单相SCR直流调压控制系统主要设计

IV目录摘要 IAbstract II第1章绪论 51.1研究目的和意义 51.2国内外相关技术研究现状 51.3主要研究内容 5第2章单相SCR直流调压原理 82.1概述 82.2可控硅的工作原理和特性 92.2.1可控硅的的工作原理 92.2.2可控硅的特性 92.3单相可控硅整流原理 12本章小结 12第3章系统方案设计以及硬件实现 143.1系统整体方案设计 143.1.1整体方案 143.1.2关键器件选型 143.2功能模块设计与实现 153.2.1整流模块设计与实现 153.2.2过零脉冲产生电路 163.2.3同步电路 173.2.4锯齿波产生电路 183.2.5触发角调节电路 193.2.6555定时器电路 193.2.7驱动信号产生电路 203.2.8SCR驱动电路 21本章小结 23第4章硬件调测 244.1整流模块电路调测 244.2过零脉冲电路调测 244.3锯齿波电路调测 244.4555定时电路调测 25本章小结 25结论 26致谢 28参考文献 29附录1英文参考资料 31哈尔滨华德学院本科毕业设计（论文）哈尔滨华德学院本科毕业设计（论文）绪论1.1研究的目的及意义19世纪末，托马斯爱迪生成功地采用了直流输电的方式点亮了电灯泡，但因为能量损失巨大，所以直流输电的效率非常低。后来尼古拉特斯发明了交流输电，从而取代了直流输电。在实际供配电的情况下，电压可以很容易地通过变压器进行电压升高或降低，而且传输电能可以进行非近距离发散。工业交流用电从图左方输入，交流输电电压通过图中间的变压器被转换成各种设备所需的电压，次级电压此时还是交流电，只是电压通过匝数比进行降低，然后通过桥电路进行取直，最终通过AD-DC以及滤波电容进行最终转换成直流电压，提供给后级电路供电。但是，由于只是通过变压器来转换电压，所产生的直流电可能会因为设备负载的当前状态而有波动变化。由于近年来的设备对于电源的要求是具有高精密度并能提供稳定的电压，所以主要采用开关电源电路。早期桥式整流后，通过几千赫兹的高速开关将所合成电压转换为高频率的矩形脉冲波。随后，该脉冲产生的波将被传递至高频变压器，二级侧的输出将通过二极管和滤波电容器进行整流操作，并将产生的直流电源提供至负载。整流电路即AC-DC电路，是出现较早的电子电力电路，其功能是将交流形式电整流成为直流形式电，并且在整流的同时对直流侧的电压与电流进行调节，此时的电能转换技术由于输出电压较低、脉动大、电能利用率不高改进为单相桥式整流型电路，它通常有电路设计较为简单，输出直流电较高等优点，使用十分广泛。但是单项SCR直流调压控制系统中输出电压一旦固定，输出也就固定，而有些电器往往需要电压大小可调的直流电源，因此如何把单项SCR直流调压控制系统改进为输出可调是很多学者专业的研究方向。而通过利用可控硅单向的可控制导电的性能，通过触发信号控制它的导通角，可以把交流电信号变成可调节的直流电信号，这种控制方式的控制电路叫做单相桥式可控硅整流电路。1.2国内外相关技术研究现状电子信息科技的快速发展，使得各种电器对整流式电路的要求也逐渐提高，如怎样提高整流电路输入的功率大小、优化电压输出的稳定性、扩大整流电路的功能，如何使整流电路输出电压高且大小可调，已经成为现代电力电子技术十分重要的研究问题之一。针对这个问题，很多专家学者们对单项SCR直流调压控制系统作了改进——利用可控硅来代替普通二极管，来实现整流电路的输出电压可调，这一改进取得了很好的效果。目前，一些发达国家在电子信息研究方面的研究已经较为成熟了。