正弦波同步移相觸發(fā)電路畢業(yè)論文綜述

1、西安科技大學(xué)高新學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)正弦波同步移相觸發(fā)電路摘要電力電子技術(shù)是研究采用電力電子器件實(shí)現(xiàn)對(duì)電能的換和控制的科學(xué)，是20世紀(jì)50年代誕生70年代迅速發(fā)展起來(lái)的一門多學(xué)科互相滲透的綜合性技術(shù)學(xué)科。這些技術(shù)包括 以節(jié)約能源、提高照明質(zhì)量為目的的綠色照明技術(shù)。以節(jié)約能源、提高運(yùn)行可靠性并更好 地滿足產(chǎn)要求為目的的交流變頻調(diào)速技術(shù)以提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、可控制性為目 的，并可有效節(jié)能的靈括、柔性、交流輸電技術(shù)等等。隨著電力半導(dǎo)體制造技求、徽電子 技術(shù)、汁算機(jī)技術(shù)以及控制理論的不斷進(jìn)步。電力電子技求向著大功率、高頻化及智能化 方向發(fā)展，應(yīng)用的領(lǐng)域?qū)⒏訌V闊。八十年代末期和九十年代初期發(fā)展起來(lái)的、以

2、功率 MOSFE和IGBT為代表的、集高頻、高壓和大電流于一身的功率 導(dǎo)體復(fù)合器件表明傳統(tǒng)電 力電子技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入現(xiàn)代電力電子時(shí)代。電力電子線路的基本形式之一即交流一交流一交流變換電路它是將一種形式的交流 電能變換成另一種形式交流電能電路。交流調(diào)壓器與常規(guī)的交流調(diào)壓變壓器相比它的體積 和重量都要小得多。交流調(diào)壓器的輸出仍是交流電壓它不是正弦波其諧波分量較大功率因 數(shù)也較低。正弦波同步移相觸發(fā)電路分析研究了在交一交變頻器中采用正弦波移相觸發(fā)電路對(duì) 輸出電壓的影響，加深理解正弦波同步移相觸發(fā)電路的工作原理及各元件的作用，掌握正 弦波同步移相觸發(fā)電路的調(diào)試方法，并介紹了一種功能齊全的正弦波移相觸發(fā)電路

3、及其應(yīng) 用。正弦波同步移相觸發(fā)電路由同步移相，脈沖放大等單元電路組成，對(duì)同步移相、脈沖 放大、強(qiáng)觸發(fā)等將做詳細(xì)的講解。關(guān)鍵詞：變頻器；正弦波；觸發(fā)電路；輸出電壓；移相控制電壓Sine wave synchronous trigger circuitAbstractPower electronic technology is based on a power electronic device for power transfer and control of science, is a comprehensive subject of a multi-disciplinary nineteen

4、 fifties was born in 70s with the rapid development of mutual infiltration. These techniques include green lighting technology to save energy, improve the quality of lighting for the purpose of. To save energy, improve the running reliability and better meet the requirement of production for ACvaria

5、ble frequency speed control technology for the purpose to improve the stability of power system operation, the control for the purpose, and may be effective in saving spirit includes, flexible, AC transmission technology. With the development of power semiconductor manufacturing technology, Hui Elec

6、tronic Technology, computer technology and the continuous progress of control theory. Power electronic technology towards high power, high frequency and intelligent direction, field of application will be more broad. Development of the late eightys and early ninetys, with the power of MOSFET and IGB

7、T as the representative, set power conductor composite device of high frequency, high voltage and large current in a show that the traditional power electronic technology has entered the modern era of power electronics.Oneof the basic forms of power electronic circuit AC- AC- ACconverter which is a

8、form of AC can be changed into another form of alternating current circuit. AC voltage regulator with conventional AC voltage transformer compared to its volume and the weight should be much smaller. AC output AC voltage regulator is it not sine wave the harmonic component big power factor is low.Si

