工程实用型交流斩波调压电路的研究(含外文翻译)

1、工程实用型交流斩波调压电路的研究摘要：交流斩波控制调压技术是一种新型高性能的交流调压技术,在中小交流调压领域获得广泛应用。本文通过对现有文献上出现的此类电路拓扑比较分析,指出它们各自优缺点、适用场合以及该技术发展方向。本文采用交流斩波电路，用at89s52单片机为控制器，根据双向电力电子开关的特性，应用单片机技术对电力电子开关的通断时间进行控制，从而设计了一套交流调压装置。对装置硬件组成、调压原理及方法、系统软件等做了详细介绍。本装置采用汇编语言编程，实现了控制口稳定输出方波信号，经过调试装置最终可以看出主回路的电压变化。关键词：交流斩波，调压，单片机，电力电子开关igbtac choppin

2、g voltage regulation circuit researchabstract： ac chopping voltage regulator is characterized of high performance,now being extensively applicable in small and medium voltage regulation. by comparison of the topologies have been given in references, the paper gives their advantages and disadvantages

3、 , applying occasions respectively ,and developing trend of the technique.the device in exchange chopper circuit, with at89s52 scm for controller, according to double-way power electronic switch with the characteristics of scm application of electronic technology to power the on-off switch to contro

4、l the timing, designed a device exchange regulator. the design is also responsible for hardware components, principle of voltage adjusting and system software. by programming by assembling language, the device can approach and guarantee the stable square wave output toward the controlling interface.

5、 the final aftermath resulted by debugging related device reflects the change of voltage on main circuit.keywords：ac-chopper, voltage regulators, microcontroller ,electrical electronic switch 目录第一章 绪论11.1 选题的目的和意义11.2 交流斩波调压的发展趋势21.3本课题主要讨论的内容3第二章 交流斩波的调压原理42.1igbt的原理42.1.1 igbt的基本结构42.1.2 igbt的工作原理

6、62.2 交流斩波的调压原理62.2.1 交流斩波调压的数学模型62.2.2 交流斩波调压的工作原理7第三章 交流斩波的电路设计93.1几种交流斩波调压方式93.2 典型的斩控式交流调压电路93.2.1单管反串联双向电子开关斩控式交流调压电路93.2.2双开关斩控式交流调压电路113.2.3单管双向电子开关斩控式交流调压电路123.3交流斩波调压电路的控制装置13第四章 交流斩波电路的仿真研究154.1仿真软件154.2交流斩波调压主回路154.3 单片机最小系统回路（控制回路）164.3.1 晶振回路164.3.2 复位电路164.3.3 方波输出及变周期电路174.3.4 单片机回路电路图

7、（控制回路）174.4光耦隔离184.4.1 概述184.4.2 工作原理194.4.3 光耦的主要优点194.4.4 光耦回路194.4.5 光耦回路的设计204.5 功率场效应管保护回路204.6 元器件选择与详细说明214.6.1 光电耦合器 tlp521-1214.6.2 快恢复二极管mur460214.6.3 功率场效应管irf84022第五章 交流斩波器软件的设计225.1程序设计225.2 程序调试255.3 仿真结果26结束语28致 谢29参考文献30附录一31附录二32西安文理学院本科毕业设计（论文） 第一章 绪论1.1 选题的目的和意义 传统上，交流电压变换是通过变压器的电

8、磁感应实现的，随着现代社会的发展，地球资源的逐渐枯竭，为了实现人类社会的可持续发展，传统的采用大量铜、铁等贵金属的变压器将逐渐退出历史舞台，而由电力电子元件组成可调压ac/ac变换器来代替，这种斩波式调压电路具有高次谐波影响较小、功率因数高、动态影响快及具有宽的调压范围等优点,适用于工矿企业大量使用的间歇性负载异步电动机拖动机械的节能运行,具有一定的推广价值。 交流斩波调压技术作为一种高性能交流调压技术，符合电力电子技术的高频化、高效化以及低污染发展趋势，将逐步取代晶闸管相控交流调压，新器件的发展与成熟将加速这一进程，其在一些电动机调速工具有不可比拟的优越性。丰富的控制种类，多样的双向电子开关

