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

单相交流电源的应用是非常广泛的。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。

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。

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的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：利用可调占空比的PWM脉冲波驱动Q3，将等宽的

电源脉冲电压施加到变压器的原边，同时利用过零信号驱动Q1和Q2，实现变压器的原边电流续流。只要输出滤波器参数设计合理，就可以得到高正弦度的输出电压波形，开关频率越高效果越好。这种变换器的设计难点在于双向可控开关Q1与Q2之间的是否能够安全切换。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的可能性，而这两点是不期望的。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的极性。当然，传感器要有良好的线性度、快速性和光电隔离，由于电源电压很稳定，其过零点的检测比较准确可靠。扇区之间的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组成的全控整流电路实现对交流输入电压的轿波调压。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。调整加在栅极上的脉冲宽度即可调节输出电压的大小。由于Q3处于开关状态，且VMOS管具有很小的关断时间，只要适当选择较低的饱和压降，Q3的功耗可以做得很小，所以该斩波调压具有较高的效率。考虑到负载可能为感性的，加了由Q1、Q2及D1、D2组成的续流环节。当Q3关断时，在电压正半周，Q2导通，Q1关断，流经负载的电流通过Q2、D1续流。在电压负半周，Q1导通，Q2关断，流经负载的电流通过Q1、D2续流。为防止Q1、Q 2、Q3同时导通而引起较大的短路电流，对加在Q1和Q2上的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，以吸收瞬态过程中的过电压，并减少对外线路的干扰。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的PWM波控制由PWM波发生器通过对给定的调整产生，输出占空比一定的PWM波。因为功率因数指电压与电流的相位之间的关系，则由波形可以看出，电源电流的基波分量是和电源电压同相位的，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。这时电路功率因数接近1。因为输入电压为220V的交流电，选用耐压值为500V的开关管IRFP450LC，二极管采用快速恢复二极管，C1取0.47uF,其余的选用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集成了全部必要的控制、解码、保护及驱动功能，可独立编程控制时间的延迟，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，总的输出开关频率可达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，有两个预定义的阈值：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，用以选择所需的开关频率。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的保证效果。SS脚与地之间接一电容设置软启动时间。CS端接到芯片的输入过压、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。

接至Q3

图3-2 控制及驱动电路

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?。通过调节R T的大小来改变占空比的大小，从而控制输出电压的大小。电路的开关频率定为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高精度基准电压源的输出端。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,整个芯片的所有功能都将被关闭。另外，在构成应用电路时，为了消除芯片内部的高频干扰而获得最佳的稳压效果，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的的容量为0. 1uF 滤波电容。

COMP端：误差放大器的输出端。该端可以作为整个系统反馈控制的增益级输出端，误差放大器的输出电压在0. 9V以下时就会导致零相移。由于误差放大器具有一个

相对低的电流驱动能力，因此误差放大器可以等效为一个阻抗非常低的电流源。

EA-端：误差放大器的反相输入端。正常工作时，该端应该连接到输入电源电压VIN端和信号地之间的一个分压器上，该分压器主要用来检测输入电源电压VIN的高低。另外，由外接元器件构成的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的正相输入端，该比较器的基准电压由芯片内部设置为固定的2.0V和2.5V。当该端的电压超过2.0V，

并且误差放大器的相移被限制在一个最基本的周期内。当该端的电压超过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 以上的

恒定电压被施加到该端，输出将失去所有的功能而被关断为低电平。当该端的电压一起保持在2.5V以下时，SS的电压开始上升，紧接着输出便会以零度的相

移开始工作，从而达到不过早将能量释放给负载的条件。

DELSET A-B（C-D）端：输出死区控制端。在同一桥臂的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，就可以设置不同的死区时间。

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脚的电压低于UVLO门限电压，该脚的电压保持为零电压。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的驱动电流，可以直接驱动场效应管。每对中的两个输出占空比为50%。A-B对用心驱动全桥电路的一个桥臂的开管，并且由时钟信号同步。C-D对则驱动全桥电路的另一个桥臂的两个开关管，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。为输出级及其相关的偏置电路提供电源。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的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，注入该脚的电流由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，应接一个足够大的旁路电容。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以选择所需的开关频率：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的陶瓷电容。为了保证较高的精度和减少寄生分布的影响，该电容值不能低于200uF，PWM控制信号的频率最高可达到600kH Z。式中f为所需的开关频率。

UVSEL端：UVLO开户电平设置。该脚与VIN相连可设置有1.5V之UVLO 迟滞的10. 75V开户电压；如果将该脚开路，则设置有6V这UVLO迟滞的15.25V

CLKSYNC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的UC3879的CLKSYNC 端相连时，它们将同步在其中的最高频率上。