国外研究设计的CuK电路、Buck电路和BO0sk电路都已经写入我国和世界专业教导书中。我国在此领域做出杰出贡献的龚秋声先生创造了龚氏桥全可控整流电路，这一技术奠定了我国在这一电源领域的基础技术。晶闸管的发明使电力电子器件作为基础元件进入电气传动领域成为可能，并得以快速发展，也成为当前变流技术的前沿技术。1.3主要研究内容整流电路在电力电子技术中是最为重要、应用最为广泛的电路，它是将交流电能变换为直流电能的电路。整流电路的电路类型有很多，如全桥整流、半桥整流等，其中单相SCR直流调压控制系统电路在目前的实际应用中得到了极大的普及，因为它具有结构简单，性能稳定，控制方便等特点。整流器的主要用途是将交流电源转换成直流电源。因为所有的电子设备都需要使用直流电，但是电力公司提供交流电源，所以除非使用电池，否则整流器在所有电子设备的电源供应中都是必不可少的。直流电源电压的转换要复杂得多。DC-DC转换的一种方法是先将电源转换为AC(使用一种称为反向转换器的设备)，然后使用变压器改变AC电压，最后再将其整流回DC电源。整流器也用于AM无线电信号检测。信号可以在检测前放大。如果没有放大，必须使用非常低的压降二极管。使用整流器解调时，电容器和负载电阻必须仔细匹配。如果电容太小，高频分量会发射太多，如果电容太大，信号会被抑制。在当今的电源整流技术中，通过对单项SCR直流调压控制系统的设计，不仅可以进行电力电子电路理论方面的学习，还可以通过对单项SCR直流调压控制系统的相关参数下的工作情况进行对比分析和整合研究，对工程实践的应用也具有预测和指导作用。单相SCR直流调压控制系统在日常的使用中很是常见，常用于功率控制如调光调速等。本次设计的研究目的是为了熟练掌握电力电子领域中的晶闸管控制器技术，并能结合实际生产生活中常见的交流转直流技术有更深入的了解和研究，本次研究方法采用理论结合实际电路设计的方法进行，最后，将对硬件产品进行焊接和调测，以此验证设计的可靠性与正确性。对单相SCR直流调压系统进行研究和设计，有必要对单相SCR直流调压原理进行阐述和研究。流程图如图1.1所示。图1.1电路流程图单相SCR直流调压原理为了熟练掌握电力电子领域中的晶闸管控制器技术，我们将对单相SCR直流调压系统进行研究和设计，同时在设计中对单相SCR直流调压原理进行阐述和研究。2.1概述可控硅(SCR)也称晶闸管，是一种用于开关和控制大电流负载的半导体器件。晶闸管本质上是一个电流控制器，它依靠外部提供的触发电压来开启。可控硅器件还具有一个预设的保持电流值，低于该值即使打开也不会导通。这允许控制设备何时打开以及它将通过的最小电流。可控硅整流器通常用于大电流、高电压的应用，尽管它们经常出现在低压系统中，如灯调光器。超临界电阻由四层p和n半导体材料交替构成。外部引线(称为栅极)连接到第二p层。栅极用于提供触发电压，从而使可控硅导通并开始导电。半导体晶片形成包含在钼或钨外壳中的致密颗粒。外壳的一端装有一个螺纹螺柱，以便将散热器与位于另一端的栅极和主输入引线连接起来。硅控整流器将保持不活动或打开，直到收到预定的门或触发脉冲，此时设备将打开并允许电流通过。一旦接通，栅极电压可能被移除，只要电流不低于预设水平，晶闸管将继续导通。这个预设的最小值被称为设备的保持电流;即使晶闸管接收到门脉冲，如果主电源电流低于这个水平，它也不会打开。这些特性使得可控硅成为电流开关的理想元件。整流器的栅极电压也是其工作中的一个可变函数。每个可控硅整流器都有一个额定阈值门极电压，低于该电压设备将不会激活。这一特性使电路设计者在整流器开关条件下具有额外的控制和灵活性。栅极控制电路通常装有一个称为缓冲器的保护装置。