電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)---電子調(diào)光電路的設(shè)計(jì)

1、<p>　　電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)</p><p><b>　　電子調(diào)光電路</b></p><p>　　系 、 部： 電氣與信息工程系 </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　指導(dǎo)教師： 職稱 講師 <

2、;/p><p>　　專 業(yè)： 自動(dòng)化 </p><p>　　班 級(jí)： </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p>　　完成時(shí)間： 2011-6-1 </p>

3、;<p>　　電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)</p><p>　　系：電氣與信息工程系 年級(jí)：大三 專業(yè)： 自動(dòng)化 </p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1 緒論………………………………………………………………………………1</p&g

4、t;<p>　　1.1 晶體管的發(fā)展……………………………………………………………1</p><p>　　1.2 電子調(diào)光電路的作用……………………………………………………2</p><p>　　1.3 電子調(diào)光電路對(duì)大學(xué)生的意義…………………………………………2</p><p>　　1.4 設(shè)計(jì)思路…………………………………………………………

5、………2</p><p>　　2 設(shè)計(jì)目的及設(shè)計(jì)要求與設(shè)計(jì)指標(biāo)………………………………………………3</p><p>　　2.1 設(shè)計(jì)目的…………………………………………………………………3</p><p>　　2.2 設(shè)計(jì)要求和技術(shù)指標(biāo)……………………………………………………3</p><p>　　3 理論分析……………………………

6、……………………………………………4</p><p>　　3.1 電子調(diào)光電路原理………………………………………………………4</p><p>　　3.2 電子調(diào)光電路功能框圖…………………………………………………5</p><p>　　3.3 方案的選擇………………………………………………………………7</p><p>　　3.4

7、理論分析…………………………………………………………………7</p><p>　　4 設(shè)計(jì)內(nèi)容…………………………………………………………………………8</p><p>　　4.1 電子調(diào)光電路原理框圖…………………………………………………8</p><p>　　4.2 單元電路的設(shè)計(jì)…………………………………………………………9</p><

8、;p>　　4.2.1 電源變壓器………………………………………………………9</p><p>　　4.2.2 整流電路…………………………………………………………10</p><p>　　4.2.3 濾波電路…………………………………………………………12</p><p>　　4.2.4 斬波電路的設(shè)計(jì)…………………………………………………12<

9、/p><p>　　4.2.5 電路設(shè)計(jì)圖………………………………………………………13</p><p>　　4.3 電路的仿真………………………………………………………………17</p><p>　　4.4 電子調(diào)光電路的性能指標(biāo)………………………………………………18</p><p>　　5 心得體會(huì)………………………………………………

10、…………………………19</p><p>　　參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………20</p><p>　　附錄A 元件清單……………………………………………………………………21</p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 晶閘管的發(fā)展</p>

11、<p>　　晶閘管出現(xiàn)前的時(shí)期可稱為電力電子技術(shù)的史前期或黎明期。1904年出現(xiàn)了電子管，它能在真空中對(duì)電子流進(jìn)行控制，并應(yīng)用于通信和無(wú)線電，從而開(kāi)啟了電子技術(shù)用于電力領(lǐng)域的先河。20世紀(jì)30年代到50年代，水銀整流器廣泛用于電化學(xué)工業(yè)、電氣鐵道直流變電所以及軋鋼用直流電動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)，甚至用于直流輸電。這一時(shí)期，各種整流電路、逆變電路、周波變流電路的理論已經(jīng)發(fā)展成熟并廣為應(yīng)用。在這一時(shí)期，也應(yīng)用直流發(fā)電機(jī)組來(lái)變流.。1947

12、年美國(guó)著名的貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明了晶體管，引發(fā)了電子技術(shù)的一場(chǎng)革命</p><p>　　晶閘管是一種半控型器件，晶閘閘管是晶體閘流管的簡(jiǎn)稱，又稱作可控硅整流器（SCR）。1957年美國(guó)通用電器公司開(kāi)發(fā)出世界上第一款晶閘管產(chǎn)品，并于1958年將其商業(yè)化； 晶閘管由于其優(yōu)越的電氣性能和控制性能，使之很快就取代了水銀整流器和旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組，并且其應(yīng)用范圍也迅速擴(kuò)大。電力電子技術(shù)的概念和基礎(chǔ)就是由于晶閘管及晶閘管變流技術(shù)的發(fā)展而

