湖南工程学院课 程 设 计课程名称课程名称 电力电子技术电力电子技术 课题名称课题名称 SG3525SG3525 斩控式单相交流调压电路斩控式单相交流调压电路 专专 业业 自动化自动化 班班 级级 自动化自动化 11911191 学学 号号 6 6 姓姓 名名 指导教师指导教师 唐勇奇唐勇奇 赵葵银赵葵银 2013 年年 12 月月 16 日日等级:6湖南工程学院课 程 设 计 任 务 书课程名称 电力电子技术电力电子技术 课 题 SG3525SG3525 斩控式单相交流调压电路斩控式单相交流调压电路 专业班级 自动化 1191 学生姓名 学 号 6 指导老师 唐勇奇 赵葵银 审 批 任务书下达日期 2013 年 12 月 16 日设计完成日期 2013 年 12 月 27 日6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：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 SG3525 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。 5 绘制总电路图 6 写出设计报告；6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%） 、0100V（AC） 2）最大输出电流：5A 3）功率因数：0.72. 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） ；65 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进 度 安 排第一周星期一:课题内容介绍和查找资料；星期二:总体电路方案确定星期三:主电路设计星期四:控制电路设计星期五:控制电路设计；第二周星期一: 控制电路设计星期二：电路原理及波形分析、实验调试及仿真等星期四五:写设计报告，打印相关图纸；星期五下午:答辩及资料整理6参 考 文 献1石玉 栗书贤电力电子技术题例与电路设计指导机械工业出版社，1998 2王兆安 黄俊电力电子技术（第 4 版） 机械工业出版社，20003浣喜明 姚为正电力电子技术高等教育出版社，20004莫正康电力电子技术应用（第 3 版） 机械工业出版社，20005郑琼林耿学文电力电子电路精选机械工业出版社，19966刘定建朱丹霞实用晶闸管电路大全机械工业出版社，19967刘祖润 胡俊达毕业设计指导机械工业出版社，19958刘星平电力电子技术及电力拖动自动控制系统校内，19996目目 录录第第 1 1 章章 概述概述.1 11.1 交流调压在生活中的应用 .11.2 关于单向调压器 .11.3 关于本课题 .2第章第章 设计总体思路设计总体思路.3 32.1 系统总体方案确定 .32.2 交流斩波调压的基本原理 .6第第 3 3 章章 主电路设计与分析主电路设计与分析.8 83.1 主要技术条件及要求 .83.2 开关器件的选择 .83.3 主电路计算及元器件参数选型 .83.4 主电路结构设计 .93.5 主电路保护设计 .10第第 4 4 章章 单元控制电路设计单元控制电路设计.11114.1 主控制芯片的详细说明及介绍 .114.11 芯片的选择.114.12 芯片的详细介绍.114.13 芯片的工作原理 .124.2 驱动电路设计 .134.3 过零检测及续流触发电路 .134.4 控制保护电路设计.15第第 7 7 章章 总结与体会总结与体会.1616第第 6 6 章章 附录附录.1717附录附录 A A 参考文件参考文件 .18181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 关于单向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。2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。本文提出采用 ICBT 的斩控式交流调压器。斩控式调压的原理图如图如图 1.3 所示图 1.3 斩控式交流调压电路 图3第章 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 磁饱和式调压器；2 机械式调压器；3 电子式调压器。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。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。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 2.1 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。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。 图 2.1 周波控制的电压波形4相位控制调压 利用控制触发滞后角 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 。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 2.2 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