电力电子技术课程设计_单相AC-DC变换
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自耦变压器参选择.....................................................................................4 主电路的选型.............................................................................................4 控制芯片的选择.........................................................................................5 功率因素检测电路的设计.........................................................................5 过流保护电路设计....................................................................................6 二、系统框架与工作原理...............................................................................6 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 2.1 电路工作原理..............................................................................................6
14五设计作品图六课程设计总结本次电力电子的课程设计我以2013年的单相dcac变换电路为例进行的设计虽然在参加电赛时已经把作品做了出来但当时因为时间有限并没有对其进行详细的整理而是把所有精力花在实物的制作上借此电力电子课程设计的实践机会我对之前的作品进行详细的介绍及电路的分析设计当然其中还有很多不足之处不仅仅是在文档的写作整理上更主要的是电路的设计上可能都是有问题的对于这个电路设计我所选的方案未必是最好的方案但毕竟是自己通过学习和努力自己设计的而且通过这次文档的整理更是对之前做的电路有了更深的认识和思考所以这次课程设计收获很大
六、课程设计总结.............................................................................................13 七、参考文献......................................................................................................14
图 2 Cuk 电路原理图
方案三：Boost 型拓扑结构变换器： Boost 升压斩波电路：拓扑结构如图 3 所示。开关的开通和关断受外部 PWM 信号控制，电感 L 将交替地存储和释放能量，电感 L 储能后使电压泵升，而电容
1.2 主电路的选型
方案一：Buck 型拓扑结构变换器： 该方案可在隔离变压器输出端进行三倍压整流，再将直流电压通过 Buck 型 拓扑结构进行降压变换实现。但采用 Buck 型变换器输入端电压偏高，驱动电路 和控制电路的电源方案较麻烦，并且可靠性不高。
图 1 Buck 电路原理图
方案二： Cuk 型拓扑结构变换器： 它的输出电压极性与输入电压相反，但其值可以高于、等于或低于输入电压 的值。其输入和输出电流都是连续的，经两个电感的补偿耦合，将输入和输出的 波纹电流和电压抑制到零， 但内部谐振使传递作用断续或在某些频率上削弱输入 波纹抑制。 在耦合电感线圈和变压器隔离的结构中，由于“开关导通”初期的冲 击耦合电流会引起输出电压反向，并且也存在稳定性问题。
abstract
The design consideration of subject basic part and play a part of the index requirements, system USES simple bridge rectifier and median filtering and boost booster circuit as AC - DC converter main circuit; Using integrated UC3843 chip change the PWM duty cycle to achieve the output voltage stability; By the built-in 10 bit A/D, D/A of high performance and low power consumption MCU MSP430G2553 system measurement and control and display unit. Through the actual test, the work of the performance index, the output voltage, load regulation, voltage regulation, fully meet the requirements of the overcurrent protection function; To play a part of the requirements, basically achieved under the specified conditions, the inductance of power factor correction, make the AC input side AC - DC transform circuit power factor is not lower than 0.98; In addition, the system also increases the liquid crystal display as the state of the system and running data display, etc. Key words: AC - DC conversion, UC3843, single-chip microcomputer and power factor
2
摘要
本设计综合考虑题目基本部分和发挥部分的指标要求，系统采用简单的桥式 整流以及中值滤波和 boost 升压电路作为 AC-DC 变换器主电路；采用集成芯片 UC3843 改变 PWM 占空比达到输出电压稳定；由内置 10 位 A/D、D/A 的高性能、 低功耗单片机 MSP430G2553 组成系统测控与显示单元。通过实际测试，作品的性 能指标中， 输出电压， 负载调整率， 电压调整率， 过流保护功能完全达到了要求； 对于发挥部分要求，基本实现了在指定条件下，采用电感对功率因数进行校正， 使 AC-DC 变换电路交流输入侧功率因数不低于 0.98；另外，系统还增加了液晶 显示器作为系统的状态和运行数据显示屏等。 关键字：AC-DC 转换、UC3843、单片机、功率因素
4
一、 总体方案设计与论证
1.1 自耦变压器的选择
题目要求输出电压 36V,输出电流 2A，电路后端输出需要 36*2=72w， 考虑到中间能量损耗，变压器（220v-24v）的功率应在 100W 以上， ，前级 的自耦变压器，起码要在 150W，不能太小，自耦变压器接成升降压，这样 才能输出 20v-30v。本题中我们选择的自耦变压器为 500W
三、电路参数设计与计算...............................................................................7
