..斬控式交流調壓電路實驗報告交流調壓的控制方式有三種：①整周波通斷控制。整周波控制調壓——適用于負載熱時間常數較大的電熱控制系統。晶閘管導通時間與關斷時間之比,使交流開關在某幾個周波連續導通,某幾個周波連續關斷,如此反復循環地運行,其輸出電壓的波形如圖1-1所示。改變導通的周波數和控制周期的周波數之比即可改變輸出電壓。為了提高輸出電壓的分辨率,必須增加控制周期的周波數。為了減少對周圍通信設備的干擾,晶閘管在電源電壓過零時開始導通。但它也存在一些缺點那就是：在負載容量很大時,開關的通斷將引起對電網的沖擊,產生由控制周期決定的奇數次諧波,這些諧波引起電網電壓變化,造成對電網的污染。圖1-1周期控制的電壓波形②相位控制。相位控制調壓

——利用控制觸發滯后角α的方法,控制輸出電壓。晶閘管承受正向電壓開始到觸發點之間的電角度稱為觸發滯后角α。在有效移相范圍內改變觸發滯后角,即能改變輸出電壓。有效移相范圍隨負載功率因數不同而不同,電阻性負載最大,純感性負載最小。圖1-2是阻性負載時相控方式的交流調壓電路的輸出電壓波形。相控交流調壓電路輸出電壓包含較多的諧波分量,當負載是電動機時,會使電動機產脈動轉矩和附加諧波損耗。另外它還會引起電源電壓畸變。為減少對電源和負載的諧波影響,可在電源側和負載側分別加濾波網絡。③斬波控制。斬波控制調壓——使開關在一個電源周期中多次通斷,將輸入電壓切成幾個小段,用改變段的寬度或開關通斷的周期來調節輸出電壓。斬控調壓電路輸出電壓的質量較高,對電源的影響也較小。圖1-2為斬波控制的交流調壓電路的輸出電壓波形。圖1-2相位控制的電壓輸出波形在斬波控制的交流調壓電路中,為了在感性負載下提供續流通路,除了串聯的雙向開關S1外,還須與負載并聯一只雙向開關S2。當開關S1導通,S2關斷時,輸出電壓等于輸入電壓；開關S1關斷,S2導通時,輸出電壓為零。控制開關導通時間與關斷時間之比即能控制交流調壓器的輸出電壓。開關S1、S2動作的頻率稱斬波頻率。斬波頻率越高,輸出電壓中的諧波電壓頻率越高,濾波較容易。當斬波頻率不是輸入電源頻率的整數倍時,輸出電壓中會產生諧波。當斬波頻率較低時,諧波含量較多,對負載產生不良的影響。將斬波信號與電源電壓鎖相,可消除諧波。斬波控制的交流調壓電路的功率開關元件必須采用功率晶體管或其他自關斷元件,所以成本較高。交流-交流變流電路,是將一種形式的交流電變成另一種形式的交流電,在進行交流-交流變流時,可以改變電壓、電流、頻率和相位等參數。只改變相位而不改變交流電頻率的控制,在交流電力控制中稱為交流調壓。把兩個晶閘管反并聯后串聯在交流電路中,通過對晶閘管的控制就可以控制交流電力。這種電路不改變交流電的頻率,稱為交流電力控制電路。在每半個周波內通過對晶閘管開通相位控制,可以方便地調節輸出電壓的有效值,這種電路稱為交流調壓電路。圖1-3斬波交流調壓電路斬波控制方式時,晶閘管要帶有強迫關斷電路或采用IGBT、MOSFET等可自關斷器件,在每個電壓周波中,開關元件多次通斷,使電壓斬波成多個脈沖,改變導通比即可實現調壓。本課程設計采用斬控式單相交流調壓方案。斬控式交流調壓電路的原理圖如圖1-5所示,一般采用全控型器件作為開關器件。其基本原理和直流斬波電路有類似之處,只是直流斬波電路的輸入是直流電壓,而斬控式交流調壓電路的輸入是正弦交流電壓。在交流電源u1的正半周,用V1進行斬波控制,用V3給負載電流提供續流通道；在u1的負半周,用V2進行斬波控制,用V4給負載電流提供續流通道。