单相斩控式交流调压电源设计

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1、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

2、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220Vf=50Hz2.输出电压：电压范围50V-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

3、：答辩。目录第1章概述1第2章系统总体方案22.1设计总体思路22.2基本工作原理22.3系统设计总方案确定4第3章硬件设计53.1主电路设计53.2控制电路设计63.3主电路计算及元器件参数选型73.4谐波分析7第4章调试测试与仿真104.1建立仿真模型104.2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

4、课程设计评分表16第1章概述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

5、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。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。15第2章系统总体方案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

6、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T

7、on，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α=ton/T,可以通过调节α15从而调节输出电压，如下图2-1所示表示交流斩波调压原理的波形图，2-2所示表示单相斩控式交流调压电路的原理图。图2-115图2-2单相斩控式交流调压电路原理图2.3系统设计总方案确定本系统