9、组合，为不同使用要求提供高性价比产品，是一种经济型交流调压技术。与单位功率因数、串联电压源等高性能交流调压技术相比较,其开关应力及容量要求较大，为进一步提高开关变换效率，如何从系统综合角度考虑减小开关应力，降低开关损耗，减少驱动复杂性，提高变换效率是我们钻研设计的新方向。智能交流电力控制器可广泛用于工业各领域的电压调节，恒压恒流，恒功率调节，适用于电阻性负载、电感性负载、变压器和电机软起控制等。在当今时代，各行各业中拥有广泛的使用实例和前景，社会各生产行业都有不同等级的需求，尤其是自动化程度高的企业，根本离不开这种实用的技术装置。设计利用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术，任务是使自身熟悉

10、各种电力电子器件的特性和使用方法；掌握各种电力电子电路的结构、工作原理、控制方法、设计计算方法及实验技能；熟悉各种电力电子装置的应用范围及技术经济指标，对电力电子装置具有独立的设计和调试能力，从而设计出一款性能较好，价格实惠的交流电压控制装置。意义在于能够设计出一款适用范围广泛，操作简单方便，节省能源的交流调压装置。可以用来调节功率因数，也可以用来对电动机进行软启动，或者是最直观的自动调节照明装置得明亮程度，在当今建设节约型社会的大潮中做出自己一点小小得贡献。全控型电力电子器件的发展，新型的交流调压器斩控式交流调压器出现了，其输入输出都是交流电压，电力电子开关一般都为双向导电开关，利用它来作为

11、整体设计的核心。1.2 交流斩波调压的发展趋势 交流斩波调压，一般有三种拓扑结构：（1）单管反串联双向电子开关斩控式交流调压。用二极管和igbt分别构成双向斩波开关和双向续流开关，用二组电感和电容分别组成低通输入、输出滤波器。这种连接igbt与二极管特性配合好，并可减小引线电感对换流的影响。该拓扑采用带电流检测的非互补控制方式，开关模式由电压极性决定，避免了调压中主开关和续流开关换相过程引起的共态运行，开关器件无换相过电压。该拓扑在热水器、静电除尘器中、小功率阻性负载应用中有较大的优势。（2）双开关斩控式交流调压电路。这种拓扑结构中，斩波开关和续流开关都是由四个独立的单功率开关反并联续流二极管

12、构成，与单管反串联双向电子开关斩控式交流调压电路有异曲同工之妙，但结构上更加清晰明了，目前有文献报道它通过附加缓冲电路已应用在大功率场合。（3）单管双向电子开关斩控式交流调压电路。该拓扑为一种经济型单管交流调压电路，开关管对整流脉动输出电压进行斩波，从而达到调压目的。这种结构简单，无续流回路，且只有一路驱动信号。但这种电路只能用于阻性负载，所需的滤波电容比较大，且要求电容能通过较大的交流电流。由于电容积分效应，电路动态响应变慢，故其适用于成本低、性能要求不高、容量较小的交流调压中。1.3本课题主要讨论的内容现针对一种igbt单相交流斩波调压电路进行理论分析与实验研究，主要研究四个方面的内容：一

13、是交流斩波调压的主电路设计；二是开关器件的驱动电路、缓冲电路、输入输出滤波器的设计；三是开关器件的驱动电路、缓冲电路、输入输出滤波器的设计以及该电路所对应的相关计算分析，包括电路的工作原理分析、器件参数计算。 第二章 交流斩波的调压原理2.1igbt的原理2.1.1 igbt的基本结构 绝缘栅双极晶体管（igbt）本质上是一个场效应晶体管，只是在漏极和漏区之间多了一个p型层。根据国际电工委员会的文件建议，其各部分名称基本沿用场效应晶体管的相应命名。 igbt的结构剖面图如图1-1所示，igbt在结构上类似于mosfet，其不同点在于igbt是在n沟道功率mosfet的n+基板（漏极）上增加了一

14、个p+基板（igbt的集电极），形成pn结j1，并由此引出漏极、栅极和源极则完全与mosfet相似。正是由于igbt是在n沟道mosfet的n+基板上加一层p+基板，形成了四层结构，由pnpnpn晶体管构成igbt。但是，npn晶体管和发射极由于铝电极短路，设计时尽可能使npn不起作用。所以说，igbt的基本工作与npn晶体管无关，可以认为是将n沟道mosfet作为输入极，pnp晶体管作为输出极的单向达林顿管。 图 2-1 igbt的结构可以看出，igbt相当于一个由mosfet驱动的厚基区gtr，其简化等效电路如图1-2(b)所示。图中rff是厚基区gtr的扩展电阻。igbt是以gtr为主导

