【導(dǎo)讀】傳統(tǒng)的相控式交流調(diào)壓器，采用的開關(guān)器件為晶閘管。它們的優(yōu)點(diǎn)是控制電路簡單、功率容量大，缺點(diǎn)是當(dāng)控制角增大時(shí)，功率因數(shù)減小，電流中諧波的幅值相對大，濾波器的體積大。）信號，就可方便的進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的時(shí)鐘電路其誤差每月只有一秒鐘，并且?guī)в械綦姳Ｗo(hù)、夏令時(shí)、閏年補(bǔ)償以及鬧鐘功能?？杀ＷC本系統(tǒng)定時(shí)關(guān)燈的準(zhǔn)時(shí)性。以若應(yīng)用于大學(xué)生創(chuàng)新基地為實(shí)例，根據(jù)調(diào)查，創(chuàng)基照明電路中40W的大燈共111只，20W的小燈共115只。由于創(chuàng)基人員常有通宵工作的，造成了每晚都開著幾乎所有的電燈，采用本系統(tǒng)，每晚到點(diǎn)后可關(guān)閉大燈，僅采用小燈進(jìn)行動態(tài)照明。保守估計(jì)每年可為創(chuàng)新基地節(jié)約電能一萬度。根據(jù)權(quán)威機(jī)構(gòu)調(diào)查顯示：如果全國所有的商場，會議中心等公共場所有10%白天采用自然光照明，每年可節(jié)電82億度。

　　

【正文】 保障，存在安全隱患。所以交流接觸器是不能用來控制照明調(diào)控裝置進(jìn)行頻繁切換的。此類節(jié)電裝置一般做不到實(shí)時(shí)穩(wěn)定電壓、多時(shí)段調(diào)控等功能，這也就是其缺點(diǎn)所在。 從前兩類節(jié)電產(chǎn)品來看，它們各有優(yōu)缺點(diǎn)，之所以不能得到大量使用，是因?yàn)槠浔旧矶即嬖诩夹g(shù)缺陷，可控硅(相控)型優(yōu)點(diǎn)是可實(shí)時(shí)精確控制輸出電壓，滿足照明用電的最佳值。缺陷是電壓無法實(shí)現(xiàn)正弦波輸出，有諧波污染。而自耦降壓型的優(yōu)點(diǎn)正好是能做到電壓正弦波輸出，卻不能實(shí)現(xiàn)電壓的自動精確控制，只能固定降電壓，不能升壓和穩(wěn)壓，如果能將兩者優(yōu)勢結(jié)合互補(bǔ)，去除缺陷，就是相對比較理想的照明節(jié)能設(shè)備了。近年來，隨著電力半導(dǎo)體器件IGBT的飛速發(fā)展，出現(xiàn)了一種新型的交流調(diào)壓方式，這就是交流斬波調(diào)壓。交流斬波調(diào)壓技術(shù)作為一種高性能交流調(diào)壓技術(shù)，符合電力電子技術(shù)的高頻化、高效化和低污染發(fā)展趨勢，在正弦波節(jié)能設(shè)備中的應(yīng)用將越來越廣泛。交流斬波調(diào)壓方式是仿照直流斬波調(diào)壓方式形成的，因而交流斬波可有定頻調(diào)寬式和定寬調(diào)頻式。為了得到較大的交流斬波調(diào)壓范圍，便于實(shí)現(xiàn)與電源頻率同步的交流斬波器，一般采用定頻調(diào)寬的斬波方式。 交流斬波調(diào)壓與直流脈寬調(diào)制原理一樣，只是斬波調(diào)制對象不同，電路結(jié)構(gòu)上要求能對交流電進(jìn)行雙向調(diào)制，為高頻周期矩形波函數(shù)對正弦函數(shù)的調(diào)制，調(diào)制原理如圖3所示。調(diào)制原理Fourrier展開分析如下。 交流斬波控制調(diào)壓原理輸入交流電壓：Ui(t)=Umsin 2πft。 1開關(guān)閉合開關(guān)函數(shù)：S(t)= 0開關(guān)打開。開關(guān)函數(shù)的Fourrier展開為：其中占空比D=τ/Ts，調(diào)制比N=fs/f。由于其中φ為系數(shù)?？梢?，輸出電壓由與輸入電壓同頻的基波，以及(nN177。1)2πf(n=1，2，3，…)高次諧波組成。通過一個(gè)低通濾波器，可容易濾掉φ[(nN177。1)2πft]部分。經(jīng)濾波輸出為：Uo(t)=DUi(t)，即可通過調(diào)節(jié)占空比D線性調(diào)節(jié)輸出電壓。 交流斬波調(diào)壓對象為交流電壓，要求對正負(fù)半波電壓均能進(jìn)行調(diào)制，即開關(guān)器件必須為雙向的，結(jié)構(gòu)上具有對稱性。從能量角度看，開關(guān)器件的通斷來控制著能量的流動及流向，由于能量為不能突變量，它要求電路拓?fù)鋾r(shí)刻提供能量連續(xù)通路，即電路具有雙向性。常見的雙向電子開關(guān)有如下幾種，見圖。 交流斬波調(diào)壓電路結(jié)構(gòu) 可見雙向電子開關(guān)具有完美對稱性，其中圖4(c)雙向電子開關(guān)對稱性不夠，只能用于不帶零線的三相交流斬波電路中。