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。锯齿波的上升边由连接在RT与GND之间的电阻和连接在CT与GND之间的电容来决定。锯齿波的下降边由输出死区时间表决定。电阻R T选择由所需的最大占空比决定：R T=2. 5/10mA(1-D max).R T可在2. 5k?与100k?之间选，D max为输出最大占空比。

RAMP端：锯齿波电压端。是PWM比较器的输入脚。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的输出端。

GND端：信号地。所有电压老师相对于GND测量的，定时电容C T参考电压U ref和输入信号电压U in的滤波电容都应该直接接于GND。

4.2输入欠电压电路

V in

输入

到

电

流

检

测

端图3-4 输入欠压保护电路

如图3-4所示，输入电压经过分压后送到比较器的反相端，比较器的

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的电流检测端CS，使UC3879的输出全部关断。

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的电流互感器T201检测。

4.4输入过压电路

V IN端

到

电

流

检

测

端

图3-6 输入过压保护电路

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

点电压的比较，其输出信号经过光控隔离进行稳压和放大后，分别控制续

流装置中的MOSFET 管控制端。

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的 余弦项和偶次谐波，使载波比c s

c

f 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

基于matlab的单相交流调压电路的设计与仿真

目录 前言 (2) 1.主电路设计 (3) 1.1.设计内容及技术要求 (3) 1.2设计内容 (3) 1.3.工作原理 (3) 1.4.建模仿真 (9) 2.仿真 (11) 2.1.电阻性负载仿真波形 (11) 2.1.1.波形分析 (16) 2.2.阻感性负载（H=0.01） (16) 2.2.1.波形分析 (20) 2.3.阻感性负载（H=0.1） (20) 2.3.1.波形分析 (23) 3.触发电路的设计 (23) 4.保护电路的设计 (25) 4.1过电压的产生及过电压保护 (25) 4.2.晶闸管的过电流保护 (26) 5．设计体会 (27) 参考文献 (28)

前言 本次课程设计主要是研究单相交流调压电路的设计。由于交流调压电路的工作情况与负载的性质有很大的关系，交流调压电路可以带电阻性负载，也可以带电感性负载，如感应电动机或其它电阻电感混合负载等。交流调压电路是采用相位控制方式的交流电力控制电路，通常是将两个晶闸管反并联后串联在每相交流电源与负载之间。在电源的每半个周期内触发一次晶闸管，使之导通。与相控整流电路一样，通过控制晶闸管开通时所对应的相位，可以方便的调节交流输出电压的有效值，从而达到交流调压的目的。其晶闸管可以利用电源自然换相，无需强迫关掉电路，并可实现电压的平滑调节，系统响应速度较快，但它也存在深控时功率因数较低，易产生高次谐波等缺点。交流调压电路主要应用在电热控制、交流电动机速度控制、交流稳压器等场合，主要有灯光调节，温度调节（如工频加热、感应加热、需控制的家用电器等），泵及风机等异步电动机的软起动，交流电机的调压调速，随电机负载大小自动调压，变压器初级调压（在高压小电流或低压大电流直流电源中，如采用晶闸管相孔整流电路，需要很多晶闸管串联或并联，若采用交流调压电路在变压器初级调压。其电压电流值都比较合理，在变压器次级只要用二极管整流即可，从而达到减少体积、减低成本的目的）。与自耦变压器调压方法相比，交流调压电路控制方便，调节速度快，装置的重量轻、体积小，有色金属消耗也少。

UC3842斩控式单相交流调压电路

目录 第1章概述---------------------------------------------------------------------------- 1.1 课题设计目的及意义-------------------------------------------------- 第２章设计总体思路----------------------------------------------------------------- 2.1系统总体方案确定-------------------------------------------------------- 2.2 交流斩波调压的基本原理----------------------------------------------第3章主电路设计与分析----------------------------------------------------------- 3.1主要技术条件及要求----------------------------------------------------- 3.2 开关器件的选择---------------------------------------------------------- 3.3 主电路计算及元器件参数---------------------------------------------- 3.4 主电路结构设计--------------------------------------------------------- 3.5 主电路保护设计--------------------------------------------------------- 第4章单元控制电路设计----------------------------------------------------------- 4.1主控制芯片的详细说明-------------------------------------------------- 4.1.1 芯片的选择---------------------------------------------------------- 4.1.2芯片的详细介绍----------------------------------------------------- 4.1.3芯片的工作原理----------------------------------------------------- 4.2 驱动电路设计-------------------------------------------------------------- 4.3 过零检测及续流触发电路----------------------------------------------- 4.4控制保护电路设计-------------------------------------------------------- 4.5谐波分析-------------------------------------------------------------------- 第５章总结与体会------------------------------------------------------------------- 参考文献 附录

