斩控式单相交流调压电路设计

1 目录

第1章 概述 ............................................................................................................................ 2

第2章 总体设计方案 ............................................................................................................ 3

2.1 交流调压电路的原理 ..................................................................................................... 3

2.2 系统设计总方案确定 ..................................................................................................... 4

第3章 主电路设计 ................................................................................................................ 5

3.1 主电路 ........................................................................................................................... 5

3.2 主电路图 ....................................................................................................................... 6

单周控制的单相交流斩波调压电路

时间：2009-07-02 14:14:44 来源：《电源世界》 作者：

1 引言

传统上，交流电压变换是通过变压器的电磁感应实现的。当变压器输入电压发生变化，其输出电压也要相应变化，有些电气设备还需要利用交流稳压器稳压，在某些场合，负载电压还要求能调节，这时宜用如自耦变压器之类的可调变压器。这些是大众常用的方法。但是随着现代社会的发展，地球资源的逐渐枯竭，为了实现人类社会的可持续发展，传统的采用大量铜、铁等贵金属的变压器将逐渐退出历史舞台，而由电力电子元件组成可调压AC/AC变换器来代替，本文正是从这方面来进行探讨。

过去曾经用双向晶闸管的相控方法，来做恒频下的降压调节，由于晶闸管是半控元件，这样的调节会造成很大的电压畸变，产生谐波、消耗无功功率和功率因数变差，所以仅在一些功率较小的装置上采用。

随着功率半导体技术的发展，功率半导体器件广泛应用于AC/AC变换器，主要有AC/DC/AC变换器、矩阵变换器、高频链AC/AC变换器和基于DC/DC拓扑的直接AC/AC变换器。AC/DC/AC变换器适用于同时需要变频、变压的场合，变换级数及所用元件多，而且其整流滤波环节对电网污染严重；矩阵变换器可实现高输入功率因数，但由于其开关数量多导致成本增高，同时它的控制策略也很复杂；高频交流环节AC/AC变换器也存在着成本高，控制复杂等问题。

为实现AC/AC电压变换，近年来人们己广泛利用全控型电力电子开关进行斩波（PWM）控制來实现[1，2]。

本文将对单相交流电压，通过单周控制实现AC/AC直接变换的斩控式调压进行研究，并且力图用的开关数量少，结构简单。

本文主要研究了在Buck电路上的AC/AC变换，它有调压功能，但调压范围是低于输入电压。由于采用单周控制，它的动态性能好、在负荷变化时有一定的稳压能力。所以说它兼有变压、调压、稳压的功能，应该指出该电路的滤波部分仍需用到电感器和电器，亦即仍需消耗部分金属资源，但由于斩波频率远远高于工频，体积、重量都不大。文中列出了串联型和并联型两种拓扑结构的AC/AC变换电路，主要针对后一种电路作了Matlab/Simulink仿真，证明这类电路是可行的，值得进一步研究，以完善附加保护、限制功能，使之达到实用阶段。

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。一般来说，控制电路需要具有响应速度快、稳定性好等特点，以确保电路的正常工作。在设计控制电路时，需要考虑斩波器的特性和负载的实际需求，从而确定控制电路的参数和结构。

第４５卷第６期　２０１１年６月　电力电子技术　Ｐｏｗｅｒ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｖｏ１．４５，Ｎｏ．６　Ｊｕｎｅ　２０１ｌ　

斩控补偿式单相交流稳压电源设计　

马玉泉　（河北科技师范学院，机电工程学院，河北秦皇岛０６６６００）　

摘要：交流稳压电源的体积、精度和重量等参数对一些设备至关重要，而目前市场上提供的小容量单相交流稳　压电源普遍难以达到精度高、体积小的要求，为此设计了一种单极性斩控串级补偿式交流稳压电源，它采用斩　控式交流调压和串级补偿技术，利用电压闭环控制方式。稳压控制系统采用ＳＴＣ１２Ｃ５Ａ６２ＡＤ单片机，该单片机　带Ａ／Ｄ输入和ＰＷＭ输出，使系统结构和控制方式简单；电压闭环采用直流电压采样反馈技术，采样频率达　１２．８　ｋＨｚ．采样及控制精度高；ＰＷＭ斩波控制频率为４　ｋＨｚ，使主电路滤波电容、电感容量和体积减小。样机实　验结果表明。该装置电压输出精度高，体积及重量较一般产品减小，具有较大的实用价值。　

