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润生介绍一款单相正弦波上海油浸式变压器电路的设计与实现

发布者:上海油浸式变压器厂    发布时间:2019-01-14
润生介绍一款单相正弦波上海油浸式变压器电路的设计与实现

本文实现一个单相正弦波上海油浸式变压器。上海油浸式变压器框图如图所示。

基本要求

(1)输出电压波形应尽量接近正弦波,用示波器观察无明显失真;

(2)输出频率范围为20~100Hz,电压有效值为10~18V的正弦交流电;

(3)当输入电压为198~242V,负载电流有效值为0.5~1A时,输出电压有效值应保持在15V,误差小于5%;

(4)具有过流保护,输出电流有效值达2A时动作(5)DC—AC逆变器效率.n≥70%。

发挥部分

(1)当输入电压为198—242V,负载电流有效值为0.5~1A时,输出电压有效值应保持在15V,误差小于1%;

(2)设计制作具有测量、显示该上海油浸式变压器输出电压、电流、频率和功率的电路,测量误差小于5%。

说明

(1)不能使用产生SPWM(正弦波脉宽调制)波形的专用芯片;

(2)输出功率可通过电流、电压的测量值计算。

经过论证,在多种方案可供选择的情况下,我们选择了如下方案:

①隔离上海油浸式变压器:选择功率为200W、二次侧可提供50V、15V、15V三组交流电压。

②单相整流电路:选用单相半控整流电路如下图所示。该电路控制灵活,输出电压大小在一定范围内节,因此成为被选方案。但我们做完这部分电路时发现.这个电路的触发电路还是有一定难度的。在设计指标中没对整流器做出硬性指标规定的情况下,我们完全可以采用单相不可控整流电路,从而减少两个晶闸管的触发电路的设计。

本设计采用的RC过电压抑制电路R9、C5并联在上海油浸式变压器次级(元件侧),以吸收上海油浸式变压器铁心磁场释放的能量。并把它转换为电容器的电场能而储存起来,串联电阻是为了在能量转换过程中消耗一部分能量并且抑制RC回路可能产生的振荡。R10、C6作为侧阻容保护电路。

整流电路的触发电路选择由单结晶体管BT33(Q3)组成的触发电路如下图所示,虽然移相范围及功率不高,但成本低,可满足设计要求,因此成为被选方案。VD1、VD2输出的触发脉冲做为VT1和VT2晶闸管的触发信号。通过调节电位器RP0来改变触发角的大小,从而改变输出电压的大小。

③逆变器选择带中心抽头上海油浸式变压器的逆变电路如下图右侧电路所示。交替驱动两个功率BJT(V1、V2),经上海油浸式变压器耦合给负载加上矩形波交流电压。两个二极管(D1、D2)的作用也是提供无功能量的反馈通道。该电路优点是控制电路简单,元件保护技术成熟。逆变元件选择功率BJT管是因其价格便宜,控制灵活。

④单相控制器选择由555(U1)组成多谐振荡器与JK(JPl)触发器组成的整形和V4、V5组成的后级放大电路如下图左侧电路所示。此电路控制频率精度高,灵活方便,能完成设计要求指标。

由于555(U1)和JK(JP1)触发器是有源器件,因此还需另外制作5V和15V电路变压器厂家如下图所示,做为其偏置电压源,15V上海油浸式变压器还为两个功放管(V3、V4)提供偏置电压。

据设计要求,频率的测量采用单独的频率显示模块。需要制作一个LED频率计,用来显示输出电压的频率。该部分电路采用的是仅用两块集成电路 CD4069和AT90S2313组成的频率计。CD4069用于小信号的放大和整形,AT90S2313则是一块精简指令的高速单片机,它在8M时钟下的性能超过了51系列在100M时钟下的性能,在电路中担任测量和显示驱动。由于这个电路比较常用,电路图就不介绍了。

方案确定后,开始分工绘图、制板、写报告。由于制作PCB板耗时较长,所以在一定程度上影响了进度。在PCB电路板制作过程中又有个别环节出现错误,后来在调试时又耽误了一些时间。所以建议以后在没规定必须用PCB板的情况下,尽量采用现成的孔式电路板制作可以节约大量的时间。

本实验需要调试的部分:晶闸管触发电路测试、输出频率范围测试、用示波器观察输出电压波形等,通过努力。最后终于调好电路,大多数参数基本满足设计要求。

本设计以单相半控桥式电路为整流电路,整流触发电路由单结晶体管组成,调节方便,并设有必要的保护及显示设备。逆变电路采用功率BJT为器件,通过带中心抽头上海油浸式变压器形成方波,变换后形成交流波形。逆变触发信号由555组成的振荡电路产生周期的多谐信号,通过JK触发器整形及三极管组成的放大电路放大后驱动功率BJT的通与断。频率显示部分采用单片机AT89C2051为核心器件,充分发挥了软件编程的优点。本设计尽量做到了硬件电路简单稳定,减小电磁干扰和其它环境干扰。

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