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)
4.4 控制保护电路设计 (11)
第5章总结与体会 (12)
第6章附录 (15)
附录A 参考文件 (14)
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。
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。
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。它不仅承场效应管输入阻抗高（≥108W）、驱动电流小（左右0.1μA左右），还具有耐压高（最高可耐压1200V）、工作电流大（1.5A～100A）、输出功率高（1～250W）、跨导的线性好、开关速度快等优良特性因为功率因数指电压与电流的相位之间的关系，则由波形可以看出，电源电流的基波分量是和电源电压同相位的，即位移因数为1。另外，通过傅里叶分析可知，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。这时电路功率因数接近1。
3.3主电路结构设计
在考虑到减少电路误差的情况下，我们采用了如图 3.4所示的主电路，主回路由Ql—Q3三个VMOS管和D1—D3三个二极管组成的全控整流电路实现对交流输入电压的斩波调压。当交流输入电压在正半周时，电流流经VD1、Q3、VD3；当交流输入处于负半周时，电流流经VD2、Q3、VD4、；Q3始终处于正向电压作用下，当在Q3源栅极之间加入触发信号时，Q3处于开关状态。调整加在栅极上的脉冲宽度即可调节输出电压的大小。由于Q3处于开关状态，且VMOS管具有很小的关断时间，只要适当选择较低的饱和压降，Q3的功耗可以做得很小，所以该斩波调压具有较高的效率。考虑到负载可能为感性的，加了由Q1、Q2及D1、D2组成的续流环节。当Q3关断时，在电压处于正半周时，Q2导通，Q1关断，流经负载的电流通过Q2、D1续流。在电压负半周，Q1导通，Q2关断，流经负载的电流通过Q1、D2续流。为防止Q1、Q 2、Q3同时导通而引起较大的短路电流，对加在Q1和Q2上的触发信号有一定要求，这在过零触发电路中讨论。图中L1、C1为电源滤波网，以吸收瞬态过程中的过电压，并减少对外线路的干扰。L2、C2为输出滤波环节，由于本机调制频率取得较高，所以L2和C2只需很小值即可。其中每个VMOS 管都有保护装置如图所示。
其中Q3的PWM波控制由PWM波发生器通过对给定的调整产生，输出占空比一定的PWM波。