电力电子课程设计单相交流调压电路

电力电子课程设计单相交流调压电路电力电子 课程设计说明书 题目: 单相交流调压电路课程设计 院系: 水能 专业班级: 学号: 学生姓名: 摘要 交流调压电路广泛用于灯光控制(如调光灯和舞台灯光控制)及异步电动机的软启动，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，也常采用交流调压电路调节变压器一次电压。在这些电源中如采用晶闸管相控整流电路，高电压小电流可控直流电源就需要很多晶闸管串联;同样，低电压大电流直流电源需要很多晶闸管并联。这都是十分不合理的。采用交流调压电路在变压器一次侧调压，其电压、电流值都比较适中，在变压器二次侧只要用二极管整流就可以了。这样的电路体积小、成本低、易于设计制造。单相交流调压电路是对单相交流电的电压进行调节的电路。用在电热制、交流电动机速度控制、灯光控制和交流稳压器等合。与自耦变压器调压方法相比，交流调压电路控制简便，调节速度快，装置的重量轻、体积小，有色金属耗也少。 目录

1、电路设计的目的及任 务 .................................................................... 1 1.1课程设计的目的与要 求 (1) 1.2课程设计的内 容 ..................................................................... (1) 1.3仿真软件的使 用 ..................................................................... (2) 1.4设计方案选 择 ..................................................................... ....... 2 2、单相交流调压主电路设计及分 析 (3) 2.1 电阻性负 载 ..................................................................... (3) 2.1.1 电阻性负载的交流调压器的原理分析 (3) 2.1.2 结果分 析 ..................................................................... (6)

单相交流调压电路

单相交流调压电路 一、工作原理 单相交流调压电路带组感性负载时的电路以及工作波形如下图所示。之所产生的滞后由于阻感性负载时电流滞后电压一定角度，再加上移相控制所产生的滞后，使得交流调压电路在阻感性负载时的情况比较复杂，其输出电压，电流与触发角α，负载阻抗角φ都有关系。当两只反并联的晶闸管中的任何一个导通后，其通态压降就成为另一只的反向电压，因此只有当导通的晶闸管关断以后，另一只晶闸管才有可能承受正向电压被触发导通。由于感性负载本身滞后于电压一定角度，再加上相位控制产生的滞后，使得交流调压电路在感性负载下大的工作情况更为复杂，其输出电压、电流波形与控制角ɑ、负载阻抗角φ都有关系。其中负载阻抗角)arctan(R wL =?,相当于在电阻电感负载上加上纯正弦交流电压时，其电流滞后于电压的角度为φ。为了更好的分析单相交流调压电路在感性负载下的工作情况，此处分φαφαφα<=>,,三种工况分别进行讨论。 （1）φα>情况 图1 电路图（截图） 图2 工作波形图φα>（截图）

上图所示为单相反并联交流调压电路带感性负载时的电路图，以及在控制角 触发导通时的输出波形图，同电阻负载一样，在i u 的正半周α角时， i T 触发导通，输出电压o u 等于电源电压，电流波形o i 从0开始上升。由于是感性负载，电流o i 滞后于电压o u ，当电压达到过零点时电流不为0，之后o i 继续下降，输出电压o u 出现负值，直到电流下降到0时，1T 自然关断，输出电压等于0，正半周结束，期间电流o i 从0开始上升到再次下降到0这段区间称为导通角0θ。由后面的分析可知，在φα>工况下，ο180<φ因此在2T 脉冲到来之前1T 已关断，正负电流不连续。在电源的负半周2T 导通，工作原理与正半周相同，在o i 断续期间，晶闸管两端电压波形如图2所示。 为了分析负载电流o i 的表达式及导通角θ与α、φ之间的关系，假设电压坐标原点如图所示，在αω=t 时刻晶闸管T 1导通，负载电流i 0应满足方程 L 0Ri d d t io +=i u =i U 2sin t ω 其初始条件为： i 0|αω=t =0, 解该方程，可以得出负载电流i 0在α≤t ω≤θα+区间内的表达式为 i 0=])sin()[sin()(2tan /)(2φαωφαφωω-----+t i e t L R U . 当t ω=θα+时，i 0=0，代入上式得，可求出θ与α、φ之间的关系为 sin （θα+-φ）=sin （α-φ）e φθtan /- 利用上式，可以把θ与α、φ之间的关系用下图的一簇曲线来表示。