15、件、mosfet为驱动件的复合结构。 若在igbt的栅极和发射极之间加上驱动正电压，则mosfet导通，这样pnp晶体管的集电极与基极之间成低阻状态而使得晶体管导通；若igbt的栅极和发射极之间电压为0v，则mosfet截止，切断pnp晶体管基极电流的供给，使得晶体管截止。igbt的安全可靠与否主要由以下因素决定：igbt栅极与发射极之间的电压；igbt集电极与发射极之间的电压；流过igbt集电极发射极的电流；igbt的结温。 如果igbt栅极与发射极之间的电压，即驱动电压过低，则igbt不能稳定正常地工作，如果过高超过栅极发射极之间的耐压则igbt可能永久性损坏；同样，如果加在igbt集电极

16、与发射极允许的电压超过集电极发射极之间的耐压，流过igbt集电极发射极的电流超过集电极发射极允许的最大电流，igbt的结温超过其结温的允许值，igbt都可能会永久性损坏。igbt的开通和关断是由栅极电压来控制的。当栅极加正电压时，mosfet内形成沟道，并为pnp晶体管提供基极电流，从而使igbt导通，此时，从p+区注到n一区进行电导调制，减少n一区的电阻rdr值，使高耐压的igbt也具有低的通态压降。在栅极上加负电压时，mosfet内的沟道消失，pnp晶体管的基极电流被切断，igbt即关断。2.1.2 igbt的工作原理igbt是一种电压型控制器件，它所需要的驱动电流跟驱动功率都非常小，可直

17、接与模拟或数字功能快相接而不须加任何附加接口电路。igbt的导通和关断是由栅极电压uge来控制的，当uge大于uge(th)时igbt导通。当栅极和发射极施加反向或不加信号时，igbt被关断。igbt和普通三极管一样，可工作在线性放大区、饱和区和截止区，起主要作为开关器件应用。在驱动电路主要研究饱和导通和截止两个状态，使其开通上升沿和关断下降沿都比较陡峭。2.2 交流斩波的调压原理2.2.1 交流斩波调压的数学模型 交流斩波调压与直流脉宽调制原理一样,只是斩波调制对象不同,电路结构上要求能对交流电进行双向调制,且这种调制为高频周期矩形波函数对正弦函数的调制，其调制原理按fourrier展开分析

18、如下：ui(t)=umsin(2ft)，开关函数 ,s(t)按fourrier展开为： ， （式1-1）其中占空比d=/ts,调制比n=.由于uo(t)=ui(t)则 uo(t)=ui(t)s(t) =记作： （式1-2）可见输出电压是由与输入电压同频率的基波和(nn1)2(n=1,2,3)高次谐波所组成的。通过一个低通滤波器，易滤掉 (nn1)2部分。经滤波输出为：uo(t)=dui(t),即可通过调节占空比d，线性调节输出电压。2.2.2 交流斩波调压的工作原理图2-2为互补控制斩控式交流调压器的原理图。图中u为电源电压，u0为输出电压，z为负载。s1和s2均为双向电力电子开关，其中s1为

19、斩波开关，s2为续流开关。其通断规律是，s1闭合时s2断开，s1断开时s2闭合。即s1和s2的动作规律在时间上是互补的，所以又叫互补式控制方式。a）斩控式交流调压原理图b）斩控式交流调压输出波形图2-2 斩控式交流调压原理图a)和输出波形b）在s1闭合、s2断开期间，输出电压与电源电压相等；在s1断开、s2闭合期间，输出电压为零。对于感性负载，s2为其提供续流回路。交流斩波调压与直流脉宽调制原理一样,只是斩波调制对象不同,电路结构上要求能对交流电进行双向调制,也就是高频周期矩形波函数对正弦函数的调制,用单片机控制脉冲间隔时间，脉冲给晶体管门极控制电路的通断,从而通过控制占空比来调节输出电压。

