斩控式单相交流调压电路正文概要
SG3525斩控式单相交流调压电路设计要点
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。
斩控式交流调压电路实验报告
斩控式交流调压电路实验报告交流调压的控制方式有三种：①整周波通断控制。
整周波控制调压——适用于负载热时间常数较大的电热控制系统。
晶闸管导通时间与关断时间之比，使交流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。
改变导通的周波数和控制周期的周波数之比即可改变输出电压。
为了提高输出电压的分辨率，必须增加控制周期的周波数。
为了减少对周围通信设备的干扰，晶闸管在电源电压过零时开始导通。
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，产生由控制周期决定的奇数次谐波，这些谐波引起电网电压变化，造成对电网的污染。
图1-1周期控制的电压波形②相位控制。
相位控制调压——利用控制触发滞后角α的方法,控制输出电压。
晶闸管承受正向电压开始到触发点之间的电角度称为触发滞后角α。
在有效移相范围内改变触发滞后角，即能改变输出电压。
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交流调压电路的输出电压波形。
相控交流调压电路输出电压包含较多的谐波分量，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。
b5E2RGbCAP③斩波控制。
斩波控制调压——使开关在一个电源周期中多次通断，将输入电压切成几个小段，用改变段的宽度或开关通断的周期来调节输出电压。
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为斩波控制的交流调压电路的输出电压波形。
p1EanqFDPw图1-2相位控制的电压输出波形在斩波控制的交流调压电路中，为了在感性负载下提供续流通路，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。
控制开关导通时间与关断时间之比即能控制交流调压器的输出电压。
单相斩控式交流调压电路设计
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。
斩控式单相交流调压电路
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。
斩控式单相交流调压电路设计
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实验报告
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
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。
实验十一 单相斩控式交流调压电路实验
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。
斩控式单相交流调压电路
斩控式单相交流调压电路Revised on November 25, 2020目录第1章概述.................................................单相交流调压..............................................交流调压在生活生产中的应用................................课题总体概述 (1)第２章设计总体思路 (2)基本工作原理 (2)总体方案确定 (3)第3章主电路设计与分析 (4)主要技术条件及要求 (4)主电路计算及元器件参数选型 (4)主电路结构设计 (5)主电路保护设计 (6)第4章单元控制电路设计 (7)主控制芯片的详细说明及介绍 (7)芯片的详细介绍 (7)芯片的工作原理 (8)驱动电路设计 (9)过零检测及续流触发电路 (10)控制保护电路设计 (11)第5章总结与体会 (12)第6章附录.................................................. 附录A 参考文件.. (14)第1章概述单相交流调压对单相交流电的进行调节的电路。
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。
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。
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。
斩控式单相交流调压电路设计综述
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。
斩控式单相交流调压电路正文概要
