斩控式单相交流调压电路设计

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。

【精品】单相斩控式交流调压电路设计设计课程设计一、实验目的1、熟悉单相斩波电路的构成和基本工作原理。

2、深刻理解交流半波斩波的不足之处，为此掌握单相斩波控制器的工作原理。

3、通过实验，掌握斩波控制电路的设计方法。

二、实验器材设备1、单相电源。

2、变压器：输入电压220V，输出电压0-48V，输出电流1A。

3、单相斩波控制器电路实验板。

4、万用表。

5、示波器。

三、实验内容1、搭建单相斩波控制器电路实验板电路。

2、通过调节斩波控制器电路实验板中的电位器和可调电阻，实现调节输出电压的目的。

3、测量并记录在不同输出电压下控制器的调节时间，分析控制器电路的工作原理和性能。

4、测量单相斩波控制器实验板电路中的主要电参数，包括输入电压、输出电压和输出电流等。

四、实验原理1、单相斩波电路原理单相斩波电路是一种简单的电源控制电路，通常用于直流电源的切割和变频器的输出。

在单相斩波电路中，电源通过晶体管或三极管等器件进行控制，可通过控制器调整输出电压的大小。

在斩波电路中，斩波开关的导通和截止时间是关键，决定着电路的传输与转换功能。

斩波控制可通过电位器和可调电阻来实现。

斩波电路的原理如图1所示。

由图1可知，当电源接入电路时，输入电压经过变压器的降压作用，接入斩波开关Q1的水平校准电路中。

斩波开关Q1被控制，从而使输出电压发生变化。

当斩波开关Q1导通时，电源通过变压器向输出电容充电。

当斩波开关Q1截止时，输出电容电压呈现指数下降趋势，并释放储藏的能量。

最终，输出电压达到预设值。

2、单相斩波控制器原理单相斩波控制器常用于直流电源的控制，以调节输出电压。

斩波控制器内置反馈控制系统，通过调整开关导通和截止时间来实现输出电压的精确调整。

控制器工作原理如图2所示。

如图2所示，单相斩波控制器由斩波开关、强制电路、反馈电路和输出电路等部分组成。

当输入电源接通时，斩波开关打开，输出电路上升到输入电压。

输出电压与比较器输出电压比较，反馈电路会根据比较结果确定斩波开关的导通和截止时间，使输出电压达到所需值。

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。

河南机电高等专科学校课程设计单相斩控式交流调压电路系部: 自动控制系专业: 生产过程自动化班级: 过131姓名: 闫正和学号: 131416140指导老师: 侯志坚成绩:二零一五年七月摘要调速系统是当今电力拖动自动控制系统中应用最广泛的一中系统。