关键词：电源；交流稳压；串联补偿；斩控　中图分类号：ＴＮ８６　文献标识码：Ａ　文章编号：１０００－１００Ｘ（２０１１）ｏ６—００９４－０３　

Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　Ｓｉｎｇｌｅ　Ｐｈａｓｅ　ＡＣ　Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ　Ｓｔａｂｉｌｉｚｅｒ　Ｐｏｗｅｒ　Ｓｕｐｐｌｙ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｃｈｏｐｐｅｒ　

ＭＡ　Ｙｕ—ｑｕａｎ　（Ｈｅｂｅｉ　Ｎｏｒｍａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｑｉｎｈｕａｎｇｄａｏ　０６６６００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｖｏｌｕｍｅ，ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ　ａｎｄ　ｗｅｉｇｈｔ　ｏｆ　ａｎ　ＡＣ　ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｓｕｐｐｌｙ　ａｙｅ　ｏｆ　ｖｉｔａｌ　ｉｍｐｏｒｔａｎｃｅ　ｔｏ　ｓｏｍｅ　ｅｑｕｉｐ。　ｍｅｎｔｓ，ｂｕｔ　ｔｈｅ　ｌｏｗ—ｐｏｗｅｒ　ｓｉｎｇｌｅ　ｐｈａｓｅ　ＡＣ　ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｓｕｐｐｌｙ　ｐｒｏｖｉｄｅｄ　ｉｎ　ｐｒｅｓｅｎｔ　ｍａｒｋｅｔ　ｇｅｎｅｒａｌｌｙ　ｈａｓ　ｓｈｏｒｔ－　ｃｏｍｉｎｇｓ　ｏｆ　ｈｉｇｈ　ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ　ｗｉｔｈ　ｂｉｇ　ｖｏｌｕｍｅ　ｏｒ　ｓｍａｌｌ　ｖｏｌｕｍｅ　ｗｉｔｈ　ｌｏｗ　ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ．Ｓｏ　ａｎ　ｕｎｉｐｏｌａｙ　ＡＣ　ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｓｕｐｐｌｙ　ｗｉｔｈ　ｃｈｏｐｐｉｎｇ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｃａｓｃａｄｅ　ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ　ｉｓ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｓｕｐｐｌｙ，ｃｈｏｐｐｉｎｇ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ＡＣ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｒｅｇｕｌａｔ—　ｉｎｇ，ｃａｓｃａｄｅ　ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ａ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｃｌｏｓｅｄ—ｌｏｏｐ　ａｒｅ　ａｄｏｐｔｅｄ．Ａｎｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ，ＭＣＵ　ｏｆ　ＳＴＣ１２Ｃ５Ａ６２ＡＤ　ｗｉｔｈ　Ａ／Ｄ　ｉｎｐｕｔ　ａｎｄ　ＰＷＭ　ｏｕｔｐｕｔ　ｉｓ　ａｄｏｐｔｅｄ，ｂｙ　ｗｈｉｃｈ　ｓｉｍｐｌｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ａｒｅ　ｇｏｔｔｅｎ．ＤＣ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｓａｍｐｌｉｎｇ　ｆｅｅｄ。　ｂａｃｋ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｉｓ　ｕｓｅｄ　ｉｎ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｃｌｏｓｅｄ—ｌｏｏｐ，ａｎｄ　ｉｔｓ　ｓａｍｐｌｉｎｇ￣ｅｑｕｅｎｃｙ　ｉｓ　ｕｐ　ｔｏ　１２．８　ｋＨｚ，ｓｏ　ｔｈｅ　ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ　ｏｆ　ｓａｍ—