目录第1章概述 (1)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 (8)第3章主电路设计与分析 (9)3.1主要技术条件及要求 (9)3.2 开关器件的选择 (9)3.3 主电路计算及元器件参数选型 (9)3.4 主电路结构设计 (11)3.5 主电路保护设计 (12)第4章单元控制电路设计 (14)4.1主控制芯片的详细说明 (14)4.1.1 芯片的选择 (14)4.1.2 芯片的详细介绍 (14)4.1.3 芯片的工作原理 (15)⒈器件内部结构 (15)⒉欠压锁定功能 (16)⒊系统的故障关闭功能 (16)4. 波形的产生及控制方式分析 (16)4.2 驱动电路设计 (17)4.3 过零检测及续流触发电路 (18)4.4 控制保护电路设计 (19)4.5谐波分析 (20)第5章总结与体会 (22)第6章附录 (23)参考文献 (24)第1章概述交流调压是指把一种交流电变成另一种同频率，不同电压交流电的变换，而在每半个周波内通过对晶闸管开通相位的控制，可以方便地调节输出电压，而斩控式交流调压的输入是正弦交流电压，这种斩控式交流调压电路的优势是功率因素接近1，电压、电流波形好，谐波成分频率高，电路简单，且可靠性高。
而利用PWM技术后，控制灵活，动态响应快。
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。
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节。
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用电力电子器件实现。
目前有晶闸管凋压器和逆变式调压器两种。
晶闸管调压器采用的是相控方式，因此其输出波形差；逆变式调压器采用的是斩波控制方式，其输出波形和动态响应较好。
UC3879斩控式单相交流调压电路
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)3.3主电路计算及元器件参数选型 (6)第4章单元控制电路设计 (7)4.1控制及驱动电路 (7)4.2输入欠电压电路 (11)4.3输出限流电路 (11)4.4输入过压电路 (12)4.5过零检测及续流触发电路 (13)4.6谐波分析 (13)第5章总结与体会 (15)总电路图 (16)参考文献 (17)电气信息学院课程设计评分表 (18)第1章概述随着MOSFET、IGBT等新型电力电子器件和PWM技术迅速发展，新型控制方法的引入，斩波式交流调压电路的应用更加广泛，它应用于工业加热、灯光控制、感应电动机的软启动以及风扇或水泵的速度控制等领域，而在电力系统，这种电路还常用于对无功功率的连续调节。
交流调压是指把一种交流电变成另一种同频率，不同电压交流电的变换，而在每半个周波内通过对晶闸管开通相位的控制，可以方便地调节输出电压，而斩控式交流调压的输入是正弦交流电压，这种斩控式交流调压电路的优势是功率因素接近1，电压、电流波形好，谐波成分频率高，电路简单，且可靠性高。
而利用PWM技术后，控制灵活，动态响应快。
而斩控式交流调压电路是应用新器件、新原理，结合传统技术向适用、高效、轻量、少无污染方向不断发展进步的新型电路设计，符合电力电子技术高频化、高效化以及低污染的发展趋势，并将逐步取代晶闸管相控交流调压，它是一种经济型交流调压技术，具有很好的发展前景。
第2章总体设计方案2.1 交流调压电路的原理斩波式交流调压电路输入是正弦交流电压，用V1、V2进行斩波控制，用V3、V4给负载电流提供续流通道。
如果斩波器件V1、V2的导通时间为ton，开关周期为T，则导通比α=ton/T,可以通过调节α从而调节输出电压，如下图2-1所示表示交流斩波调压原理的波形图，2-2所示表示斩控式交流调压电路的原理图图2-1 交流斩波调压原理图图2-2斩控式交流调压电路原理图2.2 系统设计总方案确定本系统设计主要包括三部分电路：主电路、驱动与控制电路、保护电路。
SG3525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。
斩控式交流调压电路实验报告
斩控式交流调压电路实验报告交流调压的控制方式有三种：①整周波通断控制。
整周波控制调压——适用于负载热时间常数较大的电热控制系统。
晶闸管导通时间与关断时间之比，使交流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。
改变导通的周波数和控制周期的周波数之比即可改变输出电压。
为了提高输出电压的分辨率，必须增加控制周期的周波数。
为了减少对周围通信设备的干扰，晶闸管在电源电压过零时开始导通。
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，产生由控制周期决定的奇数次谐波，这些谐波引起电网电压变化，造成对电网的污染。
图1-1周期控制的电压波形②相位控制。
相位控制调压——利用控制触发滞后角α的方法,控制输出电压。
晶闸管承受正向电压开始到触发点之间的电角度称为触发滞后角α。
在有效移相范围内改变触发滞后角，即能改变输出电压。
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交流调压电路的输出电压波形。
相控交流调压电路输出电压包含较多的谐波分量，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斩波控制。
斩波控制调压——使开关在一个电源周期中多次通断，将输入电压切成几个小段，用改变段的宽度或开关通断的周期来调节输出电压。
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为斩波控制的交流调压电路的输出电压波形。
图1-2相位控制的电压输出波形在斩波控制的交流调压电路中，为了在感性负载下提供续流通路，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。
