400伏高功率因数直流稳压电源设计毕业设计论文.docx
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400伏高功率因数直流稳压电源设计毕业设计论文
摘要
本论文主要阐述了输出电压采用分档切换方式的高性能直流稳压电源,该电源不仅具有开关电源体积小,损耗低的优点,还具有线性电源输出电压纹波小,输出特性好的优点。
并且引入单片机控制,使其在功能上具有一定智能化。
众所周知,许多科学实验都离不开电,并且在这些实验中经常会对通电时间、电压高低、电流大小以及动态指标有着特殊的要求,因此,如果实验电源不仅具有良好的输出质量而且还具有多功能以及一定的智能化,那么就省去了许多不精确的人为操作,取而代之的是精确的微机控制,而我们所要做的就是在实验开始前对一些参数进行预设。
本论文主要阐述了有关直流稳压电源的开关电源由于本身工作特性使得电磁干扰问题相当突出。
从开关电源电磁干扰的模型入手论述了开关电源电磁兼容问题产生的原因及种类,并给出了常用的抑制开关电源电磁干扰的措施、滤波器设计及参数选择。
关键词:
高功率因数,直流稳压电源,
Abstract
Thispaperexpoundstheoutputvoltagebymeansofhigh-performancesub-filetoswitchDCpowersupply,switchingpowersupplyofthepowernotonlysmallsize,lowlossadvantages,alsohasalinearpowersupplyoutputvoltageripple,outputcharacteristicsofagoodadvantage.AndtheintroductionofSCM,ithassomeintelligenceinfunction.Asweallknow,manyscientificexperimentscannotdowithoutelectricity,andoftenintheseexperimentswillpowerthetime,voltagelevel,currentandthedynamicparametershadspecialrequirements,therefore,iftheexperimentDianYuannotonlyhasgoodoutputquality,butalsowithmultiplefunctions,andsomeintelligence,thensavealotofimprecisehumanactionandreplaceitwithaprecisecomputercontrol,andweneedtodoistotestsomeparametersbeforethestartofthedefault.ThisthesisdescribedtheDCregulatedpowersupplyswitchingpowersupply,becauseoftheircharacteristicsmaketheworkofelectromagneticinterferencehasbeenoutstanding.Electromagneticinterferencefromtheswitchingpowersupplymodeloftheswitchingpowersupplyelectromagneticcompatibilitydiscussedthecausesandtypesofquestions,andgivesthecommonlyusedswitchingpowersupplyelectromagneticinterferencesuppressionmeasures,filterdesignandparameterselection
Keywords:
HighPower,FactorDCPowerSupplyDesign
目 录
第1章引言1
1.1设计的目的和意义1
1.2锁相技术的发展和研究现状2
第2章设计目标5
2.1PLL的组成原理5
2.2参数要求6
2.3框图设计7
2.4实现方案7
第3章系统实现13
3.1简单概述锁相频率合成原理13
3.2MC145163P介绍14
3.3VCO的选择20
3.4电路原理21
参考文献23
致谢词24
第1章引言
11.1设计的目的和意义
目的:
随着信息技术的普及推广,电力用户对电能质量的要求日益提高,其中最基本的一条是电压的稳定。
它是和系统中的无功状况是紧密相连的。
高功率因数稳压电源是一种既能起到稳压作用又可以提高电源输入端功率因数的高性能交流电源。
本文首先介绍了电能质量和无功功率的基本概念、传统交流稳压电源的形式及其特点和不足,接着提出一种新型的高功率因数稳压电源,随后对其关键技术进行了详细的介绍。
传统的交流稳压电源基本都属于耗能型。
其技术原理不外乎用稳压管或铁磁共振恒压变压器等非线性器件并辅以必要的电路实现对输出电压的自动调整,线路成熟,理论比较完善。
意义:
以利用磁饱和原理的交流稳压电源来讲,虽然可靠性高、寿命长、抗干扰性好、维护简单,但仍然存在着诸多难以克服的缺点:
体职大,重盘大,成本高;效率低,自耗电多;波形失真大;稳压性能一般,做到1%已属不易。
新型高效电力电子器件的不断涌现、电力变换技术和控制理论的飞速发展以及微处理器技术的日新月异,源源不断地为稳压电源的发展看注入着新的生机和活力,它的另一分支——开关稳压电源获得了更为迅猛地发展。
其机理在于通过控制开关器件的导通时间来达到稳定输出电压的目的。
与传统的耗能型稳压电源相比,开关电源的体积缩小而效率、稳定性等指标却得到了显著的提高。
它的的一个发展趋势是高频化,即将开关器件的开关频率由20kHz提高到100—500kHz或更高。
