1、課題完成的設計任務及功能、要求、技術參數實現功能利用晶閘管構成交流調壓電路，對電加熱設備、白熾燈、鹵鎢燈、電風扇燈等進行平滑的調溫、調光、調速。設計任務與要求1、方案的經濟技術論證。2、主電路設計。3、通過計算選擇器件的具體型號。4、觸發電路設計。5、保護電路設計6、繪制相關電路圖。7、模擬實驗或matlab仿真。8、完成4000字左右說明書。1、交流電源：單相220V。2、輸出交流電壓在0220V連續可調。3、輸出電流最大值5A。4、負載為電阻負載或阻感負載。5、根據實際工作情況，最小控制角取20300左右第1天：集中學習；第2天：收集資料；第3天：方案論證；第4天：主電路設計；第5天：選擇

2、器件；第6天：觸發電路設計；第7天：保護電路設計；第8天：電路調試或仿真；第9天：總結并撰寫說明書；第10天：答辯 交流調壓電路廣泛用于燈光控制（如調光燈和舞臺燈光控制）及異步電動機的軟啟動，也用于異步電動機調速。在電力系統中，這種電路還常用于對無功功率的連續調節。此外，在高電壓小電流或低電壓大電流直流電源中，也常采用交流調壓電路調節變壓器一次電壓。在這些電源中如采用晶閘管相控整流電路，高電壓小電流可控直流電源就需要很多晶閘管串聯；同樣，低電壓大電流直流電源需要很多晶閘管并聯。這都是十分不合理的。采用交流調壓電路在變壓器一次側調壓，其電壓、電流值都比較適中，在變壓器二次側只要用二極管整流就可以

3、了。這樣的電路體積小、成本低、易于設計制造。單相交流調壓電路是對單相交流電的電壓進行調節的電路。用在電熱制、交流電動機速度控制、燈光控制和交流穩壓器等合。與自耦變壓器調壓方法相比，交流調壓電路控制簡便，調節速度快，裝置的重量輕、體積小，有色金屬耗也少。關鍵詞：交流；調壓；電動機調速；電力系統；變壓器；目錄 第一章 電路設計的任務及要求31.2設計要求及分析31.3 電路設計任務31.4 設計方案選擇3 第二章 單相交流調壓主電路設計及分析42.1 電阻性負載42.1.1 電阻性負載的交流調壓器的原理分析42.1.2 結果分析8 2.2阻感負載9電路結構9工作原理9模型仿真圖10仿真圖11第三章

4、 觸發電路設計.12 第四章 單相交流電壓電路設計總電路圖13 第五章 單相交流調壓電路總結及體會14 參考文獻15 第一章 電路設計的任務及要求1.1設計目的 電力電子技術是專業技術基礎課，做課程設計是為了讓我們運用學過的電路原理的知識，獨立進行查找資料、選擇方案、設計電路、撰寫報告、制作電路等，進一步加深對變流電路基本原理的理解，提高運用基本技能的能力，為今后的學習和工作打下良好的基礎，同時也鍛煉了自己的實踐能力。1.2設計要求及分析設計一個單相交流調壓電路，要求觸發角為45度.反電勢負載E=40伏，輸入交流U2=210伏。分有LB和沒有LB兩種情況分析.L足夠大，C足夠大 1. 單相交流

5、調壓主電路設計，原理說明；2觸發電路設計，每個開關器件觸發次序與相位分析；3保護電路設計，過電流保護，過電壓保護原理分析；4參數設定與計算(包括觸發角的選擇，輸出平均電壓，輸出平均電流，輸出有功功率計算，輸出波形分析，器件額定參數確定等可自己添加分析的參數)； 由以上要求可知該系統設計可分為四個部分：交流調壓主電路設計、觸發電路設計、保護電路設計及相關計算和波形分析部分。下面分別做詳細的介紹。1.3 電路設計任務1 進行設計方案的比較，并選定設計方案。2 完成單元電路的設計和主要元器件的說明。3 完成主電路的原理分析，各主要元器件的選擇。4 驅動電路的設計。5 電路的仿真。 1.4 設計方案選

6、擇采用兩個普通晶閘管反向并聯設計單相交流調壓電路。第二章 單相交流調壓主電路設計及分析所謂交流調壓就是將兩個晶閘管反并聯后串聯在交流電路中，在每半個周波內通過控制晶閘管開通相位，可以方便的調節輸出電壓的有效值。交流調壓電路廣泛用于燈光控制及異步電動機的軟啟動，也用于異步電動機調速。此外，在高電壓小電流或低電壓大電流之流電源中，也常采用交流調壓電路調節變壓器一次電壓。本次課程設計主要是研究單相交流調壓電路的設計。由于交流調壓電路的工作情況與負載的性質有很大的關系，因此下面就反電勢電阻負載予以重點討論。2.1 電阻性負載由于題目要求輸出電壓范圍為0100V，所以方案可選電阻性負載或阻感性負載。本電

7、路采用單相交流調壓器帶阻感負載時的電路圖如圖2-1所示，在負載和交流電源間用兩個反并聯的晶閘管VT1，VT2相連。 圖2-12.1.1 電阻性負載的交流調壓器的原理分析 其晶閘管VT1和VT2反并聯連接，與負載電阻R串聯接到交流電源上。當電源電壓U2正半周開始時刻觸發VT1，負半周開始時刻觸發VT2，形同一個無觸點開關。若正、負半周以同樣的移相角觸發VT1和VT2，則負載電壓有效值隨角而改變，實現了交流調壓。移相角為時的輸出電壓u的波形， 波形如圖2-2所示。圖2-2 輸入輸出電壓及電流波形圖 （1） 建立模型仿真根據原理圖用matalb軟件畫出正確的仿真電路圖2-3， 圖2-3（2）仿真參數