13、確立的，從而開(kāi)辟了電力電子技術(shù)發(fā)展和廣泛應(yīng)用的嶄新時(shí)代，其標(biāo)志就是以晶閘管為代表的電力半導(dǎo)體器件的廣泛應(yīng)用，有人稱之為繼晶體管發(fā)明和應(yīng)用之后的又一次電子技術(shù)革命。自20世紀(jì)80年代以來(lái)，晶閘管的地位開(kāi)始被各種性能更好的全控型器件所取代，但是由于性所能承受的電壓和電流容量仍然是目前電力電子技術(shù)器件是最高的，而且工作可靠，因此在大容量的應(yīng)用場(chǎng)合仍然具有比較重要的地位。</p><p>　　晶閘管這個(gè)名稱往往專指晶閘管

14、的一種基本類型——普通晶閘管。但從廣義上講，晶閘管還包括許多類型的派生器件。</p><p>　　1.2 電子調(diào)光電路的作用</p><p>　　電子調(diào)光電路應(yīng)用非常廣泛，尤其是一般市售臺(tái)燈調(diào)光電路上?；径疾捎秒娮邮降恼{(diào)光電路，有的高檔臺(tái)燈能實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)光，普通臺(tái)燈則是有級(jí)調(diào)光，可見(jiàn)電子調(diào)光在一些燈具上面用途是非常廣泛的。給我們的生活帶來(lái)了方便。由此可見(jiàn)電子調(diào)光的電路的商業(yè)潛在價(jià)值也是很

15、大的。</p><p>　　1.3 電子調(diào)光電路對(duì)大學(xué)生的意義</p><p>　　作為大學(xué)生的我們，在很多制作過(guò)程之中很多東西都需要用一些特定的調(diào)壓電路作為驅(qū)動(dòng)裝置。因此，電子調(diào)光電路對(duì)我們而言都是一個(gè)非常常見(jiàn)而且必需的電路，以故自己便選擇制作電子調(diào)光電路。而且，在我們剛接觸的課程設(shè)計(jì)之中，電子調(diào)光電路的制作相對(duì)簡(jiǎn)單些，也為我們以后制作實(shí)物做個(gè)鋪墊。同時(shí)，也為我們今后制作培養(yǎng)興趣，不至

16、于很討厭甚至于害怕。</p><p><b>　　1.4 設(shè)計(jì)思路</b></p><p>　　市電一般是220V交流電，但是電子調(diào)光電路中選用的是低電壓直流燈泡，故此電路中需要變壓器和整流電路，另外需要控制燈泡的亮度，所以需要一個(gè)控制電路，從而對(duì)輸出電壓占空比進(jìn)行調(diào)節(jié)，這里還需一個(gè)斬波電路，從而來(lái)控制燈泡亮度。</p><p>　　電子調(diào)光

17、電路課程設(shè)計(jì)綜合了電子電子技術(shù)中的許多理論知識(shí)，它使理論知識(shí)得到了更好的鞏固，并使理論知識(shí)與實(shí)際問(wèn)題相聯(lián)系。其中主要用到的基礎(chǔ)知識(shí)有升降壓斬波電路和整流電路的工作原理和應(yīng)用，晶閘管的應(yīng)用，濾波電容的分析方法和應(yīng)用等。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中還涉及到了應(yīng)用Protel99制作原理圖一些基礎(chǔ)知識(shí)。對(duì)于綜合運(yùn)用所學(xué)過(guò)的知識(shí)有一定的幫助。</p><p>　　本課程設(shè)計(jì)的編寫(xiě)是以實(shí)驗(yàn)研究為主線，以科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究所運(yùn)用的實(shí)驗(yàn)技術(shù)為主要

18、內(nèi)容，按照實(shí)驗(yàn)是什么，為什么，干什么，怎么干的邏輯思維體系和實(shí)驗(yàn)的構(gòu)成要素（主體，手段，對(duì)象和目的）為教材內(nèi)容展開(kāi)。</p><p>　　在加強(qiáng)學(xué)生基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)的同時(shí)，還要加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的訓(xùn)練。實(shí)踐動(dòng)手能力和課堂理論知識(shí)是相輔相成的。將理論知識(shí)、課題內(nèi)容的作業(yè)、討論與技能訓(xùn)練相結(jié)合，融為一體，使能力培養(yǎng)貫穿于整個(gè)教學(xué)過(guò)程 。通過(guò)本課題的設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生掌握電子技術(shù)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)規(guī)律，實(shí)驗(yàn)技術(shù)，測(cè)量技術(shù)等實(shí)驗(yàn)研究方法，使其