这可以防止施加到整流器的电压突然增加，从而导致栅极中的电容耦合，并无意中将其打开。可控硅通常用于具有很高电流和电压值的电路中。现代开关电容器可以轻松地切换超过一百万瓦的额定功率，并已成为高压交流电(AC)到直流电(DC)转换的一个组成部分。这些重型变型通常是水冷的，悬挂在输电设施天花板上的巨大烟囱中。晶闸管也可以在家用应用中发现，利用低得多的功率水平，如电机控制器、加热控制器和大型调光器。2.2可控硅的工作原理和特性2.2.1可控硅的的工作原理可控硅，过去被简称为可控硅，现在也称为晶闸管，同时又被人们称做可控硅整流器。晶闸管是PNPN四层半导体的结构，其具备三个极:控制极、阳极和阴极;可控硅整流器具有硅整流器件的属性，可以在较高电压、大电流的环境下工作，且可以被不同程度的控制其工作过程、被充分运用于无触点式电子开关、可控整流、交流调压、逆变及变频等电子电路中。单向可控硅是一种半导体开关器件，它具有功率较大的特性，类似于一个二极管，但比二极管多了一个控制极G，它的导通可以控制，单向，经过可控硅两主极的电流只能朝某一个单方向流动.因此当电流朝向相反的方向流动时，可控硅就阻塞，双向，就是经过可控硅两主极的电流可以任意朝向两个不同方向流动.所以当电流反方向流动的时候，可控硅仍能导通。图2.1单相晶闸管结构示意图2.2.2可控硅的特性可控意味着可以从关闭状态打开设备，也可以从打开状态关闭。晶闸管的导通是指晶闸管触发，通过增加流过晶闸管的阳极电流来开启晶闸管。阳极电流的增加可以通过多种方式实现。电压晶闸管触发:这里施加的正向电压逐渐增加，超过一个pt，称为正向过电压VBO和门保持打开。这种方法是不可取的，因为在晶闸管导通过程中，它与大电压、大电流有关，会造成巨大的功率损耗，并可能损坏器件。热晶闸管触发:如果晶闸管温度高，会导致电子空穴对增加，从而增大泄漏电流α1和α2。再生作用趋向于增加(α1+α2)到单元，晶闸管可能被打开。这种类型的开启不是首选，因为它可能导致热关闭，因此可以避免。光晶闸管触发:允许这些光线照射晶闸管的接头，这导致电子空穴对的数量增加，晶闸管可能被打开。用这种方法触发光激活的scr(激光器)。dv/dt触发:如果阳极到阴极电压的上升率很高，通过电容结的充电电流就足以打开晶闸管，充电电流的高值可能会损坏晶闸管，因此必须保护装置不受高dv/dt的影响。门极触发:这种晶闸管触发方法被广泛采用，因为晶闸管的门极触发易于控制，使我们可以随时控制晶闸管。在这里，我们对晶闸管施加栅极信号，正向偏压晶闸管在门极信号作用下会导通。一旦晶闸管开始导通，栅极就失去对器件的控制，晶闸管继续导通。这是因为当应用门极信号时，晶闸管内发生再生动作。当晶闸管正向偏置时，通过在栅极和阴极端子之间施加正栅极电压注入栅极信号，然后接通晶闸管。晶闸管的栅极特性为我们提供了一个简单的思路，使我们能够在施加栅极电压和电流的安全范围内操作晶闸管或晶闸管。所以这是晶闸管的一个非常重要的特性。在制造时，每个SCR或晶闸管被指定具有最大栅极电压限制(Vgmax)、栅极电流限制(Igmax)和最大平均栅极功耗极限(PGAV)。不应超过这些限值以保护晶闸管免受损坏，晶闸管的正常运行还应有规定的最小电压(Vgmin)和最小电流(Igmin)。图2.2晶闸管的伏安特性晶闸管具有如下伏安特性：开通过程1.由于晶闸管内部的机制，其阳极电流的增长不可能是刹时的。2.tr上升时间在0.5~3μs之间，td延长时间在0.5~1.5μs之间，导通的时间即为tgt=td+tr3.延长的时间随门极电流的增大而变小，上升时间不仅表现晶闸管本身特性外，还受到外部电路电感的深度影响。