斩控式交流调压电路剖析

目录第1章概述-------------------------------------------------------------------------------------------- 21.1 课题设计目的及意义 -------------------------------------------------------------------- 21.2 优势-------------------------------------------------------------------------------------------- 3 第２章设计总体思路 ------------------------------------------------------------------------------- 42.1 系统总体方案确定------------------------------------------------------------------------- 42.2 交流斩波调压的基本原理---------------------------------------------------------------- 8 第3章主电路设计与分析------------------------------------------------------------------------- 93.1主要技术条件及要求----------------------------------------------------------------------- 93.2 开关器件的选择 ---------------------------------------------------------------------------- 93.2.1开关管IGBT的选择--------------------------------------------------------------- 93.2.2续流二极管的选择 ---------------------------------------------------------------- 93.2.3具体参数计算--------------------------------------------------------------------- 103.3 主电路结构设计 ---------------------------------------------------------------------------113.5 主电路保护设计 -------------------------------------------------------------------------- 12 第4章控制及驱动电路设计-------------------------------------------------------------------- 144.1主控制芯片的详细说明 ----------------------------------------------------------------- 144.1.1芯片的选择------------------------------------------------------------------------ 144.1.2芯片的详细介绍 ----------------------------------------------------------------- 144.1.3 芯片的工作原理----------------------------------------------------------------- 164.2 驱动电路设计 ----------------------------------------------------------------------------- 17 第5章保护电路及设计---------------------------------------------------------------------------- 195.1 过零检测及续流触发电路-------------------------------------------------------------- 195.2 输出限流电路---------------------------------------------------------------------------- 205.3输入过压电路 ------------------------------------------------------------------------------ 205.4 结果分析 ----------------------------------------------------------------------------------- 21 第6章总结与体会---------------------------------------------------------------------------------- 24 附录----------------------------------------------------------------------------------------------------- 25 参考文献------------------------------------------------------------------------------------------------ 26第1章概述1.1 课题设计目的及意义单相交流电源的应用是非常广泛的。

斩波式交流调压电路工作原理嘿，朋友们！今天咱来唠唠斩波式交流调压电路的工作原理。

你看啊，这斩波式交流调压电路就像是一个神奇的魔术师。

它能把普通的交流电变得不一样，就好比咱能把一块普通的布料变成一件漂亮的衣服。

想象一下，交流电就像一条流淌的小河，有高有低，有起有伏。

而斩波式交流调压电路呢，就是在这条小河上设置的一道道关卡。

它可以根据我们的需要，把小河里的水拦住一部分，或者放过去一部分。

在这个过程中，有个关键的元件叫晶闸管。

这晶闸管就像是个聪明的守门员，它能根据指令，准确地开关，控制电流的通过和阻断。

当晶闸管导通的时候，电流就可以顺畅地通过，就像打开了水龙头，水哗哗地流。

当晶闸管阻断的时候，电流就过不去啦，就像把水龙头给关上了。

那它是怎么实现调压的呢？嘿嘿，这就有意思了。

通过控制晶闸管的导通和阻断时间，就能改变输出电压的大小。

比如说，导通时间长一点，输出电压就高一点；导通时间短一点，输出电压就低一点。

这多神奇呀！就好像我们走路，走得快一点，就能在同样时间里走更远的路；走得慢一点，走的路就少一些。

斩波式交流调压电路就是这样巧妙地控制着电压。

而且啊，这种调压方式还有很多优点呢！它反应速度快，就像短跑运动员一样，能迅速做出反应。

而且效率高，不会浪费太多的能量，就跟咱过日子要精打细算一样。

在实际应用中，斩波式交流调压电路可厉害啦！像一些需要调节电压的设备，比如电动机的调速，它就能大显身手。

能让电动机跑得更快或者更慢，适应不同的工作需求。

你说这斩波式交流调压电路是不是很了不起？它就像一个默默工作的小英雄，在我们看不到的地方发挥着重要的作用。

让我们的生活变得更加方便、高效。

所以啊，咱可别小瞧了这小小的斩波式交流调压电路，它里面蕴含的学问可大着呢！咱得好好研究研究，让它为我们的生活创造更多的价值！这就是斩波式交流调压电路的工作原理啦，大家明白了吗？。

