本科课程设计专用封面设计题目：斩控式单相交流调压电路的设计与仿真 所修课程名称： 电力电子技术课程设计 修课程时间： 2013 年 06 月 17 日至 6 月 23 日 完成设计日期： 2013 年 06 月 23 日 评阅成绩： 评阅意见：评阅教师签名： 年 月 日____工____学院____电气工程及其自动化____专业 姓名___张影_____ 学号___2010180236___………………………………（密）………………………………（封）………………………………（线）………………………………斩控式单相交流调压电路的设计与仿真 一．设计要求1）通过这次课程设计熟悉斩控式单相交流调压电路的工作原理。
2）掌握斩控式单相交流调压电路的工作状态和了解电路图的波形情况。
3）完成斩控式单相交流调压电路的设计、仿真；给出具体设计思路和电路图，并给出必要的波形分析写出设计报告。
4）设计要求：输入：AC220V ，50Hz ； 输出：1）AC60～180V ，50Hz ；A wL R U I 18~6)j (22=+=二．题目分析斩控式单相交流调压电路的原理图如下。
设电路中电感L 值很大。
ID11N581412Z8IRGPC50FV4TD = 10m TF = 1u PW = 10m PER = 20mV1 = 0TR = 1u V2 = 12V2TD = 0TF = 1uPW = 500u PER = 1m V1 = 0TR = 1u V2 = 12L11mHZ5IRGPC50FZ7IRGPC50FZ6IRGPC50FR110V3TD = 0TF = 1u PW = 500u PER = 1m V1 = 0TR = 1u V2 = 12V D41N581412D31N 581412V5TD = 0TF = 1u PW = 10m PER = 20m V1 = 0TR = 1u V2 = 12V7FREQ = 50HzVAMPL = 311V VOFF = 0D21N581412斩控式单相交流调压电路该电路的工作原理为：图中Z 1，D 1和Z2,D 2构成一双向可控开关，用Z 1，Z 2进行斩波控制，用Z3，D 4和Z 4，D 3给负载电流提供续流通道，设斩波时间为t ,开关周期为T ，则导通比为=t /T 。
斩控式单相交流调压电路的输入输出关系为：U=aE=AC60~180V输出电流为:A AC wL R U I 18~6)j (22=+=三．主电路设计、元器件选型及计算：由于本次实验主要要求对电路的仿真，则放弃了较为复杂精确计算的方法，而选择先估算，再在仿真中修改参数逐步调试的方法。
参数的选择：1）输入电压为E=AC220V ，输出电压为U=AC60～180V ，有公式U=aE 得α=27.3％～81.8%；2）WL>>R,取R=10得L>>0.07957mH.3）Z1, D1；Z2，D2；Z3，D3；Z4，D4导通时承受的最大正反向电压为V V E 1.31122022=•=,考虑裕度，则额定电压为(2～3)*311.1V=622.2～933.3V4）Z1, D1；Z2，D2；Z3，D3；Z4，D4导通时实际承担的最大电流有效值为I=A wL R E1.31)j (222≈+,则额定电流为31.1A/1.57=19.809A ，考虑裕度，放大2倍，取额定电流为39.6178A初步选择满足条件的L,R 的值经过多次筛选与调试最后选择ω=2π*20k , L1=1mH, R=10Ω.从而达到实验的要求 实验仿真如下图D1Z5V VOFF = 0一，脉冲源的脉冲参数设置及脉冲如下：占空比a=50%时所设置的参数和脉冲波形TD = 0TF = 1uPW = 500u PER = 1mV1 = 0TR = 1u V2 = 12V3PER = 1m V1 = 0TR = 1u V2 = 12TD = 10m TF = 1u PW = 10m PER = 20mV1 = 0TR = 1u V2 = 12TF = 1u PW = 10m PER = 20m V1 = 0TR = 1u V2 = 1212V8V4V0V0s1ms2ms3ms4ms5ms6ms7ms8ms9ms10ms V(V6:+)TimeV2和V3的脉冲波形2)12V8V4V0V0s5ms10ms15ms20ms25ms30ms35ms40ms45ms50ms55ms60ms V(V6:+)TimeV4的脉冲波形Time0s 5ms10ms15ms20ms25ms30ms35ms40ms45ms50ms55ms60msV(V6:+)0V 4V8V12VV5的脉冲波形二，占空比a=27.3%时所设置的参数和脉冲波形： 1）V2TD = 0TF = 1u PW = 273u PER = 1mV1 = 0TR = 1u V2 = 12V3TD = 0TF = 1u PER = 1m V1 = 0TR = 1u V2 = 12Time0s0.5ms1.0ms1.5ms2.0ms2.5ms3.0ms3.5ms4.0ms4.5ms5.0msV(V6:+)0V 4V8V12VV2和V3的脉冲波形TD = 10m TF = 1u PW = 10m PER = 20mV1 = 0TR = 1u V2 = 12Time0s5ms10ms15ms20ms25ms30ms35ms40ms45ms50ms55ms60msV(V6:+)0V 4V8V12VV4的脉冲波形3）TF = 1u PW = 10m PER = 