张影-斩控式单相交流调压电路的设计与仿真
【精品】单相斩控式交流调压电路设计设计课程设计
【精品】单相斩控式交流调压电路设计设计课程设计一、实验目的1、熟悉单相斩波电路的构成和基本工作原理。
2、深刻理解交流半波斩波的不足之处，为此掌握单相斩波控制器的工作原理。
3、通过实验，掌握斩波控制电路的设计方法。
二、实验器材设备1、单相电源。
2、变压器：输入电压220V，输出电压0-48V，输出电流1A。
3、单相斩波控制器电路实验板。
4、万用表。
5、示波器。
三、实验内容1、搭建单相斩波控制器电路实验板电路。
2、通过调节斩波控制器电路实验板中的电位器和可调电阻，实现调节输出电压的目的。
3、测量并记录在不同输出电压下控制器的调节时间，分析控制器电路的工作原理和性能。
4、测量单相斩波控制器实验板电路中的主要电参数，包括输入电压、输出电压和输出电流等。
四、实验原理1、单相斩波电路原理单相斩波电路是一种简单的电源控制电路，通常用于直流电源的切割和变频器的输出。
在单相斩波电路中，电源通过晶体管或三极管等器件进行控制，可通过控制器调整输出电压的大小。
在斩波电路中，斩波开关的导通和截止时间是关键，决定着电路的传输与转换功能。
斩波控制可通过电位器和可调电阻来实现。
斩波电路的原理如图1所示。
由图1可知，当电源接入电路时，输入电压经过变压器的降压作用，接入斩波开关Q1的水平校准电路中。
斩波开关Q1被控制，从而使输出电压发生变化。
当斩波开关Q1导通时，电源通过变压器向输出电容充电。
当斩波开关Q1截止时，输出电容电压呈现指数下降趋势，并释放储藏的能量。
最终，输出电压达到预设值。
2、单相斩波控制器原理单相斩波控制器常用于直流电源的控制，以调节输出电压。
斩波控制器内置反馈控制系统，通过调整开关导通和截止时间来实现输出电压的精确调整。
控制器工作原理如图2所示。
如图2所示，单相斩波控制器由斩波开关、强制电路、反馈电路和输出电路等部分组成。
当输入电源接通时，斩波开关打开，输出电路上升到输入电压。
输出电压与比较器输出电压比较，反馈电路会根据比较结果确定斩波开关的导通和截止时间，使输出电压达到所需值。
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。
单相斩控式交流调压电路课程设计
河南机电高等专科学校课程设计单相斩控式交流调压电路系部: 自动控制系专业: 生产过程自动化班级: 过131姓名: 闫正和学号: 131416140指导老师: 侯志坚成绩:二零一五年七月摘要调速系统是当今电力拖动自动控制系统中应用最广泛的一中系统。
目前对调速性能要求较高的各类生产机械大多采用直流传动，简称为直流调速。
早在20世纪40年代采用的是发电机－电动机系统，又称放大机控制的发电机－电动机组系统。
这种系统在40年代广泛应用，但是它的缺点是占地大，效率低，运行费用昂贵，维护不方便等，特别是至少要包含两台与被调速电机容量相同的电机。
为了克服这些缺点，50年代开始使用水银整流器作为可控变流装置。
这种系统缺点也很明显，主要是污染环境，危害人体健康。
50年代末晶闸管出现，晶闸管变流技术日益成熟，使直流调速系统更加完善。
晶闸管－电动机调速系统已经成为当今主要的直流调速系统，广泛应用于世界各国。
近几年，交流调速飞速发展，逐渐有赶超并代替直流调速的趋势。
直流调速理论基础是经典控制理论，而交流调速主要依靠现代控制理论。
不过最近研制成功的直流调速器，具有和交流变频器同等性能的高精度、高稳定性、高可靠性、高智能化特点。
同时直流电机的低速特性，大大优于交流鼠笼式异步电机，为直流调速系统展现了无限前景。
单闭环直流调速系统对于运行性能要求很高的机床还存在着很多不足，快速性还不够好。
而基于电流和转速的双闭环直流调速系统静动态特性都很理想。
关键字：调速系统直流调速器晶闸管晶闸管－电动机调速系统ABSTRACTThis paper proposes the use of a chopper-type MOSFET AC voltage regulator. So that the regulator can regulate convenient, fast dynamic response, the harmonic less pollution, higher unit power factor and so on. For regulating and controlling the AC voltage, better performance and prospects. AC V oltage AC refers to one kind into another with the same