首页

基于MOSFET / IGBT的PWM交流功率控制

主电源是正弦波形式的交流电。普通的家庭电源是单相交流电源。频率和振幅交流波不同地区的频率不同,一般为50hz或60hz,振幅为110V或240V。

电气设备或器具的额定功率将决定其正常工作所需的功率。如果我们想要降低电灯泡的强度或降低电机的运行速度,该怎么办?这可以通过限制设备的功率,即提供小于最大额定功率的功率来实现。

这种限制设备供电的概念被称为交流电源控制。交流电源控制允许我们有效地使用各种应用的可用电源。

有两种类型的交流电源控制:ON-OFF或脉冲跳过调制控制和相位控制。在通断控制中,负载在短时间内连接到交流电源,并在一段时间内关闭交流电源。

像可控硅这样的快速开关装置被用来连接和断开负载到交流电源。在相位控制方法中,负载在两个半周期的特定时间内连接到交流电源。

本文设计了一种基于PWM技术的交流电源控制方法,是一种开关控制方法。该电路调节任何负载的交流电源,如电灯泡,电机,放大器等。

线路图

基于IGBT的PWM交流电源控制

组件

组件

组件描述

Arduino Uno板

它是一个基于单片机的原型板。本项目中Arduino板的目的是产生所需的PWM信号,并通过开关控制PWM信号的占空比,从而控制传递给灯泡的输出功率。

其中一个数字I/O引脚用作PWM输出,另外四个数字I/O引脚用作开关的输入。

GBPC 610

它是一种桥式全波整流器,用于交直流转换。

IRGP4063

它是一个IGBT(绝缘栅双极晶体管)额定600V和96A,最大功耗为330W。IGBT在该电路中的作用是作为开关,根据PWM的占空比开关电源。

65元

它是一个光电耦合器集成电路光电晶体管它与LED光耦合(发出红外光)。它用于将弱PWM信号电路与高压大电流晶体管(IGBT或MOSFET)隔离开来。

工作

该电路的目的是在脉冲宽度调制的交流正弦波的帮助下,控制提供给电灯泡等电子设备的交流电源。交流电源(240V @ 50Hz)给桥式整流器(BR1)。在二极管D1和由电阻R1和电容C1组成的滤波电路的帮助下,这一点被进一步纠正。

这个滤波信号的输出是一个直流信号,作为直流电压给光耦合器。灯泡与电桥和电源串联在一起。

使用Arduino Uno板产生PWM波。Arduino使用四个开关来选择不同的PWM信号占空比。

与Arduino相关联的四个开关提供0%、25%、50%和75%的占空比。当没有开关被按下时,最大功率被输送到灯泡。

来自微控制器(Arduino)的PWM信号被送到光耦(CNY65)的输入端,光耦中的晶体管连接到整流器的直流电压,以便快速传导。

电阻(R5)与光耦合器串联使用,以保护光耦合器中的红外发射二极管。电阻R4用于减少开关尖峰。光耦的目的是将低电压PWM信号与晶体管中的大电压和大电流隔离开来。

光耦合器的输出是来自微控制器(Arduino)的相同PWM信号,并将作为应用到晶体管门的输入信号。

晶体管必须是能处理大功率的高速开关器件。因此,可以使用功率MOSFET或IGBT。重要的事情要记住,当操作与MOSFET和PWM是MOSFET保持在

如何用PWM控制交流电源?控制交流功率最有效的方法是调节交流信号的频率。考虑这样一种情况,在像灯泡这样的电气设备和主电源之间有一个开关。

如果开关处于ON(或关闭)状态2秒,OFF(或打开)状态2秒,则可降低50%的功耗。

如果开关动作非常快,以至于人眼无法察觉,那么灯泡就会出现连续发光,亮度减半,只消耗50%的功率。IGBT或MOSFET用作开关,晶体管的开关动作由脉冲控制。

脉冲的开(高)和关(低)周期将决定晶体管是否接通或关闭,从而控制交流电源,这就是PWM信号如何用于交流电源控制。

PWM波的开和关周期定义了一个称为占空比的因素,这是控制功率的一个重要参数。

50%占空比的PWM波只提供50%的最大功率,33%占空比的PWM波只提供33%的最大功率。

在选择开关设备时要考虑的一个重要的事情是它应该有一个快速的开关动作,也应该能够处理大功率。

请注意

  • 这里提到的电路可以用在灯泡上。由于电路是直流偏压的,像电机这样的感应负载不能使用。
  • 零交叉检测电路可以使用,但这可能使微控制器非常繁忙,因为它必须连续监测零交叉。
  • mosfet也可以用来代替IGBT,但在IGBT的情况下,mosfet的散热效果更好。
  • 灯的位置可以移动并放置在晶体管的漏极处。
  • 在任何闪烁的情况下,一个100 μ H的电感可用于输出路径。

应用程序

  • 该电路可用于控制电气设备提供的交流电源。
  • 对电路稍作改动,就可以控制感应负载(如电机)的交流电源。
  • 可用于节省交流电源,因为它可以调节电源供应给电气设备。

12的反应

  1. 早上好,我设置了项目,但将usalo与电机交流230v,称为candescent lamp,它工作得很好,但与发动机它燃烧igbt晶体管,你说在项目结束与电机交流230v使用的小修改,非常感谢。

    1. 嗨,缓冲器电路可以与感性负载一起使用。这只是一个理论,我们还没有验证过。缓冲器电路中元件的选择(在简单RC缓冲器的情况下是R和C)起着重要的作用。

  2. 太费劲了,太贵了……
    作为光耦合器,一个MOC3021,然后一个电阻和可控硅-准备好了-更好和更容易,它不工作。

留言回复

您的电邮地址将不会公布。

Electronicshub图标
<\/i>","library":""}}" data-widget_type="nav-menu.default">
Baidu
map