3.1 变压器参数计算与选择.............................................................................7 3.2 整流电路计算.............................................................................................7 3.3 升压电感的设计.........................................................................................7 3.4 输出电容的设计.........................................................................................8 3.5 检测控制电路设计.....................................................................................8 3.6 辅助电源的设计.........................................................................................9 3.7 提高工作效率方法....................................................................................10 3.8 功率因素调整电路设计............................................................................10 3.9 UC3854 参数设计.......................................................................................10
电力电子课程设计报告
题
目
单相 AC-DC 变换电路
专业班级 学 姓 号 名
指导教师 学院名称
电气信息学院
完成日期：
1
年
月
对于电力电子技术课程题目选择，由于本人参加过电子设计大赛，做过类似 的题目，所于就以做过的 2013 年电赛题单相 AC-DC 变换电路设计为例。
一、设计任务
并制作如图 1 所示的单相 AC-DC 变换电路。 输出直流电压稳定在 36V， 输 出电流额定值为 2A。
四、软件程序设计.............................................................................................12
五、设计作品图...................................................................................................13
3
目录
摘要...........................................................…........................…………………….............2 目录........................…………………………........................……........................................3 一、总体方案设计与论证…….........................................................................4
二、设计要求
（1） 在输入交流电压 Us=24V、 输出直流电流 Io=2A 条件下， 使输出直流电 压 Uo=36V±0.1V。 （2） 当 Us=24V， Io 在 0.2A～2.0A 范围内变化时， 负载调整率 SI ≤ 0.5%。 （3） 当 Io=2A， Us 在 20V～30V 范围内变化时， 电压调整率 SU ≤ 0.5%。 （4） 设计并制作功率因数测量电路， 实现 AC-DC 变换电路输入侧功率因数 的测量，测量误差绝对值不大于 0.03。 （5）具有输出过流保护功能，动作电流为 2.5A±0.2A。 （6） 实现功率因数校正， 在 Us=24V， Io=2A， Uo=36V 条件下， 使 AC-DC 变 换电路交流输入侧功率因数不低于 0.98。 （7）在 Us=24V，Io=2A，Uo=36V 条件下，使 AC-DC 变换电路效率不低于 95%。
14五设计作品图六课程设计总结本次电力电子的课程设计我以2013年的单相dcac变换电路为例进行的设计虽然在参加电赛时已经把作品做了出来但当时因为时间有限并没有对其进行详细的整理而是把所有精力花在实物的制作上借此电力电子课程设计的实践机会我对之前的作品进行详细的介绍及电路的分析设计当然其中还有很多不足之处不仅仅是在文档的写作整理上更主要的是电路的设计上可能都是有问题的对于这个电路设计我所选的方案未必是最好的方案但毕竟是自己通过学习和努力自己设计的而且通过这次文档的整理更是对之前做的电路有了更深的认识和思考所以这次课程设计收获很大
六、课程设计总结.............................................................................................13 七、参考文献......................................................................................................14
图 2 Cuk 电路原理图
方案三：Boost 型拓扑结构变换器： Boost 升压斩波电路：拓扑结构如图 3 所示。开关的开通和关断受外部 PWM 信号控制，电感 L 将交替地存储和释放能量，电感 L 储能后使电压泵升，而电容
1.2 主电路的选型
方案一：Buck 型拓扑结构变换器： 该方案可在隔离变压器输出端进行三倍压整流，再将直流电压通过 Buck 型 拓扑结构进行降压变换实现。但采用 Buck 型变换器输入端电压偏高，驱动电路 和控制电路的电源方案较麻烦，并且可靠性不高。
图 1 Buck 电路原理图
方案二： Cuk 型拓扑结构变换器： 它的输出电压极性与输入电压相反，但其值可以高于、等于或低于输入电压 的值。其输入和输出电流都是连续的，经两个电感的补偿耦合，将输入和输出的 波纹电流和电压抑制到零， 但内部谐振使传递作用断续或在某些频率上削弱输入 波纹抑制。 在耦合电感线圈和变压器隔离的结构中，由于“开关导通”初期的冲 击耦合电流会引起输出电压反向，并且也存在稳定性问题。
abstract
