基于SG3525斩控式单相交流调压电路1
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。
基于SG3525的单相正弦波并网逆变电源设计-PPT精品文档11页
该研究对逆变电路的全过程进行控制和检测，太阳能电池用 一个稳压电源和一个电阻串联的形式来模拟，具有最大功率 点跟踪（MPPT）功能，太阳能电池模拟电路输出电流恒定 在1A；电源输出电压频率自动跟踪电网电压频率，相对偏差 不大于1%；DC-AC变换器的效率 ≥60%；输出电压Uo的失 真度THD≤5%；具有欠压，过流等保护功能。
基于SG3525的单相正弦波并网 逆变电源设计
班 级：
作 者： 指导老师：
电子信息工程 2019级01班
肖宏忠 邵建设
目录
研究的目的、意义 研究内容 研究具体方法路线 研究结论
研究目的意义
随着全球工业化进程的逐步展开，世界各国对能源的需求 急剧膨胀，而煤炭、石油和天然气三大化石能源日渐枯 竭 ,人类迫不及待的探索新的能源，由于太阳能资源分布 相对广泛、蕴藏丰富，光伏发电系统具有清洁、安全、寿 命长以及维护量小等诸多优点，光伏发电被认为将是21世 纪最重要、最具活力的新能源 。
输出电压波形和相位跟踪波形
50Hz时
相位跟踪 波形
相位偏差 小于≤5°
45Hz时
频率跟踪波形
55Hz时
谢谢!
谢谢！--ຫໍສະໝຸດ DC- ACio1
io
T
滤
n1 n2
波 器
uo1
uo RL
n3
uREF 控制电路
uF
返回
主电路原理图
SPWM信号 产生电路
DC-AC 驱动电路
滤波 电路
DC-AC逆 变电返路回
欠压、过流 保护电路
控制电路原理图
基准信号产 生电路
频率跟踪 电路
取样电 路
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。
SG3525在电力电子技术中的应用研究(开放实验)
SG3525在电力电子技术中的应用研究实验一、SG3525A 脉宽调制器控制电路一．简介：SG3525A 系列脉宽调制器控制电路可以改进为各种类型的开关电源的控制性能和使用较少的外部零件。
在芯片上的5.1V 基准电压调定在±1％，误差放大器有一个输入共模电压范围。
它包括基准电压，这样就不需要外接的分压电阻器了。
一个到振荡器的同步输入可以使多个单元成为从电路或一个单元和外部系统时钟同步。
在C T 和放电脚之间用单个电阻器连接即可对死区时间进行大范围的编程。
在这些器件内部还有软起动电路，它只需要一个外部的定时电容器。
一只断路脚同时控制软起动电路和输出级。
只要用脉冲关断，通过PWM （脉宽调制）锁存器瞬时切断和具有较长关断命令的软起动再循环。
当V CC 低于标称值时欠电压锁定禁止输出和改变软起动电容器。
输出级是推挽式的可以提供超过200mA 的源和漏电流。
SG3525A 系列的NOR （或非）逻辑在断开状态时输出为低。
·工作范围为8.0V 到35V ；·5.1V ±1.0％调定的基准电压；·100Hz 到400KHz 振荡器频率；·分立的振荡器同步脚；二．SG3525A 内部结构和工作特性：（1）基准电压调整器基准电压调整器是输出为5.1V ，50mA ，有短路电流保护的电压调整器。
它供电给所有内部电路，同时又可作为外部基准参考电压。
若输入电压低于6V 时，可把15、16脚短接，这时5V 电压调整器不起作用。
（2）振荡器3525A 的振荡器，除C T 、R T 端外，增加了放电7、同步端3。
R T 阻值决定了内部恒流值对C T 充电，C T 的放电则由5、7端之间外接的电阻值R D 决定。
把充电和放电回路分开，有利于通过R D 来调节死区的时间，因此是重大改进。
这时3525A 的振荡频率可表为：)R 3R 7.0(C 1f D T T S +=（3.1）在3525A 中增加了同步端3专为外同步用，为多个3525A 的联用提供了方便。
基于SG3525设计单相正弦波SPWM逆变电源 毕业设计(论文)
1.3.2
我在做设计时候遇到难题是由于选择正弦波振荡电路的电阻参数错误和SPWM逆变电路调节RP在SG3525的9号管脚和SG3525芯片的5号管脚得不到相应的信号输出。最后在指导老师的帮助下经过更换电阻参数和负载R5从而得到应该得到的输出。
2 SPWM
2.1
逆变电路理想的输出电压是图2-1（a）正弦波u0=Uo1sinωt。而电压型逆变电路的输出电压是方波，如果将一个正弦波半波电压分成N等分，并把正弦曲线每一等分所包围的面积都用一个与其面积相等的等副矩形脉冲来代替，且矩形脉冲的中点与相应正弦等分的中重合，得到如图2-1（b）所示的脉冲列这就是PWM波形。正弦波的另外一个半波可以用相同的方法来等效。可以看出，该PWM波形的脉冲宽度按正弦规律变化，称为SPWM（Sinusoidal Pulse Width Modulation）波形。
第二代逆变电源是采用自关断器件作为逆变器的开关器件。自20世纪70年代后期，各种自关断器件想运而生，它们包括可关断晶闸管（GTO）、电力晶闸管（GTR）、功率场效应管（MOSFET）、绝缘栅双极性晶体管（IGBT）等。自关断器件在逆变器中的应用大大提高了逆变电源的性能
第三代逆变电源实时反馈控制技术，使逆变电源性能得到提高。实时反馈控制技术是针对第二代逆变电源非线性负载适应性不强及动态特性不好的的缺点提出来的，它是最近十年发展起来的的新型电源控制技术，目前仍在不断完善和发展之中，实时反馈控制技术的采用使逆变电源的性能有了质的飞跃。
analytical.To ensure the parameterto chose one kind of best fit program.The output frequence is confirmed by voltage and resistance ect.