20、第三章 交流斩波的电路设计3.1几种交流斩波调压方式交流斩波调压对象为交流电压，要求对正负半波电压均能进行调制，即开关器件必须为双向的，结构上具有对称性。从能量角度看，开关器件的通断控制着能量的流动及流向，由于能量为不能突变量，它要求电路拓扑时刻提供能量连续通路，即电路具有双向性。常见的双向电子开关有如下图3-1几种： 图3-1双向电子开关3.2 典型的斩控式交流调压电路3.2.1单管反串联双向电子开关斩控式交流调压电路 图3-2 单管反串联双向电子开关电路拓扑结构一 如图3-2所示，图中v1，v2构成双向斩波开关，v3，v4构成双向续流开关。lif、cif和lof、cof分别组成低通输入、输

21、出滤波器。该拓扑采用带电流检测的非互补控制方式，开关模式由电压极性决定,避免了调压器中主开关和续流开关换相过程引起的共态运行,开关器件无换相过电压。整个工作过程分为有源状态、死区状态以及续流状态。输出电压、电流极性相同时,续流开关可不加缓冲电路。主开关缓冲电路经优化设计后,可保证主开关开通电流小于1.5倍通态电流,改善开关过程电压、电流变化轨迹,大大减小器件开关损耗，对输出电压波形的傅里叶分析结果表明,除基波以外还含有其它谐波,谐波频率在开关频率及其整数倍两侧分布,开关频率越高,越容易滤除。经优化设计的滤波器滤波后,可认为输出电压仅含有基波。该拓扑在热水器、静电除尘器等中、小功率阻性负载应用中

22、具有较大的优势。3.2.2双开关斩控式交流调压电路 图3-3双开关斩控式交流调压电路拓扑结构二 如图3-3所示，在该电路拓扑中,开关模式取决于电源电压的极性。在电源电压的正半周,v2和v4导通,v1和v3按某一固定占空比调制导通当电源电压极性改变时,开关模式就相反因此无论电流方向如电流通路总是存在的。因为在电源电压的半周内,有两个开关导通,开关损耗明显减少。电路的工作可分为三种模式,即有源模式、死区时间模式和续流模式,v1、v2导通时定义为有源模式,在这个过程中,电感电流流经电压源,能量是流向负载还是取自负载取决于电感电流的方向。下面分析电源电压正半周电流路径。电源供电时 电源v1负载vd2

23、电源; 负载馈电时, 负载vd1电源v2负载。当两个调制开关关断时定义为死区时间模式,电流路径根据电感电流的方向而不同，自左至右时电感l负载v4vd4电感l；自右至左时：负载vd1电源v2负载。在续流模式中，电感电流流经v3和v4，以方向不同，电流有两个路径：负载v4vd4电感l负载，以及负载电感lv3vd3负载。3.2.3单管双向电子开关斩控式交流调压电路图3-4所示的为单管双向电子开关斩控式交流调压电路原理图，在单管双向电子开关中全控开关只有一个，其它由四个不控的快恢复二极管构成。该拓扑为一种经济型单管交流调压电路，开关管对整流脉动输出电压进行斩波，从而达到调压目的。可以看出这种拓扑结构简

24、单，无需续流回路，且只有一路驱动信号，是一种经济型交流调压电路。但这种电路只能用于阻性负载，所需的滤波电容比较大，且要求电容能通过较大的交流电流。该拓扑有较大的浪涌电流，由于电容积分效应，电路动态响应速度变慢，故其仅适用于成本低、性能要求不高、容量较小的交流调压中。 图3-4单管双向电子开关斩控式交流调压电路为了提高电路的变换效率，软化开关轨迹，提高器件使用寿命，文献提出了一种单开关双振zcs斩波调压技术电路，如图3-5所示.该技术通过对滤波、谐振参数综合考虑，实现了开关导通和关断过程在较大范围内的零电流或准零电流切换，从而软化了开关过程。 图3-5 单开关双振zcs斩波控制调压电路此外，单管

25、双向电子开关调制对象与直流斩波相似，在开关软化设计上可参照直流斩波缓冲电路设计。文献提出了具有最简结构的无源无损缓冲电路的通用性很强，可应用于此类电路中的软化开关过程，能提高效率。3.3交流斩波调压电路的控制装置 交流斩波调压对象为交流电压,要求对正负半波电压均能进行调制,即开关器件必须为双向的,结构上具有对称性。从能量角度看,开关器件的通断控制着能量的流动及流向,由于能量为不能突变量,它要求电路拓扑时刻提供能量连续通路,即电路具有双向性。交流斩波调压与直流脉宽调制原理一样,只是斩波调制对象不同,电路结构上要求能对交流电进行双向调制,也就是高频周期矩形波函数对正弦函数的调制,用单片机控制脉冲间

