电力电子技术课程设计----pwm交流斩控技术的交流稳压电源设计

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1、电力电子技术课程设计摘要近年来，有人把交流斩控技术应用到稳压电源领域，出现了斩控式交流稳压电路。这类电路的工作原理与直流斩波器相似，但输入电压和负载电压均为交流。因此电子开关必须是双向的，直流斩波电路中经常用到的续流二极管在这里也不能采用，续流作用也要靠交流电子开关来实现。目前的调压器大多数为传统的相控式交流调压器，采用的开关器件为晶闸管。它们的优点是：控制电路简单、功率容量大；缺点是：当控制角增大时，功率因数减小，电流中谐波的幅值相对大，滤波器的体积大。而本文所研究的PWM型斩控式交流稳压电路可以较好地克服上述缺点，在PWM方式中，开关模式是双向的，且当两个开关均关断时，需要提供一个

2、续流回路。在许多电路拓扑中，装置续流回路是用另外的取向开关来实现的。新型的PWM斩控式稳压电源电路只采用带有RC旁路缓冲电路的标准开关。然而，RC的功耗给系统带来了很大的负担。本文首先就提出了交流调压器的一种拓扑。这种拓扑通过巧妙的PWM开关模式，提供了开关安全转换的条件，而没有高电压尖峰，用输入或者输出电压的极性来决定开关模式。采用了含有两个开关和两个续流二极管的标准功率开关模块。其电路拓扑的优点：功率因数高、谐波少、效率高、可靠性高、动态过程快、容易实现、容量大、滤波器体积小等。本设计利用PWM交流斩控技术,对传统的交流稳压电源进行了改进,使其性能照以往的稳压电源有了很大的提高。1

3、3电力电子技术课程设计第一章前言1．1应用背景概述随着高新技术的发展，越来越多的高精密负载对输入电源，特别是对交流输入电源的稳压精度要求越来越高。但是，由于电力供求矛盾的存在，市电电网电压的波动较大，不能满足高精密负载的要求。由于此现状的出现，交流稳压技术的发展便倍受广大电力用户和生产厂商的关注，其原因在于我国市场上现有的各种交流电力稳压产品，在技术性能上还存在较大欠缺。在我国应用较早，且用户最广的交流电力稳压电源当属柱式（或盘式）交流稳压器，虽然这种稳压电源有很多优点，但由于它是用机械传动结构驱动碳刷（或滚轮）以调节自耦变压器抽头位置的方法进行稳压，所以存在工作寿命短，可靠性差，动态

4、响应速度慢等难以克服的缺陷。近年来不少生产厂家针对柱式交流电力稳压器所存在的缺点，纷纷推出无触点补偿式交流稳压器，大有取代柱式稳压器之势。这种电源实质上仍然是采用自耦方式进行调压，所不同的只是通过控制若干个晶闸管的通断，改变自耦变压器多个固定抽头的组合方式，来代替通过机械传动驱动碳刷改变自耦变压器抽头位置的一种调压方法。这种方法固然提高了稳压电源的可靠性和动态响应速度，但却失去了一个重要的调节特性——平滑性，即调节是有级的，其必然结果是稳压精度低（一般只有3％～5％），并且在调节过程中，当负载电流很大时会冲击电网并产生低频次谐波分量，对负载也会产生冲击；另外采用这种方法所用变压器较多（

5、一相至少需二台，即一台自耦变压器，一台补偿变压器），这就增加了电源的自重和空载损耗。1．2PWM控制技术简介脉宽调制技术(即PWM技术)是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。PWM控制的思想源于通信技术，全控型器件的发展使得实现PWM控制变得十分容易。PWM技术的应用十分广泛，它使电力电子装置的性能大大提高，因此它在电力电子技术的发展史上占有十分重要的地位。PWM控制技术正是有赖于在逆变电路中的成功应用，才确定了它在电力电子技术中的重要地位。PWM控制电路把直流电压“斩”成一系列脉冲，改变脉冲的占空比来获得

6、所需的输出电压，改变脉冲的占空比就是对脉冲宽度进行调制，只是因为输入电压和所需要的输出电压都是直流电压，因此脉冲既是等幅的，也是等宽的，仅仅是对脉冲的占空比进行控制，这是PWM控制中最简单的一种情况13电力电子技术课程设计PWM的一个优点是从处理器到被控系统信号都是数字形式的，无需进行数模转换。让信号保持为数字形式可将噪声影响降到最小。噪声只有在强到足以将逻辑1改变为逻辑0或将逻辑0改变为逻辑1时，也才能对数字信号产生影响。对噪声抵抗能力的增强是PWM相对于模拟控制的另外一个优点，而且这也是在某些时候将PWM用于通信的主要原因。从模拟信号转向PWM可以极大地延长通信距离。在接收端，通过

7、适当的RC或LC网络可以滤除调制高频方波并将信号还原为模拟形式。13电力电子技术课程设计第二章PWM交流斩控技术的的交流稳压电源具体设计2．1PWM控制的基本原理采样控制理论中有这样一个重要结论：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。PWM控制技术就是以该结论为理论基础，对半导体开关器件的导通和关断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或其他所需要的波形。按一定的规则对各脉冲的