交直流通用型调压器设计报告浙江理工大学样本.docx

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交直流通用型调压器设计报告浙江理工大学样本

大型电气课程设计

报告书

题目：

交直流通用型调压器设计

专业：

电气工程及其自动化XX（X）班

姓名：

XXX

学号：

XXXXXXXX

指引教师：

XXXXXX

浙江理工大学本科大型电气课程设计任务书

课题名称

交直流调压（调速）器设计

重要任务

一、重要任务

1、设计出通用型交直流调压器，可用于直流电机及单相交流电机调速。

2、输入电源：

220V，50Hz单相交流电源。

3、输出：

交流调压：

0~220VAC

直流调压：

0~220VDC

功率：

不不大于或等于500W

4、能通过简朴变化接线实现交、直流调压器输出切换。

5、具备过流保护功能。

重要内容

本课题重要研究交直流调压器工作原理与设计，采用单向桥式全波整流，同步信号获取，锯齿波信号获取，运用反相器放大电路方向，与控制电压通过电压比较器比较，经推挽电路放大驱动信号功率，调节控制电压控制MOSFET导通角，从而实现调压目。

该同窗重要工作是各模块控制电路设计，实际电路焊接、测试与实现。

基本内容：

1、设计交直流调压器总体方案；

2、主回路设计；

3、同步信号、锯齿波发生电路设计；

4、调压控制驱动信号产生电路设计；

5、MOSFET驱动电路与过流保护电路设计；

6、记录波形分析数据。

重要参

考资料

及文献

阅读任务

一、重要参照文献

1、电力电子技术，王兆安，机械工业出版社；

2、计算机控制技术及工程应用，林敏，国防工业出版社；

3、ProtelDXP电路设计与制版；

1.设计指标1

2.设计规定分析1

3.电路设计2

3.1主回路2

3.2同步信号获取2

3.3锯齿波发生电路设计3

3.4调压控制驱动信号产生电路3

3.5MOSFET驱动电路4

3.6过电流保护电路4

4.实验性电路实验5

5.PCB版设计5

6.焊接5

7.结束语6

交直流通用型调压器设计

1.设计指标

1、设计出通用型交直流调压器，可用于直流电机及单相交流电机调速。

2、输入电源：

220V，50Hz单相交流电源。

3、输出：

交流调压：

0~220VAC

直流调压：

0~220VDC

功率：

不不大于或等于500W

4、能通过简朴变化接线实现交、直流调压器输出切换。

5、具备过流保护功能。

2.设计规定分析

1、主回路可以采用但功率MOSFET控制交、直流通用型调压电路，通过简朴变换接线方式，实现输出交流、直流变化。

2、设计合理同步电路，解决导通控制信号与主电路同步问题。

导通控制信号为MOSFET驱动信号，不能采用原用于可控硅SCR触发脉冲信号。

3、设计合理MOSFET驱动电路，实现对主电路控制，要简朴，低耗。

4、由于要与主电源同步，驱动信号应与同步电路协调，输出与电源同步信号。

5、由于是可关断MOSFET器件，应能设计出更好过流保护电。

整体电路框图设计如下：

3．电路设计

3.1主回路

采用通用型交、直流调压电路作为主回路，详细电路如下：

D1~D4作为不可控整流电路，控制环节由Q1来实现，D5为直流输出时续流元件，防止Q1受反电势冲击损坏。

工作原理：

（1）作为直流调压器使用时，短路1、2端子，负载接入3、4端子。

控制MOSFET通断，实现调压。

（2）作为交流调压器使用时，短路3、4端子，负载接入1、2端子。

3.2同步信号获取

同步信号目就是与主电源过零点同步起来。

同步获取电路与电源电路结合，省掉同步信号变压器绕组，直接通过主电源电路整流电路来获取。

电路设计如下：