19、具有獨(dú)立實(shí)驗(yàn)研究的能力，以便在未來(lái)的工作中開(kāi)拓創(chuàng)新。</p><p>　　2 設(shè)計(jì)目的及其設(shè)計(jì)要求與技術(shù)指標(biāo)</p><p><b>　　2.1 設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　1）學(xué)習(xí)電子調(diào)光電路的設(shè)計(jì)方法；</p><p>　　2）研究電子調(diào)光電路的設(shè)計(jì)方案；</p><p>　　3

20、）掌握SG2535升降壓斬波電路結(jié)構(gòu)和工作原理，參數(shù)設(shè)定方法；</p><p>　　2.2 設(shè)計(jì)要求和技術(shù)指標(biāo)</p><p>　　1）技術(shù)指標(biāo)：在燈泡額定電壓范圍內(nèi)對(duì)燈泡亮度進(jìn)行調(diào)節(jié)，最大亮度時(shí)，此時(shí)的功率的額定功率，電壓為額定電壓。功率能夠向下調(diào)節(jié)10W。</p><p><b>　　2）設(shè)計(jì)基本要求：</b></p>&l

21、t;p>　　設(shè)計(jì)一個(gè)能進(jìn)行調(diào)光的電子調(diào)光電路；</p><p>　　擬定設(shè)計(jì)步驟和測(cè)試方案； </p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求和技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)好電路，選好元件及參數(shù)；</p><p><b>　　要求繪出原理圖；</b></p><p>　　觀察最大亮度時(shí)燈泡的功率；</p><p>　　測(cè)

22、量電子調(diào)光電路的輸出電壓穩(wěn)壓系數(shù)、紋波電壓；</p><p><b>　　3 理論分析</b></p><p>　　3．1 電子調(diào)光電路原理</p><p>　　電子調(diào)光電路主要由變壓器,濾波電路,升降壓斬波電路構(gòu)成，采用不同的控制電路和斬波電路可以設(shè)計(jì)出不同的設(shè)計(jì)方案。</p><p>　　其原理圖大致可以以如下圖

23、來(lái)表示：</p><p>　　圖3—1 電子調(diào)光電路的功能框圖</p><p>　　3.2 電子調(diào)光電路功能框圖</p><p>　　原理可用四個(gè)過(guò)程來(lái)表示：</p><p>　　變壓過(guò)程：為了得到輸出電壓的額定范圍, 此過(guò)程主要是由變壓器來(lái)完成。所以,變壓器的主要作用是將電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)為所需的交流電壓,同時(shí)還可以起到直流電源與電網(wǎng)的隔離

24、作用。根據(jù)電壓器的原副級(jí)的電壓比的原理公式有 ： </p><p>　　V1:V2=n:1 （3—2—1）</p><p>　　其中，V1為電源的輸入端輸入的交流電壓，V2為變壓后的變壓器的輸出端的輸出電壓，n為變壓器原副級(jí)線圈匝數(shù)比。此過(guò)程本實(shí)驗(yàn)采用n=4,故V1:V2=4:1</p><

25、p>　　整流過(guò)程：整流電路的任務(wù)是將交流電變換成直流電。本過(guò)程主要是利用二極管的單向?qū)щ娦詫?shí)現(xiàn)的，一次二極管是本過(guò)程的關(guān)鍵元件。根據(jù)二極管的數(shù)量及連接方式可以形成以下幾種電路：?jiǎn)蜗喟氩?、全波、橋式和倍壓整流電路。本?shí)驗(yàn)為了使整理效果更佳采用電橋全波整流連接方式。本過(guò)程主要是用這集成整流橋?qū)崿F(xiàn)。</p><p>　　濾波過(guò)程:濾波電路用于濾去整流輸出電壓的紋波，一般由電抗元件組成，濾波電路可分為電容濾波電路和