斩控式单相交流调压电路正文

目录 第1章概述 (1) 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 (8) 第3章主电路设计与分析 (9) 3.1主要技术条件及要求 (9) 3.2 开关器件的选择 (9) 3.3 主电路计算及元器件参数选型 (9) 3.4 主电路结构设计 (11) 3.5 主电路保护设计 (12) 第4章单元控制电路设计 (14) 4.1主控制芯片的详细说明 (14) 4.1.1 芯片的选择 (14) 4.1.2 芯片的详细介绍 (14) 4.1.3 芯片的工作原理 (15) ⒈器件内部结构 (15) ⒉欠压锁定功能 (16) ⒊系统的故障关闭功能 (16) 4. 波形的产生及控制方式分析 (16) 4.2 驱动电路设计 (17) 4.3 过零检测及续流触发电路 (18) 4.4 控制保护电路设计 (19) 4.5谐波分析 (20) 第5章总结与体会 (22) 第6章附录 (23) 参考文献 (24)

第1章概述 交流调压是指把一种交流电变成另一种同频率，不同电压交流电的变换，而在每半个周波内通过对晶闸管开通相位的控制，可以方便地调节输出电压，而斩控式交流调压的输入是正弦交流电压，这种斩控式交流调压电路的优势是功率因素接近1，电压、电流波形好，谐波成分频率高，电路简单，且可靠性高。而利用PWM技术后，控制灵活，动态响应快。 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件实现。目前有晶闸管凋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。 在工业生产及日用电气设备中，有不少交流供电的设备采用控制交流电压来调节设备的工作状态，如加热炉的温度、电源亮度、小型交流电机的转速等。这样就需要设计一种交流调压电路来控制，其基本原理是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。在每一个周波内通过对晶闸管开通相位的控制，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。用在电热控制、交流电动机速度控制、灯光控制和交流稳压器等场合。采用晶闸管作为开关元件的典型单相交流调压电路如图1所示。常用通断控制或相位控制方法来调节输出电压。

单相交流调压电路仿真

目录 一、单相交流调压电路（电阻负载） (1) 1 原理图 (1) 2 建立仿真模型 (1) 3 仿真波形 (4) 4 小结 (6) 二、单相交流调压电路（阻感负载） (6) 1 原理图 (6) 2建立仿真模型 (7) 3 仿真波形 (8) 4 小结 (9)

一、 单相交流调压电路（电阻负载） 1 原理图 图1-1为纯电阻负载的单相调压电路。图中晶闸管VT1和VT2反并联连接与负载电阻R 串联接到交流电源U 2上。当电源电压正半周开始时出发VT1，负半周开始时触发VT2，形同一个无触点开关，允许频繁操作，因为无电弧，寿命特长。在交流电源的正半周αω=t 时，触发导通VT1，导通角为1θ= απ-；在负半周αω=t +π时，触发导通VT2，导通角为2θ= απ-。负载端电压U 为下图所示斜线波形。这时负载电压U 为正弦波的一部分，宽度为（απ-），若正负半周以同样的移相角α触发VT1和VT2，则负载电压U 的宽度会发生变化，那么负载电压有效值也将随α角而改变，从而实现交流调压。 图1 -1单相交流调压电路的电路（电阻负载）原理图 2 建立仿真模型 根据原理图用MATLAB 软件画出正确的仿真电路图，如图1-2。

图1-2 单相交流调压电路电路（电阻负载）的MATLAB仿真模型 仿真参数，算法（solver）ode15s，相对误差（relativetolerance）1e-3，开始时间0.0结束时间2.0如图1-3。 图1-3 仿真时间参数 电源参数，如图1-4。

图1-4 交流电源参数触发脉冲参数设置，如图1-5、1-6。 图1-5 触发脉冲参数

单相交流调压电路课程设计完整版

单相交流调压电路课程 设计 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】

《电力电子技术》课程设计设计题目: 单相交流调压电路 院(系): 能源工程学院 专业年级: 13级电气二班 姓名: 徐刚刚 学号: 指导教师: 荆红莉 2015年12月 28日

课程设计（论文）任务及评语 院（系）：能源工程学院教研室：电气工程及其自动化 ： 成 绩 ： 平 时 20% 论 文 质 量 60% 答 辩 20% 以 百 分 制 计 算 前 言 电 力 电 子 技 术 是研究采用电力电子器件实现对电能的交换和控制的科学，是20世纪50年代诞生， 70年代迅速发展起来的一门多学科互相渗透的综合性技术学科。这些技术包括以节约 能源、提高照明质量为目的的绿色照明技术；以节约能源、提高运行可靠性并更好地 满足产要求为目的的交流变频调速技术，以提高电力系统运行的稳定性、可控制性为

