UC3842斬控式單相交流調(diào)壓電路

1、目 錄第1章 概述-1.1 課題設(shè)計(jì)目的及意義-第章設(shè)計(jì)總體思路-2.1系統(tǒng)總體方案確定-2.2 交流斬波調(diào)壓的基本原理-第3章 主電路設(shè)計(jì)與分析-3.1主要技術(shù)條件及要求-3.2 開關(guān)器件的選擇-3.3 主電路計(jì)算及元器件參數(shù)-3.4 主電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)-3.5 主電路保護(hù)設(shè)計(jì)-第4章 單元控制電路設(shè)計(jì)-4.1主控制芯片的詳細(xì)說明-4.1.1 芯片的選擇-4.1.2 芯片的詳細(xì)介紹-4.1.3芯片的工作原理- 4.2 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)-4.3 過零檢測(cè)及續(xù)流觸發(fā)電路-4.4 控制保護(hù)電路設(shè)計(jì)-4.5諧波分析-第章總結(jié)與體會(huì)-參考文獻(xiàn)附錄第1章 概述1.1 課題設(shè)計(jì)目的及意義單相交流電源的應(yīng)用是非常廣

2、泛的。比如在農(nóng)村、輕工業(yè)、家用電器等小功率傳動(dòng)領(lǐng)域以及電力機(jī)車供電系統(tǒng)。對(duì)于單相交流電源，調(diào)壓和穩(wěn)壓是最為普遍的要求。目前能夠?qū)崿F(xiàn)這一要求的調(diào)壓器有下面三種： 1)磁飽和式調(diào)壓器 該調(diào)壓器通過控制主電路中電感的飽和程度，以改變電抗值以及其上的電壓，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓的調(diào)節(jié)。這種調(diào)壓器具有一定的動(dòng)態(tài)性能，但輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍小，體積和重量較大。 2)機(jī)械式調(diào)壓器 機(jī)械式調(diào)壓器由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)碳刷實(shí)現(xiàn)輸出電壓的調(diào)節(jié)。這種調(diào)壓器輸出波形較好，但體積、重量大，動(dòng)態(tài)性能差。 3)電子式調(diào)壓器 這種調(diào)壓器采用電力電子器件實(shí)現(xiàn)。目前有晶閘管凋壓器和逆變式調(diào)壓器兩種。晶閘管調(diào)壓器采用的是相控方式，因此其輸出波形差；逆

3、變式調(diào)壓器采用的是斬波控制方式，其輸出波形和動(dòng)態(tài)響應(yīng)較好。在工業(yè)生產(chǎn)及日用電氣設(shè)備中，有不少交流供電的設(shè)備采用控制交流電壓來調(diào)節(jié)設(shè)備的工作狀態(tài)，如加熱爐的溫度、電源亮度、小型交流電機(jī)的轉(zhuǎn)速等。這樣就需要設(shè)計(jì)一種交流調(diào)壓電路來控制，其基本原理是把兩個(gè)晶閘管反并聯(lián)后串聯(lián)在交流電路中,通過對(duì)晶閘管的控制就可以控制交流電力。在每一個(gè)周波內(nèi)通過對(duì)晶閘管開通相位的控制，可以方便地調(diào)節(jié)輸出電壓的有效值，這種電路稱為交流調(diào)壓電路。用在電熱控制、交流電動(dòng)機(jī)速度控制、燈光控制和交流穩(wěn)壓器等場(chǎng)合。采用晶閘管作為開關(guān)元件的典型單相交流調(diào)壓電路如圖1所示。常用通斷控制或相位控制方法來調(diào)節(jié)輸出電壓。交流調(diào)壓電路也廣泛用于