26、電壓電路。由于電抗元件具有儲(chǔ)能作用，并聯(lián)的電容器C在電源供給的電壓升高時(shí)，能將部分能量?jī)?chǔ)存起來(lái)，當(dāng)電源電壓降低時(shí)，就把能量釋放出來(lái)，使負(fù)載電壓比較平滑，即電容C具有平波作用,L也有平波作用,原理和電容相同。本試驗(yàn)將采用并聯(lián)電容的方式來(lái)做濾波電路。</p><p>　　根據(jù)以上理論分析及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求，可設(shè)計(jì)電路圖如圖3—2所示。</p><p>　　圖3—2 電子調(diào)光電路主電路和控制電路P

27、rotel原理圖</p><p>　　3.3 方案的選擇 </p><p>　　根據(jù)電子調(diào)光電路的構(gòu)造，在設(shè)計(jì)電子調(diào)光電路時(shí)各組成部分有多種方案可以選擇，但考慮各個(gè)方面，只有一個(gè)最優(yōu)方案。</p><p>　　整流電路的選擇：整流電路主要有單相半波、全波、橋式和位壓整流電路，考慮到成本已及性能等原因，在這里選用單相橋式整流。四個(gè)二極

28、管集成在一個(gè)模塊上。</p><p><b>　　濾波電路的選擇</b></p><p>　　方案一：電容濾波的原理：電容是一個(gè)能儲(chǔ)存電荷的元件。有了電荷，兩極板之間就有電壓UC=Q/C。在電容量不變時(shí)，要改變兩端電壓就必須改變兩端電荷，而電荷改變的速度，取決于充放電時(shí)間常數(shù)。時(shí)間常數(shù)越大，電荷改變得越慢，則電壓變化也越慢，即交流分量越小，也就“濾除”了交流分量從濾波

29、效果看，濾波電容C容量大些好，但太大將使電源體積增大，成本提高。通常都選用電解電容</p><p>　　方案二：電感濾波電路利用電感器兩端的電流不能突變的特點(diǎn)，把電感器與負(fù)載串聯(lián)起來(lái)，以達(dá)到使輸出電流平滑的目的。從能量的觀點(diǎn)看，電感器L把能量存儲(chǔ)起來(lái)；而當(dāng)電流減小時(shí)，又把能量釋放出來(lái)，使負(fù)載電流平滑，所以電感L有平波作用,它的優(yōu)點(diǎn)是整流二極管的導(dǎo)電角大，峰值電流小，輸出特性較平坦。缺點(diǎn)是存在鐵心，笨重、體積大，易

30、引起電磁干擾,一般只適應(yīng)于低電壓、大電流的場(chǎng)合,</p><p>　　故在這里選用電容濾波。</p><p><b>　　斬波電路的選擇</b></p><p>　　方案一：升壓斬波電路</p><p>　　升壓斬波電路使用一個(gè)全控型器件、一個(gè)電感、電容和二極管，控制性能較好，但要求電容和電感值較大，而且效率較低，電壓可

31、調(diào)范圍較小，電壓只能向上調(diào)節(jié)。因此在本實(shí)驗(yàn)中此方案不適合。</p><p>　　方案二：降壓斬波電路</p><p>　　降壓電路最大的優(yōu)點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單，使用器件很少，故電路的可靠性很高。但是降壓斬波電路效率也較低而且在有些情況下會(huì)出現(xiàn)負(fù)載斷流的情況。而且電壓只能向下調(diào)節(jié)，因此在本實(shí)驗(yàn)中此方案不適合。</p><p>　　方案三：升降壓斬波電路</p>

32、<p>　　升降壓斬波電路使用的器件不多，電路比較簡(jiǎn)單，而且電壓利用率比一般電路稍高，電壓能夠上下調(diào)節(jié)，電路的損耗主要集中在二極管和可控開(kāi)關(guān)上面，在實(shí)際中二極管和可控開(kāi)關(guān)損耗很小。因此在本實(shí)驗(yàn)采用此方案。</p><p>　　方案四：Cuk斬波電路</p><p>　　此三種電路調(diào)節(jié)性好，電壓能夠?qū)崿F(xiàn)上下調(diào)節(jié)，而且電壓利用率較高，但是和升降壓電路相比，使用的器件更多，這無(wú)疑會(huì)增加