目的，并可有效节能的灵括（柔性）交流输电技术等等。随着电力半导体制造技求、徽电子技术、汁算机技术，以及控制理论的不断进步。电力电子技求向着大功率、高频化及智能化方向发展，应用的领域将更加广阔。 交流调压电路广泛应用于灯光控制，如调光台灯和舞台灯光控制及其异步电动机的软启动，也应用于异步电机调速。在电力系统中，这种电路也用于对无功功率的调节。 目录

1 单相交流调压电路的设计 设计目的和要求分析 =210伏。要求分设计一个单相交流调压电路，要求触发角为60度。输入交流U 2 析： 1. 单相交流调压主电路设计，原理说明； 2．触发电路设计，每个开关器件触发次序与相位分析； 3．保护电路设计，过电流保护，过电压保护原理分析； 4．参数设定与计算(包括触发角的选择，输出平均电压，输出平均电流，输出有功功率计算，输出波形分析，器件额定参数确定等可自己添加分析的参数)； 5. 相关仿真结果。 由以上要求可知该系统设计可分为四个部分：交流调压主电路设计、触发电路设计、保护电路设计及相关计算和波形分析部分。 2 设计方案选择 本系统主要设计思想是：采用两个晶闸管反向并联加负载为主电路，外加触发电路；触发电路控制晶闸管的导通，从而控制输出。其系统框图如下所示： 3 控制电路。在每半个周波内通过对晶间管开通相位的控制，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。这种电路还用干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，也常采用交流调压电路调节变压器一次电压。采用晶闸管相控整流电路，高电压小电流可控直流电源就需要很多晶闸管串联；同样，低电压大电流直流电源需要很多晶闸管并联，这都是十分不经济的。采用交流调压电路在变压器一次侧调压，其电压电流值都不太大也不太小，在变压器二次侧只要用二极管整流就可以了。但这种交流调压电路控制方便，体积小、投资省计制造简单。因此广泛应用于需调温的工频加热、灯光调节及风机、泵类负载的异步电

高频交流斩波调压说明书

高频斩波式交流调压电源 说明书 前言 1．课题来源 单相交流电源的应用是非常广泛的。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，而且体积和重量均较大。 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件实现。目前有晶闸管凋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综合性能。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——储能电容和变换效率低是它的不足。

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。 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。 3、优势 本文提出采用MOSFET的斩波式交流调压器，相对单片机和DSP控制器来说，没有复杂的程序控制，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。 一、系统工作原理 1、高频交流斩波调压的基本原理 交流斩波调压的原理波形如图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的电力半导体器件就可方便地

单相交流调压电路课程设计

新疆工业高等专科学校电气系课程设计说明书 题目：单项交流调压电路（反并联）设计（纯电阻负载） 专业班级： 学生姓名： 指导教师： 完成日期：2012-6-8

新疆工业高等专科学校 电气系课程设计任务书 2012学年2学期2012年6月6日专业供用电技术班级课程名称电力电子应用技术 设计题目单项交流调压电路（反并联）设计（纯电阻 负载） 指导教师 起止时间2012-6-4至2012-6-8周数一周设计地点新疆工程学校设计目的： 设计任务或主要技术指标： 设计进度与要求： 主要参考书及参考资料： 教研室主任（签名）系（部）主任（签名）年月日

新疆工业高等专科学校电气系 课程设计评定意见 设计题目：单相交流调压（反并联）设计（纯电阻负载） 学生姓名：专业班级供电 评定意见： 评定成绩： 指导教师（签名）：年月日 评定意见参考提纲： 1.学生完成的工作量与内容是否符合任务书的要求。 2.学生的勤勉态度。 3.设计或说明书的优缺点，包括：学生对理论知识的掌握程度、实践工作能力、表现出的创造性和综合应用能力等。

前言 电力电子线路的基本形式之一，即交流—交流变换电路，它是将一种形式的交流电能变换成另一种形式交流电能电路。在进行交流—交流变换时，可以改变交流电的电压、电流、频率或相位等。用晶闸管组成的交流电压控制电路，可以方便的调节输出电压有效值。可用于电炉温控、灯光调节、异步电动机的启动和调速等，也可用作调节整流变压器一次侧电压，其二次侧为低压大电流或高压小电流负载常用这种方法。采用这种方法，可使变压器二次侧的整流装置避免采用晶闸管，只需要二极管，而且可控级仅在一侧，从而简化结构，降低成本。交流调压器与常规的交流调压变压器相比，它的体积和重量都要小得多。交流调压器的输出仍是交流电压，它不是正弦波，其谐波分量较大，功率因数也较低。