控制开关导通时间与关断时间之比即能控制交流调压器的输出电压。
单相斩控式交流调压电源设计
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
目录第1章概述 (1)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 (8)第3章主电路设计与分析 (9)3.1主要技术条件及要求 (9)3.2 开关器件的选择 (9)3.3 主电路计算及元器件参数选型 (9)3.4 主电路结构设计 (11)3.5 主电路保护设计 (12)第4章单元控制电路设计 (14)4.1主控制芯片的详细说明 (14)4.1.1 芯片的选择 (14)4.1.2 芯片的详细介绍 (14)4.1.3 芯片的工作原理 (15)⒈器件内部结构 (15)⒉欠压锁定功能 (16)⒊系统的故障关闭功能 (16)4. 波形的产生及控制方式分析 (16)4.2 驱动电路设计 (17)4.3 过零检测及续流触发电路 (18)4.4 控制保护电路设计 (19)4.5谐波分析 (20)第5章总结与体会 (22)第6章附录 (23)参考文献 (24)第1章概述交流调压是指把一种交流电变成另一种同频率，不同电压交流电的变换，而在每半个周波内通过对晶闸管开通相位的控制，可以方便地调节输出电压，而斩控式交流调压的输入是正弦交流电压，这种斩控式交流调压电路的优势是功率因素接近1，电压、电流波形好，谐波成分频率高，电路简单，且可靠性高。
而利用PWM技术后，控制灵活，动态响应快。
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。
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节。
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用电力电子器件实现。
目前有晶闸管凋压器和逆变式调压器两种。
晶闸管调压器采用的是相控方式，因此其输出波形差；逆变式调压器采用的是斩波控制方式，其输出波形和动态响应较好。
在工业生产及日用电气设备中，有不少交流供电的设备采用控制交流电压来调节设备的工作状态，如加热炉的温度、电源亮度、小型交流电机的转速等。
这样就需要设计一种交流调压电路来控制，其基本原理是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。
在每一个周波内通过对晶闸管开通相位的控制，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。
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。
采用晶闸管作为开关元件的典型单相交流调压电路如图1所示。
常用通断控制或相位控制方法来调节输出电压。
不同电压交流电的变换。
按所变换的相数不同交流调压电路可分为单相交流调压电路和三相交流调压电路。
前者是后者的基础。
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。
交流斩波调压技术作为一种高性能交流调压技术，符合电力电子技术高频化、高效化以及低污染发展趋势，将逐步取代晶闸管相控交流调压，新器件的发展将加速这一进程。
其丰富的控制种类，多样的电子开关组合，为不同使用要求提供高性价比产品，是一种经济型交流调压技术。
与单位功率因数、串联电压源等高性能交流调压技术相比，其开关应力及容量要求较大，为进一步提高开关变换效率，如何从系统综合角度考虑减小开关的应力，降低开关损耗，减少驱动复杂性，提高变换效率将成为一个研究新发现。
第２章设计总体思路2.1 系统总体方案确定交流调压的控制方式有三种：1磁饱和式调压器；2机械式调压器；3电子式调压器。
整周波控制调压——适用于负载热时间常数较大的电热控制系统。
电子式调压器这种调压器采用电力电子器件实现。
目前有晶闸管凋压器和逆变式调压器两种。
晶闸管调压器采用的是相控方式，因此其输出波形差；逆变式调压器采用的是斩波控制方式，其输出波形和动态响应较好。
晶闸管导通时间与关断时间之比，使交流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2所示。
改变导通的周波数和控制周期的周波数之比即可改变输出电压。
为了提高输出电压的分辨率，必须增加控制周期的周波数。
为了减少对周围通信设备的干扰，晶闸管在电源电压过零时开始导通。
在负载容量很大时，开关的通断将引起对电网的冲击，产生由控制周期决定的分数次谐波，这些分数次谐波引起电网电压闪变。
这是其缺陷。
相位控制调压——利用控制触发滞后角α的方法,控制输出电压。
晶闸管承受正向电压开始到触发点之间的电角度称为触发滞后角α。
在有效移相范围内改变触发滞后角，即能改变输出电压。
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3是阻性负载时相控方式的交流调压电路的输出电压波形。
相控交流调压电路输出电压包含较多的谐波分量，当负载是电动机时，会使电动机产生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。
斩波控制调压——使开关在一个电源周期中多次通断，将输入电压切成几个小段，用改变小段的宽度或开关通断的周期来调节输出电压。
