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1、 课 程 设 计 说 明 书题 目 斩控式单相交流调压电路 （院）系 电 气 信 息 学 院 专业 班级 学号 学生姓名 指导老师姓名 完成日期 2011 年 6 月 23 日 至 2011 年 7 月 8 日 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专业班级： 才 学生姓名： 学号： 指导老师： 审 批： 任务书下达日期 2011 年 6 月 23 日设计完成日期 2011 年 7 月 8 日 设计内容与设计要求一、 设计内容：1 电路功能：1） 用斩控方式实现交流调压，功率因数高，谐波小，输出波形好。2） 电路由主电路与控制电路组成，主电路主要环节
2、：主电力电子开关与续流管。控制电路主要环节：脉宽调制 PWM 电路、电压电流检测单元、驱动电路、检测与故障保护电路。3） 主电路电力电子开关器件采用 GTR、IGBT 或MOSFET。4） 系统具有完善的保护2. 系统总体方案确定3. 主电路设计与分析1）确定主电路方案2）主电路元器件的计算及选型3）主电路保护环节设计4. 控制电路设计与分析1）检测电路设计2）功能单元电路设计3）触发电路设计4）控制电路参数确定二、 设计要求：1 用 TL494 产生脉冲。2 设计思路清晰，给出整体设计框图；3 单元电路设计，给出具体设计思路和电路；4 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
3、。5 绘制总电路图6 写出设计报告； 主要设计条件1 设计依据主要参数1） 输入输出电压：单相（AC）220（1+15%） 、036V（AC ）2） 最大输出电流：200A3） 功率因数：0.82. 可提供实验与仿真条件说明书格式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（总电路图） ；5 单元电路设计（各单元电路图） ；6 故障分析与电路改进、实验及仿真等。7 总结与体会；8 附录（完整的总电路图） ；9 参考文献；11、课程设计成绩评分表目 录第 1 章 概述 .1第 2 章 总体设计方案 .22.1 交流调压电路的原理 .22.2 系统设计总方案确定
4、.3第 3 章 主电路设计 .43.1 主电路主要器件选择 .43.2 主电路结构设计 .43.3 器件保护以及主电路保护设计 .53.3.1 MOSFET 过压保护 .53.3.2 MOSFET 过流保护 .53.3.3 主电路保护设计 .53.4 主电路计算及元器件参数选型 .5第 4 章 单元控制电路设计 .84.1 主控制芯片的详细说明 .84.1.1 主控芯片的选择 .84.1.2 主控芯片的特征及优势 .84.1.3 脉宽调制器芯片 TL494 的工作原理 .84.2 控制方法及控制功能单元电路设计 .104.2.1 控制方法介绍 .104.2.2 检测及控制保护电路设计 .104
5、.2.3 控制与驱动电路设计 .11第 6 章 总结与体会 .12附录 .13参 考 文 献 .14 1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。而斩控式交流调压电路是应用新器件、新原理，结合传统技术向适用、高效、轻量、少无污染方向不断发展进步的新型电路设计，符合电力电子技术高频化、高效化以及低污染的发展趋势，
6、并将逐步取代晶闸管相控交流调压，它是一种经济型交流调压技术，具有很好的发展前景。图1-1课题的目的和意义本课题以更好的应用电力电子技术为目标，采用MOSFET的斩波式交流2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 总体设计方案2.1 交流调压电路的原理斩波式交流调压电路输入是正弦交流电压，用V1、 V2进行斩波控制，用V3、V4给负载电流提供续流通道。如果斩波器件V1、V2的导通时间为ton，开关周期为T，则导通比=ton/T,可以通过调节从而调节输出电压，如下图2-1所示表示交流斩波调压
7、原理的波形图，2-2所示表示斩控式交流调压电路的原理图图2-13RL图 4-7u1i1uoV1V2VD1VD2 V3 V4VD4VD3图2-2 斩控式交流调压电路原理图2.2 系统设计总方案确定本系统设计主要包括三部分电路：主电路、驱动与控制电路、保护电路。本设计系统要注意控制信号和主电路的电源必须保持同步，主电路主要包括环节有：主电力电子开关与续流管，而我们采用的是MOSFET作为开关器件，驱动与控制电路中采用的是TL494脉冲调制器控制芯片，而保护电路中我们分别对MOSFET器件的过压、过流保护，主电路的保护以及检测与控制电路保护等模块。主 电 路单 相 交 流 电 源过 压 、 过 流
8、等保 护 电 路 驱 动 与 控 制 电 路负载输 入 正 弦 交 流 电图 2-3 单 相 交 流 调 压 电 路 设 计 总 方 框 图4第 3 章 主电路设计3.1 主电路主要器件选择斩波控制要求以比电源频率高得多的频率周期性接通和断开主电路开关器件，把连续的正弦输入电压“斩”成离散的脉冲状加于负载。由于开关器件以高频工作，在电路中必须实施强迫换流。为此斩波控制的交流调压都是采用全控型双向开关器件。所以设计主电路采用的是MOSFET 新型的全控型器件，驱动电路简单，需要的驱动功率小，开关的速度快，工作的频率高，符合设计的要求。3.2 主电路结构设计当输入交流电处于正半波时，经调制的方波信号施加于VT2的栅极和源极，VT1的控制电压为0V ，交流电经L ，R ，VT2，VD1 构成回路；当输入交流电处于负半周时，方波信号加于VT