斩控式交流调压课程设计

第1章概述 在工业生产及日用电气设备中，有不少交流供电的设备采用控制交流电压来调节设备的工作状态，如加热炉的温度、电源亮度、小型交流电机的转速等。这样就需要设计一种交流调压电路来控制，其基本原理是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。在每一个周波内通过对晶闸管开通相位的控制，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。用在电热控制、交流电动机速度控制、灯光控制和交流稳压器等场合。采用晶闸管作为开关元件的典型单相交流调压电路如图1所示。常用通断控制或相位控制方法来调节输出电压。 交流调压电路也广泛用于灯光控制（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。在供用电系统中，这种电路还常用于对无功功率的连续调节。此外，在高压小电流或低压大电流中，也常采用交流调压电路调节变压器一次电压。如采用晶闸管相控整流电路，高电压小电流可控直流电源就需要很多晶闸管串联，同时，低电压大电流直流电源需要很多晶闸管并联。这都是十分不合理的。采用交流调压电路在变压器一次侧调压，其电压电流值都不太大也不太小，在变压器二次侧只要用二极管整流就可以了。这样的电路体积小、成本低、易于设计

制造。 交流调压是指把一种交流电变成另一种同频率，不同电压交流电的变换。按所变换的相数不同交流调压电路可分为单相交流调压电路和三相交流调压电路。前者是后者的基础。与自耦变压器调压方法相比，交流调压电路控制方便，调节速度快，装置的重量轻、体积小，有色金属消耗也少。

第２章设计总体思路 2.1 系统总体方案确定 交流调压的控制方式有三种：①整周波通断控制；②相位控制；③斩波控制。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2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。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分数次谐波，这些分数次谐波引起电网电压闪变。这是其缺陷。 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3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，会使电动机产生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。

完整word版单相交流调压电路Matlab仿真

单相交流调压电路的设计与仿真 一．实验目的 1）单相交流调压电路的结构、工作原理、波形分析。 2) 在仿真软件Matlab中进行单相交流调压电路的建模与仿真，并分析其波形。二．实验内容 （一）单相交流调压电路电路(纯电阻负载) 1电路的结构与工作原理 1.1电路结构 )(截图单相交流调压电路的电路原理图（电阻性负载）1.2 工作原理 电阻负载单相交流调压电路中，VT1和VT2可以用一个双向晶闸管代替，在交流电源的正半周和负半周，分别对晶闸管的开通叫进行控制就可以调节输出电压。正负半周触发角时刻起均为过零时刻。在稳态情况下。应使正负半周的触发角相同。可以看出。负载电压波形是电源电压波形的一部分，负载电流和负载电压的波形相同。 2建模 在MATLAB新建一个Model，同时模型建立如下图所示： - 1 -

MATLAB仿真模型单相交流调压电路的模型参数设置2.1A.Pulse Generator B.Pulse Generator 1

- 2 - C.示波器参数 第一个波形为晶闸管电流的波形，第二个波形为晶闸管电压的波形，第三个波形为负载电流的波形，第四个波形为负载电压的波形，第五个波形为电源电压的波形，第六个波形为触发脉冲的波形。 3仿真结果与分析 °，MATLAB仿真波形如下： a. 触发角α=0

α=0°单相交流调压电路仿真结果(截图) °，MATLAB仿真波形如下： b. 触发角α=60 )截图°单相交流调压电路仿真结果α =60(- 3 -

°，MATLAB仿真波形如下： c. 触发角α=120 )截图°单相交流调压电路仿真结果(α=1204小结 通过设计可以总结出，ɑ的移相范围为0≤ɑ≤π。ɑ=0时，相当于晶闸管一直导通，输出电压为最大值，U。=U1。随着ɑ的增大，U。逐渐减小。知道ɑ=π时，U。=0。此外，ɑ=0时，功率因数=1，随着ɑ的增大，输入电流滞后于电压且发生畸变，也逐渐降低。 （二）单相交流调压电路(阻感负载) 1电路的结构与工作原理 1.1电路结构 )截图( 单相交流调压电路的电路原理图（阻感性负载） - 4 - 1.2 工作原理

斩控式单相交流调压电路设计..

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。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

