斩控式单相交流调压电路

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设计内容与设计要求 一.设计内容：1. 电路功能： 1) 用斩控方式实现交流调压，功率因数高，谐波小，输出波形好。 2) 电路由主电路与控制电路组成，主电路主要环节：主电力电子开 关与续流管。控制电路主要环节：脉宽调制 PWM 电路、电压电 流检测单元、驱动电路、检测与故障保护电路。 3) 主电路电力电子开关器件采用 GTR、IGBT 或 MOSFET。 4) 系统具有完善的保护 2. 系统总体方案确定 3. 主电路设计与分析 1)确定主电路方案 2)主电路元器件的计算及选型 3)主电路保护环节设计 4. 控制电路设计与分析 1)检测电路设计 2)功能单元电路设计 3)触发电路设计 4)控制电路参数确定

二.设计要求：1. 2. 3. 4. 用 SG3525 产生脉冲。 设计思路清晰，给出整体设计框图； 单元电路设计，给出具体设计思路和电路； 分析所有单元电路与总电路的工作原理，并给出必要的波形分 析。 5. 绘制总电路图 6. 写出设计报告；

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主要设计条件 1. 设计依据主要参数1) 输入输出电压：单相(AC)220(1+15%) 、0~150V(AC) 2) 最大输出电流：5A 3) 功率因数：≥0.7

2. 可提供实验与仿真条件

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说明书格式1. 课程设计封面； 2. 任务书； 3. 说明书目录； 4. 设计总体思路，基本原理和框图(总电路图) ; 5. 单元电路设计(各单元电路图) ; 6. 故障分析与电路改进、实验及仿真等。 7. 总结与体会； 8. 附录(完整的总电路图) ; 9. 参考文献； 10、课程设计成绩评分表

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进 度 安 排第一周星期一:课题内容介绍和查找资料； 星期二:总体电路方案确定 星期三:主电路设计 星期四:控制电路设计 星期五:控制电路设计； 第二周星期一: 控制电路设计 星期二：电路原理及波形分析、实验调试及仿真等 星期四~五:写设计报告，打印相关图纸； 星期五下午:答辩及资料整理

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目 录

第1章 概述 ................................................ 1

1.1 单相交流调压 ........................ 错误！未定义书签。 1.2 交流调压在生活生产中的应用 .......... 错误！未定义书签。 1.3 课题总体概述 .......................................... 1 第２章 设计总体思路 ........................................ 2

2.1 基本工作原理 .......................................... 2 2.2 总体方案确定 .......................................... 3 第3章 主电路设计与分析 .................................... 4

3.1 主要技术条件及要求 .................................... 4 3.2 主电路计算及元器件参数选型 ............................ 4 3.3 主电路结构设计 ........................................ 5 3.4 主电路保护设计 ........................................ 6 第4章 单元控制电路设计 .................................... 7

4.1 主控制芯片的详细说明及介绍 ............................ 7

4.11 芯片的详细介绍 .................................... 7 4.12芯片的工作原理 .................................... 8 4.2 驱动电路设计 .......................................... 9 4.3 过零检测及续流触发电路 ............................... 10 11 4.4 控制保护电路设计 ..................................... 第5章 总结与体会 ......................................... 12 第6章 附录 ................................................ 15 附录A 参考文件 ............................................ 14

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第1章 概述

1.1 单相交流调压

对单相交流电的电压进行调节的电路。用在电热控制、交流电动机速度控制、灯光控制和交流稳压器等场合。与自耦变压器调压方法相比，交流调压电路控制方便，调节速度快，装置的重量轻、体积小，有色金属消耗也少。

1.2交流调压在生活生产中的应用

交流调压电路广泛用于灯光控制（如调光台灯和舞台灯光控制）及异步电动机的软起动，也用于异步电动机调速。在电力系统中，这种电路还常用于对无功功率的连续调节。此外，在高电压小电流或低电压大电流直流电源中，也常用交流高压电路调节变压器一次电压。因此交流调压电路广泛存在于农村、轻工业、家用电器等小功率传动领域以及电力机车供电系统。

1.3 课题总体概述

用斩控方式实现交流调压，功率因数高，谐波小，输出波形好。电路由主电路与控制电路组成，

主电路主要环节：主电力电子开关与续流管。

控制电路主要环节：脉宽调制PWM电路、电压电流检测单元、驱动电路、检测与故障保护电路。

本课题将利用单相斩控式交流调压电路实现一系列的功能。

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第2章 设计总体思路

2.1 基本工作原理

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V1、V2的导通时间为ton，开关周期为T，则导通比为α=ton/T，和直流斩波电路一样，通过对α的调节可以调节输出电压U0。

2.2总体方案确定

在本设计中要求：输入电压：单相（AC）220（1+15%），输出电压0~150V（AC），最大输出电流：5A，功率因数：≥0.7

斩波器可调节输出电压的大小，同时斩控方式实现交流调压，功率因数高，谐波小，输出波形好。

斩控式单相交流调压电路中，用占空比控制低压侧的电压. 其中用控制电路来实现IGBT管的通断，调节PWM波的输出来改变控制角ɑ，从而调节占空比的大小，进而用来调节输出电压的大小。 初步设想将总电路分为三个部分：主电路、控制电路、保护电路。 其中主电路为斩控式电路，斩波电路采用IGBT进行控制的脉宽调制方式的斩控方式。控制电路采用SG3525芯片来对IGBT的通断进行控制。保护电路包括主电路中的过电压和过电流保护、IGBT的保护。总电路框图如图。

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第3章 主电路设计

3.1主要技术条件及要求

把两个晶闸管反并联后串联在交流电路中，通过对晶闸管的控制就可以控制交流电力。这种电路不改变交流电的频率，称为交流电力控制电路。在每半个周波内通过对晶闸管开通相位控制，可以方便地调节输出电压的有效值，这种电路称为交流调压电路。

斩控式交流调压就是通过改变对晶闸管的导通的控制，可以是保持开关周期T不变，调节开关导通时间Ton。

斩波控制要求以比电源频率高得多的频率周期性接通和断开主电路开关器件，把连续的正弦输入电压“斩”成离散的脉冲状加于负载。由于开关器件以高频工作，在电路中必须实施强迫换流。为此斩波控制的交流调压都是采用全控型双向开关器件。所以设计主电路采用的是MOSFET新型的全控型器件，驱动电路简单，需要的驱动功率小，开关的速度快，工作的频率高，符合设计的要求。

3.2 主电路计算及元器件参数选型

开关管选用MOSFET。MOSFET是高效、功率开关器件。它不仅承 …… 此处隐藏：3065字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……