26、隔时间，脉冲给晶体管门极控制电路的通断,从而通过控制占空比来调节输出电压。硬件电路的设计主要包括单片机系统(控制回路)和交流斩波调压电路(主回路)两部分，系统框图如图3-6：图3-6 交流斩波调压装置框图 第四章 交流斩波电路的仿真研究4.1仿真软件本次电路仿真采用protues软件，以及keil uvision与之的完美结合，通过过keil 将单片机的程序编译生成文件，protues打开其工程文件进行仿真，可以达到和用硬件仿真相同的效果。4.2交流斩波调压主回路设计时，采用了如图4-1的单管双向电子开关斩控式交流调压电路，整个回路由一个全控开关以及四个不控的快恢复二极管构成，是一种经济型单管

27、交流调压电路，开关管对整流脉动输出电压进行斩波，从而达到调压目的。 图4-1 交流斩波调压回路图（主回路）假设全控开关导通时(t)=1，关断时(t)=0。(t)=1的持续时间为ton，(t)=0的持续时间为toff。tontoff=t0。称为斩波周期，d=ton /t为占空比，(t)可用周期函数表示为： （式4-1）4.3 单片机最小系统回路（控制回路）4.3.1 晶振回路由于at89s52系列内部无晶振，图4-2为单片机外接晶振回路。 图4-2 外接晶振回路4.3.2 复位电路图示4-3为单片机外接手动/自动复位电路。图4-3 外接复位电路4.3.3 方波输出及变周期电路图示4-4为方波输出

28、口电路，效果可以通过示波器来观测。图示开关1，2分别用来给p0.1和p0.4口低电平信号，从而通过程序实现方波周期的改变。 图4-4 周期改变电路4.3.4 单片机回路电路图（控制回路）图5-5为单片机挂晶振和复位电路图，图4-4所示两路开关分别接p0.1口和p0.4口。图4-5单片机回路图（控制回路）4.4光耦隔离4.4.1 概述光电耦合器是以光为媒介传输电信号的一种电一光一电转换器件。它由发光源和受光器两部分组成。把发光源和受光器组装在同一密闭的壳体内，彼此间用透明绝缘 体隔离。发光源的引脚为输入端，受光器的引脚为输出端，常见的发光源为发光二极管，受光器为光敏二极管、光敏三极管等等。光电耦

29、合器的种类较多，常见有光 电二极管型、光电三极管型、光敏电阻型、光控晶闸管型、光电达林顿型、集成电路型等。4.4.2 工作原理在光电耦合器输入端加电信号使发光源发光，光的强度取决于激励电流的大小，此光照射到封装在一起的受光器上后，因光电效应而产生了光电流，由受光器输出端引出，这样就实现了电一光一电的转换。图5-6为原理图：图4-6光耦工作原理图4.4.3 光耦的主要优点信号单向传输，输入端与输出端完全实现了电气隔离隔离，输出信号对输入端无影响，抗干扰能力强，工作稳定，无触点，使用寿命长，传 输效率高。光耦合器是70年代发展起来产新型器件，现已广泛用于电气绝缘、电平转换、级间耦合、驱动电路、开关

30、电路、斩波器、多谐振荡器、信号隔离、级间 隔离 、脉冲放大电路、数字仪表、远距离信号传输、脉冲放大、固态继电器(ssr)、仪器仪表、通信设备及微机接口中。在单片开关电源中，利用线性光耦合器可构 成光耦反馈电路，通过调节控制端电流来改变占空比，达到精密稳压目的。4.4.4 光耦回路 采用光耦来驱动主回路的电力电子器件，主要是因为主回路的电压高达220v，为了保护控制回路正常工作且不被烧毁，如图5-7所示为光耦连接主回路和控制回路电路图。（ 图5-7 见附录1） 4.4.5 光耦回路的设计（1）选择电路形式（2）光耦的选择（3）元件参数的估算为了保证光耦自身的安全工作，输出端的允许电流应该适当选择

