單相斬控式交流調(diào)壓電路課程設(shè)計

1、河南機電高等專科學校課程設(shè)計報告書課程名稱： 電力電子應(yīng)用技術(shù) 課題名稱： 單相斬控式交流調(diào)壓電路設(shè)計 系部名稱： 自動控制系 專業(yè)班級： 計控102班 姓 名： 侯曉培 學 號： 2012年 06月20日 目錄1、 引言12、課程設(shè)計的目的23設(shè)計工作原理34 系統(tǒng)工作原理45、斬控式交流調(diào)壓控制電路波形圖56、調(diào)試中觀察到得現(xiàn)象及原因67、心得體會6附錄71、 引言以電力為對象的電子技術(shù)稱為電力電子技術(shù)，它是一門利用各種電力電子件，對電能進行電壓、電流、頻率和波形等方面的控制和變換的學科。電力電子技術(shù)包括電力電子器件、電路和控制三個部分，是橫跨“電子”、“電力”和“控制”三個領(lǐng)域的一個新興

2、工程技術(shù)學科。 電流有直流(DC)和交流(AC)兩大類。前者有電壓幅值和極性的不同，后者除電壓幅值和極性外，還有頻率和相位的差別。實際應(yīng)用中，常常需要在兩種電能之間，或?qū)νN電能的一個或多個參數(shù)(如電壓，電流，頻率和功率因數(shù)等)進行變變換器共有四種類型： 交流-直流(AC-DC)變換：將交流電轉(zhuǎn)換為直流電。 直流-交流(DC-AC)變換：將直流電轉(zhuǎn)換為交流電。這是與整流相反的變換，也稱為逆變。當輸出接電網(wǎng)時，稱之為有源逆變；當輸出接負載時，稱之為無源逆變。 交-交(AC-AC)變換，將交流電能的參數(shù)(幅值或頻率)加以變換。其中：改變交流電壓有效值稱為交流調(diào)壓；將工頻交流電直接轉(zhuǎn)換成其他頻率的交

3、流電，稱為交-交變頻。 直流-直流(DC-DC)變換，將恒定直流變成斷續(xù)脈沖輸出，以改變其平均值。在有電力電子器件以前，電能轉(zhuǎn)換是依靠旋轉(zhuǎn)機組來實現(xiàn)的。與這些旋轉(zhuǎn)式的交流機組比較,利用電力電子器件組成的靜止的電能變換器,具有體積小、重量輕、無機械噪聲和磨損、效率高、易于控制、響應(yīng)快及使用方便等優(yōu)點。 1957年第一只晶閘管也稱可控硅(SCR)問世后，因此,自20世紀60年代開始進入了晶閘管時代。70年代以后，出現(xiàn)了通和斷或開和關(guān)都能控制的全控型電力電子器件(亦稱自關(guān)斷型器件)，如：門極可關(guān)斷晶閘管(GTO)、雙極型功率晶體管(BJT/ GTR)、功率場效應(yīng)晶體管(P-MOSFET)、絕緣柵雙極

4、型晶體管(IGBT)等。 控制電路經(jīng)歷了由分立元件到集成電路的發(fā)展階段?，F(xiàn)在已有專為各種控制功能設(shè)計的專用集成電路，使變換器的控制電路大為簡化。微處理器和微型計算機的引入，特別是它們的位數(shù)成倍增加，運算速度不斷提高，功能不斷完善，使控制技術(shù)發(fā)生了根本的變化，使控制不僅依賴硬件電路，而且可利用軟件編程，既方便又靈活。傳統(tǒng)電力電子技術(shù)以整流為主導(dǎo)，以移相觸發(fā)、PID模擬控制方式為主。 各種新穎、復(fù)雜的控制策略和方案得到實現(xiàn)，并具有自診斷功能，并具有智能化的功能。將新的控制理論和方法應(yīng)用在變換器中。綜上所述可以看出，微電子技術(shù)、電力電子器件和控制理論則是現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展動力。2、課程設(shè)計的目的