20m V1 = 0TR = 1u V2 = 12Time0s5ms10ms15ms20ms25ms30ms35ms40ms45ms50ms55ms60msV(V6:+)0V 4V8V12VV5的脉冲波形三，占空比a=81.8%时所设置的参数和脉冲波形： 1）V2TD = 0TF = 1u PW = 818u PER = 1mV1 = 0TR = 1u V2 = 12V3TD = 0TF = 1u PW = 818u PER = 1m V1 = 0TR = 1u V2 = 12Time0s0.5ms1.0ms1.5ms2.0ms2.5ms3.0ms3.5ms4.0ms4.5ms5.0msV(V6:+)0V 4V8V12VV2和V3的脉冲波形2）TD = 10m TF = 1u PW = 10m PER = 20mV1 = 0TR = 1u V2 = 12Time0s5ms10ms15ms20ms25ms30ms35ms40ms45ms50ms55ms60msV(V6:+)0V 4V8V12VV4的脉冲波形3）TF = 1uPW = 10mPER = 20mV1 = 0TR = 1uV2 = 1212V8V4V0V0s5ms10ms15ms20ms25ms30ms35ms40ms45ms50ms55ms60ms V(V6:+)TimeV5的脉冲波形四．主电路仿真分析电源输出是正弦波形（频率f=50Hz,周期T=20ms,电压幅值为311V）,Z1(IGBT1)的开通关断由脉冲控制信号V2决定，且为脉冲矩形波（周期PER=1ms,幅值为V2=12V，幅值维持时间PW为500us,上身时间TR为1us,下降时间TF为1us）, Z2(IGBT2)的开通关断由脉冲控制信号V3决定，且为脉冲矩形波（周期PER=1ms,幅值为V2=12V，幅值维持时间PW为500us,上身时间TR为1us,下降时间TF为1us），Z3(IGBT3)的开通关断由脉冲控制信号V4决定，且为脉冲矩形波（T=20ms,幅值为12V，幅值维持时间PW为10ms,上身时间TR为1us,下降时间TF为1us）, Z4(IGBT4)的开通关断由脉冲控制信号V5决定，且为脉冲矩形波（T=20ms,幅值为12V，幅值维持时间为10ms,上身时间为1us,下降时间为1us）。
当正弦电压波形为正值时，Z3(IGBT)导通为原先通过电感和电阻的负值电流续流，维持输出电流和电压的恒定，所以要设置导通的时间为半个周期：10ms；当正弦电压波形为过零后，Z4导通为原先通过电感和电阻的正值电流续流，设置导通的时间同样为半个周期：10ms。
设置仿真时间为10个周期：run to 200ms1）当a=50%时，输出U=AC110V：40A0ASEL>>-40AI(V7)400V0V-400V0s5ms10ms15ms20ms25ms30ms35ms40ms V(R1:2)Time占空比a=50%2）a=81.8%时，输出U=AC180V,输出的电压电流波形：40A0A-40AI(V7)400V0VSEL>>-400V0s5ms10ms15ms20ms25ms30ms35ms40ms V(R1:2)Time占空比a=81.8%，3）a=27.3%时，输出U=AC60V，输出的电压电流波形：40A0A-40AI(V7)400V0VSEL>>-400V0s5ms10ms15ms20ms25ms30ms35ms40ms V(R1:2)Time占空比a=27.3%，五．控制电路设计控制原理：图四所示是该DC／DC变换器控制系统的控制。
专用触发芯片SG3525所产生的仅仅只是 PWM 控制信号，强度不够，不能够直接去驱动IGBT，中间还需要有驱动电路。
另外，主电路会产生很大的谐波，很可能影响到控制电路中 PWM 信号的产生。
因此，还需要对控制电路和主电路进行电气隔离。
六．设计总结此次课程设计加深了自己对理论知识了解，学会了ORCAD软件的运用，懂得了分析问题的思路和方法，是一次让我受益匪浅的一次课程设计。
这次课程设计是我们理论联系实践的一个很好的机会，我们在小组的齐心协力下完成了课题。
在得到课题时，首先，我们先进行了系统的分析，通过书籍和网络整理出有用的资料。
然后，通过计算，分析，总结，最后我们确定下来了方案。
最后通过分工合作以及集体讨论思考的方法成功完成了此次课程设计。
在这之中，我们也遇见了不少问题，例如，元件的选择，最开始我选择的二极管的型号是1N5814，IGBT的型号是IRGBC20F （其实这2个元件都是我在网上找的设计图上用的，也不知道是否合理，参数怎么确认就选了，结果仿真的时候就是出不来，而且它还说我的一部分元件引脚是悬空的，致使我一直以为是我的元件选错了，当然这里面也有控制信号的参数设置不正确的错误。
），后来我们向汤老师请教错误原因，他给我们讲解了设计原理和脉冲参数的设置，我们很快就改了原理图但是还是仿真不出来，当时在实验室仿真的有很多同学，大家都不是很懂所以我也感觉很迷茫，后来我本来是想算了就用汤老师的原理图好了，但是在大部分同学去吃饭了或者回寝室了，朋友也走了，我在想反正一个人还是再来试一下，结果我仔细看了一下我的原理图让我吃惊的是我竟然把第Z3,Z4个IGBT的脉冲控制信号参数给设置错了，我实在是太粗心了，我开始和同学一起仿真就是不能出现正确的波形，还以为是元件或者脉冲控制参数有错，结果仿真波形达到了预期的效果，所以我总结了以下几点以待以后设计时注意：1，要以一个冷静的心态和环境氛围做事。