9、ne wave synchronous trigger circuit analysis of the effect of triggering circuit on the output voltage by wave phase shift in the AC-AC converter, deepen understanding of sine wave synchronous phase-shift trigger circuit operation principle and the function of each component, master debugging method

10、 of sine wave synchronous phase-shift trigger circuit, and introduces the sinusoidal phase shift a full-featured trigger circuit and its application.Sine wave synchronous trigger circuit of synchronous phase, pulse amplification unit circuit, the synchronous phase shift, pulse amplification, strong

11、triggering will make detailed explanation.Keywords: inverter; sinusoidal; trigger circuit; the output voltage phase control voltage;西安科技大學(xué)高新學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)目錄1、 前言 12、工作原理及電路設(shè)計(jì) 22.1工作原理 22.2同步的實(shí)現(xiàn) 32.3正弦波移相 42.4仿真原理圖及結(jié)果 73、結(jié)論 104、附錄 114.1、相位平衡條件 114.2 .電路能否自激振蕩的判斷 114.2.1放大電路的移相A 114.2.2反饋網(wǎng)絡(luò)的移相F 125、參考文獻(xiàn) 146、致

12、謝 15/、八1、前言在企業(yè)的大型異步電動(dòng)機(jī)和同步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速領(lǐng)域，交一交變頻率高、控制功率大， 越來(lái)越受到人們的青睞。交流電動(dòng)機(jī)供電的交一交變頻器為了減小諧波的影響和提高變頻 器的功率因數(shù)，輸出波形通常采用正弦波、梯形波或方波。特別是對(duì)輸出采用正弦波的交 一交變頻的晶閘管低頻電源來(lái)講，觸發(fā)電路的同步信號(hào)采用的正弦波對(duì)輸出電壓的波形有 很大的影響。電力電子技術(shù)主要是用半導(dǎo)體電子器件進(jìn)行功率變換、控制及開斷電路的應(yīng)用技術(shù) , 支持該領(lǐng)域的三大支柱是電能技術(shù)、電子技術(shù)和控制技術(shù) , 反過來(lái)電力電子技術(shù)又推動(dòng)了 這些技術(shù)的發(fā)展。電力電子技術(shù)是以電能的電壓、電流、頻率、相位等為轉(zhuǎn)換形式 , 尤其 是以

13、大功率的頻率轉(zhuǎn)換直流是頻率為零的交流為主要對(duì)象 , 向所有用電部門擴(kuò)展。當(dāng)今 , 電 力電子技術(shù)已成為包括材料、器件、電路、裝置 , 系統(tǒng)、傳感器、控制在內(nèi)的一體化有機(jī) 整體。162、工作原理及電路設(shè)計(jì)2.1工作原理正弦波同步移相觸發(fā)電路由同步移相、脈沖放大等環(huán)節(jié)組成。其觸發(fā)電路圖如圖2-1 :a、同步信號(hào)由有效值為30V的正弦交流電提供，當(dāng)U為負(fù)半周時(shí)，VT1截止，VD1導(dǎo) 通，此時(shí)，TP1電壓值為-0.7V。當(dāng)U為正半周時(shí)，VD1截止，VT1導(dǎo)通，并將TP1的電位 前置為+0.7V。此為TP1 一周期內(nèi)的電壓變化情況。b. 當(dāng)U為負(fù)半周時(shí)，VT1截止，+15V電源通過R6給C5充電，此時(shí)T

14、P2電位為+15V, 當(dāng)U為正半周時(shí)，VT1導(dǎo)通，此時(shí)回路為+15V-R6-VT1接地導(dǎo)通，所以，TP2的電位為 0.3 （約等于0V。此為TP2一周期內(nèi)的電壓變化情況。C.當(dāng)U為負(fù)半周時(shí)，VT1截止，導(dǎo)通回路為+15V-R7 VT2-接地，TP3的電位前置到 0.7V，當(dāng)U為正半周時(shí)，VT1導(dǎo)通，C5左端的電位突降，因?yàn)镃5原處于充電狀態(tài)，其電 壓不能突變，所以右端電位也會(huì)突降，所以 TP3通過VD2也會(huì)突降，C5放完電后，TP3的 電位恢復(fù)到原來(lái)的0.7V。此為TP3一周期內(nèi)的電壓變化情況。d. 當(dāng)U為負(fù)半周時(shí)，VT1截止，VT2導(dǎo)通,導(dǎo)通電路為+15V-R8-VT2-接地，此時(shí)TP4 電

