1、實用文案標準文檔單相交流調壓電路的設計1 1 單相交流調壓電路設計任務及設計目的單相交流調壓電路設計任務及設計目的.2 21.1 電路設計任務.21.2 電路設計目的.21.3 主電路的原理分析.21.4 主電路器件的選擇 .22 2 設計方案及選擇設計方案及選擇.4 43 3 單相交流調壓電路的設計單相交流調壓電路的設計.5 53.1 主電路的設計.53.2 控制電路的設計.63.2.1 觸發信號的種類.63.2.2 觸發電路設計.63.2.3 總的電路圖.74 4 單相交流調壓電路仿真結果及結果分析單相交流調壓電路仿真結果及結果分析 .8 84.1 仿真結果.84.2 結果分析.115 5

2、 單相交流電壓電路設計總電路圖單相交流電壓電路設計總電路圖.1212總總 結結.1313參考文獻參考文獻.1414實用文案標準文檔1 1 單相交流調壓電路設計任務及設計目的單相交流調壓電路設計任務及設計目的1.11.1 電路設計任務電路設計任務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。1.21.2 電路設計目的電路設計目的 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

3、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。1.31.3 電阻性負載的交流調壓器的原理分析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，如圖1-1所示。 圖 1-1A 電阻性負載單相交流調壓電路及波形圖1.41.4 主電路的原理分析主電路的原理分析 所謂交流調壓就是將兩個晶閘管

4、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，在高電壓小電實用文案標準文檔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，本次實驗對阻感負載予以重點討論。圖中的 2 個晶閘管也可以用一個雙向晶閘管代替。在交流電源 u1 的正半周和負半周，分別對 2 個晶閘管的移相控制角進行控制就可以調節輸出電壓。單相交流調壓電路的主電路圖如下圖 圖 1-1B 單相交流

5、調壓主電路1.51.5 主電路器件的選擇主電路器件的選擇主電路中所用到得器件比較少，主要是 200V 單相交流電源，2 個反并聯的晶閘管，還有一個阻感負載。其中 2 反并聯的晶閘管可用一個雙相晶閘管代替，阻感負載可以用一個電阻和一個電感串聯，也可以用一個串聯諧振代替 2 個反并聯的晶閘管。 晶閘管的選擇：1 選擇正反向電壓可控硅在門極無信號，控制電流 Ig 為 0 時，在陽(A)一一陰(K)極之間加(J2)處于反向偏置，所以，器件呈高阻抗狀態，稱為正向阻斷狀態，若增大 UAK 而達到一定值VBO，可控硅由阻斷突然轉為導通，這個 VBO 值稱為正向轉折電壓，這種導通是非正常導通，會減短器件的壽命

6、。所以必須選擇足夠正向重復阻斷峰值電壓(VDRM)。在陽一一陰極之間加上反向電壓時，器件的第一和第三 PN 結(J1 和 J3)處于反向偏置，呈阻斷狀態。當加大反向電壓達到一定值 VRB 時可控硅的反向從阻斷突然轉變為導通狀態，此時是反向擊穿，器件會被損壞。而且 VBO 和 VRB 值隨電壓的重復施加而變小。在感性負載的情況下，如磁選設備的整流裝置。在關斷的時候會產生很高的電壓( =-Ldi/dt)，如果電路上未有良好的吸收回路，此電壓將會損壞可控硅器件。因此，器件也必須有足夠的反向耐壓 VRRM?？煽毓柙谧兞髌?如電機車)中工作時，必須能夠以電源頻率重復地經受一定的過電壓而不影響其工作，所以

7、正反向峰值電壓參數 VDRM、VRRM 應保證在正常使用電壓峰值的 2-3 倍以上，考慮到一些可能會出現的浪涌電壓因素，在選擇代用參數的時候,只能向高一檔的參數選取。2 選擇額定工作電流參數可控硅的額定電流是在一定條件的最大通態平均電流 IT，即在環境溫度為+40和規定冷卻條件，器件在阻性負載的單相工頻正弦半波，導通角不少于 l70的電路中，實用文案標準文檔當穩定的額定結溫時所允許的最大通態平均電流。而一般變流器工作時，各臂的可控硅有不均流因素。可控硅在多數的情況也不可能在 170導通角上工作，通常是少于這一角度。這樣就必須選用可控硅的額定電流稍大一些，一般應為其正常電流平均值的1.5-2.0

