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穩壓電源設計原理范文第1篇

以“直流穩壓電源”為載體，對運用Protel 99SE進行設計電路的方法進行了詳細而深入的講解。

關鍵詞：直流穩壓電源；Protel 99SE；設計電路的方法

中圖分類號：

TB

文獻標識碼：A

文章編號：16723198（2015）11018002

0概述

Protel 99SE是電子設計自動化軟件之一。它是電子設計工程技術人員設計和制作PCB常用的軟件，能進行電路原理圖繪制、電子元器件庫和封裝庫制作、PCB設計等工作，功能完善。本文結合“直流穩壓電源”電路講述PCB設計的過程與方法。從電路原理圖到PCB大致分為三個步驟，即繪制電路原理圖、生成網絡表、設計PCB。

1“直流穩壓電源”原理圖繪制

打開Protel 99SE軟件，創建一個名為“直流穩壓電源”的設計數據庫文件。在“直流穩壓電源.ddb”中，新建一個電路原理圖文件，命名為“直流穩壓電路.Sch”，打開該文件，設置圖紙大小、規格等參數。

放置“直流穩壓電源”電路需要的元器件，如果在現有的元器件庫中沒有找到相應的元器件，則需要載入新的元器件庫。值得注意的是，如果軟件自帶的原理圖元器件庫中無法找到原理圖所需要的元器件，則需要重新建一個新的元器件庫文件，自己設計元器件。其元器件列表如圖1所示。

將放置好的元器件按原理圖的要求用導線、I/O端口、網絡標號等連接起來，完成原理圖的繪制。

繪制好的“直流穩壓電源.Sch”如圖2所示。

2電氣規則檢查與生成網絡表

電氣規則檢查（Electrical Rule Check）是Protel 99SE提供的對電路進行電氣規則檢查，對電路規則、電路連接、網絡標號等方面進行檢測，確保電路的合理。電氣規則檢查可檢查原理圖中是否有電氣特性不一致的情況。如果出現不合理的電氣沖突現象，Protel 99SE會按照設計者的設置以及問題的嚴重性分別以錯誤（Error）或警告（Warning）等信息來提示設計者注意。其操作方法是執行菜單命令Tools＼ERC打開如圖3所示的“Setup Electrical Rule Check”對話框。

該對話框包括Setup和Rule Matrix兩個選項卡，它們主要用于設置電氣規則的選項、范圍和參數，然后執行檢查。

網絡表（Netlist）是各類報表中較為重要的一個，是電路原理圖與PCB間的橋梁，是自動布線的基礎。網絡表的內容從主要為原理圖中元件的數據（元件編號、元件類型或封裝信息）以及元件之間網絡連接的數據。執行菜單命令Design＼Create Netlist，彈出“Netlist Creation”對話框，如圖4所示。

網絡定義結束

網絡定義以“（”開始，以“）”結束，將其內容包含在內。定義網絡首先要定義該網絡的各個端口。

3PCB設計

首先，新建一個PCB文件，確定電路板的邊界、板層、布局、布線等要求。然后定義電路板的形狀和大小。

然后加載網絡表、按設計要求布局、布線。完成布線后，對元器件和走線做一些調整，為了方便調試和維修，對相應的線路進行敷銅。敷銅通常指以大面積的銅箔去填充布線后留下的空白區，可以鋪GND的銅箔，也可以鋪VCC的銅箔。包地則通常指用兩根地線（TRAC）包住一撮有特殊要求的信號線，防止它被別人干擾或干擾別人。PCB圖如圖5所示。

敷銅是以大面積的銅箔去填充布線后留下的空白區，對于短路或容易燒毀的元器件，可以鋪GND的銅箔，也可以鋪VCC的銅箔（但這樣一旦短路容易燒毀器件，最好接地，除非不得已用來加大電源。