15、壓為0V （實(shí)為0.3V）,當(dāng)U為正半周時(shí)，TP3電位突變，VT2是截止的，此時(shí)，導(dǎo)通電 路+15V-R8 VT3, TP4電位值為0.7V。TP3電位突變后，VT2重新導(dǎo)通，TP4電壓為0V（實(shí)為0.3V）。此為TP4一周期內(nèi)的電壓變化情況。e. 當(dāng)U為負(fù)半周時(shí)，VT1截止，VT2導(dǎo)通時(shí)，電源電壓+15V, R9, VD6 VT2對(duì)C7充電 至15V左右，TP5為一電位值，當(dāng)U為正半周時(shí)，TP3電位突變，VT2截止，VT3導(dǎo)通，導(dǎo) 通回路為+15V-R9-VD6-VT3,所以TP5電位值為0V （實(shí)為0.3V）。TP3電位突變完后， VT2導(dǎo)通,VT3截止，TP5點(diǎn)電位恢復(fù)到原來(lái)值。此為 T

16、P5周期內(nèi)的電壓變化情況。圖2-2正弦波同步移相觸發(fā)電路的典型波形正弦波同步移相觸發(fā)電路的各點(diǎn)典型波形如圖 2-2所示。電位器RP1 RP2 RP3均已 安裝在面板上，同步變壓器副邊已在內(nèi)部接好，所有的測(cè)試信號(hào)都在面板上引出。2.2同步的實(shí)現(xiàn)在正弦波同步移相觸發(fā)電路中實(shí)現(xiàn)同步主要分為：1、根據(jù)主電路的結(jié)構(gòu)，負(fù)載的性質(zhì)及觸發(fā)電路的形式與脈沖移相范圍的要求，確定該觸發(fā)電路的同步電壓UT與對(duì)應(yīng)晶閘管陽(yáng)極電壓之間的相位關(guān)系。2、根據(jù)電源變壓器的接法，以電網(wǎng)某線電壓作參考矢量，3、根畫出電源變壓器次級(jí)電壓的矢量，從而確定相對(duì)應(yīng)的同步電壓和同步線電壓矢量 據(jù)同步變壓器次級(jí)線矢量位置，確定同步變壓器鐘點(diǎn)數(shù)2

17、.3正弦波移相移相式正弦波是由三節(jié) RC超前或滯后移相反饋網(wǎng)絡(luò)和反相放大器組成，常用于產(chǎn)生 低頻正弦信號(hào)。三節(jié)RC電路含180o相移，與負(fù)饋放大器正好在該頻率上構(gòu)成正反饋，與 負(fù)反饋放大器正好在該頻率上構(gòu)成正反饋，滿足振蕩的相位平衡條件仙麗嚴(yán)，若適當(dāng)選擇穩(wěn)幅負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)的反饋電阻 FF,使放大器閉環(huán)增益大于 1,即滿足振蕩的振幅條件，就能在輸出端得到正弦波振蕩信號(hào)。圖2-3用相量圖表示了簡(jiǎn)單串聯(lián)電路中電阻和電容兩端的電壓、UC和輸入電壓U的關(guān)系，值得注意的是：相量法的適用范圍是正弦信號(hào)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)，并且在 R C的值都已 固定的情況下，由于 Xc的值是頻率的函數(shù)，因此，同一電路對(duì)于不同頻率正弦信號(hào)

