斩控式单相交流调压电路设计

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1、目录第1章概述………………………………………………………………………………………11.1课题来源…………………………………………………………………………11.2解决方法…………………………………………………………………………11.3优势…………………………………………………………………………………2第2章系统总体方案确定…………………………………………………………………32.1设计总体思路……………………………………………………………………32.2基本工作原理……………………………………………………

2、………………32.3框图…………………………………………………………………………………5第3章主电路设计……………………………………………………………………………63.1主电路……………………………………………………………………………63.2主电路图……………………………………………………………………………7第4章单元控制电路设计…………………………………………………………………84.1控制及驱动电路………………………………………………………………84.2输入欠电压电路………………………………………

3、……………………124.3输出限流电路…………………………………………………………………134.4输入过压电路…………………………………………………………………144.5过零检测及续流触发电路………………………………………………144.6谐波分析………………………………………………………………………15第5章故障分析与电路改进、实验及仿真………………………………………18第6章总结与体会…………………………………………………………………………21附录总电路图23第1章概述1.1课题来源单相交流电源的

4、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

5、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

6、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。23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。23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，是将一种形式的交流电变成

7、另一种形式的交流电，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的控制，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，通过对晶闸管的控制就可以控制交流电力。这种电路不改变交流电的频率，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的有效值，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的导通的控制，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

8、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。实验室提供的是PWM调制，通过调节开关导通的时间，即调节占空比，就可以对输出电压的平均值进行调节。2.2基本工作原理交流斩波调压的原理波形如图2-1所示。由图可知，它是用一组频率恒定、占空比可调的脉冲，对正弦波电压进行调制后，得到边缘为正弦波、占空比可调的电压波形。该电压的调制频率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