斩波调压

一、概述 1.1前言 除了采用相位控制方式，交流电压的调压还可以采用斩波式调压，其基本原理与直流斩波电路类似，均采用斩波控制方式，所不同的是，直流斩波电路的输入端是直流电源，而交流斩波调压电路的输入是正弦交流电源。 1.2设计的目的 1通过对交流斩波调压电路的设计，复习直流斩波电路的工作原理。 2了解与熟悉交流斩波电路的拓扑、控制方法。 3理解和掌握交流斩波电路及系统的主电路，控制电路和保护电路的设计方法，掌握器件的选择计算方法。 4具有一定的电力电子电路及系统实验和调试的能力。 1.3设计的要求 1理论设计：了解掌握交流斩波电路的工作原理，设计斩波电路电路的主电路和控制电路。包括：MOSFET电流、电压额定值的选择，驱动保护电路的设计。 2．仿真实验：利用MATLAB仿真软件对交流斩波电路和控制电路进行仿真建模，并进行仿真实验。 二主电路的设计 2.1电路图设计 主电路设计所需要的器件：交流电压源Ui=220，电阻R，电感L，电容，二极管D1、D2、D3、D4,全控型器件（MOSFET）T1、T2、T3、T4。主电路如图1 图1 （A）串联式（B）并联式 2．1工作原理 交流斩波调压可视作将交流电源的正负半周分别当做一个短暂的直流电源。 交流斩波调压电路通常采用全控型器件作为开关器件。本次试验中，选择MOSFET作为开关器件。其原理图如图1所示（A为串联式，B为并联式）。在交流电源的正半周，用T1进行斩波控制，T3、D3为感性负载电流提供续流通路；在交流电源的负半周，用T2进行斩波控制，T4、D4为负载电流提供续流通路；因输入，输出均为交流电压，T1、T2、T3、T4均需要有双向阻断能力，因此在各支管支路中要串联快恢复二极管D1、D2、D3、D4,

晶闸管单相交流调压及调功电路课程设计

目录 绪论 (1) 1 调压调功原理简介 (2) 2 交流调压电路波形及相控特性分析 (3) 2.1 带电阻性负载 (3) 2.1.1 原理 (3) 2.1.2 计算与分析 (3) 2.2 带阻感性负载 (4) 2.2.1 原理分析 (4) 2.2.2 计算与分析 (4) 2.2.3 α<φ的情况 (6) 3 方案设计 (7) 3.1 主电路的设计 (7) 3.1.1 主电路图 (7) 3.1.2 参数计算 (7) 3.1.3 调功电路的设计 (8) 3.2 触发电路的设计 (9) 3.2.1 芯片介绍 (9) 3.2.2 触发电路图 (10) 3.3 保护电路的设计 (11) 3.3.1 原理 (11) 3.3.2 计算 (12) 3.3.3 保护电路图 (13) 4 电阻炉负载过零控制特性分析 (14) 5 MATLAB仿真 (15) 6个人小结 (17) 参考文献 (18)

绪论 交流-交流变流电路，即把一种形式的交流变成另一种形式交流的电路。在进行交流-交流变流时，可以改变相关的电压（电流）、频率和相数等。交流-交流变流电路可以分为直接方式（无中间直流环节方式）和间接方式（有中间直流环节方式）两种。而间接方式可以看做交流-直流变换电路和直流-交流变换电路的组合，故交-交变流主要指直接方式。其中，只改变电压、电流或对电路的通断进行控制，而不改变频率的电路称为交流电力控制电路，改变频率的电路称为变频电路。采用相位控制的交流电力控制电路，即交流调压电路；采用通断控制的交流电力控制电路，即交流调功电路和交流无触点开关。 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）及异步电动机的软启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，也常采用交流调压电路调节变压器一次电压。在这些电源中如果采用晶闸管相控整流电路，高电压小电流可控直流电源就需要很多晶闸管串联，低电压大电流直流电源需要很多晶闸管并联，十分不合理。采用交流调压电路在变压器一次侧调压，其电压、电流值都比较适中，在变压器二次侧只要用二极管整流就可以了。这样的电路体积小、成本低、易于设计制造。其分为单相和三相交流调压电路，前者是后者基础，这里只讨论单相问题。 交流调功电路常用于电炉的温度控制，其直接调节对象是电路的平均输出功率。像电炉温度这样的控制对象，其时间常数往往很大，没有必要对交流电源的每个周期进行频繁的控制，只要以周波数为单位进行控制就足够了。通常控制晶闸管导通的时刻都是在电源电压过零的时刻，这样，在交流电源接通期间，负载电压电源都是正弦波，不对电网电压电流造成通常意义的谐波污染。

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。b5E2RGbCAP 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。 p1EanqFDPw 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

单相交流调压电路

电力电子课程设计 ——单相交流调压电路 学院：工程学院 班级：12电气2班 姓名：

2015年6月 摘要 本次课程设计，先明确了实验的要求和设计目的设计一个单相交流调压电路。然后根据要求进行电路设计，包括主电路、触发电路。排版等等。设计并发现、解决相应的问题。之后对电路进行了实验仿真，通过仿真实验，再发现其中的问题和不足，进行更改和完善。然后确定实验所需的元器件。确定之后，进行器件的购买，之后进行电路板实物的焊接。焊接后要进行调试。发现和排除错误，调试时，发现了问题，然后经过实验仪器的排错，线路元器件的排错，发现了两处问题，更改之后就正常了。接着是对波形的观察和数据的记录。完成这些后，对数据进行处理，整理结论。最后是我们的心得体会和收获。以及完成报告总结。 关键词主电路触发电路波形负载电压调压