18、的相 量圖表示并不相同。在這里，同樣的移相電路對(duì)不同頻率信號(hào)的移相角度是不會(huì)相同的， 因此設(shè)計(jì)中一定要針對(duì)特定的頻率進(jìn)行。R_ _ 1 1;Co11_Io UooH J0 UoUr -!.IC工1R4.UJUc圖2-3簡(jiǎn)單的RC移相我們一般將RC與運(yùn)放聯(lián)系起來(lái)組成有源的移相電路，圖 2-4是個(gè)典型的可調(diào)移相電 路，它實(shí)際上就是圖2-3中兩個(gè)移相電路的選擇疊加：在圖 2-3兩個(gè)移相電路之后各自增 加了一個(gè)跟隨器，然后用一個(gè)電位器和一個(gè)加法器進(jìn)行選擇相加。圖2-4 典型的有源RC移相電路如果用相量法來(lái)表示輸出量和輸入量的關(guān)系，我們可以得到圖2-4電路的兩個(gè)方程:5 _ 1 -j RC2 2 2Ui

19、 IRCU2H2 j -U i這里我們可以將以上方程稱為用相量形式表示的傳遞函數(shù)或傳遞方程。以上兩個(gè)傳遞方程實(shí)際上就是圖2-3兩個(gè)電路的傳遞方程，它們表示出了輸出信號(hào)和 輸入信號(hào)之間的關(guān)系，從相位來(lái)看，如果把輸入信號(hào)看成是在橫軸正向的單位為1的信號(hào),則傳遞方程的實(shí)部對(duì)應(yīng)著輸出信號(hào)所處的橫坐標(biāo)，虛部則對(duì)應(yīng)輸出信號(hào)所處的縱坐標(biāo)，由 于以上傳遞方程的分母恒大于零，因此H1表示經(jīng)過ICi后的信號(hào)相位在第4象限（實(shí)部為正，虛部為負(fù)），而H2表示經(jīng)過IC2后的信號(hào)相位在第1象限（實(shí)部為正，虛部也為正）。 至于移相的具體角度則應(yīng)該是輸入頻率的函數(shù)。對(duì)圖2-3和圖2-4電路，經(jīng)過兩個(gè)簡(jiǎn)單移相電路的相移角度分別

20、是 1=arctg （- 3 RC 和 2=arctg （1/ 3 RQ對(duì)于周期為2n RC勺信號(hào)來(lái)說(shuō)，角頻率3 =1/RC這時(shí)的移相角度分別為-45。和+45, 在這種情況下，圖2-4電路的移相角度不會(huì)大于土 45，當(dāng)圖2-4電路的電位器調(diào)到盡頭 都達(dá)不到規(guī)定的移相角度時(shí)，可考慮改變電路參數(shù)或者改變電路。在不改變?cè)?shù)的情況下，一個(gè)很笨的方法可以這樣來(lái)做：如果圖 2-4中的移相角 度在Rw向下調(diào)節(jié)的過程中逐漸接近要求，但將FW的滑動(dòng)臂調(diào)到最下方仍然達(dá)不到理想結(jié)果 時(shí)，我們就可以去掉IC1和IC3,再在IC2后面加一個(gè)同樣的IC2電路，只不過這時(shí)可以把電 阻R換成可調(diào)電阻以改變移相的角度。有

21、人會(huì)把圖2-4中IC1電路和IC2電路說(shuō)成是低通電路和高通電路，因?yàn)樵谟性礊V波器 中，這兩個(gè)電路確實(shí)是起到了低通和高通的作用。但正如我們這里只稱圖 2-3中間的電路 是基本的RC移相電路，而不說(shuō)它是微分電路、耦合電路、隔直電路、復(fù)位電路和高通電路一樣，我們這里主要利用了圖2-4電路的移相作用，因此我們這里就只說(shuō)它是移相電路。 實(shí)際上，很多有源濾波器都有移相作用，在有源濾波器中考慮的主要是電路的幅頻特 性，而我們這里更重視的是相頻特性。在得到電路的傳遞函數(shù)后，我們可以直接用j co代替原傳遞函數(shù)中的s，這樣就得到用相量形式表示的傳遞函數(shù)或稱傳遞方程。然后有理化 分母，并分析傳遞方程的實(shí)部和虛部，