单相斩控式交流调压电路设计概述单相斩控式交流调压电路的设计用于对交流电源进行调压控制，使输出电压能够稳定在需求范围内。

本文将对该调压电路的设计原理、电路构成、工作原理以及参数选取等进行全面详细的探讨。

设计原理单相斩控式交流调压电路的设计原理基于斩波调压技术，通过控制晶闸管的导通时间来改变输出电压的大小。

其基本思想是在每个交流周期的一定时刻截止半导体器件的导通，从而将源电压锯齿状的波形转换为脉宽调制形式，通过改变脉宽来调节输出电压。

电路构成单相斩控式交流调压电路主要由以下几个部分构成：输入滤波电路输入滤波电路主要用于对输入电压进行平滑滤波，降低谐波成分，获得稳定的直流电压。

常用的输入滤波电路包括电容滤波电路和电感滤波电路。

斩波电路斩波电路是单相斩控式交流调压电路的核心部分，用于将交流电压转换为可调的脉冲电压。

斩波电路一般由晶闸管、二极管以及继电器等组成。

控制电路控制电路用于生成脉宽调制信号，对晶闸管的导通时间进行控制，从而实现输出电压的调节。

一般采用微处理器或者模拟控制电路来生成控制信号。

输出滤波电路输出滤波电路主要用于对输出脉冲进行滤波平滑，得到稳定的直流输出电压。

常用的输出滤波电路包括电感滤波电路和电容滤波电路。

工作原理单相斩控式交流调压电路的工作原理如下：1.输入电压经过输入滤波电路进行滤波后，进入斩波电路。

2.斩波电路将交流电压转换为可调的脉冲电压，通过控制电路的控制信号对晶闸管进行导通和截止控制，改变输出脉冲的脉宽。

3.输出脉冲经过输出滤波电路进行滤波平滑后，得到稳定的直流输出电压。

参数选取在设计单相斩控式交流调压电路时，需要选取合适的参数来保证电路的稳定性和性能。

主要包括以下几个方面：输入电压范围根据实际应用情况选择合适的输入电压范围，通常是根据供电网络的标准电压范围来确定。

输出电压范围根据需求确定输出电压的范围，确保设计的电路可以满足实际需求。

控制信号频率控制信号频率越高，调压速度越快，但也会增加电路的复杂度和功耗。

单相斩控式交流调压电路设计单相斩控式交流调压电路是一种常见的电路设计，它可以将交流电源的电压进行调节，使其符合特定的要求。

本文将介绍单相斩控式交流调压电路的原理、设计和应用。

一、原理单相斩控式交流调压电路的原理是利用斩波器对交流电源进行控制，从而实现电压的调节。

斩波器是一种电子元件，它可以将交流电源的正半周或负半周进行截取，从而得到一个脉冲信号。

这个脉冲信号的宽度可以通过控制斩波器的导通时间来进行调节，从而实现对电压的控制。

在单相斩控式交流调压电路中，斩波器通常采用晶闸管或场效应管。