4、燈光控制（如調(diào)光臺(tái)燈和舞臺(tái)燈光控制）及異步電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng)，也用于異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速。在供用電系統(tǒng)中，這種電路還常用于對(duì)無功功率的連續(xù)調(diào)節(jié)。此外，在高壓小電流或低壓大電流中，也常采用交流調(diào)壓電路調(diào)節(jié)變壓器一次電壓。如采用晶閘管相控整流電路，高電壓小電流可控直流電源就需要很多晶閘管串聯(lián)，同時(shí)，低電壓大電流直流電源需要很多晶閘管并聯(lián)。這都是十分不合理的。采用交流調(diào)壓電路在變壓器一次側(cè)調(diào)壓，其電壓電流值都不太大也不太小，在變壓器二次側(cè)只要用二極管整流就可以了。這樣的電路體積小、成本低、易于設(shè)計(jì)制造。交流調(diào)壓是指把一種交流電變成另一種同頻率，不同電壓交流電的變換。按所變換的相數(shù)不同交流調(diào)壓電路可分為單相交流

5、調(diào)壓電路和三相交流調(diào)壓電路。前者是后者的基礎(chǔ)。與自耦變壓器調(diào)壓方法相比，交流調(diào)壓電路控制方便，調(diào)節(jié)速度快，裝置的重量輕、體積小，有色金屬消耗也少。第章設(shè)計(jì)總體思路2.1 系統(tǒng)總體方案確定交流調(diào)壓的控制方式有三種：1磁飽和式調(diào)壓器；2機(jī)械式調(diào)壓器；3電子式調(diào)壓器。整周波控制調(diào)壓適用于負(fù)載熱時(shí)間常數(shù)較大的電熱控制系統(tǒng)。電子式調(diào)壓器這種調(diào)壓器采用電力電子器件實(shí)現(xiàn)。目前有晶閘管凋壓器和逆變式調(diào)壓器兩種。晶閘管調(diào)壓器采用的是相控方式，因此其輸出波形差；逆變式調(diào)壓器采用的是斬波控制方式，其輸出波形和動(dòng)態(tài)響應(yīng)較好。晶閘管導(dǎo)通時(shí)間與關(guān)斷時(shí)間之比，使交流開關(guān)在某幾個(gè)周波連續(xù)導(dǎo)通，某幾個(gè)周波連續(xù)關(guān)斷，如此反復(fù)循環(huán)

6、地運(yùn)行，其輸出電壓的波形如圖2所示。改變導(dǎo)通的周波數(shù)和控制周期的周波數(shù)之比即可改變輸出電壓。為了提高輸出電壓的分辨率，必須增加控制周期的周波數(shù)。為了減少對(duì)周圍通信設(shè)備的干擾，晶閘管在電源電壓過零時(shí)開始導(dǎo)通。在負(fù)載容量很大時(shí)，開關(guān)的通斷將引起對(duì)電網(wǎng)的沖擊，產(chǎn)生由控制周期決定的分?jǐn)?shù)次諧波，這些分?jǐn)?shù)次諧波引起電網(wǎng)電壓閃變。這是其缺陷。 相位控制調(diào)壓 利用控制觸發(fā)滯后角的方法,控制輸出電壓。晶閘管承受正向電壓開始到觸發(fā)點(diǎn)之間的電角度稱為觸發(fā)滯后角。在有效移相范圍內(nèi)改變觸發(fā)滯后角，即能改變輸出電壓。有效移相范圍隨負(fù)載功率因數(shù)不同而不同，電阻性負(fù)載最大,純感性負(fù)載最小。圖3是阻性負(fù)載時(shí)相控方式的交流調(diào)壓電

7、路的輸出電壓波形。相控交流調(diào)壓電路輸出電壓包含較多的諧波分量，當(dāng)負(fù)載是電動(dòng)機(jī)時(shí)，會(huì)使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩和附加諧波損耗。另外它還會(huì)引起電源電壓畸變。為減少對(duì)電源和負(fù)載的諧波影響，可在電源側(cè)和負(fù)載側(cè)分別加濾波網(wǎng)絡(luò)。 斬波控制調(diào)壓使開關(guān)在一個(gè)電源周期中多次通斷，將輸入電壓切成幾個(gè)小段，用改變小段的寬度或開關(guān)通斷的周期來調(diào)節(jié)輸出電壓。斬控調(diào)壓電路輸出電壓的質(zhì)量較高,對(duì)電源的影響也較小。圖4是斬波控制的交流調(diào)壓電路的輸出電壓波形。在斬波控制的交流調(diào)壓電路中，為了在感性負(fù)載下提供續(xù)流通路，除了串聯(lián)的雙向開關(guān)S1外，還須與負(fù)載并聯(lián)一只雙向開關(guān)S2。當(dāng)開關(guān) S1導(dǎo)通，S2關(guān)斷時(shí)，輸出電壓等于輸入電壓；開關(guān)S1