8、設置設置觸發脈沖分別為30、60、90、120。與其產生的相應波形分別如圖2-4、圖2-5、圖2-6、圖2-7。在波形圖中第一列波為晶閘管電流波形，第二列波為晶閘管電壓波形，第三列波為負載電流波形，第四列波為負載電壓波形圖2-4晶閘管電流波形圖2-5晶閘管電壓波形圖2-6負載電流波形圖2-7負載電壓波形2.1.2 結果分析上面圖2-4-圖2-7給出了分別為0度、 30度， 60度，90度、150度和180度時單相交流調壓電路的純電阻負載的電壓和電流的仿真波形。當晶閘管觸發控制角=0時，U=U2 ，負載兩端的電壓U和流過其電流的波形均為正弦波。當0時，U、的波形為非正弦波，控制角從0180度范圍

9、改變時，輸出電壓有效值U從U2下降到0，控制角對輸出電壓U的移相可控區域是0-180度。圖2-4-圖2-7的仿真波形，可得到隨著角增大，負載兩端電壓U的波形的曲線部分的寬度越來越窄，則其有效值將不斷減小。由此可知，理論分析與仿真結果是一致的。在Sim庫環境下利用電力系統模塊庫中的電力電子器件組建單相交流調壓純電阻電路，并對電路進行相應的理論分析和仿真實驗。仿真實驗結果表明，通過控制角的大小，單相交流調壓電路能夠得到很好的調壓結果2.2阻感負載由于感性負載本身滯后于電壓一定角度，再加上相位控制產生的滯后，使得交流調壓電路在感性負載下大的工作情況更為復雜，其輸出電壓、電流波形與控制角、負載阻抗角都

10、有關系。其中負載阻抗角,相當于在電阻電感負載上加上純正弦交流電壓時，其電流滯后于電壓的角度為。為了更好的分析單相交流調壓電路在感性負載下的工作情況，此處分三種工況分別進行討論。電路結構當負載為電感線圈、交流電動機或變壓器繞組時，這種負載稱為阻感性負載，電路圖如圖2-8圖2-8工作原理工作情況與單相半波整流電路帶電阻性負載時相似。當電源電壓反向過零時，由于負載電感產生感應電動勢阻止電流變化，故電流不能立即為零，此時晶閘管導通角的大小不但與控制角a有關，而且與負載阻抗角&arctgwl/r有關。兩只晶閘管門極的起始控制點分別定在電源電壓每個半周的起始點，a的最大變化范圍&=a180度，正負半周有相

11、同的a角模型仿真圖圖2-9仿真圖圖2-10第三章 觸發電路設計 晶閘管觸發電路的作用是產生符合要求的門極觸發脈沖，保證晶閘管在需要要的時刻有阻斷轉為導通。廣義上講，晶閘管觸發電路往往還包括對其觸發時刻進行控制的相位控制電路，但這里專指脈沖的放大和輸出環節。晶閘管觸發電路應滿足下列要求：1）觸發脈沖的寬度應保證晶閘管可靠導通，對反電動勢負載的變流器應采用寬脈沖或脈沖列觸發； 2）觸發脈沖應有足夠的幅度，對戶外寒冷場合，脈沖電流的幅度應增加為器件最大觸發電流的3-5倍，脈沖前沿的陡度也許增加，一般需達1-2A/us；3）所提供的觸發脈沖應不超過晶閘管門極的電壓、電流和功率定額，且在門極伏安特性的可

12、靠觸發區域之內；4）應有的抗干擾性能、溫度穩定性及與主電路的電氣隔離。根據以上要求分析，采用KC05移相觸發器進行觸發電路的設計。KC05可控硅移相觸發器適用于雙向可控硅或兩只反向并聯可控硅的交流相位控制。KC05驅動電路如圖3-1所示：圖3-1單相交流調壓觸發電路原理圖第四章 單相交流電壓電路設計總電路圖圖4-1單相交流電壓電路總電路圖第五章 單相交流調壓電路總結及體會通過電力電子技術課程設計，我加深了對課本專業知識的理解，平常都是理論知識的學習，在此次課程設計中，真正做到了自己查閱資料、完成一個基本匯編程序的設計。在此次的設計過程中，我更進一步地熟悉了單相交流調壓電路的原理以及觸發電路的設

13、計。當然，在這個過程中我也遇到了困難，通過查閱資料，相互討論，我準確地找出錯誤所在并及時糾正了，這也是我最大的收獲，使自己的實踐能力有了進一步的提高，讓我對以后的工作學習有了更大的信心。通過這次課程設計使我懂得了只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設計的過程中難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設計的過程中發現了自己的不足之處，對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，通過這次課程設計，把以前所學過的知識重新溫故，鞏固了所學的知識。參考文獻1 王兆安，劉進軍.電力電子技術（第5版）.北京：機械工業出版社.2009.52 陳道煉.DC-DC逆變技術及其應用。北京：機械工業出版社.20033 張乃國.電源技術北京：中國電力出版社.19984 何希才新型開關電源設計與應用北京：科學出版社.20015 阮新波，嚴仰