提高阳极电压，延迟时间和上升时间都可显著减少。图2.3晶闸管的开通过程波形关断过程1.由于外部电路电感的存在，原处于流通状态的晶闸管当承受电压突然由正方向转换为反方向时，其阳极电流在衰退时必然也是有变化过程的。2.正向切断恢复时间tgr，反方向切断恢复时间trr，断开时间则可以表示为tq=trr+tgr。3.断开的时间大概有几百us。4.在正方向切断恢复的时间之内如果重新对晶闸管增加正方向的电压，晶闸管会重新正向流通，而不是受门极电流的控制而被流通。图2.4晶闸管的关断过程波形2.3单相可控硅整流原理桥式整流器是由四片二极管作为桥式连接，并用绝缘材料封装而成。大功率桥式整流器的外绝缘层采用锌金属外壳封装，以增强散热效果。需要指出的是，作为整流元件的二极管应根据不同的整流方式和负载大小来选择。如果选择不当，可能会导致工作不安全，甚至烧坏管道;也可能浪费大量材料。在桥式整流电路中，只需要把两个二极管换成可控硅整流器就能构成全波可控整流电路了。为了实现整流电路输出电压“可控”，需要在可控整流电路中控制角α和导通角θ均相等，就必须使晶闸管承受正向电压的每半个周期内，触发电路发出第一个触发脉冲的时刻都相同，这种相互配合的工作方式，称为触发脉冲与电源同步。通常来说，直流电源电压的转换比较复杂，DC-DC转换的一种方法是先将电源转换为AC(使用一种称为反向转换器的设备)，然后使用变压器改变AC电压，最后再将其整流回DC电源。本章小结本章首先对单相SCR直流调压进行了初步的介绍，其次分析了关键器件可控硅的工作原理和特性，可控意味着从关闭状态打开设备。晶闸管的导通是指晶闸管触发。通过增加流过晶闸管的阳极电流来开启晶闸管。阳极电流的增加可以通过多种方式实现。电压晶闸管触发:这里施加的正向电压逐渐增加，超过一个pt。称为正向过电压VBO和门保持打开。这种方法是不可取的，因为在晶闸管导通过程中，它与大电压、大电流有关，会造成巨大的功率损耗，并可能损坏器件。最后介绍了单相可控硅的整流原理，但同时需要注意的是使用整流器解调时，电容器和负载电阻必须仔细匹配。如果电容太小，高频分量会发射太多，如果电容太大，信号会被抑制。系统方案设计以及硬件实现单相SCR直流调压原理在上章进行了详细的介绍，基于对该电路调压远离的进一步研究和验证的需要，下面对系统方案的设计以及硬件实现进行整体介绍。3.1系统整体方案设计单相SCR直流调压需要从交流取电通过桥电路以及触发电路对交流进行取直，达到输出可调直流电压的目的。3.1.1整体方案单相SCR直流调压控制系统由整流电路、SCR驱动电路、驱动信号生成电路、同步电路、锯齿波产生电路、过零脉冲产生电路、PWM方波电路以及电源滤波和指示电路。系统主电路拓扑图如图3.1所示，220V交流输入通过可控的桥电路将交流进行取直，在桥式整流电路中，把相应位置的二极管变为晶闸管，利用晶闸管的可控性，实现全波可控整流电路。图3.1系统主电路拓扑图3.1.2关键器件选型在本次设计中考虑到实际常用器件获取的便利性以及通用性，主要IC选型主要用到了LM353运放芯片、LM339电压比较器芯片、74LS04、74LS08逻辑门芯片、NE555芯片以及一些电容电阻等器件。在下面的章节中将展开对这些IC器件的功能描述。3.2功能模块设计与实现该章节对单相SCR直流调压控制系统的各主要构成部分的子电路的硬件设计原理进行详细说明。3.2.1整流模块设计与实现整流模块的主要用途是将交流电源转换成直流电源。因为所有的电子设备都需要使用直流电，但是电力公司提供交流电源，所以除非使用电池，否则整流器在所有电子设备的电源供应中都是必不可少的。