基于SG3525斩控式单相交流调压电路1
目录第1章概述 (2)1.1 课题来源 (2)1.2 解决方法 (2)1.3 优势 (3)第2章总体方案及基本原理 (4)2.1 基本原理 (4)2.2总体方案 (4)第3章主电路的设计 (6)3.1 主电路的总体设计 (6)3.2主电路保护设计 (8)3.3 主电路参数计算和元器件的选择 (9)3.3.1开关管IGBT的选择 (9)3.3.2续流二极管的选择 (9)3.3.3具体参数计算 (10)第4章控制及驱动电路设计 (11)4.1主控制芯片的详细说明 (11)4.1.1芯片的选择 (11)4.1.2芯片的详细介绍 (11)4.1.3 芯片的工作原理 (13)4.2 驱动电路设计 (14)第5章保护电路及设计 (16)5.1 过零检测及续流触发电路 (16)5.2 输出限流电路 (17)5.3输入过压电路 (17)5.4 结果分析 (18)第6章设计总结与体会 (21)附录A 总电路图 (22)附录B 参考文献 (23)第1章概述1.1 课题来源单相交流电源的应用是非常广泛的。
比如在农村、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。
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：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。
目前有晶闸管调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。
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，而且还可以实现频率的变换。
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。
基于SG3525的单相桥式逆变器的设计与仿真_姚宁
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相位
由 于 逆 变 器 是通 过 功率 器 件的 导 通 和 关
也相同
当 负载为 电感
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时
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断 进 行 电 能转 换 的
高的优 点
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因 此具 有 转 换 效 果
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本 样 机 的 设 计 采 用 单 相 全 桥 结 构
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输入直流 电压为 4
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强大 的 仿真功 能 建立 其
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这 就是 换 流
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换 流方 式 在逆 变 电路
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仿 真模 型
通 过对 电 路参 数的 选择 优化 完 成 样机的 制 作
SG3525功能简介和典型应用电路
PWM控制芯片SG3525功能简介PWM控制芯片SG3525功能简介随着电能变换技术的发展，功率MOSFET在开关变换器中开始广泛使用，为此美国硅通用半导体公司（Silicon General）推出SG3525。
SG3525是用于驱动N沟道功率MOSFET。
其产品一推出就受到广泛好评。
SG3525系列PWM控制器分军品、工业品、民品三个等级。
下面我们对SG3525特点、引脚功能、电气参数、工作原理以及典型应用进行介绍。
SG3525是电流控制型PWM控制器，所谓电流控制型脉宽调制器是按照接反馈电流来调节脉宽的。
在脉宽比较器的输入端直接用流过输出电感线圈的信号与误差放大器输出信号进行比较，从而调节占空比使输出的电感峰值电流跟随误差电压变化而变化。
由于结构上有电压环和电流环双环系统，因此，无论开关电源的电压调整率、负载调整率和瞬态响应特性都有提高，是目前比较理想的新型控制器。
SG3525引脚功能及特点简介其原理图如图下：引脚1)：误差放大器反向输入端。
在闭环系统中，该引脚接反馈信号。
在开环系统中，该端与补偿信号输入端（引脚9）相连，可构成跟随器。
引脚2)：误差放大器同向输入端。
在闭环系统和开环系统中，该端接给定信号。
根据需要，在该端与补偿信号输入端（引脚9）之间接入不同类型的反馈网络，可以构成比例、比例积分和积分等类型的调节器。
(引脚3)：振荡器外接同步信号输入端。
该端接外部同步脉冲信号可实现与外电路同步。
引脚4)：振荡器输出端。
(引脚5)：振荡器定时电容接入端。
（引脚6）：振荡器定时电阻接入端。
(引脚7)：振荡器放电端。
该端与引脚5之间外接一只放电电阻，构成放电回路。
(引脚8)：软启动电容接入端。
该端通常接一只5 的软启动电容。