当斩波器导通时，交流电源的电流会通过斩波器流入负载，从而使负载得到电源的供电。

当斩波器截止时，电源的电流就会被截断，负载也就不再得到电源的供电。

通过不断地重复这个过程，就可以实现对电压的调节。

二、设计单相斩控式交流调压电路的设计需要考虑多个因素，包括电源电压、负载电流、斩波器的选择和控制电路的设计等。

下面将分别介绍这些因素的设计要点。

1. 电源电压电源电压是单相斩控式交流调压电路设计的重要参数，它决定了电路的输出电压范围和负载能力。

一般来说，电源电压越高，输出电压范围就越大，负载能力也就越强。

但是，电源电压过高也会增加电路的复杂度和成本，因此需要根据实际需求进行选择。

2. 负载电流负载电流是单相斩控式交流调压电路设计的另一个重要参数，它决定了电路的输出功率和稳定性。

一般来说，负载电流越大，输出功率就越高，但是电路的稳定性也会受到影响。

因此，在设计电路时需要根据负载的实际需求进行选择。

3. 斩波器的选择斩波器是单相斩控式交流调压电路中最关键的元件之一，它的选择直接影响到电路的性能和稳定性。

一般来说，晶闸管和场效应管是常用的斩波器，它们具有导通压降低、响应速度快等优点。

但是，晶闸管的控制电路比较复杂，而场效应管的价格较高，因此需要根据实际需求进行选择。

4. 控制电路的设计控制电路是单相斩控式交流调压电路中另一个重要的设计要素，它负责控制斩波器的导通和截止。

斩控式交流调压电路实验报告
一、实验目的
1.了解控制式交流调压原理；
2.掌握调压电路的模拟调试方法；
3.掌握扩展型被动式电压调节器回路的构成；
4.通过实验观察控制型调压电路的运行特性，在熟练掌握调压电路的控制方法。

二、实验仪器及内容
本实验的仪器设备主要有：电源，电表，交流控制系统，变压器，可调电阻和可调变压器。

实验内容主要有：
1.构建控制式交流调压电路；
2.根据已有参数设计控制回路；
3.调试控制回路，使其能够控制电压；
4.调试完成后，测量电压和电流上涨和下降的时间以及调压精度；
5.将电路的参数记录在实验报告中；
6.通过实验，观察控制式调压电路的运行特性；
7.熟练掌握调压电路的控制方法。

三、实验结果
实验中调试结束后，测量结果如下表所示：
电压（V），电流（A），上升时间（s），下降时间（s），调压精度----------，----------，--------------，--------------，----------
220，1.5，1.2，2.1，恒定
四、实验结论
1.通过实验，我们了解到控制式交流调压原理；
2.我们掌握了调压电路的模拟调试方法；
3.我们掌握了扩展型被动式电压调节器回路的构成；。