4結語

Protel 99SE是電子類專業尤其是硬件設計工作者進行電路設計與制作的必備技能，需要長期的實踐。

參考文獻

穩壓電源設計原理范文第2篇

【關鍵詞】電子 線路實驗 分析

一、電源的應用背景

電源可分為交流電源和直流電源，它是任何電子設備都不可缺少的組成部分。交流電源一般為220V、50HZ電源，但許多家用電器設備的內部電路都要采用直流電源作為供電電源，如收音機、電視機、帶微控制處理的家電設備等都離不開這種電源。直流電源又分為兩種：一類是能直接供給直流電流或直流電壓，如電池、蓄電池、太陽能電池、硅光電池、生物電池等；另一類是將交流電變換成所需的穩定的直流電流或電壓，這類變換電路統稱為直流穩壓電路。現在所使用的大多數電子設備中，幾乎都必須用到直流穩壓電源來使其正常工作。220V、50HZ的單向交流電源變壓器降壓后，再經過整流濾波可獲得低電壓小功率直流電源。然而，由于電網電壓可以有+10%變化。為此必須將整流濾波后的直流電壓由穩壓電路穩定后再提供給負載，使負載上直流電源電壓受上述因素的影響程度達到最小。直流電源電壓系統一般有四部分組成，他們分別是電源變壓器、整流電路，濾波電路、穩壓電路。

二、總體設計

（一）設計的目的和任務

1、設計目的

（1）了解整流、電容濾波電路的工作原理；（2）掌握集晶體管穩壓電源設計方法；（3）掌握仿真軟件EWB使用方法；（4）掌握穩壓電源參數測試方法。

2、設計任務

（1）穩壓電源的主要技術指標：① 電網供給的交流電壓為220V，50Hz；② 輸出電壓為6～12V；③ 輸出電阻《0.4Ω；④ 最大允許輸出電流2A； ⑤ 穩壓系數S《8*10-?；⑥ 輸出紋波電壓《10mv（當Io=2A）；⑦ 具有限流保護功能，輸出短路電流

（2）設計要求：① 根據設計要求確定直流穩壓電源的設計方案，計算和選取元件參數。② 完成各單元電路和總體電路的設計，并用計算機繪制電路圖。③ 完成電路的安裝、調試、使作品能達到預期的技術指標。④ 給出測試各項技術指標的方法，撰寫測試報告。

（二）設計原理

1.設計原理

電子線路在多數情況下需要用直流電源供電，而電力部門所提供的電源為220V、50HZ交流電，故應首先經過變壓，整流，然后在經過濾波，和穩壓，才能夠獲得穩定的直流電穩壓電路穩定后再提供給負載，框圖如下：

2.串聯型晶體管穩壓電路

晶體管串聯穩壓電源的組成，220V交流市電經過變壓，整流，濾波后得到的是脈動直流電壓Vi，他隨市電的變化或直流負載的變化而變化，所以，Vi是不穩定的直流電壓，為此，必須增加穩壓電路。穩壓電路取樣電路，比較電路，基準并電壓，和調整元件等部分組成

（三）總體設計方案

1.變壓環節

通電為電壓220V，頻率為50Hz，為了保證后面可調范圍為6～12V，選擇初次級線圈匝數比為2000：141的pq4-10

2.整流、濾波環節

實驗選擇4個IN4002的二極管作為整流電路

因為市電頻率是50Hz為低頻電路，選擇RC濾波電路。本實驗選擇的電容為1200μF

3.穩壓環節

（1）調整元件。作為一個理想的電源，其內阻應該盡量小才能保證具有穩壓的效果，根據晶體管放大器的知識可知：共集電極電路的輸出阻抗最小。所以選擇共集電極電路來實現，且盡量選擇β值較大的晶體管，但是后來會發現并不是如此。由于電流和功耗等的影響，所以最好采用復合管來實現該要求，且有一個大功率管就可，本實驗該電路選擇的晶體管型號為2N3414（早期電壓為51V，測試前高電流拐點為4.6A，功率很大），其它兩管為小功率管MRF9011