斬控式交流調壓就是通過改變對晶閘管的導通的控制,可以是保持開關周期T不變,調節開關導通時間Ton,這種方式稱為脈沖寬度調制<PWM調制,也可以是開關導通時間Ton不變,改變開關周期T,稱為頻率調制,還有一種混合型,就是Ton,和T都可調。實驗室提供的是PWM調制,通過調節開關導通的時間,即調節占空比,就可以對輸出電壓的平均值進行調節。圖1-4仿真原理圖2.2基本工作原理交流斬波調壓的原理波形如圖1-5所示。由圖可知,它是用一組頻率恒定、占空比可調的脈沖,對正弦波電壓進行調制后,得到邊緣為正弦波、占空比可調的電壓波形。該電壓的調制頻率f0,其基本諧波頻率為±50Hz。改變占空比,即可改變輸出電壓。利用具有自關斷能力的電力半導體器件就可方便地構成交流斬波調壓電路。電源脈沖電壓施加到變壓器的原邊,同時利用過零信號驅動Q1和Q2,實現變壓器的原邊電流續流。只要輸出濾波器參數設計合理,就可以得到高正弦度的輸出電壓波形,開關頻率越高效果越好。這種變換器的設計難點在于雙向可控開關Q1與Q2之間的是否能夠安全切換。因為開關并非理想特性,在二者之間換流時存在電源直通與變壓器原邊開路的可能性,而這兩點是不期望的。為此必須在二者切換時采取安全換流策略。只需要利用電壓傳感器準確快速地檢測電源電壓極性來確定扇區,而不需要電流傳感器檢測變壓器原邊電流的極性。當然,傳感器要有良好的線性度、快速性和光電隔離,由于電源電壓很穩定,其過零點的檢測比較準確可靠。扇區之間的切換不需要特別考慮,因為切換點只出現在電源電壓過零點,切換時只要保證變壓器原邊續流路徑即可。圖1-5交流斬波調壓原理波形圖1-6交流斬波調壓輸出波形各個輸入的方波,1、3存在相位差0.01周期,2、4存在相位差0.01周期輸出的電壓方波和輸入波形<R=10,L=1e-5,u=100輸出的電壓方波和輸入波形<R=10,L=1e-3,u=100隨著電感感值增大,方波出現越來越多小震蕩,這可以說明電感能調節方波震蕩的波幅輸出的電壓方波和輸入波形<R=100,L=1e-5,u=100隨著電阻阻值增大,方波底波趨于斜線,波形出現不正常總結與體會電力電子技術》是一門新興技術,它是由電力學、電子學和控制理論三個學科交叉而成的,是自動化、電氣工程及其自動化專業的一門專業基礎性較強且與生產緊密聯系的課程,在培養本專業人才中占有重要地位。對我們來說,電力電子技術既是一門技術基礎課程,也是實用性很強的。這個學期要做《電力電子技術》課程設計。可是《電力電子技術》這門課已經學完了一個學期了,現在基本上已經忘記的差不多了。所以不的不再拿起丟掉的書本從新看了以篇。在選課題的時候,對于有些不懂的問題,老師都認真的給我講解。經過一番努力之后,對一些基本知識大概的了解了一下。之后就開始做課程設計。一開始不知道該從何處下手,在老師的指點下,以及在成績好的同學的幫助下,慢慢的也開始動手做了起來。首先是確定了主電路的設計和系統總體方案的確定。在整個課程設計中,對有些原理理解的還是不夠透徹,所以并不理解設計的具體步驟和方法。在經過多次的嘗試和努力之后,慢慢的也開始明白了一些道理。比如斬控,就是在電路中使用全控型器件,通過控制器件開關的導通和關斷來控制輸出電壓的平均值。我做的課題是斬控式單相交流調壓電路設計。所以這個概念是我課程設計的關鍵所在。在整個設計過程中,遇到了很多的問題,但是最主要的問題是電路參數的計算。因為計算的公式都不知道在哪找,就算找到了也不知道怎么用,因為對公式的不理解,所以最后的參數確定只完成了一部分。當然這其中主要的問題是自己的學習部夠扎實,對課本上以及老師講的東西理解的不夠透徹。所以才造成了今天這樣被動的局面。通過這次的設計,我明白了,學習