论文部分内容阅读
随着社会经济与电力电子技术的高速发展,电气设备的应用面更加广泛,高性能的交流调压技术也愈发成熟。近些年来,电力电子器件的发展也是突飞猛进,使用电力电子器件作为调压的控制元件也已成为最广泛的调压方式,但一般电力电子器件,如利用晶闸管的相控调压方式的输出电压和输出电流中含有大量谐波,就使得功率因数低,大功率电器的产生意味着人们对交流调压装置的性能要求也不断的提高,这就促使交流调压装置朝高电压,超大容量发展。本论文就是采用交流斩波电路,通过利用复杂可编程逻辑器件控制字设置脉宽调制的控制技术调节输出信号的占空比,从而调节斩波电路的输出电压。首先,论文介绍了交流斩波调压器的相关背景和发展现状,并阐述了交流斩波调压技术的基本原理,分析电路参数设计交流斩波调压器控制系统的部分方案设计。说明论文所设计的系统可以应用的对象。其次,根据设计系统的需求以及分析电路参数的结果,选取单相交流斩波调压电路的拓扑结构作为本论文设计的主电路拓扑结构,并选取适当的电力电子器件,设计外部电路的相关硬件电路,包括IGBT的选择以及IGBT驱动电路、滤波电路、保护电路的设计。再次,分别讨论并分析了不同负载种类斩控式、相控式、互补式、非互补式以及基于过零检测技术的控制时序,对交流斩波调压器控制系统的硬件设计,包括控制系统和过零检测电路的设计,并分析了交流斩波调压的相位调节频域关系。采用CPLD为主要芯片,并设计控制系统的软件,从而控制交流斩波调压器控制系统的占空比,并可以通过改变控制时序改变占空比,调节输出电压。最后,采用设计仿真软件Quartus ⅱ以及MATLAB对相关CPLD内部图形程序以及相关电路进行电力电子仿真,制作样机并进行长时间实验,分析所获得的波形。实验结果表明本论文设计的交流斩波调压器符合各项实际应用的要求,实现了电压的软过度的目的,并且不再出现短路,电压过冲和过电流现象。在具体应用中基本解决了以往交流斩波调压器电路中的短路,电压过冲和过电流现象,延长电气设备寿命2-3倍,最大节能可达40%,有很好的应用前景。