高频电源可用轻便的高频变压器代替笨重的工频变压器,从而使电源体积减少,重量减轻,而且使动态特性和稳定性得到改善,抑制干扰容易,并为更大功率开关电源的集成化和自动化生产打下基础。
(1)但这种电源有一些先天不足。
轻型化、低噪音、多功能、智能化和高可靠性是目前稳压电源的发展趋势。
将高频开关电源技术引入到交流稳压电源中,简化控制电路,降低成本,提高可靠性,增大功率,使交流稳压电源开关化,减少采用工频变压器和低频电感是交流稳压电源研究的新方向。
高功率因数稳压电源是采用开关电源技术的一种补偿功率因数
在交流电路中,电压与电流之间的相位差(Φ)的余弦叫做功率因数,用符号cosΦ表示,在数值上,功率因数是有功功率和视在功率的比值,即cosΦ=P/S
功率因数的大小与电路的负荷性质有关,如白炽灯泡、电阻炉等电阻负荷的功率因数为1,一般具有电感或电容性负载的电路功率因数都小于1。
功率因数是电力系统的一个重要的技术数据。
功率因数是衡量电气设备效率高低的一个系数。
功率因数低,说明电路用于交变磁场转换的无功功率大,从而降低了设备的利用率,增加了线路供电损失。
所以,供电部门对用电单位的功率因数有一定的标准要求。
最基本分析:
拿设备作举例。
例如:
设备功率为100个单位,也就是说,有100个单位的功率输送到设备中。
然而,因大部分电器系统存在固有的无功损耗,只能使用70个单位的功率。
很不幸,虽然仅仅使用70个单位,却要付100个单位的费用。
在这个例子中,功率因数是0.7(如果大部分设备的功率因数小于0.9时,将被罚款),这种无功损耗主要存在于电机设备中(如鼓风机、抽水机、压缩机等),又叫感性负载。
功率因数是马达效能的计量标准。
(2)基本分析:
每种电机系统均消耗两大功率,分别是真正的有用功(叫千瓦)及电抗性的无用功。
功率因数是有用功与总功率间的比率。
功率因数越高,有用功与总功率间的比率便越高,系统运行则更有效率。
(3)高级分析:
在感性负载电路中,电流波形峰值在电压波形峰值之后发生。
两种波形峰值的分隔可用功率因数表示。
功率因数越低,两个波形峰值则分隔越大。
保尔金能使两个峰值重新接近在一起,从而提高系统运行效率。
直流稳压电源的应用在现代人们的日常生活中相当的普遍,选择做此项目,可以熟练的掌握此项技术,更利于所学知识的巩固及能力的提高。
理论更贴近实际。
对自已的长远发展有着深远的影响。
学习制作直流稳压电源可以:
学习基本理论在实践中综合运用的初步经验,掌握模拟电路设计的基本方法、设计步骤,培养综合设计与调试能力。
学会直流稳压电源的设计方法和性能指标测试方法。
培养实践技能,提高分析和解决实际问题的能力。
2设计任务及要求
电路图设计要求
(1)确定目标:
确定整个系统是由哪些模块组成,了解各个模块之间的信号传输,并画出直流稳压电源方框图。
(2)系统分析:
根据系统功能,选择各个模块所用的电路形式。
(3)参数选择:
根据系统指标的要求,确定各模块电路中元器件的参数。
(4)总电路图:
连接各模块电路。
3电路安装及调试要求
(1)为提高动手能力,要求自行设计印刷电路板,并完成焊接。
(2)在每个模块电路的输入端加一信号,测试输出端信号,以验证每个模块能否达到所规定的指标。
(3)重点测试稳压电路的稳压系数。
(4)将各模块电路连起来,整机调试,并测量该系统的各项指标。
4总体设计思路
5直流稳压电源设计思路
(1)电网供电电压交流220V(有效值)50Hz,要获得低压直流输出,首先必须采用电源变压器将电网电压降低获得所需要交流电压。
(2)降压后的交流电压,通过整流电路变成单向直流电,但其幅度变化大(即脉动电压增大)。
(3)脉动大的直流电压须经过滤波电路变成平滑,脉动小的直流电,即将交流成份滤掉,保留其直流成份。
(4)滤波后的直流电压,再通过稳压电路稳压,便可得到基本不受外界影响的稳定直流电压输出,供给负载RL。
6直流稳压电源原理
直流稳压电源是一种将220V工频交流电转换成稳压输出的直流电压的装置,它需要经过变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成,见图3-1所示。
四个环节的工作原理如下:
(1)电源变压器:
是降压变压器,它将电网220V交流电压变换成符合需要的交流电压,并送给整流电路,变压器的变比由变压器的副边电压确定。
(2)整流滤波电路:
整流电路将交流电压Ui变换成脉动的直流电压。
再经滤波电路滤除较大的纹波成分,输出纹波较小的直流电压U1。
常用的整流滤波电路有全波整流滤波、桥式整流滤波等。
(3)滤波电路:
可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除,从而得到比较平滑的直流电压各滤波电容C满足RL-C=(3~5)T/2,或中T为输入交流信号周期,RL为整流滤波电路的等效负载电阻。
(4)稳压电路:
稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定,不随交流电网电压和负载的变化而变化。
常用的集成稳压器有固定式三端稳压器与可调式三端稳压器。
常用可调式正压集成稳压器有CW317(LM317)系列,它们的输出电压从1.25V-37伏可调,最简的电路外接元件只需一个固定电阻和一只电位器。
其芯片内有过渡、过热和安全工作区保护,最大输出电流为1.5A。
其典型电路如下图,其中电阻R1与电位器R2组成输出电压调节器,输出电压Uo的表达式为:
Uo=1.25(1+R2/R1)式中R1一般取120-240欧姆,输出端与调整端的压差为稳压器的基准电压(典型值为1.25V)。
整流电路常采用二极管单相全波整流电路,电路如图3-2所示。
在u2的正半周内,二极管D1、D
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