基于单片机控制单相交流可调稳压电源毕业设计

题目：

毕 业 设 计 报 告 书

基于单片机控制单相交流可调稳压电源

专 业 机电一体化 班 级 姓 名 指导教师

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目 录

第一部分 设计任务与调研………………………………………………………4 第二部分 设计说明…………………………………………………………………7 第三部分 设计成果…………………………………………………………………13 第四部分 结束语……………………………………………………………………22 第五部分 参考文献…………………………………………………………………23 第六部分 致谢…………………………………………………………………………24

第一部分 设计任务与调研

1.1 本课题研究背景及目的

在任一半个周期内通过对晶闸管触发角的控制，能够有效地调整输出端电压的有效值，该回路即为交流调压通路。交流调压通路普遍被利用在灯具的控制以及异步电机的软启动，也用以异步电机的调速。过去的电源中常常施用晶闸管相控整流电路，高电压小电流可控直流电源就需要多个晶闸管相串联，同理低电压大电流直流电源要多个晶闸管相并联。这些设想都是不实用的，采用交流调压通路可以解决此种弊端。在学习电力电子技术时，主要学到的交流调压电路是斩控式交流调压电路，历史的相控式的调压器，大多采用晶闸管作为开关组件，虽然其控制电路简单，功率较大，但当触发角增大时，功率因素也随即减小，输出电压波形畸变严重，电网存在不利的谐波污染。单相斩控式交流调压通路施用脉冲宽度调制器可以解决其缺点，使输出波形质量提高，实现高效率、小体积、容量大、动态过程快的功能。

随着经济的发展与科学的进步，一切工业、农业都离不开电，要得到持续、稳定、可靠的用电，电源起着至关重要的地位。本研究中的数控调压技术是电源技术中实践性最强的一门技术，渗透于各行各业。

由于负载的不断变化，使得电网电压时而陡升，时而骤减，电网电压波动及其严重。这些变化会给用电设备带来不可逆的损害，甚至给经济带来巨大的损失。在许多工业场合，需要十分稳定的交流工作电压，又不同于电网电压。比如当发电机拖动时，需要牵引电机从而得到稳定的正弦交流电压，并且在不一样的地方可能用到的电压也不同，所以，稳定度高、可靠性强、效率高的交流稳压电源的研究成为必要。

1.2 国内外研究状况及已有成果

近几十年来，电力电子技术已发展趋于完备，并自成体系，电子技术的应用领域越来越普遍，电子设备的类别也越发地多，电子设备与人们日常生活息息相关，任何电子设备都离不开可靠的电源。电力电子技术的飞速发展促发了各用电设备的智能化、集成化、微型化方向发展。用电设备的快速发展对电源的要求也日趋严格，电源技术也属电力电子技术范围，双方共同发展才有了当今的电力电子技术与电源技艺的蓬勃发展。至今，电源技术已成为十分重要的基础性的科技和产业，并且大量应用于每行每业，从平常的起居生活到最高级的科学技术都不能离开电源技术的配合和介入，向着高频率、高效率、高集成度、大电流、低压

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化发展。与此同时，为适应全球一体化的市场，电源封装技术也日趋国际化。

现今，在国内外电源市场中，各种线性稳压电源、交直流开关电源、高频整流逆变电源、电解质电源、电力操作电源、正弦调制电源、风光互补电源等已占据主导市场。

且用户最关心的问题是：产品价格、性能（性价比），是否便携，外观是否精美，品牌效应，及其使用寿命。这一切的硬性要求就驱使着镜内外电源技术朝着插件构造自动化、电气化，产品性能智能化、绿色化，应用技术数字化实用化的方向发展。从而，交流稳压电源有着很广阔的应用范围。

1.3 设计及研究方案

一般来说，单相交流稳压电源的频率恒定度相对来说较高，但因为有电源的热敏电阻和线路电阻，电网电压的幅值受负荷电流的作用很大，负荷电流越大，电网电压就递减地越快。所以，能够适时地依据负载端电压衰减情况来调节电压的幅值，以得到稳定的输出电压，成为设计单相交流稳压电源的主要任务。

设计单相交流稳压电源的关键是能量传递效率高，输出电压波形质量高。因此，为了获得优质的电压波形，一般采用模拟信号来调压，但效率偏低，且调压设备自身损耗大。为了具备高效率的稳压电源，可以采用定周期调节占空比的调压方式。本设计是基于单片机、PWM调制的一种数模结合的设计，可以有效的结合两者的优势。

1.4 设计过程及其研究内容

1.4.1 设计过程

1、整理思路，查阅书籍，上网搜索相关资料，并熟悉所需用软件；

2、构成大概模块，然后自己根据课题任务书的内容及要求设计子模块，进行编程仿真等；

3、找老师解疑，有些思路衔接不上的地方，经过老师的悉心指导，明白单相交流可调稳压电源的基本原理，及其各子模块的作用和原理；

4、根据子模块的仿真成功后，将离散的各部分汇总，形成大致框图； 5、通过翻阅书籍弄懂各单片机的作用于控制及其驱动方式，让自己清楚如何实现稳压的原理；

6、比较各种方案的利弊，确定最优方案；

7、利用软件进行编程仿真，看是否能达到理想的效果；