8、關(guān)斷，S2導(dǎo)通時(shí),輸出電壓為零。控制開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間與關(guān)斷時(shí)間之比即能控制交流調(diào)壓器的輸出電壓。開關(guān) S1、S2動(dòng)作的頻率稱斬波頻率。斬波頻率越高,輸出電壓中的諧波電壓頻率越高,濾波較容易。當(dāng)斬波頻率不是輸入電源頻率的整數(shù)倍時(shí)，輸出電壓中會(huì)產(chǎn)生分?jǐn)?shù)次諧波。當(dāng)斬波頻率較低時(shí)，分?jǐn)?shù)次諧波較大，對(duì)負(fù)載產(chǎn)生惡劣的影響。將斬波信號(hào)與電源電壓鎖相，可消除分?jǐn)?shù)次諧波。斬波控制的交流調(diào)壓電路的功率開關(guān)元件必須采用功率晶體管或其他自關(guān)斷元件，所以成本較高。斬波控制方式時(shí)，晶閘管要帶有強(qiáng)迫關(guān)斷電路或采用IGBT、MOSFIT等可自關(guān)斷器件，在每個(gè)電壓周波中，開關(guān)元件多次通斷，使電壓斬波成多個(gè)脈沖，改變導(dǎo)通比即可實(shí)現(xiàn)調(diào)

9、壓。本次課程設(shè)計(jì)采用斬波控式制單相交流調(diào)壓。晶閘管斬控式調(diào)壓電路圖5 斬控式交流調(diào)壓電路斬控式交流調(diào)壓電路的原理圖如圖5所示，一般采用全控型器件作為開關(guān)器件。其基本原理和直流斬波電路有類似之處，只是直流斬波電路的輸入是直流電壓，而斬控式交流調(diào)壓電路的輸入是正弦交流電壓。在交流電源u1的正半周，用V1進(jìn)行斬波控制，用V3給負(fù)載電流提供續(xù)流通道；在u1的負(fù)半周，用V2進(jìn)行斬波控制，用V4 給負(fù)載電流提供續(xù)流通道。設(shè)載波器件（V1或V2）導(dǎo)通時(shí)間為ton，開關(guān)周期為T，則導(dǎo)通比a=ton/T。和直流斬波電路一樣，也可以通過改變a來調(diào)節(jié)輸出電壓。 圖5給出了電阻性負(fù)載時(shí)負(fù)載電壓u0和電源電流i1(也就

10、是負(fù)載電流)的波形?？梢钥闯?，電源電流的基波分量是和電源電壓同相位的，即位移因數(shù)為1。另外，通過傅里葉分析可知，電源電流中不含低次諧波，只含和開關(guān)周期 T有關(guān)的高次諧波。這些高次諧波用很小的濾波器即可濾除。這時(shí)電路的功率因數(shù)接近1。 本次課程設(shè)計(jì)所用的斬控式單相交流調(diào)壓電路的結(jié)構(gòu)框圖如圖6所示，首先是交流輸入電壓為220V，經(jīng)濾波后用全控型開關(guān)器件進(jìn)行斬波，輸出電壓為0160 V，然后在其輸出取樣電流，進(jìn)行過壓檢測(cè)保護(hù)。時(shí)鐘震蕩器及脈寬PWM調(diào)制均由芯片形成控制部分。圖6 電路的結(jié)構(gòu)框圖2.2 交流斬波調(diào)壓的基本原理交流斬波調(diào)壓的原理波形如圖7所示。由圖可知，它是用一組頻率恒定、占空比可調(diào)的脈