33、設(shè)計(jì)成本。</p><p>　　控制電路的選擇：在電子調(diào)光電路中采用的是由芯片SG3525組成的控制電路，由于這種芯片功耗較低，性能穩(wěn)定，且價(jià)格相對(duì)便宜，使用方便，而且對(duì)芯片的部分?jǐn)?shù)據(jù)已測(cè)得。所以選用SG3525芯片。</p><p>　　電路是負(fù)載采用的是額定功率為30W的燈泡。</p><p><b>　　3.4 理論分析</b><

34、/p><p>　　任務(wù)書(shū)要求輸入220V的交流電，負(fù)載為額定功率為30W的燈泡，則首先應(yīng)該進(jìn)行降壓處理，然后要對(duì)降壓后的交流電進(jìn)行整流，再其次是對(duì)含有交流成分的脈動(dòng)直流電進(jìn)行濾波處理，然后對(duì)直流點(diǎn)進(jìn)行最后的變流處理，最后通過(guò)控制電路對(duì)電路占空比進(jìn)行調(diào)節(jié)。</p><p>　　電源的原理可以分為以下四個(gè)階段：降壓、整流、濾波、變流。</p><p>　?。ㄒ唬┙祲旱倪^(guò)程，

35、直接選用實(shí)物降壓器進(jìn)行降壓，并且要根據(jù)電路中所需的合適電壓適當(dāng)選擇降壓器，具體情況根據(jù)實(shí)際需求而定。在此次我們選用的是55V變壓器。</p><p>　?。ǘ┱鬟^(guò)程，自然而然選擇了優(yōu)點(diǎn)突出的橋式整流電路，在此采用整流橋，連接方法此不做說(shuō)明，在以后的原理圖中將做詳細(xì)的說(shuō)明。 </p><p>　?。ㄈV波過(guò)程，我用電容濾波電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，它的方法是在橋式整流電路輸出端并聯(lián)一個(gè)較大的電容C來(lái)

36、構(gòu)成一個(gè)電容濾波電路。</p><p>　?。ㄋ模┳兞麟娐?，在此選擇了升降壓斬波電路，主要由可控開(kāi)關(guān)和控制電路組成，控制電路則是由SG3525構(gòu)成的脈沖觸發(fā)器。。</p><p>　　另外，由于220V交流電經(jīng)過(guò)4：1的變壓器變壓后電壓仍然較大，為55V左右，超出人體能夠承受的電壓36V，故在操作時(shí)應(yīng)注意安全。</p><p><b>　　4 設(shè)計(jì)內(nèi)容&

37、lt;/b></p><p>　　4.1 電子調(diào)光電路原理框圖</p><p>　　電子調(diào)光電路一般由電源變壓器T、整流濾波電路及斬波電路所組成，基本框圖如圖4-1所示。各部分的作用：</p><p>　　圖4-1 直流穩(wěn)壓電源基本框圖</p><p>　　(1)變壓器:一般的電子設(shè)備所需的直流電壓與交流電網(wǎng)提供的220V電壓相差較大

38、,為了得到輸出電壓的額定范圍,就需要將電網(wǎng)轉(zhuǎn)換到合適的數(shù)值。此次課程設(shè)計(jì)本人選擇了原副線圈比為4：1的變壓器，使得輸出電壓約為55V。所以,變壓器的主要作用是將電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)為所需的交流電壓,同時(shí)還可以起到直流電源與電網(wǎng)的隔離作用，有效地避免了因?yàn)橹苯咏佑|高電壓而造成的傷害。</p><p>　　(2)整流電路:利用單向?qū)щ娖骷O管將交流電壓轉(zhuǎn)換成脈動(dòng)的直流電壓，本次設(shè)計(jì)采用整流橋2CW10，整流橋?qū)⒔涣麟娹D(zhuǎn)換為比

39、較穩(wěn)定的直流電壓，達(dá)到一個(gè)初步將交流電轉(zhuǎn)換為直流電的效果。</p><p>　　(3)濾波電路: 利用儲(chǔ)能元件電容把脈動(dòng)直流電轉(zhuǎn)換成比較平坦的直流電。此次設(shè)計(jì)用了2200uf電容一個(gè)，以此獲得相對(duì)平坦的直流電。</p><p>　　4.2 單元電路設(shè)計(jì)</p><p>　　4.2.1 電源變壓器</p><p>　　電源變壓器有很多種：有