輸出電壓的基波成分Uo(與輸入電壓頻率相同的成分)的幅度與輸入電壓的幅度呈正比，比例系數(shù)為占空比D，Uo=DUi。諧波頻率出現(xiàn)在n倍電子開關(guān)工作頻率(nfs)的兩側(cè)，成對出現(xiàn)。并且每對諧波電壓的幅值相等，但相位相反。諧波頻率與占空比無關(guān)。對任何一次諧波，其諧波電壓的幅度均為占空比的一元函數(shù)，最大值為1/n。占空比越大，輸出電壓中諧波成分的比重越小。交流斬波調(diào)壓技術(shù)作為一種高性能交流調(diào)壓技術(shù)，符合電力電子技術(shù)的高頻化、高效化以及低污染發(fā)展趨勢，將逐步取代晶閘管相控交流調(diào)壓(中、小功率)，新器件的發(fā)展與成熟將加速這一進(jìn)程，其在一些電動機(jī)調(diào)速方面有不可比擬的優(yōu)越性。相控調(diào)壓方式雖在理論上允許在輸入電壓的全范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，但在深控時(shí)，由于波形畸變嚴(yán)重，人為引入的滯后相位很大，實(shí)際應(yīng)用的效果很差。斬波調(diào)壓方式不存在這些問題，當(dāng)占空比較小時(shí)(相當(dāng)于相控方式深控時(shí)的情況)，各高次諧波的幅值較小，其基波分量還是與輸入電壓同頻同相的正弦量，輸出電壓質(zhì)量并未降低，因而斬波調(diào)壓方式可有較寬的調(diào)壓范圍。如果采用交流斬波調(diào)壓技術(shù)這種新型的降壓節(jié)能措施，將電壓降低至20%以內(nèi)運(yùn)行，將會有很好的性價(jià)比，它使照度僅在30%~35%的范圍內(nèi)降低，不致于偏離照明標(biāo)準(zhǔn)過大，照明質(zhì)量(均勻度)也不受影響，沒有諧波污染等不良后果，同時(shí)也可以平穩(wěn)的啟動以及降壓轉(zhuǎn)換運(yùn)行狀況。延長了燈泡的使用壽命，相應(yīng)的也降低了維護(hù)的成本。 交流調(diào)壓電路設(shè)計(jì)圖4 軟件設(shè)計(jì) 5 工作性能檢測 光強(qiáng)檢測模塊數(shù)據(jù)采集通過對光強(qiáng)檢測模塊實(shí)際數(shù)據(jù)的采集可得數(shù)據(jù)如表一所示表51當(dāng)前光照情況 對應(yīng)光強(qiáng)/LUX對應(yīng)檢測電壓值/V(完全黑暗)1105010050010005000100003000060000(很亮)100000(非常亮) 對上述數(shù)據(jù)作圖可得曲線如下圖所示 分析曲線可得當(dāng)照度為1000LUX為該二極管的線性分界點(diǎn)，則再分別作曲線分析如下兩圖所示。圖三 PWM交流斬波調(diào)壓數(shù)據(jù)采集實(shí)測得當(dāng)輸入PWM信號Vpp=5V，f=5KHZ時(shí)，調(diào)節(jié)其占空比測得輸出電壓值的改變。 表52PWM輸出電壓值/V80%70%60%50%40%30%20% 作出相應(yīng)曲線如下圖，可見其線性很好，可以滿足設(shè)計(jì)要求。該數(shù)據(jù)證明該P(yáng)WM交流斬波調(diào)壓技術(shù)完全可實(shí)現(xiàn)照明電路的節(jié)能。6 結(jié)論在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)備過程中，我收集了大量的傳感器、單片機(jī)控制方面的相關(guān)資料，并溫習(xí)了模擬電子技術(shù)的相關(guān)知識，通過這些工作使我掌握了單片機(jī)與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的連接和溫習(xí)了C語言編程。在做畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，我運(yùn)用所掌握的知識對需要用到的電路進(jìn)行設(shè)計(jì)與比較，在其中找出了一套切實(shí)可行的最佳方案，并對所選用的電路進(jìn)行分析與完善。利用所了解的軟件知識對系統(tǒng)進(jìn)行編程，研究照明節(jié)能的控制系統(tǒng)。在論文中介紹了相關(guān)電路的構(gòu)成與工作原理，以及對硬件、軟件方面的設(shè)計(jì)思路。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)我不但學(xué)到了很多新的知識，而且鞏固了原來學(xué)過的知識，并把所學(xué)的理論知識運(yùn)用到實(shí)踐當(dāng)中去，增強(qiáng)了自己分析問題和解決問題的能力。