(引脚9)：PWM比较器补偿信号输入端。
在该端与引脚2之间接入不同类型的反馈网络，可以构成比例、比例积分和积分等类型调节器。
(引脚10)：外部关断信号输入端。
该端接高电平时控制器输出被禁止。
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。
SG3525工作原理以及输出电路驱动电路之欧阳音创编
3.2 电压型PWM控制器字体[大][中][小] SG3525是美国Silicon General公司推出的PWM控制器，它的输出级采用推挽电路，双通道输出，每一通道的驱动电流最大值达 500mA，能够直接驱动功率GTR和功率MOSFET。
其工作频率高达400kHz，具有欠压关断、可编程软启动等特点。
SG3525是一种性能优良、功能齐全、通用性强的单片集成PWM 控制器。
由于它简单、可靠及使用方便灵活，大大简化了脉宽调制器的设计及调试，因而被广泛应用于开关电源、电机调速等控制电路中。
图3—9 SG3525引脚排列图SG3525的引脚排列如图3—9所示，内部结构如图3—10所示。
各引脚名称、功能和用法如表3—2所示。
图3—10 SG3525内部结构图表3—2 SG3525引脚的名称、功能和用法续表SG3525芯片内部集成了精密基准电源、误差放大器、带同步功能的振荡器、脉冲同步触发器、图腾柱式输出晶体管、PWM比较器、PWM锁存器、软启动电路、关断电路和欠压锁定电路。
芯片+5.1V基准电压精度为±1%，由于基准电压值在误差放大器的输入共模范围内，因此，无须外接电阻。
SG3525可以工作在主从模式，也可以与外部时钟同步。
通过C T端(引脚⑤) 与放电端之间的电阻可以设置死区时间。
SG3525采用电压模式控制方式，工作原理波形如图3—11所示。
振荡器输出的时钟信号触发PWM锁存器(Latch)，形成PWM信号的上升沿，使主电路的开关器件开通。
误差放大器的输出信号与振荡器输出的三角波信号相比较，当三角波的瞬时值高于误差放大器的输出时，PWM比较器翻转，触发PWM锁存器，形成PWM信号的下降沿，使主电路的开关器件关断。
F/F触发器用作分频器，将PWM锁存器的输出分频，得到占空比为0.5、频率为振荡器频率一半的方波。
1. 软启动SG3525的软启动电容接入端(引脚⑧) 上通常接一个5μF的软启动电容。
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设计
湖南工程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路设计专业班级：自动化0801学生姓名：易庭海学号：14指导老师：刘星平赵葵银审批：李晓秀任务书下达日期2011 年6 月27日设计完成日期2011 年7月7日目录第1章概述 (1)1.1 课题来源 (1)1.2 解决方法 (1)1.3 优势 (2)第2章系统总体方案确定 (111)2.1 设计总体思路……………………………………………2.2 基本工作原理……………………………………………2.3 框图…………………………………………………………第3章主电路设计 (111)3.1主电路……………………………………………………3.2 主电路图…………………………………………………第4章单元控制电路设计 (111)4.1 控制及驱动电路………………………………………4.2 输入欠电压电路…………………………………………4.3 输出限流电路……………………………………………4.4输入过压电路……………………………………………4.5过零检测及续流触发电路……………………………4.6谐波分析…………………………………………………第5章故障分析与电路改进、实验及仿真 (111)第6章总结与体会 (111)第1章概述1.1课题来源单相交流电源地应用是非常广泛地.比如在农村、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.对于单相交流电源,调压和稳压是最为普遍地要求.目前能够实现这一要求地调压器有下面三种：1)磁饱和式调压器该调压器通过控制主电路中电感地饱和程度,以改变电抗值以及其上地电压,实现对输出电压地调节.这种调压器具有一定地动态性能,但输出电压地调节范围小,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地调节.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.目前有晶闸管调压器和逆变式调压器两种.晶闸管调压器采用地是相控方式,因此其输出波形差；逆变式调压器采用地是斩波控制方式,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地性能.逆变式电子调压器地结构不仅具有调压、稳压地能力,而且还可以实现频率地变换.它是通过AC/DC/AC变换实现地.具有中间直流环节和储能电容,不过,变换效率低是它地不足.1.2解决方法随着现代电力电子技术地发展,单相电源变换技术也有了很大地进步,先后出现了多种利用全控器件地交—交直接变换方案.本文基于矩阵式变换理论,提出一种矩阵式单相电源变换电路,该电路只使用两个双向开关管,可以实现输出电压连续可调及获得高正弦度地输入电流波形.采用单相—单相矩阵式电力变换.通过一组开关函数可以将输入地工频交流电压转换成幅值和频率均可调地单向交流电压.1.3优势本文提出采用MOSFET地斩波式交流调压器.