D5起隔离作用，这样UA波形为全波整流波形，不受后级滤波电容影响。

R1，R2，C3为滤波电路，由于回路工作模式为波形切块运营，会引入诸多谐波分量，如不加滤波电路易受干扰，特别是输出电压低时。

工作时。

可以得到C点与主回路过零点同步短路信号，每次主回路过零时，C点均受到短路，保持与主回路同步关系。

3.3锯齿波发生电路设计

有了同步信号后，需产生一种锯齿波信号，又锯齿波信号来获取调压控制信号就相对简朴了，因此需要运用同步信号来产生一种锯齿波波形。

详细电路如下：

锯齿波发生电路是由同步信号与恒流充电电路构成，其中，R5、R6、R7、T3构成一种恒流充电电路，给C4电容充电，恒流电流计算公式：

I充=（12-0.7-12*R6/（R5+R6））/R7

由于后级比较电路采用运放单电源工作方式构成，因此输入电压不能到0，为此电路中可以垫入一种二极管D6，使锯齿波波形最低电压变为0.7V，为后级电路正常工作做准备。

3.4调压控制驱动信号产生电路

为了得到调压控制信号，将Uc4电压波形进行解决，运用运放反相放大电路。

与控制电压Uk作比较时可以得到不同导通角度驱动信号，实现调压控制目。

反相放大电路如下所示：

3.5MOSFET驱动电路

驱动MOSFET可以选用专用驱动电路，但对于本店路而言，由于工作频率减少并且没有调制高频，因此驱动电路可以选用简朴推完电路来实现。

详细电路如下：

3.6过电流保护电路

由于主回路有电流采样电阻获得了电流信号，运用这个信号设计一种可靠过流保护电路，实现对电路可靠保护。

4.实验性电路实验

4.1同步信号获取

同信号获取电路采用与电源供电电路同一变压器绕组，节约了一种绕组，这样设计能获得同步信号，对电源电路有影响，电源电路电压会变小了，同类型电路可以采用半波整流电路。

4.2锯齿波信号发生电路

设计合理参数使锯齿波波形达到设计规定，在锯齿波发生电路上C4、R5、R6、R7都会影响锯齿波波形。

设计时要注意电阻合理取值、T3型号选用。

4.3驱动信号获取

驱动信号采用比较器电路，而比较器由运放构成，运放为单电源供电。

这样在输入控制电压UK从0上升时，在低数值0时会导致比较器失控，为了克服这一问题，可以在电源输入电路前加一种二极管D6，使得UK最低电位从0.7V开始。

4.4测试点选取

为了调试以便，在设计时需要考虑设立测试信号，可以运用测试板构建上述有关电路进行实验性电路实验，拟定可用性。

有问题电路需重新设计，重新实验，直

5.PCB板设计

依照实际系统容许安装尺寸，设计相应PCB板，尽量减少板面积以节约成本。

面积受限时，宜采用双面封装制版。

需注意双面焊接封装电路板设计时，贴片元件宜集中于其中一面。

为提高焊接质量，减少焊接难度，贴片元件PCB封装均比实物封装大一种级别。

电阻电容等均以1206型号PCB封装相应实物0805型号。

6.焊接

初次接触贴片元件焊接同窗，在焊接时宜先用焊锡点一下焊盘一端，用镊子摆正元件，先完毕一边焊接，再完毕另一边。

掌握一定技巧后，可以用焊锡点焊盘两端，再用焊枪蘸点焊锡直接吸附元件放置在焊盘之上。

焊接时还需注意先低后高原则，同步对于有方向

元器件一定注意不能弄错方向。

7.结束语

本次课程设计相称故意义，具备非常高实用价值，不但使咱们对惯用电路诸如全控整流、锯齿波发生电路运算放大电路、过流保护电路、推挽电路等实际应用有了更加形象详细结识。

并且对于整个交直流系统设计过程和有关模块设计均有了更加深刻理解。

使自身动手能力、理论结合实际能力、综合能力等均有了很大提高。

非常感谢本次课程设计，感谢雷教师和王教师以及同窗们协助。

参照文献

[1]电力电子技术，王兆安，机械工业出版社；

[2]计算机控制技术及工程应用，林敏，国防工业出版社；

[3]ProtelDXP电路设计与制版；