Исследование однофазного транзисторного преобразователя с широтно-импульсной модуляцией

5





Федеральное Агентство по Образованию РФ



ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)



Кафедра ПрЭ















Лабораторная работа №1

 по курсу «Импульсно-модуляционные системы»

ИССЛЕДОВАНИЕ ОДНОФАЗНОГО ТРАНЗИСТОРНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ С ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ

















ПРОВЕРИЛ:								     ВЫПОЛНИЛИ:

Преподаватель кафедры ПрЭ:				                 Студенты гр. 366-1

Федотов В. А.__________                                                                    Поровская А.Я.________       

      Хрущев А.С.__________

      Шахрова И.В._________













2010


1 ВВЕДЕНИЕ

1.1 Экспериментальное исследование немодулированной и модуляционной последовательности прямоугольных импульсов при изменяемой кратности квантования. 

1.2  Построение и изучение зависимости коэффициента гармоник от глубины модуляции µ и от кратности квантования q.



2 РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ИХ АНАЛИЗ

2.1 Режим работы «Усиление однофазного напряжения методом ШИР».



Рисунок 2.1.1 – Однофазный транзисторный преобразователь

Таблица 2.1.1 – Данные для построения эффективного значения выходного напряжения от относительной длительности импульса

Uвых,%

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Uэф.вых,В

2,155

4,177

4,683

6,754

8,324

10,14

11,74

12,95

14,05

14,95

15,74



Рисунок 2.1.2 – Зависимость 

Таблица 2.1.2 – Данные для построения среднего значения выходного напряжения от относительной длительности импульса

Uвых,%

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Uср.вых,В

2,08

1,992

1,584

1,82

1,505

1,48

1,276

1,292

1,749

1,249

1,492



Рисунок 2.1.3 – Зависимость среднего значения выходного напряжения от относительной длительности импульса   





Рисунок 2.1.4 – Амплитудно-частотный спектр сигнала при частоте 40 кГц

2.2 Режим работы «Усиление переменного синусоидального напряжения, наложенного на постоянную составляющую, методом ШИМ».

Амплитуда сигнала Em = 1 В

Частота сигнала  f = 2 Гц 


Период сигнала 



Глубина модуляции

Модулирующий сигнал



Формирование пилы

 при кратности квантования q=6

Модулированная последовательность импульсов





Рисунок 2.2.1 – Зависимость ШИМ – 1, пилообразного напряжения и входного сигнала.





Рисунок 2.2.2 – Зависимость ШИМ-сигнала, восстановленного из его гармоник при q=6




Рисунок 2.2.3 – Зависимость спектрального состава заданного ШИМ-сигнала при q=6.



Таблица 2.2.1 – Данные для построения зависимости амплитуды напряжения пульсации на нагрузке от частоты ШИМ

Am,В

30,8

30,81

30,85

30,9

31,01

31,08

31,33

fм,Гц

50

78,05

100

128,05

143,9

165,85

200



Рисунок 2.2.4 – Зависимость амплитуды напряжения пульсации на нагрузке от частоты ШИМ

 

Таблица 2.2.2 – Данные для построения зависимости действующего напряжения на нагрузке от глубины модуляции µ

µ

0

0,1

0,21

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,81

0,91

0,99

Uд,В

1,9

2,98

3,27

5,84

7,39

9,99

10,85

12,38

13,18

14,34

15,79




Рисунок 2.2.5 – Зависимость действующего напряжения на нагрузке от глубины модуляции µ

µ 

2.3 Режим работы «Формирование прямоугольного переменного напряжения».

Таблица 2.3.1 – Данные для построения зависимости действующего напряжения на нагрузке от глубины модуляции µ

µ

0

0,2

0,27

0,35

0,4

0,5

Uд,В

1,7

5,25

6,52

7,91

8,37

10,56



Рисунок 2.3.1 – Зависимость действующего напряжения на нагрузке от глубины модуляции µ

µ




Рисунок 2.3.2 – Амплитудно-частотный спектр сигнала при частоте 40 кГц



2.4 Режим работы «Усиление переменного синусоидального напряжения методом ШИМ».



Модулирующий сигнал



Модулированная последовательность импульсов







Рисунок 2.4.1 – Зависимость ШИМ – 1, пилообразного напряжения и входного сигнала.




Рисунок 2.4.2 -  Зависимость ШИМ-сигнала, восстановленного из его гармоник при q=6.





Рисунок 2.4.3 – Зависимость спектрального состава заданного ШИМ-сигнала при q=6



Таблица 2.4.1 – Данные для построения зависимости действующего напряжения на нагрузке от глубины модуляции µ

µ

0

0,12

0,22

0,33

0,43

0,52

0,61

0,71

0,81

0,9

0,99

Uд,В

1,96

3,75

4,1

5,045

8,61

10,28

10,73

11,7

12,41

14,88

15,61

 




Рисунок 2.4.4 – Зависимость действующего напряжения на нагрузке от глубины модуляции µ

µ 



Рисунок 2.4.5 – Амплитудно-частотный спектр сигнала при частоте 40 кГц



3 ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной работе был исследован однофазный транзисторный преобразователь с ШИМ.

Спектр сигнала имеет арочную структуру. Внутри массивов гармоники затухают быстро, а от массива к массиву  медленно. При уменьшении глубины модуляции картина спектра меняется: ширина арок, количество спектральных линий под аркой, мешающие компоненты уменьшаются, сигнал составляют гармоники все большей частоты (следовательно необходимо учитывать гармоники более высших составляющих). По мере снижения q  количество спектральных линий под огибающей увеличивается. Образуется сложная картина перекрытия массивов гармоник указанных частот. Сигнал составляют гармоники все меньшей частоты (следовательно необходимо учитывать гармоники составляющих с меньшими частотами). При минимальной кратности квантования q = 2 массивы снова упорядочиваются.