5、1、培養(yǎng)學生交流文獻的能力，特別是利用Internet 檢索需要的文獻資料。2、培養(yǎng)靈活運用所學的電力電子技術(shù)知識和創(chuàng)造能力性。3、培養(yǎng)學生綜合分析問題、發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。4、培養(yǎng)學生在電力電子應(yīng)用領(lǐng)域的工程設(shè)計能力。 5、 熟悉斬控式交流調(diào)壓電路的工作原理。6、了解斬控式交流調(diào)壓控制集成芯片的使用方法與輸出波形3、設(shè)計工作原理圖1、主電路原理圖一般采用全控型器件作為開關(guān)器件，其基本原理和直流斬波電路類似，只是直流斬波電路的輸入是直流電壓，而斬控式交流調(diào)壓電路輸入的是正弦交流電壓。在交流電源ui的正半周，用V1進行斬波控制，用V3給負載電流提供續(xù)流通道；在ui的負半周，用V2進行斬波控

6、制，用V4給負載電流提供續(xù)流通道。設(shè)斬波器件V1、V2的導(dǎo)通時間為ton，開關(guān)周期為T，則導(dǎo)通比為=ton/T，和直流斬波電路一樣，通過對的調(diào)節(jié)可以調(diào)節(jié)輸出電壓U0。斬控式交流調(diào)壓控制電路方框圖如圖2所示，PWM占空比產(chǎn)生電路使用美國Silicon General公司生產(chǎn)的專門PWM集成芯片SG3525，其內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)及各引腳功能可參見相關(guān)資料。在交流電源ui的正半周，V1進行斬波控制，用V3給負載電流提供續(xù)流通道，V4關(guān)斷；在ui的負半周，V2進行斬波控制，V3關(guān)斷，用V4給負載電流提供續(xù)流通道?？刂菩盘柵c主電路的電源必須保持同步圖2斬控式交流調(diào)壓控制電路4、 系統(tǒng)工作原理在主電路中，當數(shù)輸

7、入電壓為正半周，而且V1加脈沖時，D1導(dǎo)通，V1觸發(fā)導(dǎo)通，經(jīng)過負載行成回路。當電源斷開時，由D3、V3構(gòu)成續(xù)流回路。當輸入電壓為負半周，經(jīng)過D2、V2經(jīng)負載構(gòu)成回路。斷電時，由V4、D4 構(gòu)成 續(xù)流回路。在控制回路中，經(jīng)變壓器，再通過運算放大器，經(jīng)過二極管，最后到達光耦，同時在二極管后邊并聯(lián)一個非門再接一個光耦，從而形成回路。其他的也是類似的工作原理。 5、斬控式交流調(diào)壓控制電路波形圖電阻性負載波形電感性負載波形 V3波形V4波形V1波形V2波形圖3、斬控式交流調(diào)壓控制電路波形圖6、調(diào)試中觀察到得現(xiàn)象及原因當電路中所接負載為電阻負載時，其波形是類似一正弦波的有許多的小圓柱構(gòu)成的波形，由于輸入電

8、壓為正弦波，當電壓大于二極管導(dǎo)通電壓時二極管導(dǎo)通，當電壓小于導(dǎo)通電壓時截止，所以中間有間斷部分。當電路中所接負載為電感時，其波形的開始部分由一部分是連續(xù)不間斷的，這是由于電感能阻礙電流的變化，當電流突然間增大或者減小，電感阻礙其突變，從而在負載中有持續(xù)的電流輸出，進而可以測得其波形是連續(xù)的。7、心得體會通過電力電子課程設(shè)計的體驗，加深了對課本知識的理解，能把所學的知識聯(lián)系到一起，還學到了很多在書本上所沒有學到過的知識，鍛煉了動手能力。通過這次課程設(shè)計我懂得了理論要與實際相結(jié)合，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從實踐中得出結(jié)論，才能有所提高，才能有所創(chuàng)造，還鍛煉了獨立思考的能力。在設(shè)計的過程中遇到很多問題，在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，有些是對所學知識理解不透徹，掌握得不夠牢固，有的是動手能力差，在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，通過這次課程設(shè)計之后，一定把以前所學過的知識重新溫故。在此，剛開始，對很多元件的選擇都不清楚，通過老師的知道和同學的幫助，學會了如何更好的設(shè)計電路選擇正確的元器件