31、的高些，或者进行限流，否则容易导致斩波器失效。4.5 功率场效应管保护回路常见的线路连接如图4-8，其中il为mos导通时流过负载的电流：当门极施加瞬时负脉冲时，瞬时导通电流id由il值迅速下降为零，mos管瞬时导通电压u由零瞬间增大到最大关断电压值vcd。在关断过程中，功率电子器件内部瞬时功率有一最大耗散值，对功率电子器件的关断损坏具有极大的作用。图4-8 mosfet的吸收电路电路中，快恢复二极管vd和电容c在关断过程中导通，c的充电电流ic的分流，使c有效的吸收回路中的能量，减少了关断过程中功率电子器件所吸收的能量，从而起到保护期间的作用。4.6 元器件选择与详细说明4.6.1 光电耦合

32、器 tlp521-1tlp521-1光耦的参数表如表4-1，其外形图如图4-9：表4-1图4-9光耦外形图4.6.2 快恢复二极管mur460mur460 二极管最大允许电流4a，耐压600v，最佳回复时间为35 ns。其外形图如图4-10：图4-10 mur460外形图4.6.3 功率场效应管irf840功率场效应管irf84是反压vbe0为500v，电流icm为8a，功率pcm为125w，通态电阻0.85的nmos场效应管。其外形图如图4-11： 图4-11 irf840外形图 第五章 交流斩波器软件的设计 5.1程序设计（1）方波周期为t的计算外接晶振的频率为12mhz。机器周期：时间常

33、数：计数初值：设置tmod寄存器的内容：对于t0来说：m1m0=01、c/t=0、gate=0.由于t1不用，可以任意设置，现取为全0，因此，tmod寄存器的内容为：tmod=00000001b=01h。（2）程序流程图中断程序流程图如图5-1所示，按键加程序流程图如图5-2所示，按键减程序流程图如图5-3所示： 图5-1 中断程序流程图 图5-2 按键加程序流程图 图5-3 按键减程序流程图（3）源程序：见附录二5.2 程序调试程序调试也就是软件调试，是通过对用户程序的汇编、连接、执行来发现程序中存在的语法错误与逻辑错误并加以排除纠正的过程。软件调试的一般方法是先独立后联机、先分块后组合、先

34、单步后连续。单片机应用系统中的软件与硬件是密切相关、相辅相成的。软件是硬件的灵魂，没有软件，系统将无法工作；大多数软件的运行又依赖于硬件，没有相应的硬件支持，软件的功能荡然无存。因此，将两者完全孤立开来调试是不可能的。调试是好程序模块的关键是实现对错误的准确定位。准确发现程序中的错误的最有效方法是采用单步加断点运行方式调试程序。一般采用先使用断点运行方式将故障定位在程序段的一个小范围内，然后针对故障程序段再使用单步运行方式来准确定位错误所在，这样就可以做到调试的快捷和准确。5.3 仿真结果 本次设计的实验结果基本上达到了预期的效果，单片机的p1.0端口发送频率为5khz的方波信号，则其周期为2

35、00 图5-2方波信号 通过控制电路对脉宽进行调节后，高低电平的持续时间发生改变，高电平为40： 方波信号经过光耦及其驱动电路转化为新的不规则方波，进而控制mos管的g极，实现主回路的通断。 定时器不溢出的时间范围收到按键的信号时，就给单片机一个中断，中断的同时将脉冲时间5，回路中的电流有效值发生微小变化，经过多次调节，可以通过回路中所接的示波器看出效果。 结束语本次研究的内容是交流斩波的调压电路，先对几种典型的电路进行了分析，选用单管双向电子开关斩控式交流调压电路原理进行了仿真本，利用52单片机设计的交流斩波调压装置，它便于操作、观察效果直观。这类斩波装置工作稳定，可以满足一般的低功率斩波回

36、路的要求，而且成本低廉，具有良好的性价比。此外，以斩波回路作为辅助回路可以与其他系统回路一同配合使用，可以实现节能功能。交流斩波调压装置的缺陷有：（1）光耦的隔离功能保护了控制回路的安全，可是它对脉冲的复现不具有完全跟踪的效果，导致控制回路调节脉宽时电压的变化不是呈线性的。解决方案：更换光耦，购买线性跟踪能力强的光耦。（2）启动或者停止装置时瞬时电流比较大，致使电力电子器件发热甚至烧坏。解决方案：更换额定电流更大的器件，或者加适当的限流电阻，适当的分掉管子两端的电压。 （3）由于编程过程中采用了中断方式进行计时，所以脉冲最小只能达到40，单片机外接晶振12mhz，最小中断运行时间为40。解决方