22、從而就可以得到移相的角度，具體的移相角度應(yīng)該 是 = tg -1 （傳遞方程虛部）/（傳遞方程實(shí)部）注意第1象限和第3象限的相應(yīng)角度具有相同的正切值，同樣第 2象限和第4象限的 相應(yīng)角度也有相同的正切值，因此在使用公式“ = tg -1（傳遞方程虛部）/（傳遞方程實(shí)部）”之前，應(yīng)該首先分析輸出信號(hào)所在的象限。利用這種方法，我們可以得到一些移相角度更廣泛的電路。圖2-6270360移相圖2-5和圖2-6還是可看成是基本的RC移相電路，它實(shí)際上就是圖2-4中的 心和ICi 電路，圖2-5電路的移相作用和圖2-4的IC2電路一致，和圖2-4的兩個(gè)電路不同的是，圖2-5和圖2-6電路能對(duì)電路移相后的幅

23、度進(jìn)行一定 的補(bǔ)償。以上電路的移相網(wǎng)絡(luò)都在同相輸入端，其移相角度也都限制在第1和第4象限，如果我們把輸入信號(hào)放到反相輸入端，把移相網(wǎng)絡(luò)也放到反相的輸入端和反饋環(huán)節(jié)，則移相角 度會(huì)遷移到第2和第3象限，其電路分別見圖7和圖&圖 2-7 90 180 移相圖 2-8 18 0_270 移相以上移相電路分別包括了整個(gè) 360的四個(gè)象限，在應(yīng)用時(shí)還要注意其應(yīng)用頻率和元 件參數(shù)的關(guān)系，參數(shù)選得不同，移相的角度就會(huì)不同，一般說(shuō)來(lái)，在靠近某移相電路的極 限移相角度附近，其元器件的選擇是十分困難的。以上每個(gè)電路調(diào)節(jié)的范圍都局限在90以內(nèi)，要使其調(diào)節(jié)的范圍增大，可以采用圖2-7和圖2-8的電路。圖2-9 018

24、 0超前移相圖2-10 018 0滯后移相電路的傳遞方程推導(dǎo)都比較麻煩，我們僅對(duì)圖2-9電路進(jìn)行了推導(dǎo)，并將推導(dǎo)的主要結(jié)果列出如下：j RC1 j RCUR2Uj_Uo 二kUj _UoR十r2由 u = U _、Uo k(1 + 時(shí)2r2c2時(shí)2r2c2 _ j時(shí)RC H j222Uik1 +O R C )以上傳遞方程的虛部為負(fù)，而實(shí)部則根據(jù)角頻率、電容和各電阻的具體值可分別取為 正值或負(fù)值，因此該電路的移相角度可以在第3和第4象限之內(nèi)，也可稱之為0-180超前移相。如果取R=R，則k=0.5，這樣在角頻率為1/( RC時(shí)，圖9和圖10電路就分別為+90 移相和-90 移相。以上分析都只考慮

25、了各個(gè)電路的移相特性，實(shí)際上每個(gè)電路除了有移相功能外，也一 定會(huì)對(duì)信號(hào)的幅度進(jìn)行不同程度的衰減，因此在移相過程中或移相后，我們還要注意對(duì)其 進(jìn)行一定的幅度補(bǔ)償，這一般可以通過同相放大電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。2.4仿真原理圖及結(jié)果圖2-11原理圖圖2-12仿真圖該集成模塊內(nèi)部主要由“同步寄存器”、“基準(zhǔn)電源”、“正弦波形成電路”、“移相電 源”、“正弦波比較電路”和“邏輯控制功率放大”等功能塊組成。同步信號(hào)由TCA78集成觸發(fā)器的第五腳輸入，“過零檢測(cè)”部分對(duì)同步電壓信號(hào)進(jìn)行 檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)到同步信號(hào)過零時(shí)，信號(hào)送“同步寄存器”，“同步寄存器”輸出控制正弦波 發(fā)生電路，正弦波的斜率大小第九腳外接電阻和十腳外接