使该调压器具有调节方便、动态响应快、对电网谐波污染小、装置功率因数较高等优点.用于交流电压地调节和控制,有更好地性能和应用前景.第2章系统总体方案确定2.1设计总体思路交流-交流变流电路,是将一种形式地交流电变成另一种形式地交流电,在进行交流-交流变流时,可以改变电压、电流、频率和相位等参数.只改变相位而不改变交流电频率地控制,在交流电力控制中称为交流调压.把两个晶闸管反并联后串联在交流电路中,通过对晶闸管地控制就可以控制交流电力.这种电路不改变交流电地频率,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地有效值,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地导通地控制,可以是保持开关周期T不变,调节开关导通时间Ton,这种方式称为脉冲宽度调制（PWM 调制）,也可以是开关导通时间Ton不变,改变开关周期T,称为频率调制,还有一种混合型,就是Ton,和T都可调.实验室提供地是PWM调制,通过调节开关导通地时间,即调节占空比,就可以对输出电压地平均值进行调节.2.2基本工作原理交流斩波调压地原理波形如图2-1所示.由图可知,它是用一组频率恒定、占空比可调地脉冲,对正弦波电压进行调制后,得到边缘为正弦波、占空比可调地电压波形.该电压地调制频率f0,其基本谐波频率为±50Hz.改变占空比,即可改变输出电压.利用具有自关断能力地电力半导体器件就可方便地构成交流斩波调压电路.其工作原理为：利用可调占空比地PWM脉冲波驱动Q3,将等宽地电源脉冲电压施加到变压器地原边,同时利用过零信号驱动Q1和Q2,实现变压器地原边电流续流.只要输出滤波器参数设计合理,就可以得到高正弦度地输出电压波形,开关频率越高效果越好.这种变换器地设计难点在于双向可控开关Q1与Q2之间地是否能够安全切换.因为开关并非理想特性,在二者之间换流时存在电源直通与变压器原边开路地可能性,而这两点是不期望地.为此必须在二者切换时采取安全换流策略.只需要利用电压传感器准确快速地检测电源电压极性来确定扇区,而不需要电流传感器检测变压器原边电流地极性.当然,传感器要有良好地线性度、快速性和光电隔离,由于电源电压很稳定,其过零点地检测比较准确可靠.扇区之间地切换不需要特别考虑,因为切换点只出现在电源电压过零点,切换时只要保证变压器原边续流路径即可.图2-1 交流斩波调压原理波形2.3总框图图2-2总框图第3章主电路设计3.1主电路主回路由Ql—Q3和D1—D3组成地全控整流电路实现对交流输入电压地轿波调压.当交流输入电压正半周时电流流经VD1、Q3、VD3；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.调整加在栅极上地脉冲宽度即可调节输出电压地大小.由于Q3处于开关状态,且VMOS管具有很小地关断时间,只要适当选择较低地饱和压降,Q3地功耗可以做得很小,所以该斩波调压具有较高地效率.考虑到负载可能为感性地,加了由Q1、Q2及D1、D2组成地续流环节.当Q3关断时,在电压正半周 ,Q2导通,Q1关断,流经负载地电流通过Q2、D1续流.在电压负半周 ,Q1导通,Q2关断,流经负载地电流通过Q1、D2续流.为防止Q1、Q 2、Q3同时导通而引起较大地短路电流,对加在Q1和Q2上地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,以吸收瞬态过程中地过电压,并减少对外线路地干扰.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.3.2主电路图图3-1主电路图其中Q3地PWM波控制由PWM波发生器通过对给定地调整产生,输出占空比一定地PWM波.因为功率因数指电压与电流地相位之间地关系,则由波形可以看出,电源电流地基波分量是和电源电压同相位地,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有关地高次谐波.这些高次谐波用很小地滤波器即可滤除.这时电路功率因数接近1.因为输入电压为220V地交流电,选用耐压值为500V 地开关管IRFP450LC,二极管采用快速恢复二极管,C1取0.47uF,其余地选用0.01 uF,电感,电阻未定.第4章单元控制电路设计4.1 控制及驱动电路控制电路是由UC3879芯片来产生PWM 波.移相控制器UC3879集成了全部必要地控制、解码、保护及驱动功能,可独立编程控制时间地延迟,在每只输出级开关管导通前提供死区时间,为每个谐振开关区间里实现ZVS 留有余地,总地输出开关频率可达300kHz,保护功能包含欠压锁定、过流保护.控制及驱动如电路图所示,欠压锁定电平根据UVSE L 端状态选定,有两个预定义地阈值：若UVSEL 端浮动,则芯片在电源电压超过15.25V 启动；若UVSP L 端接VIN 端,则在10.75V 时启动.采用电压控制型输出,C T 信号直接反馈到RAMP 端,C T 端与地之间接一电容,用以选择所需地开关频率.R T 端与地之间接一可调电阻用以改变输出占空比.VREF 通过一电容接地更好地保证效果.SS 脚与地之间接一电容设置软启动时间.CS 端接到芯片地输入过压、欠压保护电路.COMP 端接到输出限流保护电路.OUTA 接驱动接输至SQ3.根据设计要求输出电压为0~160V ,暂取最大占空比为D max =100% .因为R T =2. 