frequency, different voltage AC conversion. Chopper control regulator - the switch in a power-off cycle times, cut into several small pieces of the input voltage, change the width or switch off the cycle segment to regulate the output voltage. That is to regulate the quality and impact of the output voltage through the power supply voltage regulator circuit cut control. Chopping frequency, the higher the output voltage of the voltage harmonic frequency, the filter easier. When the chopper frequency is not an integer multiple of the frequency of the input power, the output voltage will produce harmonics. When low chopper frequency, harmonic content of more adverse impact on the load. AC chopper technology as a high-performance AC voltage regulator technology, in line with the high frequency power electronics technology, efficient and low-pollution trends, will gradually replace the phase control thyristor AC voltage regulator, the development of new devices will accelerate this process.Keywords: Chopping AC; regulator; chopping frequency;目录第1章绪论 (1)1.1直流电动机的调速方法 (2)1.2直流调速系统控制电源方式 (2)1.2.1PWM变换器介绍 (2)1.3选择PWM控制系统的理由 (4)1.4双闭环调速系统及静特性 (5)1.4.1双闭环调速系统的组成图 (5)1.4.2稳态结构图和静特性 (5)1.4.3控制系统动态性能分析 (7)1.5.系统的动态校正 (9)第二章相关参数计算 (10)2.1设计参数准备 (10)2.2ASR设计 (11)第三章硬件设计 (12)3.1双闭环直流脉宽调速系统的主电路设计 (13)3.1.1PWM变换器 (13)3.1.2选择IGBT的H桥型主电路的理由 (14)3.1.3整流电路设计 (14)第四章总结与心得体会 (18)第五章参考文献 (19)致谢 (20)第一章绪论在现代科学技术革命过程中，电气自动化在20世纪的后四十年曾进行了两次重大的技术更新。
4.5斩控式交流调压电路
0 t DT DT t T
N2 uO e(t )ui N1
S1、S2和S3都是双向电子开关；
控制规则：S1和S3同步动作，S2与S1和S3互补动作。假设一 个周期中S1和S3闭合、S2断开的时间为Ton，S1和S3断开、 S2闭合的时间为Toff，整个周期为T。 则S1和S3闭合、s2断开时，负载的端电压为u(t)=N2/N1*u1,S2 闭合、S1和S3断开时负载的端电压为0.
2 1 e(t ) D sin k cos( O t k ) k 1 k
式中φk=kπD——为k次谐波的初相角； ω0=2π/T，为e（t）的基波频率。
如果
u U m sin S t
1 sin k {sin[(k O t S )t k ] sin[(k O S )t k ]} k 1 k
4.5.2 电源与负载端的隔离——数量分析
仿照前边的分析方法，得到： N2 u2 D U m sin S t u k N1
其中ΣuK是所有谐波成分的总和，经输出滤波器的滤波作用， 谐波成分均被滤除，负载电压为 N2 uO D U m sin S t N1 假定开关和滤波电路耗能为0，输出功率与输入功率平 衡，则有：
4.5.3 双向电力电子开关