斩控式沟通调压电路试验报告沟通调压的掌握方式有三种：①整周波通断掌握。

整周波掌握调压——适用于负载热时间常数较大的电热掌握系统。

晶闸管导通时间与关断时间之比，使沟通开关在某几个周波连续导通，某几个周波连续关断，如此反复循环地运行，其输出电压的波形如图 1-1 所示。

转变导通的周波数和掌握周期的周波数之比即可转变输出电压。

为了提高输出电压的区分率，必需增加掌握周期的周波数。

为了削减对四周通信设备的干扰，晶闸管在电源电压过零时开头导通。

但它也存在一些缺点那就是：在负载容量很大时，开关的通断将引起对电网的冲击，产生由掌握周期打算的奇数次谐波，这些谐波引起电网电压变化，造成对电网的污染。

图1-1 周期掌握的电压波形②相位掌握。

相位掌握调压——利用掌握触发滞后角α的方法,掌握输出电压。

晶闸管承受正向电压开头到触发点之间的电角度称为触发滞后角α。

在有效移相范围内转变触发滞后角，即能转变输出电压。

有效移相范围随负载功率因数不同而不同，电阻性负载最大,纯感性负载最小。

图 1-2 是阻性负载时相控方式的沟通调压电路的输出电压波形。

相控沟通调压电路输出电压包含较多的谐波重量，当负载是电动机时，会使电动机产脉动转矩和附加谐波损耗。

另外它还会引起电源电压畸变。

为减少对电源和负载的谐波影响，可在电源侧和负载侧分别加滤波网络。

③斩波掌握。

斩波掌握调压——使开关在一个电源周期中屡次通断，将输入电压切成几个小段，用转变段的宽度或开关通断的周期来调整输出电压。

斩控调压电路输出电压的质量较高,对电源的影响也较小。

图 1-2 为斩波掌握的沟通调压电路的输出电压波形。

图1-2 相位掌握的电压输出波形在斩波掌握的沟通调压电路中，为了在感性负载下供给续流通路，除了串联的双向开关 S1 外，还须与负载并联一只双向开关S2。

当开关 S1 导通，S2 关断时，输出电压等于输入电压；开关 S1 关断，S2 导通时,输出电压为零。

掌握开关导通时间与关断时间之比即能掌握沟通调压器的输出电压。

斩控式单相交流调压电路设计一、电路结构1.调压变压器：调压变压器用于将输入电压调整为需要的输出电压。

其一次侧连接到交流电源，二次侧连接到斩波电路。

2.斩波电路：斩波电路由开关管和与之配套的电路组成。

开关管负责控制电源的通断，电路则根据开关管的导通状态，控制输出电压。

3.滤波电路：滤波电路用于对输出电压进行平滑处理，减小其峰值值波动。

4.负载：负载是电路的输出部分，可以是电阻、电感或电容等元件。

二、电路原理1.斩波原理斩波电路采用开关管控制输出电源通断，实现对交流电压的控制。

在正半周，开关管导通，电源输出；在负半周，开关管关断，电源不输出。

通过控制开关管的导通时间，可以实现对输出电压的控制。

2.滤波原理滤波电路主要通过电感、电容等元件，对输出电压进行平滑处理，减小其峰值值波动。

电感对交流信号有滤波作用，而电容则具有存储电荷的特性，可以增大负载电流。

三、设计步骤1.确定输出电压根据实际需求，确定所需的输出电压。

2.选择调压变压器根据所需的输出电压和电流，选择合适的调压变压器。

3.选择开关管根据输出电压和负载要求，选择合适的开关管。

常用的开关管有MOSFET和IGBT等。

4.设计斩波电路根据开关管的参数和工作原理，设计和优化斩波电路。

可以使用各种控制技术，如脉冲宽度调制(PWM)等。

5.设计滤波电路根据输出电压的波动情况，选择合适的滤波电路设计。

可以使用RC 滤波电路、LCL滤波电路等。

6.验证电路设计使用仿真软件对电路进行仿真验证，检查输出电压波形是否稳定、峰值值是否满足要求。

根据仿真结果进行优化调整。

7.电路实现与调试根据设计结果，搭建电路原型并进行实际调试。

检查输出电压是否符合要求，观察电路工作是否稳定。

8.性能评估与改进对实际搭建的电路进行性能评估，并进行必要的优化改进。

通过以上步骤，可以设计出符合实际要求的斩控式单相交流调压电路。

在实际应用中，还需要考虑电压变化范围、功率损耗、开关管和滤波元件的选取等问题。

单相斩控式交流调压电源设计单相斩控式交流调压电源（Phase Controlled AC Voltage Regulator）是一种常见的调压电源设计，它利用斩波控制技术来实现对交流电压的调节。