直流电源电压的转换要复杂得多，DC-DC转换的一种方法是先将电源转换为AC(使用一种称为反向转换器的设备)，然后使用变压器改变AC电压，最后再将其整流回DC电源。本次设计中不对变压器电路进行细致阐述。典型的整流电路如下图3.2所示。图3.2桥式整流电路从图3.2中可以看出，二极管D1、D2、D3、D4组成桥式整流电路，当接上交流市电后，通过变压器触头经D1、D2、D3、D4进行正负半周期的翻转整流。本次硬件实现上采用如下电路图，本次设计选择由集成化运放组件、二极管等构成的如图3.3所示整流电路，对较弱的信号进行精密化整流操作。在关键器件选型上，本次设计选用LM358集成运放。LM358是经常使用到的一类双运算模式放大器。其内部构成包含有两个高增益、内部频率补偿的、独立的运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，同时双电源工作模式也同样适用，在较优的工作条件下，电路中电源电压与流经电路的电源电流无关。它的适合场景主要有直流增益模块、传感放大器和其他全部能够用单一电源即可供电的使用运算放大器的情况。图3.3整流电路设计图整流电路选择LM358运放以及外围元器件构成，通过运放的特点，将正弦非直流电转换为直流电。电路输入的方式可以用公式表示，输出的方式能够使用公式表示。该整流电路理论输出的电压信号如图3.4所示。图3.4整流理论输出电压3.2.2过零脉冲产生电路220V交流电的电压大小是随时间的变化而不断变化的，一个周期的时间是0:02秒，在各种控制电路中为了实现调压、调光、调温或调速的目的，需要一个基准点作为起点，这个起点就是当交流点流经电路时，产生的电源电压为0的瞬间。过零电路检测意思是当交流电压变为0的时候向控制回路发出一个信号，科技被叫做过零信号。此部分由一个LM339及其外围电路构成，LM339元器件是比较常见的一种差动比较器，具有四路高压数字逻辑门电路。利用LM339可以快速的构成各种常见的逻辑电路，如电压比较器电路和振荡器电路。在本次设计中，LM339的作用是当输入电压小于1/11VCC时输出高电平，其余输出低电平，即当输入的正弦波经过0点时产生一个脉冲。图3.5电路图及效果3.2.3同步电路触发晶闸管要和晶闸管所处的电源相位一致，这就叫同步。比如，电源A相的晶闸管，触发脉冲就要与A相同相位，这就是同步触发。本次设计中同步电路部分主要构成为一个LM358的电压比较器和一个LM339及其相关的元器件组成的电压比较器构成，完成的功能为在输入为正向时正半周同步信号输出，输入为负向时负半周同步信号输出，设计原理图如图3.6所示。LM339对比其他器件来讲，比较接近于增益不能够调整变化的运算放大器。它有有两个in端和一个out端。两个in端其一叫做同相输入端，用"+"表示，其二为反相输入端，通常用符号"-"表示。两端被用来进行差分比较，当其中一端作为基准时，根据同相还是反相，来进行输出阻断或导通，在差分电压达到一定的门限10mv时，这两种状态的切换可以很稳定的进行。LM339在实际使用中类似于不接集电极的三极管。图3.6同步电路3.2.4锯齿波产生电路通过对三角波发生电路中上升和下降斜率的调整，就可以产生锯齿形状的锯齿波，锯齿波是三角波的特殊表现形式，通过正向积分电路和反向积分电路的差异化来达到形成锯齿波的目的，为了达到差异化，可以使两个通路的路径不同，如图3.7所示。本次锯齿波产生电路由一个LM358及其外围电路组成的一个积分电路，作用是产生周期性锯齿波电路。