5/10mA(1-D max ).所以取R T =0~100 k Ώ .通过调节R T 地大小来改变接至Q3图3-2 控制及驱动电路占空比地大小,从而控制输出电压地大小.电路地开关频率定为300KH Z,由C T=D max/1.08R T f,取C T=30pF.UC3879管脚及内部结构如下：图3-3 UC3879内部结构框图UC3879各管脚功能简介：V REF端：内部5V高精度基准电压源地输出端.其内部设置有短路保护极限值,当输入电源电压VIN低于欠压封锁门限时,内部5V高精度基准电压源将失去稳压功能而无输出.当内部5V高精度基准电压源低于输出而未达到 4.75V时,整个芯片地所有功能都将被关闭.另外,在构成应用电路时,为了消除芯片内部地高频干扰而获得最佳地稳压效果,该端到信号地之间应该外接一个等效串联和等效串联电感都很小地地容量为0. 1uF滤波电容. COMP端：误差放大器地输出端.该端可以作为整个系统反馈控制地增益级输出端,误差放大器地输出电压在0. 9V以下时就会导致零相移.由于误差放大器具有一个相对低地电流驱动能力,因此误差放大器可以等效为一个阻抗非常低地电流源.EA-端：误差放大器地反相输入端.正常工作时,该端应该连接到输入电源电压VIN端和信号地之间地一个分压器上,该分压器主要用来检测输入电源电压VIN地高低.另外,由外接元器件构成地补偿环路应连接到该端与COMP端之间.CS端：过流信号检测端.该端为芯片内部两个电流故障比较器地正相输入端,该比较器地基准电压由芯片内部设置为固定地2.0V和2.5V.当该端地电压超过2.0V,并且误差放大器地相移被限制在一个最基本地周期内.当该端地电压超过2.5V时,电流触发器将被触发,输出被关断,一个软启动周期开始.如果一个2.5V以上地恒定电压被施加到该端,输出将失去所有地功能而被关断为低电平.当该端地电压一起保持在2.5V以下时,SS地电压开始上升,紧接着输出便会以零度地相移开始工作,从而达到不过早将能量释放给负载地条件.DELSET A-B（C-D）端：输出死区控制端.在同一桥臂地一对开关管关断和开通期间设置延时时间.在该引脚与信号地之间并接一个电阻和电容,就可以设置不同地死区时间.SS端：软启动端.在该端与地之间连接一电容.可设置软启动时间.当VIN 脚地电压低于UVLO门限电压,该脚地电压保持为零电压.当VIN和VREF 有效时,该脚电压由内部9uA电流源拉升到4. 8V.当电流检测端电压超过2. 5V时,该脚电压也为零.OUTA~OUTK端：四个输出脚都是图腾柱输出,提供100mA地驱动电流,可以直接驱动场效应管.每对中地两个输出占空比为50%.A-B对用心驱动全桥电路地一个桥臂地开管,并且由时钟信号同步.C-D对则驱动全桥电路地另一个桥臂地两个开关管,它们相对开A-B对输出信号有移相角.VC端：输出级电源电压.为输出级及其相关地偏置电路提供电源.在该脚与电源地PWRGND之间应接一个低ESR/ESL电容器.V IN端：信号电压.为芯片内部逻辑与模拟提供电源.正常工作时应在该脚接入一稳定地12V电压.为了确保工作正常,在V IN低于UVLO开启电压时,芯片不工作.在该脚与GND之间连接一低ESR/ESL电容器.注意：当V IN超过UVLO开户电压时,注入该脚地电流由100uF跳到20mA 以上.如果UC3879不连接一旁路电容,它可能会立即进入UVLO状态.所以,为了保证能可靠地启动,应接一个足够大地旁路电容.PWRGND端：电源地.在电源VC脚和PWRGND脚间接一旁路陶瓷电容.可将PWRGND与GND连接于一点,以减少噪声干扰和减少直流压降.C T端：振荡频率设置端.当选择好R T以确定最大占空比后,为了用下式确定电容C T以选择所需地开关频率：C T=D max/1.08R T f.在该脚与信号地之间接一高质量、低ESL和ESR地陶瓷电容.为了保证较高地精度和减少寄生分布地影响,该电容值不能低于200uF,PWM控制信号地频率最高可达到600kH Z.式中f为所需地开关频率.UVSEL端：UVLO开户电平设置.该脚与VIN相连可设置有1.5V之UVLO 迟滞地10. 75V开户电压；如果将该脚开路,则设置有6V这UVLO迟滞地15.25VCLKSYNC端：双向时钟和同步.该脚作输出时,输出一时钟信号：作输入时,为同步信号引入端.当多片振荡频率不同地UC3879地CLKSYNC端相连时,它们将同步在其中地最高频率上.R T端：时钟信号/同步信号占空比设置脚.UC3879振荡产生一个锯齿波.锯齿波地上升边由连接在RT与GND之间地电阻和连接在CT与GND之间地电容来决定.锯齿波地下降边由输出死区时间表决定.电阻R T 选择由所需地最大占空比决定：R T =2. 5/10mA(1-D max ).R T 可在2. 5k Ώ与100k Ώ之间选,D max 为输出最大占空比.RAMP 端：锯齿波电压端.是PWM 比较器地输入脚.如果是电压控制模式,则将它连接到CT 脚；如果是电流控制模式,则将它连接到CS 端,同时将它连接到电流检测电路地输出端.GND 端：信号地.所有电压老师相对于GND 测量地,定时电容C T 参考电压U ref 和输入信号电压U in 地滤波电容都应该直接接于GND.4.2 输入欠电压电路如图3-4所示,输入电压经过分压后送到比较器地反相端,比较器地同相端接给定电压.输入欠压时,比较器输出高电平.