37、案：将单片机外接晶振频率加高或者采用其他计时方式编程。致 谢在我整个设计过程中时常会遇见一些难以解答的困难甚至走入设计的误区，这时，张老师以她广博的专业知识和丰富的实践经验为我解决了摆在我面前的种种难题，并且将我以前学习过程中的误区一一扫光，对我们高度负责，多次找我们为我们解决难题。因此，我想借此机会对我们敬爱的张老师致以最诚挚的谢意。此外，在毕业设计过程中，很多同学也给予了我极大的帮助，正是他们的无私帮助，才使得我顺利完成了毕业设计，在此对他们的辛劳付出一并表示深深的感谢。参考文献1 王兆安、黄俊主编.电力电子技术m.北京：机械工业出版社，2001. 2 陈坚著.电力电子学m.北京：高等教育

38、出版社，第二版，2007.3 周明宝著.电力电子技术m.北京：机械工业出版社，第一版，2000.4 张立、赵永健著.现代电力电子技术m.北京：科学出版社，第一版，1992.5 张毅坤、陈善久著.单片微型计算机原理及应用m.西安电子科技大学，1998.6 赵茂泰主编.智能仪器原理及应用m. 北京：电子工业出版社，2006.7 王再英编著.过程控制与仪表m. 北京：机械工业出版社，2006.8 阎石主编.数字电子技术基础m. 北京：高等教育出版社，2003.9 王旭光.三晶闸管三相交流调压器的主电路分析j.电气自动化，1993.10 刘竞成编著.交流调速系统m.上海交通大学出版社，1984.11

39、张明勋编著.电力电子设备设计和应用手m. 北京：机械工业出版社，1990.12 刘钰、于洪珍、孙树朴等著.电子技术基础m. 北京：中国矿业大学出版社，1991.13 肖向锋、苑莉.一种大功率范围内有广泛用途的新型器件igctj.冶金自动化，1999（3）：912.14 王旭光.输入与输出隔离的斩控式交流调压器j.电力电子技术，1996（4）：7779.附录一交流斩波调压装置设计的总体电路图：附录二 /*pwm产生程序，频率5khz，即周期是200us，初始占空比为50%，由定时器t0来控制输出脚的电平变化，按键的功能为脉宽调节，“+”键为增加脉宽，“-”键为减小脉宽，*/ #include #

40、define uchar unsigned char #define uint unsigned int #define pwm_pin p1_0 /pwm输出口#definekey_add p0_1 /加 按键#definekey_jian p0_4 /减 按键 uchar th0_gao;/高电平时间,低电平时间是(200-th0_gao) uchar pwm_change;/电平变换标志/*-p0 bit registers-*/sbit p0_0 = 0x80;sbit p0_1 = 0x81;sbit p0_2 = 0x82;sbit p0_3 = 0x83;sbit p0_4 =

41、0x84;sbit p0_5 = 0x85;sbit p0_6 = 0x86;sbit p0_7 = 0x87;/*-p1 bit registers-*/sbit p1_0 = 0x90;sbit p1_1 = 0x91;sbit p1_2 = 0x92;sbit p1_3 = 0x93;sbit p1_4 = 0x94;sbit p1_5 = 0x95;sbit p1_6 = 0x96;sbit p1_7 = 0x97;/*-p2 bit registers-*/sbit p2_0 = 0xa0;sbit p2_1 = 0xa1;sbit p2_2 = 0xa2;sbit p2_3 = 0

42、xa3;sbit p2_4 = 0xa4;sbit p2_5 = 0xa5;sbit p2_6 = 0xa6;sbit p2_7 = 0xa7;/*-p3 bit registers (mnemonics & ports)-*/sbit p3_0 = 0xb0;sbit p3_1 = 0xb1;sbit p3_2 = 0xb2;sbit p3_3 = 0xb3;sbit p3_4 = 0xb4;sbit p3_5 = 0xb5;sbit p3_6 = 0xb6;sbit p3_7 = 0xb7; /*函数名称：delay(uint yanc)函数功能：延时子程序具体设置：入口参数：需要延时的毫