图3.7锯齿波产生电路3.2.5触发角调节电路如果三角波能够触发电路，那么其一定是同相位内的三角波，这样，输入一个可变的直流信号，与三角波比较，即可实现理论上0-180度的交流电压移相脉冲，使可控硅(晶闸管)在同相位的电源上实现从0至最大的触发角移相调节。就像水龙头的截门，从0开到最大一样。可控硅(晶闸管)的同步移相触发也是把电流从0开到满。本次设计中，触发角调节电路由一个LM339电压比较器电路组成，经过对阈值电压进行调整与锯齿波所示电路进行比较，能够获得一个占空比可调的方波脉冲信号，具体的原理设计如图3.8所示。图3.8触发角调节电路3.2.6555定时器电路555定时器是一种高度集成的IC，它能够产生日常需要使用的各种数字模拟信号，在实际使用中555集成芯片常作为定时器使用。555几种典型的应用电路可以构成各类具有实际使用价值的电子电路设计，例如定时器、分频器、频率变换电路和元器件参数等。图3.9为555定时器的电路主要构成及其工作原理图。图3.9555定时器的电路结构本次设计中，555定时器电路主要是由555芯片为主要构件，同时配合外围电路从而构成了一个多谐振荡器，并且生成了频率为10KHz的方波，具体的设计如图3.10所示。图3.10555定时器电路图3.2.7驱动信号产生电路本次设计驱动信号生成电路由74LS08逻辑电路构成，作用是将前面的对应触发信号生成为SCR驱动信号来触发晶闸管的切换动作。74LS08，具备与门电路特性，更详实的描述它就是4二输入与门，也就是在一片74LS08芯片内部，由四路二个输入端的与门共同组成，逻辑原理以及真值表如图3.11所示，具体的驱动信号生成电路原理图如图3.12所示。图3.1174LS08引脚图和真值表图3.12驱动信号电路图3.2.8SCR驱动电路微弱的触发信号不具备驱动后面的功率元件动作，需要对触发信号进行功率增强，本次设计中，SCR驱动电路由脉冲变压器及整流电路构成，作用是将驱动信号生成电路生成的驱动信号变换为SCR的触发脉冲，关键的器件是脉冲变压器，具体的驱动原理图如图3.13所示。图3.13SCR驱动电路图脉冲变压器对可控硅触发电路是具有一定意义的，通常情况下被用在开关电源中，其主要的功能与一般的变压器是相近的，脉冲变压器的变压对象一般是PWM形式的可调占空比的方波，一般的变压器变压对象不是方波，而是另一种波形，即正弦波，我们当前普遍使用的PWM信号也就是脉宽调制信号。脉冲变压器变压的信号频率保持在10-100K，一般的工频变压器频率在50HZ左右。脉冲变压器的效率就要远高于一般的变压器效率，并且体积相比之下也可以变小很多，这也是开关电源比线性变压器电源优越性所在，但是开关电源因为需要控制PWM的输出，需要有集成控制IC，在成本上以及稳定性上，线性电源要稍微好一些，开关电源具有一定的危险性，因为需要对工频电压进行升压。开关电源中用到了脉冲方波，就需要有对应的控制电路，它位于变压器的前侧。它把PWM信号通过滤波、整流等一系列转换后，变成了直流的市电信号，通过PWM将其调制成高频的脉宽电压，脉宽电压通过脉冲变压器后，发生了变压转换，一般是进行降压处理，将降压后的电压通过滤波和整流电路变成直流电压。变压器的另外一个不容忽视的功能就是隔离作用，当外部有大功率的串扰能量进入后，变压器可进行有效的隔离，使后级电路处在保护当中。大家在日常见到的开关电源模块上基本都存在高频脉冲变压器，其在开关电源中是关键的部件，但是相比线性变压器，重量以及体积都要小很多，这样使开关电源的运输和安装成本都大幅下降，便于开关电源的普及应用。