本文将详细介绍单相斩控式交流调压电源的设计原理、工作原理、控制策略以及相关的优缺点。

一、设计原理单相斩控式交流调压电源的设计原理基于斩波控制技术，即通过调节电路中的开关器件的导通和关断时间来实现对交流电压的调节。

由于交流电压的周期性变化，通过合适的控制方法，可以在每个周期内实现对电压的精确调节。

二、工作原理1.检测输入电压：通过电压传感器检测输入电压，并将信号输入到控制电路中，以便进行后续控制。

2.斩波控制：利用斩波控制技术，控制开关器件的导通和关断时间，以实现对电流的控制。

斩波控制技术通常使用脉宽调制（PWM）技术，通过改变脉冲宽度来控制输出电压的大小。

3.输出控制：将斩波控制生成的脉冲信号输入到功率开关器件上，通过开关器件的导通和关断来控制输出电压的大小。

三、控制策略1.开环控制：开环控制是最简单的控制策略，主要通过提前计算好斩波控制信号的脉冲宽度，直接通过开关器件来控制输出电压。

这种控制策略计算简单，但对于输入电压的变化较为敏感。

2.闭环控制：闭环控制是一种反馈控制策略，通过对输出电压进行检测，并将检测到的信号与目标电压进行比较，通过改变斩波控制信号的脉冲宽度来实现输出电压的稳定控制。

3.混合控制：混合控制是开环控制和闭环控制的结合，既能满足简单计算的要求，又能提供输出电压的稳定性。

该策略常用于对输入电压变化较大，而输出电压要求稳定的情况下。

四、优缺点1.输出电压稳定性高，能够实现精确的电压调节。

2.可靠性高，具有较大的抗干扰能力。

3.控制简单，成本低。

1.输出电压变化范围受限，通常只能实现有限的调节范围。

2.对于输入电压波动较大的情况，需要采取合适的控制策略来保证输出电压的稳定性。

3.对开关器件的要求较高，需要使用高质量的开关器件来保证工作的稳定性和可靠性。

写一篇斩控式纯正弦波交流调压器的设计的报告，800字本文讨论的是一种新型的纯正弦波交流调压器的设计。

斩控式纯正弦波交流调压器是一种具有高效，安全，高度可靠性以及高可行性特点的电力调压器。

首先，本报告将介绍此类调压器的技术特征，包括负载特性，输出特性以及控制策略等。

然后，将介绍调压器设计过程中的必要性，包括优化设计参数，设计电路部件以及完成校准校核等。

最后，将通过分析及表格形式，证明该斩控式纯正弦波交流调压器在变功率工作状态下的工作特性。

斩控式纯正弦波交流调压器具有一定的技术特征，其中负载特性包括功率因数、调压范围、消耗功率以及频率范围等，输出特性则有输出电压、相应电流、变功率系数等，控制策略包括全尖峰同步控制模式、压差跟踪控制模式、智能控制模式以及多元控制策略等。

在调压器设计的过程中，需要对所需的元器件进行精心选择，以确保调压器的质量和稳定性。

优化设计参数时，需要考虑机构传动部件的布局，确定不同控制策略中最佳参数，并尽量减少调压器整体体积。

在设计电路部件时，需要根据电路功能及结构特点选用合适的元器件，以减少电路板材料成本和生产工时。

最后，需要对系统进行校准校核，以确保系统运行稳定性和精度能够达到设计要求。

为了验证斩控式纯正弦波交流调压器在变功率工作状态下的工作特性，本文分析了三种不同控制策略（全尖峰同步控制模式、压差跟踪控制模式以及智能控制模式）的调压结果，实验结果可以看出：1、在任何工作条件下，全尖峰同步控制模式可以获得高达99.5%的功率因数；2、压差跟踪控制模式能够提供更大的调压精度，功率因数可以高达99.9%；3、智能控制模式具有更好的调压响应性，调压响应时间低于1ms，功率因数可以高达99.95%。

综上所述，斩控式纯正弦波交流调压器具有良好的技术特性，具有高效率、安全性、可行性以及高可靠性，并且在变功率工作状态下，其工作特性优越。

湖南工程学院应用技术学院课程设计任务书课程名称：电力电子技术题目：斩控式单相交流调压电源设计专业班级：电气118学生姓名：学号:指导老师：刘星平蔡斌军李祥来等审批：谢卫才任务书下达日期2014年5 月12日设计完成日期2014年5月23 日目录第1章概述 (1)1.1 交流调压在生活中的应用 (1)1.2 关于单向调压器 (1)1.3 关于本课题 (2)第２章设计总体思路 (3)2.1 系统总体方案确定 (3)2.2 交流斩波调压的基本原理 (7)第3章主电路设计与分析 (8)3.1 主要技术条件及要求 (8)3.2 开关器件的选择 (8)3.3 主电路计算及元器件参数选型 (8)3.4 主电路结构设计及分析 (9)第4章主控制芯片的详细说明 (10)4.1 芯片的选择 (10)4.1 芯片的详细介绍 (10)4.1芯片的工作原理 (11)第5章实验调试 (13)第6章总结与体验 (19)附录A 参考文件及评分表第1章概述1.1交流调压在生活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。