本电路所用的元件数量与图（b）相等， 但这种接法使得两晶体管的发射极电位 相等，两路驱动信号具有公共端，可以 使驱动电路相对简化。
本电路只用了一个可控元件，同时由 四个二极管组成桥式连接，使得无论 外电路电流方向如何总是流入晶体管 的集电极。 采用MOSFET要串联一个二极管 （P148）
Um i sin(S t ) 2 (Z / D )
等效到交流侧的阻抗模为负载阻抗的1/D2，阻抗角相等， 与理想变压器类似
单相交流调压电路仿真实验报告
单相交流调压电路仿真实验报告一、实验目的本实验旨在通过仿真模拟，深入理解单相交流调压电路的工作原理和性能特点，掌握其电压调节原理和操作方法，提高对电力电子技术的理解和应用能力。
二、实验原理单相交流调压电路是通过控制开关器件的通断，调节输入交流电压的幅值和相位，以达到调节输出电压的目的。
根据控制方式的不同，单相交流调压电路可以分为斩波调压和相控调压两种。
本实验采用斩波调压方式。
斩波调压是通过控制开关器件的通断时间，调节输出电压的幅值。
当开关器件导通时，输出电压为输入电压；当开关器件关断时，输出电压为0。
通过调节开关器件的通断时间，可以改变输出电压的平均值，从而实现调节输出电压幅值的目的。
三、实验设备本实验使用MATLAB/Simulink软件进行仿真模拟，实验设备包括计算机、MATLAB/Simulink软件、电源模块、电阻器、电感器和开关器件等。
四、实验步骤1. 打开MATLAB/Simulink软件，新建一个仿真模型；2. 搭建单相交流调压电路的仿真模型，包括电源模块、电阻器、电感器、开关器件等；3. 设置仿真参数，如仿真时间、采样时间等；4. 启动仿真，观察并记录仿真结果；5. 分析仿真结果，包括输出电压的波形、相位、幅值等；6. 调整开关器件的通断时间，观察输出电压的变化，并分析斩波调压原理；7. 整理实验数据和波形，撰写实验报告。
五、实验结果与分析通过仿真模拟，我们得到了单相交流调压电路在不同开关器件通断时间下的输出电压波形。
从实验结果可以看出，当开关器件导通时间越长，输出电压的幅值就越高；当开关器件关断时间越长，输出电压的幅值就越低。
这个结果表明斩波调压原理是可行的。
此外，我们还观察了输出电压的相位变化。
当开关器件导通时，输出电压与输入电压同相位；当开关器件关断时，输出电压为0。
这说明斩波调压方式不会改变输出电压的相位。
六、结论与总结通过本次单相交流调压电路的仿真实验，我们深入了解了斩波调压电路的工作原理和性能特点，掌握了其电压调节方法和操作技巧。
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。
单相交流调压电路(电阻性负载)的建模与仿真直流斩波
目录一、单相交流调压电路（电阻性负载）的建模与仿真 (2)1. 单相交流调压电路（电阻性负载）的结构与工作原理如图1-1 (2)2. 单相交流调压电路（电阻性负载）的建模如图1-2所示 (2)3. 单相交流调压电路（电阻性负载）的仿真 (2)4. 小结 (3)二、单相交流调压电路（阻感性负载）的建模与仿真 (4)1. 单相交流调压电路（阻感性负载）的结构与工作原理如图1-1 (4)2. 单相交流调压电路（阻感性负载）的建模如图1-2所示 (4)3. 单相交流调压电路（阻感性负载）的仿真（L=0.005H，R=2Ω，ω=50Hz） (4)4. 小结 (6)三、单相交流调功电路的建模与仿真 (6)1. 单相交流调功电路的结构与工作原理如图1-1 (6)2. 单相交流调功电路的建模如图1-2所示 (6)3. 单相交流调功电路的仿真 (7)4. 小结 (8)四、降压斩波电路（Buck电路）的建模与仿真 (8)1．降压斩波电路（Buck电路）的结构与工作原理如图1-1 (8)2．降压斩波电路（Buck电路）的建模如图1-2所示 (8)3．降压斩波电路（Buck电路）的仿真 (9)4．小结 (10)五、升压斩波电路（Boost电路）的建模与仿真 (10)1．升压斩波电路（Boost电路）的结构与工作原理如图1-1 (10)2．升压斩波电路（Boost电路）的建模如图1-2所示 (10)3．升压斩波电路（Boost电路）的仿真 (11)4．小结 (12)六、升降压斩波电路（buck-boost）的建模与仿真 (12)1．升降压斩波电路（buck-boost）的结构与工作原理如图1-1 (12)2．升降压斩波电路（buck-boost）的建模如图1-2所示 (12)3．升降压斩波电路（buck-boost）的仿真 (13)4．小结 (14)七、 Cuk斩波电路的建模与仿真 (14)1． Cuk斩波电路的结构与工作原理如图1-1 (14)2． Cuk斩波电路的建模如图1-2所示 (14)3． Cuk斩波电路的仿真 (15)4．小结 (16)八、总结 (16)一、单相交流调压电路（电阻性负载）的建模与仿真1.单相交流调压电路（电阻性负载）的结构与工作原理如图1-1U2VT1VT2Ug1Ug2R Uo 图1-12.单相交流调压电路（电阻性负载）的建模如图1-2所示3.单相交流调压电路（电阻性负载）的仿真（1）当α=0°时（2）当α=30°时（3）当α=90°时（4）当α=180°时4.小结① α的移相范围为0～π。