本章小结本章首先对系统设计进行了整体方案介绍，并对起主要作用的元器件进行了仔细的考量和选型，其次对控制电路的各个功能模块构成进行了充分的说明和介绍，这其中包括整流模块的设计与实现、过零脉冲设计与实现、同步电路的构成思路与结构实现、锯齿波产生的设计与实现、触发角调节的设计与实现、555定时器设计与实现、驱动信号的设计与实现以及SCR驱动电路的设计与实现，首先整流电路的主要用途是将交流电变为直流电，通过对该电路的设计可以对较弱的信号进行精密化整流操作；过零脉冲电路主要是在电路设计中当交流电压变为0的时候向控制回路发出一个信号使得后续控制回路可实现相关指定操作，同步电路的设计场景为当在输入为正向时正半周同步信号输出，输入为负向时负半周同步信号输出；而锯齿波电路可以生成锯齿波，在电路设计中的目的是为了达到差异化，可以使两个通路的路径；触发角电路能够将电路电流进行不同程度的调整，与锯齿波电路进行比较后从而获得一个方波脉冲信号；定时器电路对电路中产生的波形进行时间维度上的监测；驱动信号产生电路通过把电路中的接收到的触发信号变为驱动信号，从而达到触发晶闸管的目的；最后驱动电路将电路中产生的驱动信号再次转变为SCR的触发脉冲，对电路进行有效控制。通过以上不同子电路的设计，将共同构成完整电路完成单相SCR直流调压控制系统的实现。硬件调测通过上述的设计，焊接完成电路板，需要完成电路的调测来验证设计的正确性，通过对结果的考察来验证是否达到了设计目标。4.1整流模块电路调测如图4.1，经过整流硬件电路，示波器抓取到整流后的波形，交流信号的负半周期进行了翻转，为后续的直流电压的生成提供了初始的输入。图4.1整流输出4.2过零脉冲电路调测如图4.2，经过过零脉冲产生电路，输出过零信号，经过示波器抓取，符合设计目标，经验证本次设计的过零脉冲发生电路是正确的。图4.2过零信号4.3锯齿波电路调测如图4.3，经过锯齿波电路调测，电路输出锯齿波信号，经过示波器抓取，符合设计目标，经验证本次设计的锯齿波发生电路是正确的。图4.3锯齿波4.4555定时电路调测如图4.4，经过555定时电路调测，电路输出定时信号，经过示波器抓取，符合设计目标，经验证本次设计的555定时器发生电路是正确的。图4.4555定时信号本章小结本章通过对几个关键模块硬件电路的调测检查，以及示波器的信号抓取，对不同电路的波形图进行正确性的对比和验证，同时对系统的整体设计内容也加入了多项评估和实验论证，经过对电路系统的多项验证，验证结果符合设计目标。结论本设计主要是设计实现了一款单相SCR直流调压控制系统，单相SCR直流调压控制系统在日常的使用中很是常见，通过文献资料查阅发现，在一些调节类的应用中，如高压钠灯的亮度调节，直流电动机转速的调节等，都需要直流电压来进行电源的供给，这些电源需要时直流而且支持调压。SCR直流调压控制系统在这些应用场合中可以大显身手，而且造价便宜，功能稳定，系统组成简单，越来越多的场合都用到这种调压方式，在实际生成生活中得到了各种广泛的应用。整流电路在各种维度都具有多种形式，如全控、半控、不可控，桥式，半波电路，单相电路、三相电路等。在实际生活生产中，单项SCR直流调压控制系统的应用最为广泛。常用于功率控制如调光调速等。系统主要模块包括整流模块的设计与实现，主要用途是将交流电变为直流电，通过对该电路的设计可以对较弱的信号进行精密化整流操作；过零脉冲设计与实现，主要是在电路设计中当交流电压变为0的时候向控制回路发出一个信号使得后续控制回路可实现相关指定操作；同步电路的设计与实现，当在输入为正向时正半周同步信号输出，输入为负向时负半周同步信号输出；锯齿波产生的设计与实现，可以生成锯齿波，在电路设计中的目的是为了达到差异化，可以使两个通路的路径；触发角调节的设计与实现，能够将电路电流进行不同程度的调整，与锯齿波电路进行比较后从而获得一个方波脉冲信号；555定时器设计与实现，对电路中产生的波形进行时间维度上的监测与控制；驱动信号产生电路的设计与实现，通过把电路中的接收到的触发信号变为驱动信号，从而达到触发晶闸管的目的；以及SCR驱动电路的设计与实现，将电路中产生的驱动信号再次转变为SCR的触发脉冲，对电路进行有效控制。