1.2关于单相调压器对于单相交流电源，调压和稳压是最为普遍的要求。

目前能够实现这一要求的调压器有下面三种：磁饱和式调压器该调压器通过控制主电路中电感的饱和程度，以改变电抗值以及其上的电压，实现对输出电压的调节。

这种调压器具有一定的动态性能，但输出电压的调节范围小，体积和重量较大。

机械式调压器机械式调压器由电动机带动碳刷实现输出电压的调节。

这种调压器输出波形较好，但体积、重量大，动态性能差。

电子式调压器这种调压器采用电力电子器件实现。

目前有晶闸管调压器和逆变式调压器两种。

斩控式交流调压电路输出电压与输入电压关系斩控式交流调压电路是一种常见的电子电路，用于调节交流电输入电压，使其输出电压达到所需的稳定值。

在这种电路中，主要使用可控硅或晶闸管作为开关元件控制电流的通断，从而实现电压调节的目的。

斩控式交流调压电路包括以下几个主要部分：输入变压器，整流电路，滤波电路，斩波电路，调整电路，输出负载等。

下面我将逐一介绍这些部分的作用和相互之间的关系。

首先是输入变压器。

输入变压器用于将输入交流电压的大小调整到适合调压电路输入端的电压范围。

变压器将输入电压的大小与斩波电路中的开关元件的控制信号进行匹配，从而提供稳定的输入电压。

接下来是整流电路。

整流电路的作用是将交流输入电压转换为直流电压。

晶闸管或可控硅作为开关元件，通过控制导通和截止状态，使交流电流只能在一个方向上通过，从而实现整流的功能。

然后是滤波电路。

滤波电路主要用于去除整流电路输出的脉动电压，使输出电压更加稳定。

通常使用电容器和电感元件构成滤波电路，通过对电流的储存和释放，平滑输出电压。

接下来是斩波电路。

斩波电路是控制开关元件工作的关键部分。

通过斩波电路中的电路元件，可以产生控制信号，控制开关元件的导通和截止状态。

斩波电路使用脉冲宽度调制（PWM）技术，根据输入的调节信号，调整开关元件的通断频率和占空比，从而实现输出电压的调节。

然后是调整电路。

调整电路根据用户的需求和输入的调节信号，控制斩波电路中的开关元件的工作状态。

调整电路通常由比较器、稳压器和反馈电路等元件构成。

通过比较输入信号与输出信号的差异，调整电路可以自动调节开关元件的工作状态，使输出电压保持在所需的稳定值。

最后是输出负载。

输出负载表示将电路输出接到哪些设备或负载上。

输出负载可以是电阻、电容、电感等元件，也可以是各种电子器件、设备和系统。

根据不同的负载类型和要求，调压电路需要根据输出负载的电流和电压特性进行匹配和调节，保证负载的正常工作。

斩控式交流调压电路的输出电压与输入电压之间的关系取决于斩波电路和调整电路的设计和调节。

实验十一单相斩控式交流调压电路实验一、实验目的(1)熟悉斩控式交流调压电路的工作原理。

(2)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。

三、实验线路及原理斩控式交流调压主电路原理如图3-17所示。

图3-17 斩控式交流调压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u i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u i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t on，开关周期为T，则导通比为α=t on/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。

图3-18给出了电阻负载时负载电压U0和电源电流i1(也就是负载电源)的波形。

可以看出电源电流的基波分量是与电源电压同相位的。

即位移因数为1。

电源电流不含低次谐波，只含和开关周期T有关的高次谐波，这些高次谐波用很小的滤波器即可滤除，这时电路的功率因数接近于1。

图3-18 电阻负载斩控式交流调压电路波形斩控式交流调压控制电路方框图如图3-19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有关资料。

在交流电源u i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u i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3-19 斩控式交流调压控制电路方框图四、实验内容(1)控制电路波形观察。

(2)交流调压性能测试。

五、思考题(1)比较斩控式交流调压电路与相控交流调压电路的调压原理、特征及其功率因数？(2)采用何种方式可提高斩控式交流调压电路输出电压的稳定度？(3)对斩控式交流调压电路的输出电压波形作谐波分析？六、实验方法由于主电路的电源必须与控制信号保持同步，因此主电路的电源不需要外部接入。