基于单片机的无触点补偿式交流稳压装置设计

摘要

随着电力电子技术的发展，很多设备都要求稳定的交流电源供电，但是交流供电系统存在电力欠缺、电网不尽合理等问题。这一切都会导致用电设备出现工作不正常、精度下降等问题，甚至造成意外的损坏。交流供电品质的改善成了保证系统正常工作的前提。
　　 传统的交流稳压电源存在效率低、触点磨损、反应时间长、稳压精度低等问题。针对目前交流稳压电源的不足，本文设计了一种基于单片机的无触点自动补偿式交流稳压装置。该装置包括硬件部分和软件部分的设计，其中硬件部分主要包括以下模块电路的设计：主电路，电源控制电路，电压采样电路，过零点检测电路，过欠压保护电路，辅助电源电路，双向晶闸管触发电路，电源功率因数检测电路和单片机接口电路等。主电路采用交流斩波的方法进行电压补偿，交流斩波电路以PWM的方式进行控制。单片机和有关元件构成反馈控制网络，控制补偿电压的大小和同步，从而使系统保持稳定的输出电压并使其具有较高的功率因数。
　　 软件部分采用模块化的设计思想将系统软件进行功能块的划分，主要包括两部分：控制部分和检测、显示部分。详细的介绍了各个部分的具体功能，并给出各功能算法及其流程图。控制部分负责选用补偿电压的方式和调整补偿电压的大小：检测、显示部分负责实时地将电源输出电压幅值、电流幅值、功率及功率因数显示在液晶屏幕上。
　　 本文设计的交流稳压电源具有无触点、调压范围宽、稳压精度高、动态响应速度快、功率因数和效率比较高等特点。最后，对样机进行了实验测试，并对试验结果进行分析，实验结果完全符合设计要求。该论文方案对设计无触点交流稳压电源具有参考价值。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪论

1.1论文的研究背景

1.2国内交流稳压电源的发展现状

1.2.1铁磁谐振式交流稳压器

1.2.2磁放大器式交流稳压器

1.2.3滑动式交流稳压器

1.2.4感应式交流稳压器

1.2.5晶闸管交流稳压器

1.2.6补偿式交流稳压器

1.2.7数控式交流稳压器和步进式稳压器

1.2.8净化式交流稳压器

1.3国外交流稳压电源的发展现状

1.4交流稳压电源的发展趋势

1.5论文的意义

1.6论文的主要研究工作及本文内容结构

1.7本章小结

2交流稳压电源的总体结构设计

2.1主要设计技术参数

2.2补偿原理

2.3电源整体结构介绍

2.4系统主要器件的选择

2.4.1.补偿变压器的选择

2.4.2 IGBT的选择

2.4.3双向晶闸管的选择

3系统硬件电路设计

3.1稳压电源主电路结构

3.1.1补偿电路

3.1.2交流斩波电路

3.1.3短路保护报警电路

3.2电源控制电路设计

3.2.1控制芯片简介

3.2.2控制电路原理

3.3采样电路设计

3.4过零点检测电路设计

3.5过、欠压保护电路

3.6辅助电源电路

3.7双向晶闸管触发电路

3.8电源功率因数检测电路

3.9控制单片机接口电路

3.10显示部分接口电路

4系统软件设计

4.1控制部分程序设计

4.2检测与显示部分程序

4.2.1 A/D转换程序设计

4.2.2功率因数检测程序设计

4.2.3液晶显示程序

4.3程序设计小结

5试验结果与分析

5.1调试注意事项

5.2试验结果

5.2.1输入电压变化时的输出电压结果

5.2.2负载变化时所测的输出电压结果

5.2.3结果分析

结 论

参考文献

附录A系统软件的重要程序模块源代码

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致 谢