11基于SG3525斩控式单相交流调压电路设计 .doc

目 录 第1章 概述 2 1.1 交流调压电路的实际工程意义 2 1.2单相交流调压技术的前景 4 第２章　设计总体思路 5 2.1 系统总体方案确定 5 2.2 交流斩波调压的基本原理 9 第3章 主电路设计与分析 11 3.1主要技术条件及要求 11 3.2 开关器件的选择 11 3.2.1开关管IGBT的选择 11 3.2.2续流二极管的选择 11 3.2.3具体参数计算 12 3.3 主电路结构设计 13 3.5 主电路保护设计 14 第4章 控制及驱动电路设计 16 4.1主控制芯片的详细说明 16 4.1.1芯片的选择 16 4.1.2芯片的详细介绍 16 4.1.3 芯片的工作原理 18 4.2 驱动电路设计 19 第5章 保护电路及设计 21 5.1 过零检测及续流触发电路 21 5.2 输出限流电路 22 5.3输入过压电路 22 5.4 结果分析 23 第6章 总结与体会 26 附 录 27 参考文献 28 第1章 概述 1.1 交流调压电路的实际工程意义 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。 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。 1.2 单相交流调压技术的前景 随着现代电力电子技术的发展，单相交流调压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。大多数传统的相控式调压器，采用的开关器件为晶阐管。它们的优点是控制电路简单、功率容量大，缺点是：当控制角增大时，功率因数减小，电流中的谐波的幅值相对大，滤波器的体积大。采用PWM型斩控式交流调压器可以克服上述缺点，在PWM控制模式中，开关模式是互补的，且当两个开关均断开时，需要提供一个续流回路。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　设计总体思路 2.1 系统总体方案确定 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