目前对调速性能要求较高的各类生产机械大多采用直流传动，简称为直流调速。

早在20世纪40年代采用的是发电机－电动机系统，又称放大机控制的发电机－电动机组系统。

这种系统在40年代广泛应用，但是它的缺点是占地大，效率低，运行费用昂贵，维护不方便等，特别是至少要包含两台与被调速电机容量相同的电机。

为了克服这些缺点，50年代开始使用水银整流器作为可控变流装置。

这种系统缺点也很明显，主要是污染环境，危害人体健康。

50年代末晶闸管出现，晶闸管变流技术日益成熟，使直流调速系统更加完善。

晶闸管－电动机调速系统已经成为当今主要的直流调速系统，广泛应用于世界各国。

近几年，交流调速飞速发展，逐渐有赶超并代替直流调速的趋势。

直流调速理论基础是经典控制理论，而交流调速主要依靠现代控制理论。

不过最近研制成功的直流调速器，具有和交流变频器同等性能的高精度、高稳定性、高可靠性、高智能化特点。

同时直流电机的低速特性，大大优于交流鼠笼式异步电机，为直流调速系统展现了无限前景。

单闭环直流调速系统对于运行性能要求很高的机床还存在着很多不足，快速性还不够好。

而基于电流和转速的双闭环直流调速系统静动态特性都很理想。

关键字：调速系统直流调速器晶闸管晶闸管－电动机调速系统ABSTRACTThis paper proposes the use of a chopper-type MOSFET AC voltage regulator. So that the regulator can regulate convenient, fast dynamic response, the harmonic less pollution, higher unit power factor and so on. For regulating and controlling the AC voltage, better performance and prospects. AC V oltage AC refers to one kind into another with the same frequency, different voltage AC conversion. Chopper control regulator - the switch in a power-off cycle times, cut into several small pieces of the input voltage, change the width or switch off the cycle segment to regulate the output voltage. That is to regulate the quality and impact of the output voltage through the power supply voltage regulator circuit cut control. Chopping frequency, the higher the output voltage of the voltage harmonic frequency, the filter easier. When the chopper frequency is not an integer multiple of the frequency of the input power, the output voltage will produce harmonics. When low chopper frequency, harmonic content of more adverse impact on the load. AC chopper technology as a high-performance AC voltage regulator technology, in line with the high frequency power electronics technology, efficient and low-pollution trends, will gradually replace the phase control thyristor AC voltage regulator, the development of new devices will accelerate this process.Keywords: Chopping AC; regulator; chopping frequency;目录第1章绪论 (1)1.1直流电动机的调速方法 (2)1.2直流调速系统控制电源方式 (2)1.2.1PWM变换器介绍 (2)1.3选择PWM控制系统的理由 (4)1.4双闭环调速系统及静特性 (5)1.4.1双闭环调速系统的组成图 (5)1.4.2稳态结构图和静特性 (5)1.4.3控制系统动态性能分析 (7)1.5.系统的动态校正 (9)第二章相关参数计算 (10)2.1设计参数准备 (10)2.2ASR设计 (11)第三章硬件设计 (12)3.1双闭环直流脉宽调速系统的主电路设计 (13)3.1.1PWM变换器 (13)3.1.2选择IGBT的H桥型主电路的理由 (14)3.1.3整流电路设计 (14)第四章总结与心得体会 (18)第五章参考文献 (19)致谢 (20)第一章绪论在现代科学技术革命过程中，电气自动化在20世纪的后四十年曾进行了两次重大的技术更新。

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．用SG3525产生脉冲。

2．设计思路清晰，给出整体设计框图；3．单元电路设计，给出具体设计思路和电路；4．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；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：5A3）功率因数：≥0.72. 可提供实验与仿真条件说明书格式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。

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。

实验四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。

二、实验线路及原理斩控式交流调压主电路原理如图3.4 所示。

图3.4 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U图3.5 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3.5 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3.6 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查阅相关资料。

的正半周，V1进行斩波控制，用V3给负载电流提供续流通道，在交流电源uiV4关断；在u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i道。

控制信号与主电路的电源必须保持同步。

图3.6 斩控式交流调压控制电路方框图三、实验内容(1) 控制电路波形观察。

(2) 交流调压性能测试。

四、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。

但是为了能同时观察两路控制信号之间的相位关系，主电路的开关K 是串接在电源开关之后的。

在观察控制信号时将开关打在断状态。

目录第1章概述 (1)课题来源 (1)解决方式 (1)优势 (2)第2章系统整体方案确信 (111)设计整体思路……………………………………………大体工作原理……………………………………………框图…………………………………………………………第3章主电路设计 (111)主电路……………………………………………………主电路图…………………………………………………第4章单元操纵电路设计 (111)操纵及驱动电路………………………………………输入欠电压电路…………………………………………输出限流电路……………………………………………输入过压电路……………………………………………过零检测及续流触发电路……………………………谐波分析…………………………………………………第5章故障分析与电路改良、实验及仿真 (111)第6章总结与体会 (111)第1章概述课题来源单相交流电源的应用是超级普遍的。

比如在农村、轻工业、家用电器等小功率传动领域和电力机车供电系统。

关于单相交流电源，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：1)磁饱和式调压器该调压器通过操纵主电路中电感的饱和程度，以改变电抗值和其上的电压，实现对输出电压的调剂。

这种调压器具有必然的动态性能，但输出电压的调剂范围小，体积和重量较大。

2)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剂。

这种调压器输出波形较好，但体积、重量大，动态性能差。

3)电子式调压器这种调压器采纳电力电子器件实现。

目前有晶闸管调压器和逆变式调压器两种。

晶闸管调压器采纳的是相控方式，因此其输出波形差；逆变式调压器采纳的是斩波操纵方式，其输出波形和动态响应较好。

从上面可知，逆变式电子调压器具有最好的性能。

逆变式电子调压器的结构不仅具有调压、稳压的能力，而且还能够实现频率的变换。

它是通过AC/DC/AC变换实现的。

具有中间直流环节和储能电容，只是，变换效率低是它的不足。

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。

课程设计课程名称电力电子技术课题名称单相斩控式交流调压电源设计专业班级学号姓名指导教师年月日目录第章概述.......................................................................................... 错误!未指定书签。

第章系统总体方案............................................................................ 错误!未指定书签。

设计总体思路.......................................................................... 错误!未指定书签。

基本工作原理.......................................................................... 错误!未指定书签。

系统设计总方案确定.................................................................. 错误!未指定书签。

第章硬件设计.................................................................................. 错误!未指定书签。

主电路设计.............................................................................. 错误!未指定书签。

控制电路设计.......................................................................... 错误!未指定书签。

主电路计算及元器件参数选型.............................................. 错误!未指定书签。