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。
斩控式交流变换器的Simulink仿真实验
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
一、实验目的
1.了解控制式交流调压原理；
2.掌握调压电路的模拟调试方法；
3.掌握扩展型被动式电压调节器回路的构成；
4.通过实验观察控制型调压电路的运行特性，在熟练掌握调压电路的控制方法。
二、实验仪器及内容
本实验的仪器设备主要有：电源，电表，交流控制系统，变压器，可调电阻和可调变压器。
实验内容主要有：
1.构建控制式交流调压电路；
2.根据已有参数设计控制回路；
3.调试控制回路，使其能够控制电压；
4.调试完成后，测量电压和电流上涨和下降的时间以及调压精度；
5.将电路的参数记录在实验报告中；
6.通过实验，观察控制式调压电路的运行特性；
7.熟练掌握调压电路的控制方法。
三、实验结果
实验中调试结束后，测量结果如下表所示：
电压（V），电流（A），上升时间（s），下降时间（s），调压精度----------，----------，--------------，--------------，----------
220，1.5，1.2，2.1，恒定
四、实验结论
1.通过实验，我们了解到控制式交流调压原理；
2.我们掌握了调压电路的模拟调试方法；
3.我们掌握了扩展型被动式电压调节器回路的构成；。
单相交流调压电路仿真设计
单相交流调压电路仿真设计一、单相交流调压电路原理变压器是单相交流调压电路的核心部件，其主要作用是改变输入交流电压的大小。
变压器由两个或多个线圈组成，其中一个线圈称为初级线圈，另一个线圈称为次级线圈。
交流电压作用在初级线圈上，通过磁耦合作用，可以在次级线圈上产生与输入电压不同的输出电压。
通过调整初级线圈与次级线圈的匝数比，可以实现不同的输出电压。
整流电路主要由二极管构成，用于将交流电压转换为直流电压。
二极管具有单向导电性，可以将交流电压中的正半周或者负半周导通，将其它方向的电压截断。
通过适当选择二极管的导通方向和数量，可以实现不同的整流方式，如半波整流、全波整流等。
滤波电路主要由电容器构成，用于去除整流电路输出电压中的纹波。
在整流电路中，由于二极管导通和截断的不完全性，输出电压中会带有交流成分，称为纹波。
通过选择合适的电容器容值和电阻负载，可以将输出电压中的纹波减小到很小的水平。
在进行单相交流调压电路的仿真设计时，首先需要确定输入电压、输出电压和负载电流等参数。
根据需要的输出电压大小和负载电流大小，可以选择合适的变压器匝数比、二极管种类和数量、电容器容值等。
接下来，可以利用电路仿真软件进行电路图设计，如Proteus、Multisim等。
首先，根据变压器匝数比和输入电压确定初级线圈和次级线圈的参数。
然后，设计整流电路，选择合适的二极管种类和数量，以及电容器和电阻负载参数。
最后，连接电路图中的各个元件，形成完整的单相交流调压电路。
完成电路图设计后，可以对电路进行仿真分析。
通过设置输入电压、输出电压和负载电流等参数，可以模拟电路工作情况。
仿真分析可以得到电路的输入电流、输出电流、纹波大小等参数，以及不同工作条件下的性能指标。
仿真结果可以用于评估电路性能和优化设计。
根据仿真结果，可以调整电路参数，以达到更好的性能要求。
比如，可以尝试不同的变压器匝数比、二极管种类和数量、电容器容值等，看看它们对电路性能的影响。
实验四 单相斩控式交流调压电路实验
实验四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。
二、实验线路及原理斩控式交流调压主电路原理如图3.4 所示。
图3.4 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U图3.5 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3.5 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3.6 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查阅相关资料。