The design consideration of subject basic part and play a part of the index requirements, system USES simple bridge rectifier and median filtering and boost booster circuit as AC - DC converter main circuit; Using integrated UC3843 chip change the PWM duty cycle to achieve the output voltage stability; By the built-in 10 bit A/D, D/A of high performance and low power consumption MCU MSP430G2553 system measurement and control and display unit. Through the actual test, the work of the performance index, the output voltage, load regulation, voltage regulation, fully meet the requirements of the overcurrent protection function; To play a part of the requirements, basically achieved under the specified conditions, the inductance of power factor correction, make the AC input side AC - DC transform circuit power factor is not lower than 0.98; In addition, the system also increases the liquid crystal display as the state of the system and running data display, etc. Key words: AC - DC conversion, UC3843, single-chip microcomputer and power factor
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摘要
本设计综合考虑题目基本部分和发挥部分的指标要求，系统采用简单的桥式 整流以及中值滤波和 boost 升压电路作为 AC-DC 变换器主电路；采用集成芯片 UC3843 改变 PWM 占空比达到输出电压稳定；由内置 10 位 A/D、D/A 的高性能、 低功耗单片机 MSP430G2553 组成系统测控与显示单元。通过实际测试，作品的性 能指标中， 输出电压， 负载调整率， 电压调整率， 过流保护功能完全达到了要求； 对于发挥部分要求，基本实现了在指定条件下，采用电感对功率因数进行校正， 使 AC-DC 变换电路交流输入侧功率因数不低于 0.98；另外，系统还增加了液晶 显示器作为系统的状态和运行数据显示屏等。 关键字：AC-DC 转换、UC3843、单片机、功率因素
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一、 总体方案设计与论证
1.1 自耦变压器的选择
题目要求输出电压 36V,输出电流 2A，电路后端输出需要 36*2=72w， 考虑到中间能量损耗，变压器（220v-24v）的功率应在 100W 以上， ，前级 的自耦变压器，起码要在 150W，不能太小，自耦变压器接成升降压，这样 才能输出 20v-30v。本题中我们选择的自耦变压器为 500W
三、电路参数设计与计算...............................................................................7
3.1 变压器参数计算与选择.............................................................................7 3.2 整流电路计算.............................................................................................7 3.3 升压电感的设计.........................................................................................7 3.4 输出电容的设计.........................................................................................8 3.5 检测控制电路设计.....................................................................................8 3.6 辅助电源的设计.........................................................................................9 3.7 提高工作效率方法....................................................................................10 3.8 功率因素调整电路设计............................................................................10 3.9 UC3854 参数设计.......................................................................................10
电力电子课程设计报告
题
目
单相 AC-DC 变换电路
专业班级 学 姓 号 名
指导教师 学院名称
电气信息学院
完成日期：
1
年
月
对于电力电子技术课程题目选择，由于本人参加过电子设计大赛，做过类似 的题目，所于就以做过的 2013 年电赛题单相 AC-DC 变换电路设计为例。
一、设计任务
并制作如图 1 所示的单相 AC-DC 变换电路。 输出直流电压稳定在 36V， 输 出电流额定值为 2A。
四、软件程序设计.............................................................................................12
五、设计作品图...................................................................................................13
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目录
摘要...........................................................…........................…………………….............2 目录........................…………………………........................……........................................3 一、总体方案设计与论证…….........................................................................4
二、设计要求
（1） 在输入交流电压 Us=24V、 输出直流电流 Io=2A 条件下， 使输出直流电 压 Uo=36V±0.1V。 （2） 当 Us=24V， Io 在 0.2A～2.0A 范围内变化时， 负载调整率 SI ≤ 0.5%。 （3） 当 Io=2A， Us 在 20V～30V 范围内变化时， 电压调整率 SU ≤ 0.5%。 （4） 设计并制作功率因数测量电路， 实现 AC-DC 变换电路输入侧功率因数 的测量，测量误差绝对值不大于 0.03。 （5）具有输出过流保护功能，动作电流为 2.5A±0.2A。 （6） 实现功率因数校正， 在 Us=24V， Io=2A， Uo=36V 条件下， 使 AC-DC 变 换电路交流输入侧功率因数不低于 0.98。 （7）在 Us=24V，Io=2A，Uo=36V 条件下，使 AC-DC 变换电路效率不低于 95%。