实习内心(2-28)双面.doc

绪论 1.2 调光电源设计的技术背景 电力电子技术是20世纪后半叶诞生和发展的一门崭新的技术，分为电力子器件制造技术和交流技术（整流，逆变，斩波，变频，变相等）两个分支一般情况下，它是将一种形式的工业电能转换成另一种形式的工业电能现已成为现代电气工程与自动化专业不可缺少的一门专业基础课，在培养该专业人才中占有重要地位。一般认为，电力电子技术的诞生是以1957年美国通用电气公司研制出的第一个晶闸管为标志的，电力电子技术的概念和基础就是由于晶闸管和晶闸管变流技术的发展而确立的。此前就已经有用于电力变换的电子技术，所以晶闸管出现前的时期可称为电力电子技术的史前或黎明时期。70年代后期以门极可关断晶闸管（GTO），电力双极型晶体管（BJT），电力场效应管（Power-MOSFET）为代表的全控型器件全速发展，使电力电子技术的面貌焕然一新进入了新的发展阶段。80年代后期，以绝缘栅极双极型晶体管（IGBT为代表的复合型器件集驱动功率小，开关速度快，通态压降小，在流能力大于一身，性能优越使之成为现代电力电子技术的主导器件。为了使电力电子装置的结构紧凑，体积减小，常常把若干个电力电子器件及必要的辅助器件做成模块的形式，后来又把驱动，控制，保护电路和功率器件集成在一起，构成功率集成电路（PIC）。目前PIC的功率都还较小但这代表了电力电子技术发展的一个重要方向 由此可以预见，在21世纪电力电子技术仍将以迅猛的速度发展。电力电子器件的发展对电力电子技术的发展起着决定性的作用。 1.2 调光电源设计的基本要求 （1）输入参数：单相交流电压U=220V ，频F=50Hz （2）输出参数：单相交流电压0~30V范围内,电流在3A左右 第一章 总体设计方案 1.1方案的设计及比较 1.1.1方案一 斩波控制方式时，晶闸管要带有强迫关断电路或采用IGBT、MOSFET等可自关断器件，在每个电压周波中，开关元件多次通断，使电压斩波成多个脉冲，改变导通比即可实现调压。 图1 斩波控制交流调压电路图 电路工作原理：交流斩波调压的原理波形如图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 1.1.2方案二 本方案是交流调压电路。如图2所示，，接通电源后，交流电经桥式整流后给单向晶闸管阳极提供正向电压，并经过R2、R5加在单结晶体管的基极上，同时经过电阻R1、RP和R6给电容器C充电，当C两端的电压大于单结晶体管的导通电压时，单结晶体管导通，给晶闸管提供一个触发脉冲信号，调节电位器RP，就可以改变单向晶闸管的触发延迟角α的大小，改变单结晶体管触发电路输出的触发脉冲的周期，从而即改变输出电压的大小。 图2 交流调压电路图 1.1.3方案比较及选择 以上两个方案中：考虑到实现方案一需要驱动电路，成本较高，电路复杂；方案二与实现方案最接近，也是最简单的电路，焊接和调试比较容易。因此，考虑多方面因素，实现方案采用简单易实现的方案二可控硅交流调压电路。 1.3总体设计方案 交流调压电路主要由整流电路和触发电路组成。整流电路就是将交流电变成单方向的脉动直流电；触发电路是给晶闸管提供可控的触发脉冲信号。而晶闸管则是根据触发信号出现的时刻（即触发延迟角α的大小），实现可控导通，改变触发信号到来的时刻，就可改变交流电压的大小。 图3 系统设计框图 第二章 单相交流调压电路 2.1单相交流调压电路工作原理 2.1.1电阻负载 图2、图3分别为反电势电阻负载单相交流调压电路图及其波形。图中的晶闸管VT1和VT2也可以用一个双向晶闸管代替。在交流电源U2的正半周和负半周，分别对VT1和VT2的移相控制角 进行控制就可以调节输出电压。 图 正、负半周起始时刻（=0），均为电压过零时刻。在时，对VT1施加触发脉冲，当VT1正向偏置而导通时，负载电压波形与电源电压波形相同；在时，电源电压过零，因电阻性负载，电流也为零，VT1自然关断。在时，对VT2施加触发脉冲，当VT2正向偏置而导通时，负载电压波形与电源电压波形相同；在时，电源电压过零，VT2自然关断。 当电源电压反向过零时，由于反电动势负载阻止电流变化，故电流不能立即为零，此时晶闸管导通角的大小，不但与控制角有关，而且与负载阻抗角有关。两只晶闸管门极的起始控制点分别定在电源电压每个半周的起始点。稳态时，正负半周的相等，负载电压波形是电源电压波形的一部分，负载电流（电源电流）和负载电压的波形相似。 2.1.2 阻感负载 由于感性负载本身滞后于电压一定角度，再加上相位控制产生的滞后，使得交流