的正半周，V1进行斩波控制，用V3给负载电流提供续流通道，在交流电源uiV4关断；在u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i道。
控制信号与主电路的电源必须保持同步。
图3.6 斩控式交流调压控制电路方框图三、实验内容(1) 控制电路波形观察。
(2) 交流调压性能测试。
四、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。
但是为了能同时观察两路控制信号之间的相位关系，主电路的开关K 是串接在电源开关之后的。
在观察控制信号时将开关打在断状态。
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。
单相斩控式交流调压电源设计
课程设计课程名称电力电子技术课题名称单相斩控式交流调压电源设计专业班级学号姓名指导教师年月日目录第章概述.......................................................................................... 错误!未指定书签。
第章系统总体方案............................................................................ 错误!未指定书签。
设计总体思路.......................................................................... 错误!未指定书签。
基本工作原理.......................................................................... 错误!未指定书签。
系统设计总方案确定.................................................................. 错误!未指定书签。
第章硬件设计.................................................................................. 错误!未指定书签。
主电路设计.............................................................................. 错误!未指定书签。
控制电路设计.......................................................................... 错误!未指定书签。
主电路计算及元器件参数选型.............................................. 错误!未指定书签。
张影-斩控式单相交流调压电路的设计与仿真
本科课程设计专用封面设计题目：斩控式单相交流调压电路的设计与仿真 所修课程名称： 电力电子技术课程设计 修课程时间： 2013 年 06 月 17 日至 6 月 23 日 完成设计日期： 2013 年 06 月 23 日 评阅成绩： 评阅意见：评阅教师签名： 年 月 日____工____学院____电气工程及其自动化____专业 姓名___张影_____ 学号___2010180236___………………………………（密）………………………………（封）………………………………（线）………………………………斩控式单相交流调压电路的设计与仿真 一．设计要求1）通过这次课程设计熟悉斩控式单相交流调压电路的工作原理。
2）掌握斩控式单相交流调压电路的工作状态和了解电路图的波形情况。
3）完成斩控式单相交流调压电路的设计、仿真；给出具体设计思路和电路图，并给出必要的波形分析写出设计报告。
4）设计要求：输入：AC220V ，50Hz ； 输出：1）AC60～180V ，50Hz ；A wL R U I 18~6)j (22=+=二．题目分析斩控式单相交流调压电路的原理图如下。
设电路中电感L 值很大。