在第2章节，对单相SCR直流调压的原理进行了分析，通过第3章完成各模块的详细设计和硬件的实现，最后通过第4章的实验，验证了设计方案的可行性与正确性。通过研究，可控硅调压本身就是调整到相应的直流电压。普通的整流器不具有调压功能，可控硅整流器是通过调整导通角来控制输出的脉动直流电压，再经滤波后得到相应的直流电压。可控硅只能触发导通，不能触发关断，称为半控器件。交流变直流的首要一步是需要进行整流，整流的目的是对交流进行取直，然后通过各种后续滤波等方案获取较为纯净的直流电压。
在本次555定时触发电路设计中，可以用单片机等嵌入式MCU方案替代，通过软件化的手段来进行晶闸管触发信号的产生，增加系统调压的灵活性和方便性，这个部分内容是需要后续进一步研究和学习的。不过还有一种"倍压整流电路"可以将较低的交流电压整流得到较高(电源电压n倍)的直流电压。通常用于高压生成电路。这部分内容是需要后续进行进一步研究的内容。致谢时光荏苒，四年的本科学习即将结束，在这重要的时间关口有幸在导师的亲切关怀和指导下，完成了本次的毕业设计论文，在这期间，导师的严谨的治学作风和一丝不苟的态度，深深的感染了我，并且在日常的生活当中也给予了我极大的关怀，在我感到困惑时，导师总能从心理上给我极大的开导和安慰，使我能克服眼前的困难。所有这些都是我以后走上工作岗位而每每回想起都会感动的，在此，谨向导师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。除此以为，和我一起并肩作战，共同生活学习了四年的各位同门、同学，有了你们的帮助和支持，我才能顺利完成本论文的撰写，在论文编写过程中，我曾多次遇到阻塞问题，一时想不到解决办法，而你们总是在关键的时候能够在旁对我的研究课题进行讨论和思考，在你们的帮助下问题一一得到了解决，所以这个课题的顺利完成离不开你们的帮助和支持，在这里诚挚的说一声谢谢，你们辛苦了！参考文献[1]杨健鸷.电子科技大学硕士论文[D].《基于FPGA的工业相机图像采集系统的设计与实现》，2007：50-64[2]梁健.科技与企业[J].《大型变压器的安装及调试技术探讨》，2008：25-27[3]王臻卓.太原理工大学硕士论文[D].《基于小波变换和分形理论的输电线路故障检测研究》，2012：98-112[4]申凤琴.电工电子技术及应用[M].机械工业出版社，2001：108-137[5]朱丹.南京航空航天大学硕士论文[D].《交流固态断路器的研制》，2010：101-123[6]申同强，天津工业大学硕士论文[D].《基于WIFI的电力管控系统设计研究》，2011：178-180[7]李淑芳，价值工程[J].《晶闸管直流电动机调速装置故障及对策研究》，2005：45-60[8]胡生青.薛海芬，核能[M].学苑音像出版社，2004：33-38[9]江耀纯.太原理工大学硕士论文[D].《一种具有保护装置的双馈发电机系统及其保护方法》，2008：201-215[10]赵强.华北电力大学（北京）硕士论文[D].《三相三线不平衡负载动态无功补偿装置的研制》，2012：78-97[11]林木楠.中国科学技术大学博士论文[D].《场反位形等离子体装置的