目录 一、设计任务及目的 (4) （一）设计要求任务 (4) （二）设计目的 (4) 二、实验器件、设备及所用软件 (4) （一）实验材料的选择 (5) （二）实验所需设备 (5) （三）所用软件 (5) 三、电路设计方案的设计和选择 (5) （一）方案的确立 (5) （二）实验电路的设计 (6) 1、触发电路的设计 (6) 1.1触发信号的种类 (6) 1.2触发电路的设计 (6) 2、主电路的设计 (9) 四、完整电路图及实物图 (11) 五、实验波形及数据 (12) （一）α=30°时 (12) （二）α=60°时 (13) （三）α=90°时 (15) （四）α=120时 (17) 六、实验数据处理 (19)

七、结论总结 (20) 八、心得体会 (21) 参考文献 (22) 单相交流调压电路 前言 电力电子线路的基本形式之一，即交流—交流变换电路，它是将一种形式的交流电能变换成另一种形式交流电能电路。在进行交流—交流变换时，可以改变交流电的电压、电流、频率或相位等。用晶闸管组成的交流电压控制电路，可以方便的调节输出电压有效值。可用于电炉温控、灯光调节、异步电动机的启动和调速等，也可用作调节整流变压器一次侧电压，其二次侧为低压大电流或高压小电流负载常用这种方法。采用这种方法，可使变压器二次侧的整流装置避免采用晶闸管，只需要二极管，而且可控级仅在一侧，从而简化结构，降低成本。交流调压器与常规的交流调压变压器相比，它的体积和重量都要小得多。交流调压器的输出仍是交流电压，它不是正弦波，其谐波分量较大，功率因数也较低。 一、设计任务及目的 （一）设计要求任务 1.设计一个单相交流调压电路。输入电压为36V交流，输出交流电压可变，带 纯电阻性负载。 2.提出电路设计方案，比较不同的方案并选定方案。 3.完成电路的设计和主要元器件的选择及说明。 4.进行实验仿真及电路板的焊接和测试性能。 5.分析实验数据，得出结论。 （二）设计目的 使学生熟悉各种电力电子器件的特性和使用方法；掌握各种电力电子变流电路的结构、工作原理、控制方法、设计计算方法及实验技能；熟悉各种电力电子变流装置的

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 (2 2 =+= 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。 D1Z5 V VOFF = 0 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 (2 2 =+= 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=622.2～933.3V 4）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 E 1.31)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

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 2013年1月4日

设计内容与设计要求 一．设计内容 1.设计方案：用PWM控制获得所需要的等效电压或电流波 形。 2.设计包括： 1)IGBT电流、电压额定的选择 2)电力二极管，电抗器电感值的计算 3)输出电压可调 4)驱动电路的设计 5)画出完整的主电路原理图和控制电路原理图 6)画出程序流程图 7)列出主电路所用元器件的明细表 二．设计要求 1.设计思路清晰，给出整体设计框图； 2.单元电路设计，给出具体设计思路和电路； 3.分析所有单元电路与总电路的工作原理，并给出必要的波 形分析； 4.同一个课题考虑不同的设计方案，并用MATLAB仿真； 5.绘制总电路图； 6.写出设计报告； 主要设计条件 1.输入交流电源： 单相220V f=50Hz 2.输出电压： 电压范围50 V-220V连续可调

说明书格式 1.课程设计封面； 2.任务书； 3.说明书目录； 4.设计总体思路，基本原理和框图； 5.相关计算及器件选型; 6.电路设计；MATLAB 仿真； 7.总结与体会； 8.附录； 9.参考文献； 10.课程设计的原理图。 进度安排 十七周 星期一：下达设计任务书，介绍课题内容与要求； 星期一~~星期五：查找资料，确定设计方案，画出草图。十八周 星期一~~星期二：电路设计，打印出图纸。 星期三：书写设计报告； 星期四：书写设计报告； 星期五：答辩。

目录 第1章概述 (1) 第2章系统总体方案 (2) 2.1 设计总体思路 (2) 2.2 基本工作原理 (2) 2.3系统设计总方案确定 (4) 第3章硬件设计 (5) 3.1 主电路设计 (5) 3.2 控制电路设计 (6) 3.3 主电路计算及元器件参数选型 (7) 3.4 谐波分析 (7) 第4章调试测试与仿真 (10) 4.1 建立仿真模型 (10) 4.2 仿真结果 (11) 第5章总结与体会 (13) 附录 (14) 参考文献： (15) 电气信息学院课程设计评分表 (16)