ID11N581412Z8IRGPC50FV4TD = 10m TF = 1u PW = 10m PER = 20mV1 = 0TR = 1u V2 = 12V2TD = 0TF = 1uPW = 500u PER = 1m V1 = 0TR = 1u V2 = 12L11mHZ5IRGPC50FZ7IRGPC50FZ6IRGPC50FR110V3TD = 0TF = 1u PW = 500u PER = 1m V1 = 0TR = 1u V2 = 12V D41N581412D31N 581412V5TD = 0TF = 1u PW = 10m PER = 20m V1 = 0TR = 1u V2 = 12V7FREQ = 50HzVAMPL = 311V VOFF = 0D21N581412斩控式单相交流调压电路该电路的工作原理为：图中Z 1，D 1和Z2,D 2构成一双向可控开关，用Z 1，Z 2进行斩波控制，用Z3，D 4和Z 4，D 3给负载电流提供续流通道，设斩波时间为t ,开关周期为T ，则导通比为=t /T 。
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。
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.。
单相交流调压电路设计
单相交流调压电路设计稳压二极管电路是最简单和常见的单相交流调压电路。
它由稳压二极管、电阻和电容组成。
稳压二极管是一种特殊的二极管，具有稳定的电压特性。
通过选择适当的稳压二极管，可以实现不同的输出电压。
稳压二极管将高压输入电压降低到稳定的输出电压，并且在电压波动时能够保持输出电压不变。
电阻和电容则用于过滤输入电压的噪声和脉动。
变压器调压电路是另一种常见的单相交流调压电路。
它由变压器、开关元件、控制电路和滤波电路组成。
变压器通过改变输入电压的变比来调节输出电压。
开关元件根据控制电路的信号周期性地开关，通过改变开关时间比例来控制输出电压的大小。
滤波电路用于过滤电压中的脉动和噪声，以获得稳定的输出电压。
电子管调压电路是一种通过调节电子管工作状态来控制输出电压的调压电路。
它通常由电子管、电源电路和控制电路组成。
电子管通过调整灯丝电流、阳极电压或阴极电流等参数，改变电子管内部的工作状态，从而实现输出电压的调节。
控制电路用于检测输出电压，并根据需要调节电子管的工作状态。
电子管调压电路具有调节范围广、反应速度快等优点，适用于对输出电压要求较高的应用场合。
单相交流调压电路的设计需要考虑多个因素，包括负载要求、电源电压范围、输出电压精度、稳定性要求等。
在设计过程中，需要根据具体的需求选择合适的调压电路，并合理选择元器件，进行电路分析和仿真，确保电路的稳定性和可靠性。
同时，还需要进行电路的标定和校准，以确保输出电压的准确性和稳定性。
在实际应用中，单相交流调压电路广泛应用于电子设备、仪器仪表、通信设备等领域。
它可以提供稳定可靠的电源，为这些设备的正常运行提供保障。
同时，它还可以提供精确控制的电源，满足不同设备对电压的要求，提高设备的性能和可靠性。
总之，单相交流调压电路是一种重要的电气设备，用于将交流电压进行调节，以满足特定的需求。
它通过选择适当的调压电路和合理设计电路参数，可以实现稳定可靠的输出电压。
在实际应用中，需要根据具体需求选择合适的调压电路，并对电路进行分析和仿真，以确保电路的稳定性和可靠性。
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。
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本科课程设计专用封面设计题目：斩控式单相交流调压电路的设计与仿真 所修课程名称： 电力电子技术课程设计 修课程时间： 2013 年 06 月 17 日至 6 月 23 日 完成设计日期： 2013 年 06 月 23 日 评阅成绩： 评阅意见：评阅教师签名： 年 月 日____工____学院____电气工程及其自动化____专业 姓名___张影_____ 学号___2010180236___………………………………（密）………………………………（封）………………………………（线）………………………………斩控式单相交流调压电路的设计与仿真 一．设计要求1）通过这次课程设计熟悉斩控式单相交流调压电路的工作原理。
2）掌握斩控式单相交流调压电路的工作状态和了解电路图的波形情况。
3）完成斩控式单相交流调压电路的设计、仿真；给出具体设计思路和电路图，并给出必要的波形分析写出设计报告。
4）设计要求：输入：AC220V ，50Hz ； 输出：1）AC60～180V ，50Hz ；A wL R U I 18~6)j (22=+=二．题目分析斩控式单相交流调压电路的原理图如下。
设电路中电感L 值很大。