（2）取樣電路。這部分由兩個電阻和電位器來實現，通過調整電位器的使輸出電壓的可調范圍從6V到12V。

4.參數計算

輸出電壓 V0=5.982～12.15V

最大輸出電流2A

R0計算：Ro=ΔVo/ΔIo*Vo

RL=50 Vo=7.177V，Io=143.5mA

RL=100 Vo=7.181V，Io=71.82mA

R0=0.35

穩壓系數：s=0.038

Ro=ΔVo/ΔIo*Vi/V0

當vi=23.16v時候，v0=7.176

當vi=20.86v時候，v0=7.146

通過計算可得S=0.038

符合要求

紋波電壓20.1mv

輸出電流=3.016A

三、結束語

通過這次課程設計，我對于模電知識有了更深的了解，尤其是對串聯直流穩壓電源方面的知識有了進一步的研究。在電路的仿真過程中也提升了我的動手能力，實踐能力得到了一定的鍛煉，加深了對模擬電路設計方面的興趣，理論與實踐得到了很好的結合，加深自己對實用價值和理論的統一的了解，但對于理論和實際應用的統一和對于器件在實際中的使用還有很大的不足，不能在使用器件時選擇合適的參數的器件，不能根據器件的編號知道器件的基本功能。在這方面需要很大的提高。

穩壓電源設計原理范文第3篇

關鍵詞:穩壓電源;單片機;D/A轉換;直流電源;電壓調節

中圖分類號:TM131文獻標識碼:A文章編號:1009-2374(2009)21-0036-02

隨著電力電子技術的迅速發展,直流電源應用非常廣泛,其好壞直接影響著電氣設備或控制系統的工作性能。直流穩壓電源是電子技術常用的設備之一,廣泛的應用于教學、科研等領域。傳統的多功能直流穩壓電源功能簡單、難控制、可靠性低、干擾大、精度低且體積大、復雜度高。而基于單片機控制的直流穩壓電源能較好地解決以上傳統穩壓電源的不足。其良好的性價比更能為人們所接受,因此,具有一定的設計價值。

一、系統設計

(一)方框圖設計

該電路采用單片機(AT89C51)作為主控電路,由三端集成穩壓器(LM317)作為穩壓輸出部分。另外,電路還增加參考電壓電路、D/A轉換電路、電壓放大電路、顯示電路等部分電路。其方框圖如圖1所示:

整個電路的運行需要模擬電壓源提供+5V,±15V的模擬電壓,以便使電路中的集成數字芯片能夠正常工作。電路運行時,首先由單片機設置初始電壓值,并送顯示電路顯示。然后將電壓值送D/A轉換電路進行數模轉換,再經放大電路進行電壓放大,最終反饋到三端集成穩壓器(LM317)輸出模擬電壓。

(二)硬件設計

本電路的硬件組成部分主要由單片機(AT89C51)、變壓器、整流電路、濾波電路、穩壓器(LM317)、參考電壓電路、D/A轉換電路(DA0832)、放大電路、顯示電路等組成。

硬件電路如圖2所示,整個電路通過單片機(AT89C51)控制,P0口和DAC0832的數據口直接相連,DA的CS和WR1連接后接P26,WR2和XFER接地,讓DA工作在單緩沖方式下。DA的11腳接參考電壓,通過調節可調電阻使LM336的輸出電壓為5.12V,所以在DAC的8腳輸出電壓的分辨率為5.12V/256=0.02V,也就是說DA輸入數據端每增加1,電壓增加0.02V。

DA的電壓輸出端接放大器OP07的輸入端,放大器的放大倍數為(R8+R9)/R8=(1K+4K)/1K=5,輸出到電壓模塊LM317的電壓分辨率為0.02V×5=0.1V。所以,當MCU輸出數據增加1的時候,最終輸出電壓增加0.1V,當調節電壓的時候,可以以每次0.1V的梯度增加或者降低電壓。