43、秒数参数使用：无*/void delay(uint yans) uchar i; while(yans-) for(i=0;i=200) th0_gao=200; while(key_add=0) delay(100); if(key_jian=0)/“减”按键按下 th0_gao=th0_gao-5; if(th0_gao=40) th0_gao=40; while(key_jian=0) delay(100); void main() pwm_pin=0; /开始时应该关闭输出。 th0_gao=100; /100微秒 ea=1; et0=1;/允许t0中断。 t0_init();whil

44、e(1) key_chuli(); 文献传统上，交流电压变换是通过变压器的电磁感应实现的，随着现代社会的发展，地球资源的逐渐枯竭，为了实现人类社会的可持续发展，传统的采用大量铜、铁等贵金属的变压器将逐渐退出历史舞台，而由电力电子元件组成可调压ac/ac变换器来代替，这种斩波式调压电路具有高次谐波影响较小、功率因数高、动态影响快及具有宽的调压范围等优点,适用于工矿企业大量使用的间歇性负载异步电动机拖动机械的节能运行,具有一定的推广价值。交流斩波调压，一般有三种拓扑结构：1） 单管反串联双向电子开关斩控式交流调压。用二极管和igbt分别构成双向波开关和双向续流开关，用二组电感和电容分别组成低通输入

45、、输出滤波器。这种连接igbt与二极管特性配合好，并可减小引线电感对换流的影响。该拓扑采用带电流检测的非互补控制方式，开关模式由电压极性决定，避免了调压中主开关和续流开关换相过程引起的共态运行，开关器件无换相过电压。该拓扑在热水器、静电除尘器中、小功率阻性负载应用中有较大的优势。2） 双开关斩控式交流调压电路。这种拓扑结构中，斩波开关和续流开关都是由四个独立的单功率开关反并联续流二极管构成，与单管反串联双向电子开关斩控式交流调压电路有异曲同工之妙，但结构上更加清晰明了，目前有文献报道它通过附加缓冲电路已应用在大功率场合。3） 单管双向电子开关斩控式交流调压电路。该拓扑为一种经济型单管交流调压电

46、路，开关管对整流脉动输出电压进行斩波，从而达到调压目的。这种结构简单，无续流回路，且只有一路驱动信号。但这种电路只能用于阻性负载，所需的滤波电容比较大，且要求电容能通过较大的交流电流。由于电容积分效应，电路动态响应变慢，故其适用于成本低、性能要求不高、容量较小的交流调压中。交流斩波调压技术是一种新型的高性能的交流调压技术，在中小交流调压领域获得广泛应用。 为实现ac/ac电压变换，过去曾经用双向晶闸管的相控方法，来做恒频下的降压调节，由于晶闸管是半控元件，这样的调节会造成很大的电压畸变，产生谐波、消耗无功功率和功率因数变差，近年来人们已广泛利用全控型电力电子开关进行斩波控制来实现。绝缘栅双极型

47、晶体管igbt是由mosfet和双极型晶体管复合而成的一种器件，其输入极为mosfet，输出极为pnp晶体管，因此，可以把其看作是mos输入的达林顿管。它融和了这两种器件的优点，既具有mosfet器件驱动简单和快速的优点，又具有双极型器件容量大的优点，因而，在现代电力电子技术中得到了越来越广泛的应用。在中大功率的开关电源装置中，igbt由于其控制驱动电路简单、工作频率较高、容量较大的特点，已逐步取代晶闸管或gto。但是在开关电源装置中，由于它工作在高频与高电压、大电流的条件下，使得它容易损坏，另外，电源作为系统的前级，由于受电网波动、雷击等原因的影响使得它所承受的应力更大，故igbt的可靠性直

48、接关系到电源的可靠性。因而，在选择igbt时除了要作降额考虑外，对igbt的保护设计也是电源设计时需要重点考虑的一个环节。 literaturetraditionally, the ac voltage transform realizes through the electromagnetic induction of the transformer. with the development of modern society, the earth resources exhausted gradually. in order to realize the sustainable deve

49、lopment of the human society, traditional transformer which use plenty of copper, iron those precious metal will gradually exit the stage of history, and replace by the ac/ac converter with power electronic, this chopping type surge higher harmonic circuit has the advantages such as less effect, power factor is high, the dynamic effect quickly and has regulating range wide, applicable to industrial and mining enterprises to use a load of intermitt