48 0.15 100 0.12 50 0.16 110 0.12 50 0.16 120 0.12 50 0.16 ② 保持输入电压U1=100V不变，改变负载电阻R，观察并记录各电表的读数，数据如表28-6所示：
表29-6 U1=100V ，闭环控制时改变输入负载电阻各表读数
负载电阻/Ω 输入电压U1/V 输入电流I1/A 输出电压U2/V 输出电流I2/A
100 100 0.38 50 0.49 150 100 0.2 50 0.3 250 100 0.12 50 0.18 450 100 0.1 50 0.1 750 100 0.08 50 0.06 五、结果分析及讨论
1、开环特性分析
① 由表29-1可以看出，开环时由于没有反馈控制，输出电压会随着输入电压的改变而改变，因为占空比D此时是保持不变的，而理论输出电压VO?DVS，显然输出电压会改变。
② 由表29-2可以看出，当输入电压不变时，负载改变也会导致输出电压的改变。由于此时D=0.5，电感L=10mH，则临界负载电流为
IOB?VSV100D(1?D)?O(1?D)??0.5?0.5?0.125A 2LfS2LfS2?0.01?10000当负载电流I2?0.125A时电感电流将断流，断流后变压比M?D,并且与负载电流有关。由表中数据可知，当负载电流I2?0.125A，输出电压VO?DVS，而当I2?0.125A，输出电压VO?DVS，I2越小输出电压越高，与理论相符合。
③ 由表29-1和表29-3可以看出，当输入电压相同，增大占空比D时，输出电压也增大，因为此时负载较小，电流连续，变压比M?D，与理论相符。
④ 由表29-4可以看出，改变占空比后，当输入电压不变时，负载改变也会导致输出电压的改变。由于此时D=0.6，电感L=10mH，则临界负载电流为
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IOB?VSV100D(1?D)?O(1?D)??0.6?0.4?0.12A 2LfS2LfS2?0.01?10000当负载电流I2?0.12A时电感电流将断流，断流后变压比M?D,并且与负载电流有关。由表中数据可知，当负载电流I2?0.12A，输出电压VO?DVS，而当
I2?0.12A，输出电压VO?DVS，I2越小输出电压越高，与理论相符合。
⑤ 误差分析
由表中数据可以看出，电流连续时，输出电压的实际值与理论值VO?DVS存在一定的差异。分析其原因可能是：占空比D是根据驱动信号波形看出来的，与实际的占空比之间肯定存在误差；输入电压、输出电压的大小都是通过指针式电压表测出来的，存在读数误差，并且仪表限于精度等级，其测量值存在测量误差；真实的临界电流无法通过计算精确获得，而当电流不连续时，输出电压不是只占空比有关。 2、闭环特性
对比表29-1和表29-5可以看出，当引入了电压反馈控制后，随着输入电压的改变，输出电压总是恒定在50V左右，这是因为输出电压会调节占空比，使占空比随着U1的改变而改变，从而使VO?DVS保持不变。
同样比较表29-2和表29-6也可以看出，引入闭环控制后虽然负载改变会使电感断流，但是有反馈电压的影响，还是能保持输出电压恒定在50V。
图29-5 开环特性与闭环特性比较
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比较开环特性和闭环特性可以发现：开环时输出电压波动大，输入电压的变化和负载的变化都会引起输出电压的变化。而闭环时具有很好的稳压功能，输出电压能稳定在预定值而不随输入电压和负载的变而改变。
六、思考题
1、Buck电路中电感电流连续与否会有影响？哪些参数会影响电流连续？实验中如何保证电流连续？
答：电感电流断流时，输出电压会升高。负载大小以及系统参数如电感、电容大小和占空比、开关频率会影响电感电流连续性。实验中可以通过设置适当的负载保证电流连续性。
2、Boost电路中为什么D不能等于1？实验中如何保证D?1？
答：Boost电路中，当D=1时，电感只有充电过程而没有放电过程，电感能量持续增加，会导致烧毁电感，而且此时输出电压过大也会影响系统的正常工作。实验中，可以通过过流和过压保护来保证系统工作在适当范围的占空比。
3、Buck和Boost两种电路中的L和C的设计应满足什么原则？
答：电感的设计需要考虑其电流是否会断流，电容的设计可以依据输出电压纹波来进行。
4、实验电路中，开关管的驱动电路的要求有哪些？
答：除了能完成正常的PWM生成功能以外，还必须具有软启动和过流、过压保护功能。
5、传感器选取原则有哪些？开环试验和闭环电路中分别需要接入哪些传感器？为什么？
答：电气隔离，精度，比例，带负载能力和成本。开环实验中只需要接入电流过流保护，也即接入霍尔电流传感器；闭环系统中，除了过流保护的霍尔电流传感器外，还另需接入电压检测反馈回路，故需要电压传感器。
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七、实验总结
本实验是将上一实验的PWM控制电路用到DC/DC变换电路中来。由于有上一个实验的基础，本实验Buck电路的控制原理也就不难理解了。关键是本实验是一个变换电路，必须要用到霍尔传感器来实现闭环控制和过电流保护功能。霍尔传感器的正确选择是实现这些功能的基础，因此应该重点了解。通过本实验我们还可以直观地看到引入电压反馈后的闭环控制效果，闭环控制时具有很强的稳压特性，优点突出。
本实验应该注意的是电流断流时的情况，因为断流时输出电压不仅与占空比D有关，还以VO、IO、L、fs等多种变量有关。
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实验三十 三相桥式相控整流电路性能研究 一、实验目的
1、理解三相桥式相控整流电路的工作原理及实现方法；
2、观察不同性质负载时的整流电路输出电压波形，从而进一步了解负载性质对整流输出电压的影响；
二、实验原理
相控整流是在晶闸管承受正向电压时，通过控制其触发脉冲相对于承受的交流电源电压的相位（即控制角α），来控制其导通时间，在整流电路的输出端得到脉动的整流电压。改变触发脉冲出现的时刻，即改变控制角α的大小，使输出整流平均电压发生改变，获得所需要的整流电压值，就称为“相控”。
本实验的研究对象是三相桥式全控整流电路，其主电路如图30-1所示。
图30-1 三相桥式相控整流主电路
触发控制角α与整流直流输出电压平均值vD的关系为
vD?32v1cos??vD0cos??
式中，v1为线电压的有效值。
控制角α是以晶闸管开始承受正向电压的自然导通点为起点到施加触发脉冲使其导通的瞬间这段时间所对应的的电角度，因此必须要求触发脉冲与晶闸管两端电压要严格同步，本实验采用与功率晶闸管集成于一体的数字检测与脉冲控制，并且用手动控制的方法来改变控制角α。
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