本電路設計兩個按鍵,S1為電壓增鍵,S2為電壓減鍵,按一下S1,當前電壓增加0.1v,按一下S2,當前電壓減小0.1V。

顯示部分由三位共陽數碼管和74LS164串入并出模塊組成,電路如圖3所示,可以顯示三位數,一位顯示十位,一位顯示個位,另外還有一個小數位,比如可以顯示12.5v,采用動態掃描驅動方式。本主電路的原理就是通過MCU控制DA的輸出電壓大小,通過放大器放大,給電壓模塊作為最終輸出的參考電壓,真正的電壓,電流還是穩壓模塊LM317輸出。

(三)軟件設計

在本電路中由于CPU的工作任務是單一的,因此,源程序的工作過程為:系統上電復位后,默認輸出9V電壓,然后掃描S1,S2鍵,當S1或S2鍵有按下時,程序跳轉至相應的按鍵處理子程序,經按鍵子程序處理后,再嵌套調用顯示子程序,完成顯示與輸出操作后返回主程序,繼續掃描此兩鍵,程序運行原理如下:

程序設計需要考慮的主要問題有兩個方面:一方面要找出數字量Dn與輸出電壓的關系,這是程序設計的依據;另一方面要建立顯示值與輸出電壓值的對應關系,這是程序設計是否成功的標志。因為在本系統中,顯示的輸出電壓值不是之前從輸出電路中通過檢測得到的,因此顯示與輸出并不存在直接聯系。但為了使顯示值與實際輸出值相一致,在程序編寫時,必須人為地為兩者建立某種關系。采用的方法是:在程序存儲器中建立TAB1和TAB2兩張表格,TAB1放101個Dn值,數值從小到大順序排列,其值分別對應輸出電壓0～10v,TAB2存放數碼顯示器0～9字符所對應的數據。TAB1表格的數據指針存放在內存RAM中23H單元,內存20H,21H和22H三個單元分別存放數碼顯示器小數點一位,個位和十位的字符數據指針。在主程序中初始化后之后首先給23H賦予40的偏移量,這個偏移量指向TAB表中的Dn為145,此值對應的輸出電壓為9V,由于這個原因,必然要求顯示器顯示的字符為“05.0”,為此,須分別給20H,21H和22H賦予0,5和0的偏移量,這三個偏移量分別指向TAB2中0,5和輸出兩者之間就建立了初步的對應關系。為了使兩者保持這種對應的關系,在K1和K2按鍵處理子程序中,必須使23H,20H,21H和22H四個數據指針保持“同步”地變化,即為當K有鍵時,23H單元增加1指向下一Dn時,20H單元也相應增加1指向下一字符,并且20H單元(小數點一位指針)、21H單元(個位指針)和22H元(十位指針)應遵循十進制加法的原則,有進位時相應各位應作出相應地變化;當K2有鍵時,23H單元減1指向前一Dn時,20H單元也相應減1指向前一字符,并且20H,21H,22H三個單元的數據指針應遵循十進制減法原則,有借位時相應的各位須作出相應地變化。按照這一算法只要控制TAB1表格數據指針不超出表格的長度就能使顯示值與輸出值保持一一對應的關系,即顯示器能準確地顯示出電源輸出電壓值的大小,達到電路設計的目的。由于理論計算與實際情況還存在著一定的差異,為了使顯示值更加接近實際輸出值,本電路需要對輸出電壓進行校正。

二、調試與分析

調試儀器:數字萬用表、電烙鐵、斜口鉗、尖嘴鉗、吸錫器、鑷子。

硬件調試:首先檢查整個電路,電路連接完好,沒有明顯的錯連,漏連。接上電源,電源指示燈亮,數碼管顯示初始電壓值+5V,用萬用表的兩只表筆測試LM317的輸出電壓為4.96V。當按下S1鍵一次,數碼顯示電壓值變為4.9V,萬用表讀數變為4.85V。再按下S2鍵一次,數碼顯示電壓值變為5.0V,萬用表讀數再次變為4.96V。通過改變顯示電壓值,用萬用表測得幾組輸出電壓數據見表1:

系統平均誤差Δd=0.41V。

誤差原因分析:(1)工作電源不夠穩定,不能為數字集成塊提供精確工作電壓;(2)電路參數設定不夠精確;(3)提供給D/A轉換的參考電壓不夠精確,使得轉換過程存在誤差;(4)單片機的P0口傳輸給D/A轉換的數據不夠準確,使得輸出出現誤差;(5)系統缺少電壓電流采樣電路。

三、結語

在本文中,實現了以單片機為核心的直流穩壓電源的智能控制,達到了預期的目的和要求。

參考文獻

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[5]鄭耀添.直流電源技術的發展方向[J].韓山師范學院學報,2005,26(3).

