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中原工学院

本科毕业设计(论文)开题报告

题目：单相交流电源的设计

教学单位：电子信息学院

专业：自动化

学号：200800494125

姓名：李杨

指导教师：巫付专

2012年2月

一、题目背景、研究意义及国内外相关研究情况。

（1）题目背景

现代电源技术是应用电力电子半导体器件，综合自动控制、计算机(微处理

器)技术和电磁技术的多学科边缘交又技术。在各种高质量、高效、高可靠性的

电源中起关键作用，是现代电力电子技术的具体应用。当前，电力电子作为节能、

节才、自动化、智能化、机电一体化的基础，正朝着应用技术高频化、硬件结

构模块化、产品性能绿色化的方向发展。在不远的将来，电力电子技术将使电源

技术更加成熟、经济、实用，实现高效率和高品质用电相结合。现代电源技术

是应用电力电子半导体器件，综合自动控制、计算机(微处理器)技术和电磁技术

的多学科边缘交又技术。在各种高质量、高效、高可靠性的电源中起关键作用，

是现代电力电子技术的具体应用。

开关电源稳压：利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，

维持稳定输出电压的一种电源。开关稳压电源(以下简称开关电源)问世后，在很

多领域逐步取代了线性稳压电源和晶闸管相控电源。早期出现的是串联型开关电

源，其主电路拓扑与线性电源相仿，但功率晶体管工作于开关状态。随着脉宽调

制(PWM)技术的发展，PWM开关电源问世，它的特点是用20kHz的载波进行脉

冲宽度调制，电源的效率可达65%~70%，而线性电源的效率只有30％~40％。

因此，用工作频率为20kHz的PWM开关电源替代线性电源，可大幅度节约能

源，从而引起了人们的广泛关注，在电源技术发展史上被誉为20kHz革命。随

着超大规模集成(ultra-large-scale-integrated-ULSI)芯片尺寸的不断减小，电源的尺

寸与微处理器相比要大得多；而航天、潜艇、军用开关电源以及用电池的便携式

电子设备(如手提计算机、移动电话等)更需要小型化、轻量化的电源。因此，

对开关电源提出了小型轻量要求，包括磁性元件和电容的体积重量也要小。

（2）发展阶段

开关稳压电源发展阶段主要分为以下三个阶段：

第一个阶段是功率半导体器件从双极型器件(BPT、SCR、GT0)发展为MOS型

器件(功率MOS-FET、IGBT、IGCT等)，使电力电子系统有可能实现高频化，并大

幅度降低导通损耗，电路也更为简单。

第二个阶段自20世纪80年代开始，高频化和软开关技术的研究开发，使功

率变换器性能更好、重量更轻、尺寸更小。高频化和软开关技术是过去20年国

际电力电子界研究的热点之一。

第三个阶段从20世纪90年代中期开始，集成电力电子系统和集成电力电子

模块(IPEM)技术开始发展，它是当今国际电力电子界亟待解决的新问题之一。

（3）研究目的及意义

在当代科技与经济高速发展的过程中，电源起到关键性的作用。电源技术尤

其是数控电源技术是一门实践性很强的工程技术，服务于各行各业。电力电子技

术是电能的最佳应用技术之一。

在用电高峰期，很多地方存在电网电压跌落严重的现象，但在用电低谷期，

电网电压又上升太高；一些边远地区，电网电压长期偏低；一些负荷变化较快的

地区，电网电压波动严重⋯。这些都很容易给用电设备带来损害，甚至可能造成

很大的损失。有些地方需要非常稳定的交流工作电压，同时又和电网电压不同。

例如当电力机车运行时,便需要牵引电机得到稳定的正弦交流电压，且不同部分

所使用的电压可能不同。由此可见，高稳定度的交流稳压电源具有非常广大的应

用空间。

（4）国内外发展状况

电力电子技术已发展成为一门完整的、自成体系的高科技技术，电源技术属

于电力电子技术的范畴。电源技术主要是为信息产业服务的，信息技术的发展又

对电源技术提出了更高的要求，从而促进了电源技术的发展，两者相辅相成才有

了现今蓬勃发展的信息产业和电源产业。迄今为止，电源已成为非常重要的基础