在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中認(rèn)識到自己的水平，發(fā)現(xiàn)了自己的優(yōu)點(diǎn)和不足，找出了自己需要增強(qiáng)的方面，并為步入社會打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在此次任務(wù)中，調(diào)壓模式的選擇至關(guān)重要，既要考慮外圍電路的簡單還是復(fù)雜，又要考慮環(huán)保和綠色照明指標(biāo)。經(jīng)過多方翻閱資料與對比論證，最終決定使用高頻交流斬波調(diào)壓。并且很快就將具體方案確定下來，在設(shè)計(jì)方案中，結(jié)合單片機(jī)的功能特點(diǎn)及其控制特性，利用簡便的單片機(jī)語言和其內(nèi)部時(shí)鐘，以單片機(jī)作為檢測和控制的核心。根據(jù)設(shè)計(jì)方案，詳細(xì)地闡述了單片機(jī)的控制原理、傳感器使用方法、測量與控制的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的硬件電路和系統(tǒng)軟件，制作了電路原理樣機(jī)并進(jìn)行調(diào)試。結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的電路和軟件能完成基本的測試功能?？偟膩碚f，基本上完成了任務(wù)書中規(guī)定的設(shè)計(jì)任務(wù)。本文所設(shè)計(jì)的節(jié)能燈控制系統(tǒng)，采用時(shí)鐘信號作為控制依據(jù)，可以讓單片機(jī)實(shí)時(shí)控制，并具有顯示和測溫功能。最后通過LCD液晶顯示時(shí)間，并可通過按鍵設(shè)定時(shí)間。從測得的數(shù)據(jù)顯示，利用高頻交流斬波調(diào)壓，其線性很好，達(dá)到了綠色環(huán)保的要求。完成的系統(tǒng)基本達(dá)到設(shè)計(jì)所要求的內(nèi)容，并有所突破。本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)AT89S52控制，具有速度快，性能穩(wěn)定，電路簡單，控制簡單等特點(diǎn)。但本次設(shè)計(jì)同時(shí)發(fā)現(xiàn)了自身許多不足之處，比如在傳感器、C語言等方面所知道的知識就比較薄弱，只好在以后的工作學(xué)習(xí)中不斷學(xué)習(xí)以加深自己對這些方面的理解，從而擴(kuò)展自己的知識面，更好的為祖國服務(wù)。本次設(shè)計(jì)還有一個(gè)大的收獲，那就是在元器件選擇上，我覺得最好能夠選擇功能比較齊全、外接電路比較簡單、使用方便的集成化元器件，這樣可以為我們后續(xù)工作節(jié)省大量的時(shí)間來研究其他方面的工作。謝 辭在一個(gè)學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，得到導(dǎo)師李彩林老師的悉心關(guān)懷和指導(dǎo)幫助，在模塊設(shè)計(jì)和提供參考材料方面給予我很多建議和幫助，特別是在溫度傳感器的選擇上，讓我少做了很多無用功。還有就是使我在基礎(chǔ)知識和實(shí)際動手能力方面都有明顯的進(jìn)步，在學(xué)習(xí)方法和科研方法上有了一個(gè)全新的認(rèn)識，這種科學(xué)認(rèn)識上的進(jìn)步勢必影響我以后所有工作和學(xué)習(xí)。他嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵(lì)著我。同時(shí)，我還從李老師那里學(xué)到了許多做人的道理，讓我受益匪淺，我想這些會對我今后的人生有巨大的幫助。此時(shí)此處，我向我的導(dǎo)師李彩林老師表示致以誠摯的謝意和崇高的敬意。接下來我要感謝的是大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐基地的同學(xué)，他們在我制作電路板以及調(diào)試的時(shí)候給我提供了條件，并給出了不少寶貴的意見，使我受益匪淺。我還要感謝給予我?guī)椭膸孜煌瑢W(xué)，他們在我最無助的時(shí)候?qū)ξ疑斐隽嗽?，給了我極大的幫助。最后，向在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)期間給予過我鼓勵(lì)、關(guān)心、幫助的各位老師、同學(xué)表示由衷的敬意!參考文獻(xiàn)[1] 盧文科編著. 實(shí)用電子測量技術(shù)及其電路精解[M]. 北京：國防工業(yè)出版社，2000.[2] 胡偉，季曉衡編著. 單片機(jī)C程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)例[M]. 北京：人民郵電 出版社，2003. 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