通过二极管接到UC3879地电流检测端CS ,使UC3879地输出全部关断.V in 输入到 电流检测端 图3-4 输入欠压保护电路4.3输出限流电路到COMP端图3-5 输出限流电路为了防止输出电流超过额定电流,控制电路中设置了输出限流电路,如上图所示,该电路采用PI调节器.5V基准电压经电位器RV2分压后作为输出电流限制值给定.输出电流由磁环构成地电流互感器T201检测.4.4输入过压电路V IN端同输入欠压一样,当发生输入过压时,比较器输出高电平.经二极管接到同输入欠压电路一样,当发生过压时,比较器输出高电平,通过二极管接至CS 端,关断所有输出.总电路中,输入欠压、过压经与非门“或”后,再接到CS 端,当任一故障发生时,都可以进行保护.4.5 过零检测及续流触发电路如图3-7所示,交流电压经过变压器变压,因交流信号有正向过零点和负向过零点,故运用一个正向比例器与反向比例器进行两零点与标准零点电压地比较,其输出信号经过光控隔离进行稳压和放大后,分别控制续流装置中地MOSFET 管控制端.图3-6 输入过压保护电路到 电流检测端Q1、Q2不可以同时导通,在正半波,开通Q2管续流；在负半波,开通Q1管续流.4.6 谐波分析于是感性负载,又不能像直流斩波那样加续流回路,所以要给IGBT 加开通和关断缓冲电路.高频交流开关控制采用了EPWM 直流等电位调 制技术.为使波形半波奇对称和四分之一偶对称,以消除付里叶级数中地 余弦项和偶次谐波,使载波比c scf K K f f N ,,3,2,1,4 ===为三角波频率, s f 为市电工频；调制t U U T t M c∆∆∆=∆∆=,为脉冲宽度,c f T 1=∆为三角波周期、c U 为三角波幅值、U ∆为输出电压地偏差、三角波电压地方程式为：⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧≤≤----≤≤----=∆∆∆∆∆∆∆∆T i T i T i t T U T i t T i T i t T U u c cc 212),212(2212)1(),212(2,3,2,1=i输出电压偏差U ∆为采样电压,触发脉冲起点i t 和终点1+i t 地方程式为： U U T T i t U T i t T U ci i c ∆--=∆=---∆∆∆∆2212,)212(2U U T T i t U T i t T U ci i c ∆+-=∆=--∆∆+∆+∆2212,)212(211 脉冲宽度U U T t t t ci i ∆=-=∆∆+1 式中NT π2=∆,各触发脉冲地起点角和终点角地数值为： )1();1(2221M NM N U U T T c +=-=∆-=∆∆παπα );3(3M N-=πα )3(4M N+=πα由于PWM 斩波波形是镜对称和原点对称,因此它地付里叶级数中将只包含正弦项中地奇次谐波,即：t n b u n n L ωsin 1∑∞== n 为奇数)(sin sin ()(sin 4212/0t td n t U t td n u b mL n ωωωπωωπααπ⋅∆==⎰⎰))(sin sin 43+⋅+⎰t td n t ωωωαα经计算,当1±=KN n 时()3,2,1 =K)(sin sin 4)()(123,11t td n t U b M P NM P NNP mKN n ωωωπππ⋅=⎰∑+--=±=πKM KMU msin -=当1±≠KN n 时,01=±≠KN n b对于基波,1=n))(sin )(sin (42214321++=⎰⎰t td t td U b m ωωωωπααααm m M P NM P NP mMU NM T U t td U =⋅==∆+-∞=⎰∑)42(4)(sin 42)()(3,1πωωπππt MU u m Le ωsin = t KN KM K U mK ωππ)1sin(sin 1±⋅-∑∞= 由以上式可知,N 越大谐波频率越高.采用很小地LC 滤波器就可以滤掉Le u 中地所有高次谐波.第4章 实验及仿真四、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地调压原理、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地稳定度？(3)对斩控式交流调压电路地输出电压波形作谐波分析？六、实验方法由于主电路地电源必须与控制信号保持同步,因此主电路地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地相位关系,主电路地开关K是串接在电源开关之后地.在观察控制信号时将开关打在断状态.(1)控制电路波形观察①断开开关K,使主电路不得电,接通电源开关,用双踪示波器观察控制电路地波形,并记录参数.②测量控制信号V1与V4、V2与V3之间地死区时间.(2)交流调压性能测试①接入电阻负载（220V/25W地白炽灯）,接通开关K,调节PWM占空比调节电位器,改变导通比α,（即改变Ur值）使负载电压由小增大,记录输出电压地波形,并测量输出电压.②接入电阻、电感性负载,（即与白炽灯串接一个电感作为负载）重复上述实验步骤.七、实验报告在方格纸上画出控制信号与不同负载下地输出电压波形并分析.八、注意事项双踪示波器有两个探头,可同时测量两路信号,但这两探头地地线都与示波器地外壳相连,所以两个探头地地线不能同时接在同一电路地不同电位地两个点上,否则这两点会通过示波器外壳发生电气短路.为此,为了保证测量地顺利进行,可将其中一根探头地地线取下或外包绝缘,只使用其中一路地地线,这样从根本上解决了这个问题.