11、沖，對(duì)正弦波電壓進(jìn)行調(diào)制后，得到邊緣為正弦波、占空比可調(diào)的電壓波形。該電壓的調(diào)制頻率f0，其基本諧波頻率為土50Hz。改變占空比，即可改變輸出電壓。 利用具有自關(guān)斷能力的電力半導(dǎo)體器件就可方便地構(gòu)成交流斬波調(diào)壓電路。 圖7 交流斬波調(diào)壓的原理波形圖第3章 主電路設(shè)計(jì)與分析3.1主要技術(shù)條件及要求要求用斬波控制的方式實(shí)現(xiàn)單相交流調(diào)壓，功率因數(shù)好，諧波小，輸出的波形要好。輸入電壓是交流220V，輸出電壓要求是0160 V，最大輸出電流為200A，功率因數(shù)大于或等于0.7。能同時(shí)實(shí)現(xiàn)電壓電流的檢測(cè)及過壓過流等一些故障的保護(hù)。3.2 開關(guān)器件的選擇 由于斬波調(diào)壓電路一般采用全控型器件作為開關(guān)器件，典型

12、的全控型開關(guān)器件有，門極可關(guān)斷晶閘管（GTO）、電力晶體管（GTR）、電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管（MOSFET）及絕緣柵雙極晶體管（IGBT）等。由于 MOSFET的開關(guān)時(shí)間在10100ns之間，其工作頻率可達(dá)100KHz以上，是主要電力電子器件中最高的，而且它的驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單，需要的驅(qū)動(dòng)功率小，所以這次課程設(shè)計(jì)決定用 MOSFET 來做開關(guān)器件。3.3 主電路計(jì)算及元器件參數(shù)選型濾波器電容選擇 Co一般根據(jù)放電時(shí)間常數(shù)計(jì)算,負(fù)載越大,要求紋波系數(shù)越小,電容量也越大.一般不作嚴(yán)格計(jì)算,多取2000MF以上.因系統(tǒng)負(fù)載不大,故取Co=2200MF.耐壓按1.5Vdm=1.5*220=330V.取350V.即

13、選用2200MF, 350V電容器.為濾除高頻信號(hào),取C1=1uf,耐壓350V.選用二極管時(shí)，主要應(yīng)考慮其最大電流、最大反向工作電壓、截止頻率及反向恢復(fù)時(shí)間等參數(shù)。二極管承受最大反向電壓:U=Sqrt(6)*U2=392V 考慮3倍裕量,則U=3*392=1176V,取1200V最大電流按Idn=（1.52）Kfb*Id來計(jì)算選擇?？焖偃蹟嗥鞯倪x擇快速熔斷器用于過電流的保護(hù)，它的斷流時(shí)間在10 ms以內(nèi)，快速熔斷器的熔體額定電流IN按下式選擇：ITm<=IN<=1.57 ITNItm2×0.577 IN=2×0.577×200A=230.8AMOSF

14、ET保護(hù)電路選擇電容的選擇 一般按布線電感磁場(chǎng)能量全部轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)的能量估算。即LbIo²/2=Cs(Ucep-Uo)²得CsLbIo²/(Ucep-Uo)²式中Lb-是主回路布線電感H；Io-MOSFET 關(guān)斷時(shí)源極電流A；Ucep-緩沖電容器電壓穩(wěn)定值；Uo-直流電源電壓V。Lb可按Lb=520H估算。Ucep為保證可靠，可取稍低于MOSFET耐壓值為宜，取Ucep=600V進(jìn)行計(jì)算。取Io=Id、Uo=325V,得Cs=LbIo²/(Ucep-Uo)²=0.0962F取Cs=0.1F、耐壓650V。緩沖電阻Rs計(jì)算 要求MOSFE

15、T關(guān)斷信號(hào)到來之前，將緩沖電容器所積蓄的電荷放完，以關(guān)斷信號(hào)之前放電90%為條件，計(jì)算公式如下：Rs1/（6fCs）f為開關(guān)頻率、MOSFET最大開關(guān)頻率為50KHz,則有Rs=1/（6fCs）33;VDs電流定額按MOSFET通過電流的1/10選擇為：0.19A。3.4 主電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在考慮到減少電路誤差的情況下，我們采用了如圖8所示的主電路，主回路由QlQ3三個(gè)VMOS管和D1D3三個(gè)二極管組成的全控整流電路實(shí)現(xiàn)對(duì)交流輸入電壓的斬波調(diào)壓。當(dāng)交流輸入電壓在正半周時(shí)，電流流經(jīng)VD1、Q3、VD3；當(dāng)交流輸入處于負(fù)半周時(shí)，電流流經(jīng)VD2、Q3、VD4、；Q3始終處于正向電壓作用下，當(dāng)在Q3源柵極