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穩壓電源設計原理范文第4篇

引言

交流穩壓技術的發展一直倍受廣大用戶和生產廠商的關注，其原因在于我國市場上現有的各種交流電力穩壓產品，在技術性能上都有不盡人意之處。

在我國應用較早，且用戶最廣的交流電力穩壓電源當屬柱式（或盤式）交流穩壓器，雖然這種穩壓電源有很多優點，但由于它是用機械傳動結構驅動碳刷（或滾輪）以調節自耦變壓器抽頭位置的方法進行穩壓，所以存在工作壽命短，可靠性差，動態響應速度慢等難以克服的缺陷。

近年來不少生產廠家針對柱式交流電力穩壓器所存在的缺點，紛紛推出無觸點補償式交流穩壓器，大有取代柱式穩壓器之勢。這種電源實質上仍然是采用自耦方式進行調壓，所不同的只是通過控制若干個晶閘管的通斷，改變自耦變壓器多個固定抽頭的組合方式，來代替通過機械傳動驅動碳刷改變自耦變壓器抽頭位置的一種調壓方法。這種方法固然提高了穩壓電源的可靠性和動態響應速度，但卻失去了一個重要的調節特性——平滑性，即調節是有級的，其必然結果是穩壓精度低（一般只有3％～5％），并且在調節過程中，當負載電流很大時會沖擊電網并產生低頻次諧波分量，對負載也會產生沖擊；另外采用這種方法所用變壓器較多（一相至少需二臺，即一臺自耦變壓器，一臺補償變壓器），這就增加了電源的自重和空載損耗。

    伴隨著全控開關器件的容量和性能以及模塊化程度的提高，集成控制電路功能的不斷完善，吉林市長城科技有限責任公司憑借自己的科技實力，率先研制出采用PWM技術，通過全控開關器件IGBT，對交流進行斬波控制的新型補償式交流穩壓電源——JJY－ZK/BW系列斬控補償式交流穩壓電源。為我國交流穩壓技術的創新和滿足市場對高性能交流穩壓電源的需求開創了新局面，下面對PWM交流斬控技術在該種交流穩壓電源中的應用原理及性能做一簡要介紹。

1 PWM交流斬控調壓原理

圖1（a）所示，假定電路中各部分都是理想狀態。開關S1為斬波開關，S2為考慮負載電感續流的開關，二者均為全控開關器件與二極管串聯組成的單相開關[見圖1（b）]。S1及S2不允許同時導通，通常二者在開關時序上互補。定義輸入電源電壓u的周期T與開關周期Ts之比為電路工作載波比Kc，（Kc=T/Ts）。圖1（c）表示主電路在穩態運行時的輸出電壓波形。顯然輸出電壓uo為：