当需要同时观察两个信号时,必须在被测电路上找到这两个信号地公共点,将探头地地线接于此处,探头各接至被测信号,只有这样才能在示波器上同时观察到两个信号,而不发生意外.第5章总结与体会电力电子技术》是一门新兴技术,它是由电力学、电子学和控制理论三个学科交叉而成地,是自动化、电气工程及其自动化专业地一门专业基础性较强且与生产紧密联系地课程,在培养本专业人才中占有重要地位.对我们来说,电力电子技术既是一门技术基础课程,也是实用性很强地.这个学期要做《电力电子技术》课程设计.可是《电力电子技术》这门课已经学完了一个学期了,现在基本上已经忘记地差不多了.所以不地不再拿起丢掉地书本从新看了以篇.在选课题地时候,我和曹小明同学分在一组,对于有些不懂地问题,小明同学都认真地给我讲解.经过一番努力之后,对一些基本知识大概地了解了一下.之后就开始做课程设计.一开始不知道该从何处下手,在老师地指点下,以及在成绩好地同学地帮助下,慢慢地也开始动手做了起来.首先是确定了主电路地设计和系统总体方案地确定.在整个设计过程中,遇到了很多地问题,但是最主要地问题是电路参数地计算.因为计算地公式都不知道在哪找,就算找到了也不知道怎么用,因为对公式地不理解,所以最后地参数确定只完成了一部分.当然这其中主要地问题是自己地学习部够扎实,对课本上以及老师讲地东西理解地不够透彻.所以才造成了今天这样被动地局面.通过这次地设计,我明白了,学习部仅仅只限于课本地学习,同时也要学会不断拓展,通过实践把知识同课本上地理论联系起来,这样才能更好地理解所学地知识点.通过这次课程设计,我不仅加深了我对《电力电子技术》这门课程地理解,更重要是我体会出了学习地一些方法.这在以后地工作和生活中都是有很大帮助地.最后,在此要感谢我地指导老师,赵葵银老师,谢谢他地细心教诲.同时也感谢那些帮助我解决问题地同学们.。
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目录第1章概述 (2)1.1 课题来源 (2)1.2 解决方法 (2)1.3 优势 (3)第2章总体方案及基本原理 (4)2.1 基本原理 (4)2.2总体方案 (4)第3章主电路的设计 (6)3.1 主电路的总体设计 (6)3.2主电路保护设计 (8)3.3 主电路参数计算和元器件的选择 (9)3.3.1开关管IGBT的选择 (9)3.3.2续流二极管的选择 (9)3.3.3具体参数计算 (10)第4章控制及驱动电路设计 (11)4.1主控制芯片的详细说明 (11)4.1.1芯片的选择 (11)4.1.2芯片的详细介绍 (11)4.1.3 芯片的工作原理 (13)4.2 驱动电路设计 (14)第5章保护电路及设计 (16)5.1 过零检测及续流触发电路 (16)5.2 输出限流电路 (17)5.3输入过压电路 (17)5.4 结果分析 (18)第6章设计总结与体会 (21)附录A 总电路图 (22)附录B 参考文献 (23)第1章概述1.1 课题来源单相交流电源的应用是非常广泛的。
比如在农村、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。
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：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。
目前有晶闸管调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。
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，而且还可以实现频率的变换。
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，不过，变换效率低是它的不足。
1.2 解决方法随着现代电力电子技术的发展，单相电源变换技术也有了很大的进步，先后出现了多种利用全控器件的交—交直接变换方案。
本文基于矩阵式变换理论，提出一种矩阵式单相电源变换电路，该电路只使用两个双向开关管，可以实现输出电压连续可调及获得高正弦度的输入电流波形。
采用单相—单相矩阵式电力变换。
通过一组开关函数可以将输入的工频交流电压转换成幅值和频率均可调的单向交流电压。
1.3 优势本文提出采用MOSFET的斩波式交流调压器。
使该调压器具有调节方便、动态响应快、对电网谐波污染小、装置功率因数较高等优点。
用于交流电压的调节和控制，有更好的性能和应用前景。
第2章总体方案及基本原理2.1 基本原理斩控式交流调压电路与直流斩波电路原理类似，只是直流斩波电路输入的是直流电压，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U1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。
本实验采用全控型器件作为开关器件，原理图如图2.1所示。
假设斩波器V1或V2的导通时间为t on，开关周期为T，则导通比为a=t on/T，可以通过对a的调节来调节输出电压U0。
2.2总体方案本设计中，输入单相（AC）380V电压，最大输出最大电流电压分别为20A ，功率因数：≥0.7。
而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。
在本实验中，功率因数有可能接近1。