16、之間加入觸發(fā)信號(hào)時(shí)，Q3處于開關(guān)狀態(tài)。調(diào)整加在柵極上的脈沖寬度即可調(diào)節(jié)輸出電壓的大小。由于Q3處于開關(guān)狀態(tài)，且VMOS管具有很小的關(guān)斷時(shí)間，只要適當(dāng)選擇較低的飽和壓降，Q3的功耗可以做得很小，所以該斬波調(diào)壓具有較高的效率。考慮到負(fù)載可能為感性的，加了由Q1、Q2及D1、D2組成的續(xù)流環(huán)節(jié)。當(dāng)Q3關(guān)斷時(shí)，在電壓處于正半周時(shí)，Q2導(dǎo)通，Q1關(guān)斷，流經(jīng)負(fù)載的電流通過Q2、D1續(xù)流。在電壓負(fù)半周 ，Q1導(dǎo)通，Q2關(guān)斷，流經(jīng)負(fù)載的電流通過Q1、D2續(xù)流。為防止Q1、Q 2、Q3同時(shí)導(dǎo)通而引起較大的短路電流，對(duì)加在Q1和Q2上的觸發(fā)信號(hào)有一定要求，這在過零觸發(fā)電路中討論。圖中L1、C1為電源濾波網(wǎng)，以吸收

17、瞬態(tài)過程中的過電壓，并減少對(duì)外線路的干擾。L2、C2為輸出濾波環(huán)節(jié)，由于本機(jī)調(diào)制頻率取得較高，所以L2和C2只需很小值即可。其中每個(gè)VMOS管都有保護(hù)裝置如圖所示。圖8 主電路圖其中Q3的PWM波控制由PWM波發(fā)生器通過對(duì)給定的調(diào)整產(chǎn)生，輸出占空比一定的PWM波。3.5 主電路保護(hù)設(shè)計(jì)為使主電路長(zhǎng)期穩(wěn)定、安全可靠地工作，必須設(shè)計(jì)各種類型的保護(hù)電路，避免因電路出現(xiàn)故障、使用不當(dāng)或條件發(fā)生變化而損壞電路上的零器件。主電路的保護(hù)分為兩大類：第一類是芯片內(nèi)部的保護(hù)電路。上面的主電路圖設(shè)計(jì)中，在開關(guān)器件Q3的觸發(fā)控制電路中將提供過流保護(hù)，在后面的控制電路中將會(huì)介紹。第二類是外部保護(hù)電路，主要包括過流保護(hù)

18、裝置（如保險(xiǎn)管、自恢復(fù)保險(xiǎn)絲、熔斷電阻器等）、啟動(dòng)限流保護(hù)電路、漏極鉗位保護(hù)電路（或R、C、VD型吸收電路）、輸入欠壓保護(hù)電路、輸入過壓保護(hù)電路。本次外部電路過壓保護(hù)的設(shè)計(jì)采用接觸器的方式，具體電路如下圖所示。 在主電路上有一個(gè)線圈 KM的常閉觸點(diǎn)，在電路的輸出端用一變壓器進(jìn)行降壓然后再用整流橋進(jìn)行整流使之變成直流電，輸出電壓與比較器上設(shè)定的正5伏電壓相比較，如果電路出現(xiàn)了過電壓的現(xiàn)象，輸出電壓就會(huì)高于設(shè)定值，比較器就會(huì)輸出電壓，使三極管導(dǎo)通，這樣就會(huì)使線圈KM的保護(hù)電路接通，線圈就會(huì)被通電，KM在主電路的常閉觸點(diǎn)就會(huì)斷開，從而達(dá)到保護(hù)主電路的作用。第4章 單元控制電路設(shè)計(jì)4.1主控制芯片的詳

