单相斩控式交流调压电路课程设计.docx

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1、课程设计报告书课程名称：电力电子应用技术课题名称：单相斩控式交流调压电路设计系部名称：自动控制系2012年06月20日目录1、引言22、课程设计的目的33设计工作原理34系统工作原理45、斩控式交流调压控制电路波形图56、调试中观察到得现象及原因67、心得体会6附录7以电力为对象的电子技术称为电力电子技术，它是一门利用各种电力电 子件，对电能进行电压、电流、频率和波形等方面的控制和变换的学科。电力电子技术包括电力电子器件、电路和控制三个部分，是横跨“电子”、“电 力”和“控制”三个领域的一个新兴工程技术学科。电流有直流(DC)和交流(AC)两大类。前者有电压幅值和极性的不同，后者除 电压幅值和

2、极性外，还有频率和相位的差别。实际应用中，常常需要在两种电能之间，或对同种电能的一个或多个参数(如电压，电流，频率 和功率因数等)进行变 变换器共有四种类型：交流-直流(AC-DC)变换：将交流电转换为直流电。直流-交流(DC-AC)变换：将直流电转换为交流电。这是与整流相反的变换， 也称为逆变。当输出接电网时，称之为有源逆变；当输出接负载时，称之为无源 逆变。交-交(AC-AC)变换，将交流电能的参数(幅值或频率)加以变换。其中：改变 交流电压有效值称为交流调压；将工频交流电直接转换成其他频率的交流电，称 为交-交变频。直流-直流(DC-DC)变换，将恒定直流变成断续脉冲输出，以改变其平均值

3、。在有电力电子 器件以前，电能转换是依靠旋转机组来实现的。与这些旋转式的交流机组比较， 利用电力电子器件组成的静止的电能变换器，具有体积小、重量轻、无机械噪声 和磨损、效率高、易于控制、响应快及使用方便等优点。1957年第一只晶闸管一也称可控硅(SCR)问世后，因此，自20世纪60年代开 始进入了晶闸管时代。70年代以后，出现了通和断或开和关都能控制的全控型 电力电子器件(亦称自关断型器件)，如：门极可关断晶闸管(GTO)、双极型功率 晶体管(BJT/ GTR)、功率场效应晶体管(P-MOSFET)、绝缘栅双极型晶体管(IGBT) 等。控制电路经历了由分立元件到集成电路的发展阶段。现在已有专为

4、各种控制 功能设计的专用集成电路，使变换器的控制电路大为简化。微处理器和微型计算机的引入，特别是它们的位数成倍增加，运算速度不断提高， 功能不断完善，使控制技术发生了根本的变化，使控制不仅依赖硬件电路，而且 可利用软件编程，既方便又灵活。传统电力电子技术以整流为主导，以移相触发、 PID模拟控制方式为主。各种新颖、复杂的控制策略和方案得到实现，并具有自诊断功能，并具有智 能化的功能。将新的控制理论和方法应用在变换器中。综上所述可以看出，微电子技术、电力电子器件和控制理论则是现代电力电子技 术的发展动力。2、课程设计的目的1、培养学生交流文献的能力，特别是利用Internet检索需要的文献资料。

5、2、培养灵活运用所学的电力电子技术知识和创造能力性。3、培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。4、培养学生在电力电子应用领域的工程设计能力。5、熟悉斩控式交流调压电路的工作原理。6、了解斩控式交流调压控制集成芯片的使用方法与输出波形3、设计工作原理图1、主电路原理图一般采用全控型器件作为开关器件，其基本原理和直流斩波电路类似，只是 直流斩波电路的输入是直流电压，而斩控式交流调压电路输入的是正弦交流电 压。在交流电源ui的正半周，用V1进行斩波控制，用V3给负载电流提供续流 通道；在ui的负半周，用V2进行斩波控制，用V4给负载电流提供续流通道。 设斩波器件VI、V2的导通时间为ton

6、，开关周期为T，则导通比为a =ton/T，和 直流斩波电路一样，通过对a的调节可以调节输出电压U0。斩控式交流调压控制电路方框图如图2所示，PWM占空比产生电路使用美 国Silicon General公司生产的专门PWM集成芯片SG3525，其内部电路结构及 各引脚功能可参见相关资料。在交流电源ui的正半周，V1进行斩波控制，用 V3给负载电流提供续流通道，V4关断；在ui的负半周，V2进行斩波控制，V3 关断，用V4给负载电流提供续流通道。控制信号与主电路的电源必须保持同步图2斩控式交流调压控制电路4、系统工作原理在主电路中，当数输入电压为正半周，而且V1加脉冲时，D1导通，V1触 发导通

7、，经过负载行成回路。当电源断开时，由D3、V3构成续流回路。当输入 电压为负半周，经过D2、V2经负载构成回路。断电时，由V4、D4构成续流 回路。在控制回路中，经变压器，再通过运算放大器，经过二极管，最后到达光耦， 同时在二极管后边并联一个非门再接一个光耦，从而形成回路。其他的也是类似 的工作原理。5、斩控式交流调压控制电路波形图V2波形图3、斩控式交流调压控制电路波形图6、调试中观察到得现象及原因当电路中所接负载为电阻负载时，其波形是类似一正弦波的有许多的小圆柱 构成的波形，由于输入电压为正弦波，当电压大于二极管导通电压时二极管导通， 当电压小于导通电压时截止，所以中间有间断部分。当电路中

8、所接负载为电感时， 其波形的开始部分由一部分是连续不间断的，这是由于电感能阻碍电流的变化， 当电流突然间增大或者减小，电感阻碍其突变，从而在负载中有持续的电流输出， 进而可以测得其波形是连续的。7、心得体会通过电力电子课程设计的体验，加深了对课本知识的理解，能把所学的知识 联系到一起，还学到了很多在书本上所没有学到过的知识，锻炼了动手能力。通 过这次课程设计我懂得了理论要与实际相结合，只有理论知识是远远不够的，只 有把所学的理论知识与实践相结合起来，从实践中得出结论，才能有所提高，才 能有所创造，还锻炼了独立思考的能力。在设计的过程中遇到很多问题，在设计 的过程中发现了自己的不足之处，有些是对所学知识理解不透彻，掌握得不够 牢固，有的是动手能力差，在设计的过程中发现了自己的不足之处，通过这次课 程设计之后，一定把以前所学过的知识重新温故。在此，刚开始，对很多元件的选择都不清楚，通过老师的知道和同学的帮助， 学会了如何更好的设计电路选择正确的元器件，在此想帮助过我的同学和老师表 示感谢。把实验室测得的波形和仿真的波形进行对比，虽然存在一些差异，但是 基本上还是一致的。附录参考文献1 .电力电子应用技术上海理工大学莫正康2 .电力电子技术 机械工业出版王兆安3 .电子技术常用器件应用手册机械工业出版社陈汝全