40、降壓的、有升壓的，在這次的設(shè)計(jì)中選用的是降壓變壓器，它的作用是將來(lái)自電網(wǎng)的220V交流電壓u1變?yōu)檎麟娐匪枰慕涣麟妷簎2。變壓器副邊與原邊的功率比為 </p><p>　　η= P2/ P1 (4-2-1)</p><p>　　(4-2-2) </p>

41、<p>　　其中：是變壓器副邊的功率，是變壓器原邊的功率。一般小型變壓器的效率如表1所示：</p><p>　　表1 小型變壓器的效率</p><p>　　因此，當(dāng)算出了副邊功率后，就可以根據(jù)上表算出原邊功率。根據(jù)穩(wěn)壓器的輸入電壓，確定電源變壓器副邊電壓u2的有效值U2；根據(jù)穩(wěn)壓電源的最大輸出電流I0max，確定流過(guò)電源變壓器副邊的電流I2和電源變壓器副邊的功率P2；</

42、p><p>　　變壓器的副邊的輸出電壓V2與穩(wěn)壓器輸入電壓Vi的關(guān)系Vi=（1.1～1.2）V2的關(guān)系。V2的值不能取大，V2越大，穩(wěn)壓器的壓差越大，功耗也就越大。一般取V2≧Vimax/1.1，I2﹥Iomax。取V2=55V。變壓器副邊電流： ，取，則變壓器副邊輸出功率，由表1知變壓器的效率，所以變壓器原邊輸入功率，為留有余地，選用功率為45W的變壓器。本實(shí)驗(yàn)電壓源輸出為55V。</p><p

43、>　　4.2.2 整流電路</p><p>　　整流電路將交流電壓Ui變換成脈動(dòng)的直流電壓。完成這一任務(wù)主要是靠二極管的單向?qū)щ娮饔?，因此二極管是構(gòu)成整流電路的關(guān)鍵元件。在小功率整流電路中（1kW以下），常用的整流電路有全波整流（圖4-2-1）、橋式整流(圖4-2-2)等。這里采用單相橋式整流電路，采用2CW10整流橋。</p><p>　　圖4-2-1 全波整流電路</p

44、><p>　　圖4-2-2 橋式整流電路</p><p>　　整流元件參數(shù)的計(jì)算負(fù)載中的平均值VL </p><p>　　VL=0.9V2 (4-2-1)</p><p>　　每只整流二極管承受的最大反向電壓VRM &l

45、t;/p><p>　　VRM=V2 (4-2-2)</p><p>　　通過(guò)每只二極管的平均電流ID </p><p>　　ID=0.5IL=0.45V2/RL (4-2-3)</p><p>　　4.2.3 濾波電路</p&

46、gt;<p>　　從上面的分析可以看出，整流電路輸出波形中含有較多的紋波成分，與所要求的波形相去甚遠(yuǎn)。所以通常在整流電路后接濾波電路以濾去整流輸出電壓的紋波。濾波電路常有電容濾波。</p><p>　　電容濾波的原理：電容是一個(gè)能儲(chǔ)存電荷的元件。有了電荷，兩極板之間就有電壓UC=Q/C。在電容量不變時(shí)，要改變兩端電壓就必須改變兩端電荷，而電荷改變的速度，取決于充放電時(shí)間常數(shù)。時(shí)間常數(shù)越大，電荷改變得

47、越慢，則電壓變化也越慢，即交流分量越小，也就“濾除”了交流分量。確定整流二極管的正向平均電流ID、整流二極管的最大反向電壓和濾波電容的電容值和耐壓值。根據(jù)所確定的參數(shù)，選擇整流二極管和濾波電容</p><p>　　圖4-2-3 電容濾波電路</p><p><b>　　V1 </b></p><p><b>　　V2 <

48、;/b></p><p>　　圖4-2-4 示波器所示電容濾波電路部分波形</p><p>　　圖4-2-3和圖圖4-2-4分別是橋式整流電容濾波電路和它的部分波形。這里假設(shè)t<0時(shí)，電容器C已經(jīng)充電到交流電壓V2的最大值（如波形圖所示）。由于電容的儲(chǔ)能作用，使得輸出波形比較平滑，脈動(dòng)成分降低輸出電壓的平均值增大。</p><p>　　當(dāng)C值一定,RL

49、=∞時(shí),VLO=1.4V2 (4-2-4)</p><p>　　當(dāng)C=0時(shí),即無(wú)電容時(shí),VLO=0.9V2 (4-2-5)</p><p>　　由于電容的儲(chǔ)能作用，使得輸出波