式中：E（t）為開關函數，其波形示于圖1（c），函數由式（2）定義。

在圖1（a）電路條件下，則

E（t）函數經傅立葉級數展開，可得

式中：D=ton1/Ts，ωs=2π/Ts，θn=nπ/Ts；

D為S1的占空比；

ton1為一個開關周期中S1的導通時間。

將式（4）代入式（3）可得

    式（5）表明，uo含有基波及各次諧波。諧波頻率在開關頻率及其整數倍兩側±ω處分布，開關頻率越高，諧波與基波距離越遠，越容易濾掉。

在經LC濾波后，則有

把輸出電壓基波幅值與輸入電壓基波幅值之比定義為調壓電壓增益，即

由此可見電壓增益等于占空比D，因此改變占空比就可以達到調壓的目的。

2 控制方案設計與工作原理

一般情況下，PWM交流斬控調壓器的控制方式與主電路模型、電路結構及相數有關。

若采用互補控制，斬波開關和續流開關在換流過程中會出現短路，產生瞬時沖擊電流；如設置換相死區時間，又可能造成換相死區時間內二個開關都不導通使負載開路，在有電感存在的情況下，會產生瞬時電壓沖擊。本方案采用有電壓、電流相位檢測的非互補控制方式，如圖2所示。對相數而言本方案采用三相四線制，即用三個單相電路，組合成三相電源，這樣可以避免相間干擾，保持各相電壓輸出穩定。

    由圖2可見，V1，VD1與V2，VD2構成雙向斬波開關，Vf1，VDf2與Vf2，VDf1構成雙向續流開關；Lof及Cof分別為濾波電感、電容；u1為補償變壓器初級繞組兩端電壓，u2為向主電路補償的電壓。本方案采用了有電壓、電流相位檢測的非互補控制方式。圖3為在RL負載下，這種非互補的斬波開關和續流開關門極驅動信號的時序配合及一個電源周期中輸出電壓的理想波形。

由圖3可見根據負載電壓電流相位，一個電源工作周期可分為4個區間.

上述工作狀態，可用邏輯表達式表示為：

為保證電源滿足負載特性的要求及運行可靠性,本方案采用了圖4所示的控制電路結構。

3 補償穩壓原理及控制

圖5示出補償穩壓電路。

圖5中電網電壓u，補償電壓uc，輸出電壓uo均為工頻。當u與uc相位差?=0°時，uo=u＋uc；當?=180°時，uo=u－uc。因此，當電網電壓u變化時調節uc的大小以及與u的相對極性即可保證uo的恒定。

    u與uc相對極性變換的控制如圖6所示。其輸出uQ接雙向晶閘管的過零觸發電路。采樣信號取自uo經整流濾波后的輸出。電位器Rp用于調節輸入信號的門檻電壓，其傳輸特性如圖6（b）所示。

4 結語

PWM交流斬控技術用于交流穩壓，顯著地提高了交流穩壓電源的技術性能，其主要特點是：

    1）可采用全固態器件，真正做到了無觸點、無抽頭，因而可靠性高、工作壽命長；

2）平滑調節，輸出無級差，對電網及用戶無沖擊，不產生低頻次諧波干擾；

3）輸出精度高，實際精度可達到±0.5％，即便在正補償與負補償變換瞬間，輸出電壓波動也不超過額定電壓的1％；

    4）動態響應速度快，可達ms級；

穩壓電源設計原理范文第5篇

關鍵詞：補償式；無觸點；PLC；穩壓器

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.01.176

1 目前市場同類產品研究及生產狀況

穩壓器的主要電路結構，從最初的機械碳刷式到無觸點補償式，經歷了好幾代的發展變化，但目前市場上的很多大功率交流穩壓器仍是機械碳刷式結構。機械碳刷式穩壓器有著許多缺點和不足，已遠不能適應現代科技的需要。

國內關于交流穩壓器的研究較為活躍，其研究的主要內容分為兩個大的方向：

1.1 無觸點補償式大功率交流穩壓器[1]

無觸點補償式大功率交流穩壓器[1]提出通過改變變壓器的繞組組合來改變輸出電壓：一種是純補償式，它的拓撲結構如圖1.1所示。

通過雙向可控硅的通斷，控制補償變壓器組合的投入、退出或改變極性，從而達到穩定輸出電壓的目的。可控硅通過橋臂形式，直接接在相線與零線之間（220V），因而工作電壓高，換檔時產生的浪涌電流大；同時，這種電路在可控硅誤導通時，很容易造成相線與零線之間短路，瞬間就會燒毀可控硅，故其可靠性很差。另一種是自耦調壓補償式[2][3]，這種結構通過控制雙向可控硅的通斷，來切換自耦變壓器的抽頭，從而改變補償變壓器補償電壓的大小和極性，達到穩定輸出電壓的目的。