19、細(xì)說明4.1.1 芯片的選擇本次課程設(shè)計(jì)由芯片UC3842產(chǎn)生脈沖，來控制MOSFET來實(shí)現(xiàn)斬波調(diào)壓，它具有管腳數(shù)量少，外圍電路簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，因而得到了廣泛的應(yīng)用。4.1.2 芯片的詳細(xì)介紹UC3842是美國Unitrode公司生產(chǎn)的一種高性能單端輸出式電流控制型脈寬調(diào)制器芯片，由該集成電路構(gòu)成的開關(guān)穩(wěn)壓電源和電壓控制型脈寬調(diào)制開關(guān)穩(wěn)壓電源相比具有以下特點(diǎn)：1）管腳數(shù)量少，外圍電路簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉；2）電壓調(diào)整率很好；3）負(fù)載調(diào)整率明顯改善；4）頻響特性好，穩(wěn)定幅度大；5）具有過流限制、過壓保護(hù)和欠壓鎖定功能。因此他是目前比較理想的新型的脈寬調(diào)制器，其內(nèi)部原理框圖如圖所示。.  

20、0; UC3842的內(nèi)部原理框圖主要特點(diǎn)·工作電壓840 V·電流傳感和電壓反饋輸入0355 V·誤差放大輸出吸入電流10 mA·欠壓鎖存功能·占空比可調(diào)·最高開關(guān)頻率500 kHz，穩(wěn)定度02，電源效率高·內(nèi)部有高穩(wěn)定度的基準(zhǔn)電壓源50 V·穩(wěn)定性能好，電壓調(diào)整率很容易達(dá)到001，4.1.3 芯片的工作原理 UC3842 采用固定工作頻率脈沖寬度可控調(diào)制方式，共有8 個(gè)引腳，各腳功能如下：腳是誤差放大器的輸出端，外接阻容元件用于改善誤差放大器的增益和頻率特性；腳是反饋電壓輸入端，此腳電壓與誤差放大器同相

21、端的2.5V 基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，產(chǎn)生誤差電壓，從而控制脈沖寬度；腳為電流檢測(cè)輸入端， 當(dāng)檢測(cè)電壓超過1V時(shí)縮小脈沖寬度使電源處于間歇工作狀態(tài)；腳為定時(shí)端，內(nèi)部振蕩器的工作頻率由外接的阻容時(shí)間常數(shù)決定，f=1.8/(RT×CT)；腳為公共地端；腳為推挽輸出端，內(nèi)部為圖騰柱式，上升、下降時(shí)間僅為50ns 驅(qū)動(dòng)能力為±1A ；腳是直流電源供電端，具有欠、過壓鎖定功能，芯片功耗為15mW；腳為5V 基準(zhǔn)電壓輸出端，有50mA 的負(fù)載能力。電流控制型脈寬調(diào)制器能產(chǎn)生頻率固定而脈沖寬度可以調(diào)節(jié)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，控制大功率晶體管的通斷狀態(tài)來調(diào)節(jié)輸出電壓的高低，達(dá)到穩(wěn)壓目的，鋸齒波發(fā)生器提供恒定

22、的時(shí)鐘頻率信號(hào)，利用誤差放大器和電流測(cè)定比較器形成電壓閉環(huán)，利用電流測(cè)定、電流測(cè)定比較器構(gòu)成電流閉環(huán)，在脈寬比較器的輸入端直接用流過輸出電感電流的信號(hào)與誤差放大器輸出信號(hào)進(jìn)行比較，從而調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的占空比使輸出的電感峰值電流跟隨誤差電壓變化而變化，假如由于某種原因使輸出電壓升高時(shí)，脈寬調(diào)制器就會(huì)改變驅(qū)動(dòng)信號(hào)的脈沖寬度，亦即占空比D，使斬波后的平均值電壓下降，從而達(dá)到穩(wěn)壓目的，反之亦然。4.2 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路是指驅(qū)動(dòng)開關(guān)器件Q3，從而來實(shí)現(xiàn)斬波調(diào)壓的目的。由以上對(duì)UC3842的介紹可知，在UC3842芯片中產(chǎn)生了三角波，用一直流信號(hào)與之比較，就會(huì)產(chǎn)生一系列的矩形脈沖，這些矩形脈沖可以用來控