ID11N581412Z8IRGPC50FV4TD = 10m TF = 1u PW = 10m PER = 20mV1 = 0TR = 1u V2 = 12V2TD = 0TF = 1uPW = 500u PER = 1m V1 = 0TR = 1u V2 = 12L11mHZ5IRGPC50FZ7IRGPC50FZ6IRGPC50FR110V3TD = 0TF = 1u PW = 500u PER = 1m V1 = 0TR = 1u V2 = 12V D41N581412D31N 581412V5TD = 0TF = 1u PW = 10m PER = 20m V1 = 0TR = 1u V2 = 12V7FREQ = 50HzVAMPL = 311V VOFF = 0D21N581412斩控式单相交流调压电路该电路的工作原理为：图中Z 1，D 1和Z2,D 2构成一双向可控开关，用Z 1，Z 2进行斩波控制，用Z3，D 4和Z 4，D 3给负载电流提供续流通道，设斩波时间为t ,开关周期为T ，则导通比为=t /T 。
斩控式单相交流调压电路的输入输出关系为：U=aE=AC60~180V输出电流为:A AC wL R U I 18~6)j (22=+=三．主电路设计、元器件选型及计算：由于本次实验主要要求对电路的仿真，则放弃了较为复杂精确计算的方法，而选择先估算，再在仿真中修改参数逐步调试的方法。
参数的选择：1）输入电压为E=AC220V ，输出电压为U=AC60～180V ，有公式U=aE 得α=27.3％～81.8%；2）WL>>R,取R=10得L>>0.07957mH.3）Z1, D1；Z2，D2；Z3，D3；Z4，D4导通时承受的最大正反向电压为V V E 1.31122022=•=,考虑裕度，则额定电压为(2～3)*311.1V=622.2～933.3V4）Z1, D1；Z2，D2；Z3，D3；Z4，D4导通时实际承担的最大电流有效值为I=A wL R E1.31)j (222≈+,则额定电流为31.1A/1.57=19.809A ，考虑裕度，放大2倍，取额定电流为39.6178A初步选择满足条件的L,R 的值经过多次筛选与调试最后选择ω=2π*20k , L1=1mH, R=10Ω.从而达到实验的要求 实验仿真如下图D1Z5V VOFF = 0一，脉冲源的脉冲参数设置及脉冲如下：占空比a=50%时所设置的参数和脉冲波形TD = 0TF = 1uPW = 500u PER = 1mV1 = 0TR = 1u V2 = 12V3PER = 1m V1 = 0TR = 1u V2 = 12TD = 10m TF = 1u PW = 10m PER = 20mV1 = 0TR = 1u V2 = 12TF = 1u PW = 10m PER = 20m V1 = 0TR = 1u V2 = 1212V8V4V0V0s1ms2ms3ms4ms5ms6ms7ms8ms9ms10ms V(V6:+)TimeV2和V3的脉冲波形2)12V8V4V0V0s5ms10ms15ms20ms25ms30ms35ms40ms45ms50ms55ms60ms V(V6:+)TimeV4的脉冲波形Time0s 5ms10ms15ms20ms25ms30ms35ms40ms45ms50ms55ms60msV(V6:+)0V 4V8V12VV5的脉冲波形二，占空比a=27.3%时所设置的参数和脉冲波形： 1）V2TD = 0TF = 1u PW = 273u PER = 1mV1 = 0TR = 1u V2 = 12V3TD = 0TF = 1u PER = 1m V1 = 0TR = 1u V2 = 12Time0s0.5ms1.0ms1.5ms2.0ms2.5ms3.0ms3.5ms4.0ms4.5ms5.0msV(V6:+)0V 4V8V12VV2和V3的脉冲波形TD = 10m TF = 1u PW = 10m PER = 20mV1 = 0TR = 1u V2 = 12Time0s5ms10ms15ms20ms25ms30ms35ms40ms45ms50ms55ms60msV(V6:+)0V 4V8V12VV4的脉冲波形3）TF = 1u PW = 10m PER = 20m V1 = 0TR = 1u V2 = 12Time0s5ms10ms15ms20ms25ms30ms35ms40ms45ms50ms55ms60msV(V6:+)0V 4V8V12VV5的脉冲波形三，占空比a=81.8%时所设置的参数和脉冲波形： 1）V2TD = 0TF = 1u PW = 818u PER = 1mV1 = 0TR = 1u V2 = 12V3TD = 0TF = 1u PW = 818u PER = 1m V1 = 0TR = 1u V2 = 12Time0s0.5ms1.0ms1.5ms2.0ms2.5ms3.0ms3.5ms4.0ms4.5ms5.0msV(V6:+)0V 4V8V12VV2和V3的脉冲波形2）TD = 10m TF = 1u PW = 10m PER = 20mV1 = 0TR = 1u V2 = 12Time0s5ms10ms15ms20ms25ms30ms35ms40ms45ms50ms55ms60msV(V6:+)0V 4V8V12VV4的脉冲波形3）TF = 1uPW = 10mPER = 20mV1 = 0TR = 1uV2 = 1212V8V4V0V0s5ms10ms15ms20ms25ms30ms35ms40ms45ms50ms55ms60ms V(V6:+)TimeV5的脉冲波形四．