1.2 高頻開關型交流穩壓器

高頻開關型交流穩壓器把先進的高頻開關電源技術引入到交流穩壓器中，從而可以取得減小體積和重量，具有效率高、響應速度快的優點[4]。但因其電路復雜，價格很高，難以做到大容量輸出。

2 單相交流穩壓電源的設計

要保證電源裝置能做到精密地控制和可靠地運行，必須采用電力電子技術，在裝置中使用電力半導體器件?；诖?，設計了一種新型的采用PLC控制的無觸點補償式大功率交流穩壓器。

2.1 穩壓器電磁原理分析

2.1.1 電壓串聯補償原理

電壓串聯補償技術原理如圖2.1所示。

由圖2.1可知：， 為電網側輸入電壓，為補償電壓，為穩壓器輸出電壓。當低于時，調壓裝置使為正補償；當等于時，調壓裝置不動作，為0補償。當高于時，調壓裝置使為負補償。穩壓器[5]只需補償電壓設定值和實際值的偏差電壓，而無需承擔負荷的全部電壓，采用電壓串聯補償技術研制的穩壓器即可做到。

2.1.2 主電路拓撲結構

穩壓器的主電路拓撲結構如圖2.2所示[6]：主電路由帶分接頭的自耦調壓變壓器和串聯補償變壓器組成。

為通過智能控制系統控制的固態繼電器模塊。通過改變自耦變壓器的變比而控制自耦變壓器的二次電壓，通過改變補償變壓器的一次繞組的接入點而控制補償電壓的正負。與補償變壓器 T2 一次繞組并聯的RC 電路是為了抑制在換擋瞬間因補償變壓器 T2 一次繞組暫時開路而引起的沖擊電流。

2.2 控制系統硬件組成

設計采用西門子S-200系列PLC、模擬量輸入模塊組成控制系統，觸摸屏采用臺達DOP-B系列觸摸屏。控制系統的硬件組成框圖如圖2.3所示。

交流固態繼電器介紹。交流固態繼電器SSR[7]是一種無觸點通斷電子開關（Solid State Relays），由輸入電路，隔離（耦合）和輸出電路三部分組成。它利用電子元件（如開關三極管、雙向可控硅等半導體器件）的開關特性，可達到無觸點無火花地接通和斷開電路的目的，為四端有源器件，其中兩個端子為輸入控制端，另外兩端為輸出控制端。當施加輸入信號后，其中主回路呈導通狀態，無信號時呈阻斷狀態。整個器件無可動部件及觸點，因此又被稱為“無觸點開關”。

2.3 PLC系統設計與程序編寫

2.3.1 PLC主程序編寫

PLC主程序主要是對定時器、初始值、子程序讀取、寄存器、計數等相關設置。程序開始運行時，先將檔位實際輸出初始值進行設置。通過初始化程序，將額定電壓設定設為40V，閾值設為2V，并將所有輸入輸出端口和寄存器初始化。

初始化程序1：由于PLC量程為（-27648～27648），電壓變送器的量程0～250V轉化為0～10V，對應40V為4424，并將其賦值給VW500作為電壓設定值；將1 給VW502默認T3定時器為1*10ms；VW504閾值為0.8V；VW506為檔位判斷前時間間隔；VW510為總周期。

初始化程序2：VW2為當前偏差；VW4為前擋偏差；VW6為執行檔位；VW100為實際檔位；VW98為周期次數；將其全部置0初始化。

初始化程序3：初始化輸出端0100001，對應點數輸出0擋。

電壓判斷程序流程圖如圖2.9所示。

通過設定初始值與采集值進行比較，判斷偏差與零的大小，根據判斷進行檔位判斷，從而調節比例大小，進而調節輸出電壓。

利用PLC控制和電力電子技術，實現了智能的單相交流穩壓電源的設計，它容量更大，可靠性更強，精度更高。克服了機械觸點式穩壓器故障率高、噪聲大、損耗大的缺點，適用于對環境要求較高、對電壓穩定性要求高的用戶。

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