50、形比較平滑，脈動(dòng)成分降低輸出電壓的平均值增大。電容放電的時(shí)間τ=RLC越大,放電過(guò)程越慢，輸出電壓中脈動(dòng)（紋波）成分越少，濾波效果越好。一般取τ≥（3～5）T/2，T為電源交流電壓的周期。</p><p>　　由于，。而整流二極管1N4001的</p><p>　　極限參數(shù)為，額定工作電流。滿足要求，所以整流二極管選用1N4001。根據(jù)公式</p><p>　　SV

51、=（△VO/VO）/（△VI/VI） (4-2-6)</p><p><b>　　(4-2-7)</b></p><p><b>　　濾波電容：</b></p><p><b>　　(4-2-6)</b></p&

52、gt;<p>　　把參數(shù)UI，△VOP-P和Sr代入式中，求出C。</p><p>　　從濾波效果看，濾波電容C容量大些好，但太大將使電源體積增大，成本提高。通常都選用電解電容，所以選用2200uF電解電容。</p><p>　　電容的耐壓要大于，故濾波電容C取容量為，耐壓為的電解電容。</p><p>　　輸入電壓為220V交流電，經(jīng)過(guò)橋式整流后的電

53、壓為U2</p><p>　　4.2.4 斬波電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　設(shè)升降壓斬波電路的占空比為，斬波電路的輸入電壓為Ui,輸出電壓為Uo，則Ui和Uo的關(guān)系為</p><p><b>　　(4-2-7)</b></p><p>　　在這個(gè)調(diào)光電路的設(shè)計(jì)中，負(fù)載功率為30W，負(fù)載額定電壓為30V，向下調(diào)節(jié)范圍為

54、10W，故額定電壓調(diào)節(jié)范圍為20V—30V，這個(gè)范圍即的范圍。通過(guò)前面的計(jì)算，可知的值為49.5V，計(jì)算最大和最小值，即當(dāng)=20V，根據(jù)公式計(jì)算出為25.7%。同理計(jì)算出當(dāng)=30V時(shí)為37.7%。故可知的范圍。</p><p>　　4.2.5 電路設(shè)計(jì)圖</p><p>　　根據(jù)以上理論分析及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求，可設(shè)計(jì)電路圖如圖4-2-4所示。</p><p>　　圖

55、4-2-4 電子調(diào)光電路主電路和控制電路Protel原理圖</p><p>　　4.3 電路的仿真</p><p>　　由于protues仿真軟件在仿真過(guò)程中出現(xiàn)的種種局限，在這個(gè)電路在仿真時(shí)采用Matlab軟件仿真。仿真原理圖與波形圖如下。</p><p>　　打開(kāi)仿真窗口，選擇ode23tb算法，相對(duì)誤差設(shè)置為1e-03，開(kāi)始仿真時(shí)間設(shè)置為0，停止仿真時(shí)間設(shè)

56、置為0.1S，控制脈沖周期設(shè)置為0.01S，占空比分別為28%，30%，32%。參數(shù)設(shè)置完成后，啟動(dòng)仿真。得到如下結(jié)果。</p><p>　　圖4-2-4 Matlab仿真原理圖</p><p>　　當(dāng)=28%時(shí)，脈沖信號(hào)、輸出電壓和輸出電流的仿真波形</p><p>　　當(dāng)=30%時(shí)，脈沖信號(hào)、輸出電壓和輸出電流的仿真波形</p><p>

57、;　　當(dāng)=32%時(shí)，脈沖信號(hào)、輸出電壓和輸出電流的仿真波形</p><p>　　4.4 電子調(diào)光電路的性能指標(biāo)</p><p>　　電子調(diào)光電路技術(shù)指標(biāo)分為兩種：一種是規(guī)格指標(biāo)，用來(lái)表示電子調(diào)光電路的規(guī)格，包括輸入電壓、輸出直流電壓、輸出直流電流、輸出功率及輸出電壓調(diào)節(jié)范圍等；另一種是質(zhì)量指標(biāo)，用來(lái)衡量輸出直流電壓的穩(wěn)定程度，包括穩(wěn)壓系數(shù)（或電壓調(diào)整率）、輸出電阻（或電流調(diào)整率）、紋波電