主电路仿真分析电源输出是正弦波形（频率f=50Hz,周期T=20ms,电压幅值为311V）,Z1(IGBT1)的开通关断由脉冲控制信号V2决定，且为脉冲矩形波（周期PER=1ms,幅值为V2=12V，幅值维持时间PW为500us,上身时间TR为1us,下降时间TF为1us）, Z2(IGBT2)的开通关断由脉冲控制信号V3决定，且为脉冲矩形波（周期PER=1ms,幅值为V2=12V，幅值维持时间PW为500us,上身时间TR为1us,下降时间TF为1us），Z3(IGBT3)的开通关断由脉冲控制信号V4决定，且为脉冲矩形波（T=20ms,幅值为12V，幅值维持时间PW为10ms,上身时间TR为1us,下降时间TF为1us）, Z4(IGBT4)的开通关断由脉冲控制信号V5决定，且为脉冲矩形波（T=20ms,幅值为12V，幅值维持时间为10ms,上身时间为1us,下降时间为1us）。
当正弦电压波形为正值时，Z3(IGBT)导通为原先通过电感和电阻的负值电流续流，维持输出电流和电压的恒定，所以要设置导通的时间为半个周期：10ms；当正弦电压波形为过零后，Z4导通为原先通过电感和电阻的正值电流续流，设置导通的时间同样为半个周期：10ms。
设置仿真时间为10个周期：run to 200ms1）当a=50%时，输出U=AC110V：40A0ASEL>>-40AI(V7)400V0V-400V0s5ms10ms15ms20ms25ms30ms35ms40ms V(R1:2)Time占空比a=50%2）a=81.8%时，输出U=AC180V,输出的电压电流波形：40A0A-40AI(V7)400V0VSEL>>-400V0s5ms10ms15ms20ms25ms30ms35ms40ms V(R1:2)Time占空比a=81.8%，3）a=27.3%时，输出U=AC60V，输出的电压电流波形：40A0A-40AI(V7)400V0VSEL>>-400V0s5ms10ms15ms20ms25ms30ms35ms40ms V(R1:2)Time占空比a=27.3%，五．控制电路设计控制原理：图四所示是该DC／DC变换器控制系统的控制。
专用触发芯片SG3525所产生的仅仅只是 PWM 控制信号，强度不够，不能够直接去驱动IGBT，中间还需要有驱动电路。
另外，主电路会产生很大的谐波，很可能影响到控制电路中 PWM 信号的产生。
因此，还需要对控制电路和主电路进行电气隔离。
六．设计总结此次课程设计加深了自己对理论知识了解，学会了ORCAD软件的运用，懂得了分析问题的思路和方法，是一次让我受益匪浅的一次课程设计。
这次课程设计是我们理论联系实践的一个很好的机会，我们在小组的齐心协力下完成了课题。
在得到课题时，首先，我们先进行了系统的分析，通过书籍和网络整理出有用的资料。
然后，通过计算，分析，总结，最后我们确定下来了方案。
最后通过分工合作以及集体讨论思考的方法成功完成了此次课程设计。
在这之中，我们也遇见了不少问题，例如，元件的选择，最开始我选择的二极管的型号是1N5814，IGBT的型号是IRGBC20F （其实这2个元件都是我在网上找的设计图上用的，也不知道是否合理，参数怎么确认就选了，结果仿真的时候就是出不来，而且它还说我的一部分元件引脚是悬空的，致使我一直以为是我的元件选错了，当然这里面也有控制信号的参数设置不正确的错误。
），后来我们向汤老师请教错误原因，他给我们讲解了设计原理和脉冲参数的设置，我们很快就改了原理图但是还是仿真不出来，当时在实验室仿真的有很多同学，大家都不是很懂所以我也感觉很迷茫，后来我本来是想算了就用汤老师的原理图好了，但是在大部分同学去吃饭了或者回寝室了，朋友也走了，我在想反正一个人还是再来试一下，结果我仔细看了一下我的原理图让我吃惊的是我竟然把第Z3,Z4个IGBT的脉冲控制信号参数给设置错了，我实在是太粗心了，我开始和同学一起仿真就是不能出现正确的波形，还以为是元件或者脉冲控制参数有错，结果仿真波形达到了预期的效果，所以我总结了以下几点以待以后设计时注意：1，要以一个冷静的心态和环境氛围做事。