8、 倍。3 選擇門極(控制級)參數可控硅門極施加控制信號使它由阻斷變成導通需經歷一段時間，這段時問稱開通時間 tgt，它是由延遲時間 td 和上升時間 tx 組成，tr 是從門極電流脈沖前沿的某一規定起(比如門極電流上升到終值的 90時起)到通態陽極電流 IA 達到終值的 10那瞬為止的時間隔，tr 是陽極電流從 l0上升到 90所經歷的時間。可見開通時間 tgt與可控硅門極的可觸發電壓、電流有關，與可控硅結溫，開通前陽極電壓、開通后陽極電流有關，普通可控硅的 tgt10s 以下。在外電路回路電感較大時可達幾十甚至幾百 s 以上(陽極電流的上升慢)。在選用可控硅時，特別是在有串并聯使用時，應盡量

9、選擇門極觸發特征接近的可控硅用在同一設備上，特別是用在同一臂的串或并聯位置上。這樣可以提高設備運行的可靠性和使用壽命。如果觸發特性相差太大的可控硅在串聯運行時將引起正向電壓無法平均分配，使 tgt 較長的可控硅管受損，并聯運行時 tgt 較短的可控硅管將分配更大的電流而受損，這對可控硅器件是不利的。所以同一臂上串或并聯的可控硅觸發電壓、觸發電流要盡量一致，也就是配對使用。在不允許可控硅有受干擾而誤導通的設備中，如電機調速等，可選擇門極觸發電壓、電流稍大一些的管子(如可觸發電壓 VGT2V,可觸發電流 IGT：150mA)以保證不出現誤導通，在觸發脈沖功率強的電路中也可選擇觸發電壓、電流稍大一點

10、的管。在磁選礦設備中，特別是舊的窄脈沖觸發電路中，可選擇一些 VG、IG 低一些的管子，如VGT0 時，U、Irl 的波形為非正弦波，控制角從 0-180 度范圍改變時，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。把角等于 0 度、 30 度， 60 度，90 度、150 度和 180 度分別代入下式可求得 2sinsin2212221UtdtUU實用文案標準文檔0U22021210sinUUU= 30U265432621299.0)2sin(6UUU23243232126090. 0)2sin(3UUUU221222129071. 00)2s

11、in(2UUUU2212125212150671. 00)2sin(125UUUU000)2sin(2212180UUU觀察圖 4-2 圖 4-7 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 Simulink 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。5 5 單相交流電壓電路設計總電路圖單相交流電壓電路設計總電路圖如圖 5-1實用文案標準文檔圖 5-1 單相

12、交流電壓電路總電路圖總 結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，我準實用文案標準文檔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

13、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。通過單相半波交流電路的設計，使我加深了對整流電路的理解，讓我對電力電子該課程產生了濃厚的興趣。對于一個電路的設計，首先應該對它的理論知識很了解，這樣才能設計出性能好的電路。整流電路中，開關器件的選擇和觸發電路的選擇是最關鍵的，開關器件和觸發電路選擇的好，對整流電路的性能指標影響很大。在這次課程設計過程中，碰到的難題就是對晶閘管的相關參數的計算，因為在學習中沒能很好的系統的總結晶閘管相關知識。在整

14、個課程設計中貫穿的計算過程沒能很好的把握。在今后的學習中要認真總結經驗，對電力電子課程進行補充。為以后深入的學習自動化專業做鋪墊。通過這次課程設計我對于文檔的編排格式、原理圖波有了一定的了解，這對于以后的畢業設計及工作需要都有頗大的幫助，在完成課程設計的同時我也在復習一遍電力電子技術這門課程，把以前一些沒弄懂的問題基本掌握了。參考文獻參考文獻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.2001實用文案標準文檔5 阮新波，嚴仰光直流開關電源的軟開關技術北京：科學出版社.20006 王云亮.電力電子技術 .第一版.北京.電子工業出版社 .2004.8 7 王兆安,黃俊電力電子技術 (第 4 版).北京：機械工業出版社 .20008 梁延貴主編 .現代集成電路實用手冊可控硅觸發電路分冊 .北京:科學技術文獻出版社 .2002.29 劉錦波，張承慧 .電機與拖動 .北京：清華大學出版社 .2006 10 林敏.計算機控制技術及工程應用 .北京：國防工業出版社 .2009.8致 謝感謝指導王老師為期一周的悉心指導，在這次設計中，使我了解了和學到了許多書本所沒有的