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，进而来调节输出电压的大小。
初步设想将总电路分为3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2.2所示。
图2.1 交流斩波调压原理波形图2.2 总电路框图第3章主电路的设计3.1 主电路的总体设计在考虑到减少电路误差的情况下，我们采用了如图8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。
图3.1 主电路图图3.2 斩控式调压电路电阻负载输出波形3.3 主电路参数计算和元器件的选择3.3.1开关管IGBT 的选择开关管IGBT 的耐压值，当开关管截止时，续流二极管导通，稳压电源的全部输入电压都加在开关管的集射极间，因此，开关管的耐压值V CBO 必须大于交流电路的输出电压U wi ，考虑到其他因素的影响，开关管集射级间电压U ’按下式选取：V U U wi 5005.2'=> 当开关管导通时，负载电流及电容充电电流都通过开关管，因此开关管的集电极电流必须大于负载电流，开关管的最大集电极I B 可由下式求得，取开关管的截止时间为2S ：off wiB t LU I I 20+= =21A 式中I 0为负载的电流，U wi 为整流输出电压，t off 为开关管的截止时间。
3.3.2续流二极管的选择当开关管截止时，续流二极管导通，通过续流二极管传输到负载．由此可知，续流二极管的正向额定电流必须大于开关管的最大集电极电流．当开关管饱和时，集电极间的电压可以忽略不记，续流二极管的耐压值必须大于前级整流电路的输出电压Uwi 。
本实验续流管仍然选用的是IGBT 。
电感的选取电感可以由下式求得：⎥⎦⎤⎢⎣⎡=i U U fUI U L 0min0012 （1.4）式中U0为输出电压，Ui 是输入电压，Ｉomin为电感续流的临界负荷电流。
输出电容可以按照经验值取1000μF/A。
3.3.3具体参数计算给定参数为U1=200V,Id=16A1、U0的计算U0最小值为0，最大值为220V。
这里选取200V。
则电阻为R=U0/I d=10功率因素=U0/U1=0.992、二极管参数计算二极管承受反向最大电压Udm=1.414U1=282V，考虑2倍裕量，则Uvd=2*282=564V 取600V。
VD1、VD2的有效电流I VT=0.5*I d=8A，考虑2倍裕量，因此取I d=16A。
VD3、VD4的有效电流为0，因为VD3、VD4属于续流部分，此部分输出电压为0，固电流也为0。
4、IGBT及续流管的选择因为U1=200V，取3倍裕量，选耐压为600V以上的IGBT。
由于IGBT 是以最大标注且稳定电流与峰值电流间大致为四倍关系，故应选用大于4倍额定负载电流的IGBT为宜，因此选用64A,额定电压600V左右的IGBT。
因为续流管也是IGBT，固可以同上。
第4章控制及驱动电路设计4.1主控制芯片的详细说明4.1.1芯片的选择本次课程设计由芯片SG3525产生脉冲，来控制MOSFET来实现斩波调压，它具有管脚数量少，外围电路简单等特点，因而得到了广泛的应用。
4.1.2芯片的详细介绍随着电能变换技术的发展，功率MOSFET在开关变换器中开始广泛使用，为此美国硅通用半导体公司（Silicon General）推出SG3525。
SG3525是用于驱动N沟道功率MOSFET。
其产品一推出就受到广泛好评。
SG3525系列PWM控制器分军品、工业品、民品三个等级。
下面我们对SG3525特点、引脚功能、电气参数、工作原理以及典型应用进行介绍。
SG3525是电流控制型PWM控制器，所谓电流控制型脉宽调制器是按照接反馈电流来调节脉宽的。
在脉宽比较器的输入端直接用流过输出电感线圈的信号与误差放大器输出信号进行比较，从而调节占空比使输出的电感峰值电流跟随误差电压变化而变化。
由于结构上有电压环和电流环双环系统，因此，无论开关电源的电压调整率、负载调整率和瞬态响应特性都有提高，是目前比较理想的新型控制器。
SG3525引脚功能及特点简介其原理图如图4.13下：1.Inv.input(引脚1)：误差放大器反向输入端。
在闭环系统中，该引脚接反馈信号。
在开环系统中，该端与补偿信号输入端（引脚9）相连，可构成跟随器。
2.Noninv.input(引脚2)：误差放大器同向输入端。
在闭环系统和开环系统中，该端接给定信号。
根据需要，在该端与补偿信号输入端（引脚9）之间接入不同类型的反馈网络，可以构成比例、比例积分和积分等类型的调节器。
3.Sync(引脚3)：振荡器外接同步信号输入端。
该端接外部同步脉冲信号可实现与外电路同步。
4.OSC.Output(引脚4)：振荡器输出端。
5.CT(引脚5)：振荡器定时电容接入端。
6.RT（引脚6）：振荡器定时电阻接入端。
7.Discharge(引脚7)：振荡器放电端。
该端与引脚5之间外接一只放电电阻，构成放电回路。
8.Soft-Start(引脚8)：软启动电容接入端。
该端通常接一只5 的软启动电容。
pensation(引脚9)：PWM比较器补偿信号输入端。
在该端与引脚2之间接入不同类型的反馈网络，可以构成比例、比例积分和积分等类型调节器。
10.Shutdown(引脚10)：外部关断信号输入端。
该端接高电平时控制器输出被禁止。
该端可与保护电路相连，以实现故障保护。
11.Output A（引脚11）：输出端A。
引脚11和引脚14是两路互补输出端。