23、制開關(guān)器件Q3的導(dǎo)通與關(guān)閉，我們通過調(diào)制直流信號(hào)的大小或是調(diào)節(jié)三角波的頻率就可以改變矩形脈沖的頻率，從而達(dá)到交流調(diào)壓的目的。驅(qū)動(dòng)電路的電路圖如下圖所示，我們通過調(diào)節(jié)RP1就可以調(diào)節(jié)三角波的頻率。4.3 過零檢測(cè)及續(xù)流觸發(fā)電路當(dāng)負(fù)載為阻感負(fù)載時(shí)，電路必須有續(xù)流環(huán)節(jié)，續(xù)流環(huán)節(jié)由Q1和Q2兩個(gè)MOSFET來控制，當(dāng)電壓處于正半周時(shí)通過Q2,在負(fù)半周時(shí)通過Q1,但Q1與Q2之間如何進(jìn)行轉(zhuǎn)變這必須有一個(gè)正確的判斷，這就需要過零檢測(cè)電路。如下圖所示，交流電壓經(jīng)過變壓器變壓，因交流信號(hào)有正向過零點(diǎn)和負(fù)向過零點(diǎn)，故運(yùn)用一個(gè)正向比例器與反向比例器進(jìn)行兩零點(diǎn)與標(biāo)準(zhǔn)零點(diǎn)電壓的比較，其輸出信號(hào)經(jīng)過光控隔離進(jìn)行穩(wěn)壓和放

24、大后，分別控制續(xù)流裝置中的Q1和Q2兩個(gè)MOSFET管控制端。為了防止Q1、Q2兩個(gè)同時(shí)開通，我們采用了互鎖，就是說Q1、Q2管不可以同時(shí)導(dǎo)通，在正半波，開通Q2管續(xù)流；在負(fù)半波，開通Q1管續(xù)流。4.4 控制保護(hù)電路設(shè)計(jì)為了保護(hù)電路防止電路的過電壓，我加了一個(gè)保護(hù)電路。如下圖所示，在電路的輸出端用一變壓器進(jìn)行降壓然后再用整流橋進(jìn)行整流使之變成直流電，輸出電壓與比較器上設(shè)定的正5伏電壓相比較，如果輸出電壓高于正5伏，比較器就輸出正5伏電壓，比較器的輸出端與UC3842的3管腳相連，因?yàn)榍懊嬉呀?jīng)介紹了UC3842,它的3號(hào)管腳是電流取樣輸入端。在外圍電路中，在功率開關(guān)管的源極串接一個(gè)小阻值的取樣電

25、阻，將脈沖變壓器的電流轉(zhuǎn)換成電壓，此電壓送入腳3，控制脈寬。當(dāng)功率開關(guān)管的電流增大，取樣電阻上的電壓超過1 V時(shí)UC3842就停止輸出，有效地保護(hù)功率開關(guān)管；4.5諧波分析由于是感性負(fù)載，又不能像直流斬波那樣加續(xù)流回路，所以要給IGBT加開通和關(guān)斷緩沖電路。高頻交流開關(guān)控制采用了EPWM直流等電位調(diào)制技術(shù)。為使波形半波奇對(duì)稱和四分之一偶對(duì)稱，以消除付里葉級(jí)數(shù)中的余弦項(xiàng)和偶次諧波，使載波比為三角波頻率，為市電工頻；調(diào)制為脈沖寬度，為三角波周期、為三角波幅值、為輸出電壓的偏差、三角波電壓的方程式為： 輸出電壓偏差為采樣電壓，觸發(fā)脈沖起點(diǎn)和終點(diǎn)的方程式為： 脈沖寬度式中，各觸發(fā)脈沖的起點(diǎn)角和終點(diǎn)角的數(shù)值為： 由于PWM斬波波形是鏡對(duì)稱和原點(diǎn)對(duì)稱，因此它的付里葉級(jí)數(shù)中將只包含正弦項(xiàng)中的奇次諧波，即： 為奇數(shù) 經(jīng)計(jì)算，當(dāng)時(shí)（ 當(dāng)時(shí)，對(duì)于基波， 由以上式可知，N越大諧波頻率越高。采用很小的LC濾波器就可以濾掉中的所有高次諧波。第5章 總結(jié)與體會(huì)兩個(gè)星期的電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)很快