26、電容決定 ；輸出脈沖寬度由十二 腳外接電容的大小決定；十四腳、十五腳輸出對(duì)負(fù)半軸和正半軸的觸發(fā)脈沖，移相控制電壓由11腳輸入。在圖2-11中，單位器RP住要調(diào)節(jié)正弦波的斜率，電位器 PR測(cè)調(diào)節(jié)輸入的控制移相 電壓，脈沖從 1 4腳、 1 5腳輸出，輸出的脈沖恰好互差 180度，變壓器起耦合隔離作用。3、結(jié)論采用正弦波移相觸發(fā)電路調(diào)制方案的低頻電源，其輸出電流越大，性能優(yōu)勢(shì)越明顯， 故障率低。通過對(duì)正弦波移相觸發(fā)電路的研究使我加深了對(duì)課本專業(yè)知識(shí)的理解平常都是理論 知識(shí)的學(xué)習(xí)在此次學(xué)習(xí)有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合從 實(shí)踐中得過程中我更進(jìn)一步地熟悉了正弦波移相觸發(fā)電路的原

27、理和電路的設(shè)計(jì)。當(dāng)然在這 個(gè)過程中我也遇到了困難查閱資料相互通過討論。我準(zhǔn)確地找出了我們的錯(cuò)誤并糾正了錯(cuò) 誤這更是我們的收獲不但使我們進(jìn)一步提高了我們的實(shí)踐能力也讓我們?cè)谝院蟮墓ぷ鲗W(xué) 習(xí)有了更大的信心。這次設(shè)計(jì)過程使我懂得了只出結(jié)論從而提高了自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能 力。在學(xué)習(xí)中遇到了不少困難但也讓我學(xué)到了一些課本上沒有的知識(shí)進(jìn)一步的提高了我的 能力。讓我收獲最大的是我發(fā)現(xiàn)了自己對(duì)以前的知識(shí)理解的不夠深刻掌握得不夠牢固通過 這次我把以前所學(xué)的知識(shí)重新溫故，讓我受益菲淺。4、附錄正弦波振蕩器是一種不需外加信號(hào)，能自動(dòng)將直流電能轉(zhuǎn)換成具有一定頻率、一定幅 度和一定波形的交流信號(hào)的自激振蕩電

28、路。正弦波振蕩器要產(chǎn)生穩(wěn)定的正弦波振蕩，電路 必須要滿足振蕩的起振和平衡的振幅和相位條件，實(shí)現(xiàn)放大-選頻一正反饋-再放大，不斷自激，產(chǎn)生輸出信號(hào)的過程，如圖4-1。Vi =Yi*孜大選頻r電路電路；圖4-1正弦波振蕩器4.1、相位平衡條件正弦波振蕩器要穩(wěn)定產(chǎn)生持續(xù)等幅振蕩的平衡過程，除滿足振幅平衡條件外，還必須 滿足相位平衡條件，即： A + F = 2n n （n = 0，1， 2，）A是放大電路的移相； F是反饋網(wǎng)絡(luò)的移相。4.2 .電路能否自激振蕩的判斷正弦波振蕩器中，能出現(xiàn)相位變化的有放大和反饋兩部分，對(duì)這兩部分電路的移相進(jìn) 行分析、歸納，有助于增強(qiáng)振蕩器自激振蕩條件的理解，提高自激振蕩判斷的解題能力。4.2.1放大電路的移相 A放大電路的移相主要決定于放大電路的形式。常用的放大電路有：晶體三極管放大器、 場(chǎng)效應(yīng)管放大器、差分放大器和集成運(yùn)放等。職業(yè)中專只討論晶體三極管放大器和集成運(yùn) 放電路。a晶體三極管放大器分共射、共基、共集三種組態(tài)。共射電路移相 A = n。（見圖4-2 ）共基電路移相 A = 0。（見圖4-3）共集電路移相 A = 0。（見圖4-4）圖4-2共射電路移相圖4-3共基電路移相圖4-4共集電路移相b、集成運(yùn)放電路有同相輸入和反相輸入兩種。同相