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4是斩波控制的交流调压电路的输出电压波形。
在斩波控制的交流调压电路中，为了在感性负载下提供续流通路，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，S 2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。
控制开关导通时间与关断时间之比即能控制交流调压器的输出电压。
开关 S1、S2动作的频率称斩波频率。
斩波频率越高,输出电压中的谐波电压频率越高,滤波较容易。
当斩波频率不是输入电源频率的整数倍时，输出电压中会产生分数次谐波。
当斩波频率较低时，分数次谐波较大，对负载产生恶劣的影响。
将斩波信号与电源电压锁相，可消除分数次谐波。
斩波控制的交流调压电路的功率开关元件必须采用功率晶体管或其他自关断元件，所以成本较高。
斩波控制方式时，晶闸管要带有强迫关断电路或采用IGBT、MOSFIT 等可自关断器件，在每个电压周波中，开关元件多次通断，使电压斩波成多个脉冲，改变导通比即可实现调压。
本次课程设计采用斩波控式制单相交流调压。
图5 晶闸管斩控式调压电路斩控式交流调压电路的原理图如图5所示，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有类似之处，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的输入是正弦交流电压。
在交流电源u1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u1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。
设载波器件（V1或V2）导通时间为t on，开关周期为T，则导通比a=t on/T。
和直流斩波电路一样，也可以通过改变a来调节输出电压。
图5给出了电阻性负载时负载电压u0和电源电流i1(也就是负载电流)的波形。
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，电源电流中不含低次谐波，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1。
本次课程设计所用的斩控式单相交流调压电路的结构框图如图6所示，首先是交流输入电压为220V，经滤波后用全控型开关器件进行斩波，输出电压为0～160 V，然后在其输出取样电流，进行过压检测保护。
时钟震荡器及脉宽PWM调制均由芯片形成控制部分。
图6 电路的结构框图2.2 交流斩波调压的基本原理交流斩波调压的原理波形如图7所示。
由图可知，它是用一组频率恒定、占空比可调的脉冲，对正弦波电压进行调制后，得到边缘为正弦波、，其基本谐波频率为土50Hz。
占空比可调的电压波形。
该电压的调制频率f改变占空比，即可改变输出电压。
利用具有自关断能力的电力半导体器件就可方便地构成交流斩波调压电路。
图7 交流斩波调压的原理波形图第3章主电路设计与分析3.1主要技术条件及要求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 开关器件的选择由于斩波调压电路一般采用全控型器件作为开关器件，典型的全控型开关器件有，门极可关断晶闸管（GTO）、电力晶体管（GTR）、电力场效应晶体管（MOSFET）及绝缘栅双极晶体管（IGBT）等。
由于MOSFET 的开关时间在10~100ns之间，其工作频率可达100KHz以上，是主要电力电子器件中最高的，而且它的驱动电路简单，需要的驱动功率小，所以这次课程设计决定用MOSFET 来做开关器件。
3.3 主电路计算及元器件参数选型滤波器电容选择Co一般根据放电时间常数计算,负载越大,要求纹波系数越小,电容量也越大.一般不作严格计算,多取2000MF以上.因系统负载不大,故取Co=2200MF.耐压按1.5Vdm=1.5*220=330V.取350V.即选用2200MF, 350V 电容器.为滤除高频信号,取C1=1uf,耐压350V.选用二极管时，主要应考虑其最大电流、最大反向工作电压、截止频率及反向恢复时间等参数。
二极管承受最大反向电压:U=Sqrt(6)*U2=392V 考虑3倍裕量,则U=3*392=1176V,取1200V最大电流按Idn=（1.5~2）Kfb*Id 来计算选择。
快速熔断器的选择快速熔断器用于过电流的保护，它的断流时间在10 ms以内，快速熔断器的熔体额定电流I N按下式选择：I Tm<=I N<=1.57 I TNItm≈2×0.577 I N=2×0.577×200A=230.8AMOSFET保护电路选择电容的选择一般按布线电感磁场能量全部转化为电场的能量估算。
即LbIo²/2=Cs(Ucep-Uo)²得Cs≥LbIo²/(Ucep-Uo)²式中Lb---是主回路布线电感μH；Io---MOSFET 关断时源极电流A；Ucep---缓冲电容器电压稳定值；Uo---直流电源电压V。
Lb可按Lb=5～20μH估算。
Ucep为保证可靠，可取稍低于MOSFET耐压值为宜，取Ucep=600V进行计算。
取Io=Id、Uo=325V,得Cs=LbIo²/(Ucep-Uo)²=0.0962μF取Cs=0.1μF、耐压650V。