58、壓（紋波系數(shù)）及溫度系數(shù)。</p><p>　　1、穩(wěn)壓系數(shù)Sr:又稱電壓調(diào)整特性。其定義為在負(fù)載不變時(shí)，穩(wěn)壓電路的輸出電壓相對(duì)變化量與輸入電壓的相對(duì)變化量之比，即</p><p>　　Sr=(ΔVo/Vo)/ΔIo|ΔIo=0×100% (4-5-1)</p><p>　　Sr越小，輸出電壓越穩(wěn)定。</p>

59、<p>　　2、電壓調(diào)整率Sv：一般指ΔVI/VI=±10%時(shí)的Sr.</p><p>　　3、電流調(diào)整率SI:當(dāng)輸出電流從0變化到最大額定值時(shí)，輸出電壓的相對(duì)變化量，即</p><p>　　SI=(ΔVo/Vo)/ΔIo|ΔVI=0×100% (4-5-2)</p><p>　　該指標(biāo)反映了負(fù)載變化對(duì)輸

60、出電壓穩(wěn)定性的影響。</p><p>　　4、輸出電阻Ro:其定義為輸入電壓VI不變時(shí)，輸出電壓變化量與負(fù)載電流變化量之比，即</p><p>　　Ro=|ΔVo/ΔIo|ΔVI=0 (4-5-3)</p><p>　　Ro越小，當(dāng)負(fù)載電流變化時(shí)，在內(nèi)阻上產(chǎn)生的壓降越小，輸出電壓越穩(wěn)定，表示帶負(fù)載能力越強(qiáng)。<

61、/p><p>　　5、紋波抑制比SR:其定義為輸入電壓交流紋波峰峰值UIP_P與輸出電壓交流紋波峰峰值UOP_P之比的分貝數(shù)，即</p><p>　　SR=20lg(VIP_P/VOP_P)dB (4-5-4)</p><p>　　該指標(biāo)反映穩(wěn)壓電路輸入電壓UI中含有紋波電壓的有效值經(jīng)穩(wěn)壓后減小的程度。SR越大UOP_P表示

62、越小。</p><p><b>　　5 心得體會(huì)</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)一個(gè)學(xué)期的電力電子的學(xué)習(xí)，我提高了不少，首先我要感謝xx老師孜孜不倦的指導(dǎo)，再次我要感謝同學(xué)們對(duì)我熱情的幫助。在此向xx老師表示由衷的感謝</p><p>　　這次課程設(shè)計(jì)給我?guī)?lái)了很大的收獲，帶給我的除了是巨大的喜悅之外，還有心里的一些震撼。本次課程設(shè)計(jì)是我第

63、一次做的電力電子設(shè)計(jì)，同時(shí)這次制作也比較成功，在某種程度上來(lái)說(shuō)，對(duì)自己以后電力電子制作奠定了一定的基礎(chǔ)及應(yīng)有的信心，同時(shí)也激發(fā)了自己對(duì)電力電子制作的激情與興趣。這次實(shí)物制作過(guò)程中，不僅掌握了簡(jiǎn)單的電子電路的設(shè)計(jì)與制作，也掌握了一些芯片的原理與作用。</p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)是最后一次單片機(jī)作業(yè)，計(jì)算器是較復(fù)雜的課題之一。所以我花了很大一部分時(shí)間在這個(gè)上面。但是最后我成功了。</p><

64、p>　　在這次設(shè)計(jì)中，我也遇到了不少問(wèn)題，拿到這個(gè)課題之后，我首先想到的是控制電路的設(shè)計(jì)。后來(lái)想到實(shí)驗(yàn)時(shí)用到的SG3525，電路簡(jiǎn)單，而且用起來(lái)方便，于是我就考慮用此芯片從而解決了控制電路的設(shè)計(jì)。在這次設(shè)計(jì)中我也閱讀了不少的資料，進(jìn)一步充實(shí)了自己的大腦，提高了自己的水平。</p><p>　　只有通過(guò)自己親自設(shè)計(jì)才能知道自己的不足，在這過(guò)程中我能感受到自己在一些能力方面的欠缺，并希望自己以后能通過(guò)努力去改善

65、這一情況。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分）.第四版.北京：高等教育出版社，1999</p><p>　　[2]郭培源.電子電路及電子器件.北京：高等教育出版社，2000</p><p>　　[3]王兆安.電力電子技術(shù).第五版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，