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1、目 录-第1章 概述.2 1.1 交流调压在生活生产中的应.2 1.2 关于单相调压器.2 1.3 关于本课题.3第2章 系统总方案的设计.4 2.1 基本工作原理.4 2.2总体方案的确定.5第3章 主电路的总体设计.6 3.1 设计总体思路.6 3.2 主电路的设计.6 3.3 主电路的保护电路设计.7 3.4 主电路元件的选型.9第4章 控制及驱动电路设计.10 4.1驱动电路设计.10第5章 保护电路及设计.11 5.1 过零检测及续流触发电路.11 5.2控制电路的保护设计.12第6章 主控制芯片的详细说明.136.1主控制芯片的选择及介绍.136.2 SG3525引脚功能及特点简介
2、.136.3 芯片的工作原理.15第7章 总结与体会.17附录A 参考文献.18电气信息学院课程设计评分表.19总电路图.20第1章 概述1.1 交流调压在生活生产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
3、：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
4、。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。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。1.3 关于本课题 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。 与自耦变压器调压方法相比，交流调
5、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。 本文提出采用ICBT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 系统总方案的设计2.1 基本工作原理斩控式交流调压主电路原理如图2-1所示。图2-1 斩控式交流调压主电路原理图一般采用全控型器件作为开关器件，其基本原理和直流斩波电路类似，只是直流斩波电路的输入是直流电压，而斩控式交流调压电路输入的是正弦交流电压。在交流电源ui的正半周，用V1进行斩波控制，用V3给负载电流提供续流通道；在ui的负半周，用V2进行斩波
6、控制，用V4给负载电流提供续流通道。设斩波器件V1、V2的导通时间为ton，开关周期为T，则导通比为=ton/T，和直流斩波电路一样，通过对的调节可以调节输出电压U0。2.2总体方案的确定在本设计中要求：输入电压：单相（AC）220（1+15%），输出电压0150V（AC），最大输出电流：5A，功率因数：0.7斩波器可调节输出电压的大小，同时斩控方式实现交流调压，功率因数高，谐波小，输出波形好。斩控式单相交流调压电路中，用占空比控制低压侧的电压. 其中用控制电路来实现IGBT管的通断，调节PWM波的输出来改变控制角，从而调节占空比的大小，进而用来调节输出电压的大小。 初步设想将总电路分为三个部
7、分：主电路、控制电路、保护电路。 其中主电路为斩控式电路，斩波电路采用IGBT进行控制的脉宽调制方式的斩控方式。控制电路采用SG3525芯片来对IGBT的通断进行控制。保护电路包括主电路中的过电压和过电流保护、IGBT的保护。总电路框图如图2.2所示。主电 路单相交流电源负载保护电路 控制电路 图2.2 总电路框图第3章 主电路的总体设计3.1 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
8、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。3.2 主电路的设计(protel 环境) 在考虑到减少电路误差的情况下，我们采用了如图3-所示的主电路，主回路由QlQ3三个VMOSFET管和D1D3三个二极管组成的全控整流电路实现对交流输入电压的斩波调压。当交流输入电压在正半周时，电流流经VD1、Q3、VD3；当交流输入处于负半周时，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VMOSFET管具有很小的关断时间，只要适当选择较低
