石国良开题报告

电信学院毕业设计开题报告

姓名石国良专业电气公程及其

自动化

班级电气三班

学号08230307 指导教师李恒杰题目类型工程设计

题目无触点补偿式交流稳压装置设计

一、选题背景及依据（简述题目的技术背景和设计依据，如实说明选题目的、意义，列出主要参考文献）

随着电力电子技术的发展，很多设备都要求稳定的交流电源供电，但是交流供电系统存在电力欠缺、电网不尽合理等问题。这一切都会导致用电设备出现工作不正常、精度下降等问题，甚至造成意外的损坏。交流供电品质的改善成了保证系统正常工作的前提。

传统的交流稳压电源存在效率低、触点磨损、反应时间长、稳压精度低等问题。目前交流稳压电源技术的发展趋势是将高频开关电源技术引入到交流稳压电源中，简化控制电路，降低成本，提高可靠性。增大功率，使交流稳压电源开关化，减少采用工频变压器和低频电感。交流稳压电源直接与市电连接，应当在抗尖峰，抗浪涌干扰等方面引起重视，同时应考虑其电磁兼容性能，并在节能降耗，提高效率方面做进一步深入的研究，以保证电源设备和用电设备的安全正常运行。

本设计的思想是采用微控制器控制无触点系统取代伺服电机和机械传动系统，使用半导体器件实现无触点控制。把高频开关电源的思想与技术用于工频交流稳压电源的设计中，以PWM方式控制交流斩波，设计补偿算法，通过单片机和PWM控制芯片SG3525的组合代替目前交流斩波式稳压器的控制算法系统来控制交流斩波以实现电压补偿。从而达到无噪声、寿命长、造价低、稳压精度高、反应速度快、输出波形好、带载能力强、功率因数与效率高等目的。

二、国内外同类研究或同类设计的概况综述

1、国内无触点补偿是交流稳压装置的研究现状

近几十年来，随着现代工业技术的发展，大型供电设备以及通信设备等应用场合急速增加，这些设备对供电质量的要求越来越高，采用有交流电网直接供电而不采取任何措施的方式已不能满足需要。使得国内外交流稳压电源技术发展迅速，势头迅猛。随着国内交流稳压电源技术不断改进，先后出现以下几种形式。

1.1、铁磁谐振式交流稳压器；

利用铁磁饱和元件与谐振电容组合后具有恒压伏安特性而制成的交流稳压装置。磁饱和式是一种稳压器的早期典型结构。它结构简单，造价便宜，工作可靠，输入电压允许变化范围宽。但输出波形失真较大，稳定度不高，称为非线性交流稳压器。

1.2、磁放大式交流稳压器

它是由自藕变压器，磁放大器，电子检测，控制回路等部分组成。

1.3、滑动式交流稳压器；

通过改变变压器滑动接点位置，来使输出电压获得稳定的装置，它由控制电路控制

一个伺服电机，带动调压器进行电压自动调整的交流稳压器。这类稳压器效率高，输出电压波形好，对负载性质无特殊要求。但由于存在变压器滑点机械摩擦及滑点连接处大火等问题，长时间工作会使滑点磨损，且稳压过程时间较长。

1.4、感应式交流稳压器；

靠改变变压器次级电压的相位差，获得输出稳定交流电压的装置。

1.5、晶闸管交流稳压器

用晶闸管做功率调整元件的交流稳压器。它具有反应快、无噪声、功率大、

稳定度高等优点。但对市电波形有损害，对电网造成污染，对通信设备和电

子设备造成干扰。

2、国外交流稳压源的发展现状

为了实现高新能交流稳压系统，国外目前主要研究采用交流斩波方式、单位功率因数变换器及串联电压源调节方式等方案。

（1）交流斩波方式。随着全控型开关器件和pwm技术的应用，出现了交流pwm 斩波方式的交流稳压电源。对于单相电路，它们可以根据输入和输出电压决

定开关元件的开关方式，电感器和电容器所承受的谐波应力大大减小，解决

了因换相引起的高电压尖峰，特别对输入端的谐波电流分量大大减小，由于

其开关元件仅在半周期内进行调制开关损耗大幅度的降低，但这类交流稳压

器采用了直流有效控制，故只能补偿市电电压的大小变化，不能改善市电电

压中的谐波、闪变和尖脉冲，功率因数相对较低，控制算法相对复杂，开关

应力大，装置容量要大于负载容量，适用于中、小容量的负载。对三相电路，

可以采用三相交流调节器。

（2）单位功率调节器变换方式。

3、交流稳压电源的发展趋势

近几年来，由于计算机、家用电器、通讯等大型供电系统中应用场合的增加，采用由交流电网直接供电而不采取任何措施的方式已不能满足需要。大功率、负载适应性好的稳压电源的需求相应增加。早在80年代，就已存在的用继电器触头改变变压器抽头改变电压器滑点机械摩擦及滑点连接处大火等缺点，从技术上应当采用微电脑控制无触点型取代伺服电机和机械系统，这样，可以延长使用寿命，缩短响应时间。当高频开关电源采用功率因数矫正换届以后，使输入电流正弦化，这是考虑采用净化型或精密型交流稳压源，可以克服机械调整型缺点，目前净化型的交流输入电压范围及输出功率均有所提高，稳压精度、响应时间及抗干扰性能均优于机调型，但够造复杂且造价很高。

4、论文意义

本课题的研究是采用pwm方式控制交流斩波，实现对交流电压的补偿。这是一种新型的无触点自动补偿是交流稳压装置，通过单片机和pwm控制芯片sg3525的组合代替目前交流斩波式稳压器的控制算法系统来控制交流斩波以实现电压补偿。这样控制方式简洁、有效、造价低、稳定性高。

本课题开发一种具有无噪声、寿命长、造价低、稳压精度高、反应速度快、带载能力强、功率因素和效率等特点的新型无触点自动补偿式交流稳压器。

参考文献

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二、主要设计内容，设计思想，解决的关键问题，拟采用的技术方案，设计工作步骤。

(一) 毕业设计（论文）的主要内容、功能及技术指标

1、毕业设计（论文）的主要内容

（1）课题研究的意义及目的，国内外研究的现状；

（2）了解国内外交流稳压电源的发展现状与趋势；

（3）基于单片机的无触点补偿式交流稳压装置的具体实现原理论证；

（4）交流稳压装置的总体方案设计；

（5）交流稳压装置的硬件配置；

（6）完成相应的软件编程。

2、设计实现的主要功能

（1）设计交流斩波电路，有效地补偿电网电压的变动，并在负载变化的情况下，使交流输出稳定在设计的精度范围内。最终得到较理想的输出电压范围。

（2）检测输出电压、输出电流、并通过过零点检测来计算输出功率因数；

（3）具有过、欠压保护电路；

（4）实时地将电源输出电压幅值、电流幅值、功率及功率因数显示在液晶屏幕上。