1、電力電子技術課程設計報告 單相直流穩壓電源的設計指導教師： 戴 欣學 生： 袁 雙學 號： 20075156專 業：自 動 化班 級：2007級 四 班重慶大學自動化學院2009年12月課程設計指導教師評定成績表項目分值優秀(100x90)良好(90x80)中等(80x70)及格(70x60)不及格(x60)評分參考標準參考標準參考標準參考標準參考標準學習態度15學習態度認真，科學作風嚴謹，嚴格保證設計時間并按任務書中規定的進度開展各項工作學習態度比較認真，科學作風良好，能按期圓滿完成任務書規定的任務學習態度尚好，遵守組織紀律，基本保證設計時間，按期完成各項工作學習態度尚可，能遵守組織紀律，能

2、按期完成任務學習馬虎，紀律渙散，工作作風不嚴謹,不能保證設計時間和進度技術水平與實際能力25設計合理、理論分析與計算正確，實驗數據準確，有很強的實際動手能力、經濟分析能力和計算機應用能力，文獻查閱能力強、引用合理、調查調研非常合理、可信設計合理、理論分析與計算正確，實驗數據比較準確，有較強的實際動手能力、經濟分析能力和計算機應用能力，文獻引用、調查調研比較合理、可信設計合理，理論分析與計算基本正確，實驗數據比較準確，有一定的實際動手能力，主要文獻引用、調查調研比較可信設計基本合理，理論分析與計算無大錯，實驗數據無大錯設計不合理，理論分析與計算有原則錯誤，實驗數據不可靠，實際動手能力差，文獻引用

3、、調查調研有較大的問題創新10有重大改進或獨特見解，有一定實用價值有較大改進或新穎的見解，實用性尚可有一定改進或新的見解有一定見解觀念陳舊論文(計算書、圖紙)撰寫質量50結構嚴謹，邏輯性強，層次清晰，語言準確，文字流暢，完全符合規范化要求，書寫工整或用計算機打印成文；圖紙非常工整、清晰結構合理，符合邏輯，文章層次分明，語言準確，文字流暢，符合規范化要求，書寫工整或用計算機打印成文；圖紙工整、清晰結構合理，層次較為分明，文理通順，基本達到規范化要求，書寫比較工整；圖紙比較工整、清晰結構基本合理，邏輯基本清楚，文字尚通順，勉強達到規范化要求；圖紙比較工整內容空泛，結構混亂，文字表達不清，錯別字較多

4、，達不到規范化要求；圖紙不工整或不清晰指導教師評定成績：指導教師簽名： 年 月 日自動化學院2007級自動化專業電力電子技術課程設計任務書一、課程設計的教學目的和任務電力電子技術是研究利用電力電子器件、電路理論和控制技術，實現對電能的控制、變換和傳輸的科學，其在電力、工業、交通、通信、航空航天等很多領域具有廣泛的應用。電力電子技術不但本身是一項高新技術，而且還是其它多項高新技術發展的基礎。因此，提高學生的電力電子領域綜合設計和綜合應用能力是教學計劃中必不可少的重要一環。通過電力電子技術的課程設計達到以下幾個目的：1、培養學生文獻檢索的能力，特別是如何利用Intel網檢索需要的文獻資料。2、培養

5、學生綜合分析問題、發現問題和解決問題的能力。3、培養學生運用知識的能力和工程設計的能力。4、提高學生的電力電子裝置分析和設計能力。5、提高學生課程設計報告撰寫水平。二、課程設計的基本要求1. 教師確定方向，在教師的指導下，學生自立題目注意事項： 所立題目必須是某一電力電子裝置或電路的設計，題目難度和工作量要適應在一周內完成，題目要結合工程實際。學生也可以選擇規定題目方向外的其他電力電子裝置設計，如開關電源、調光燈、鎮流器、UPS電源等，但不允許選擇其他班題目方向的內容設計（復合變換除外）。 通過圖書館和Intel網廣泛檢索和閱讀自己要設計的題目方向的文獻資料，確定適應自己的課程設計題目。自立題

6、目后，首先要明確自己課程設計的設計內容。要給出所要設計裝置（或電路）的主要技術數據（如輸入要求，輸出要達到的目標，裝置容量的大小以及裝置要具有哪些功能）。如：直流電動機調壓調速可控整流電源設計主要技術數據輸入交流電源：三相380V10% f=50Hz直流輸出電壓：0220V50220V范圍內，直流輸出電流額定值100A直流輸出電流連續的最小值為10A設計內容：整流電路的選擇整流變壓器額定參數的計算晶閘管電流、電壓額定的選擇平波電抗器電感值的計算保護電路的設計觸發電路的設計畫出完整的主電路原理圖和控制電路原理圖列出主電路和控制電路所用元器件的明細表2. 在整個設計中要注意培養靈活運用所學的電力電

7、子技術知識和創造性的思維方式以及創造能力。要求具體電路方案的選擇必須有論證說明，要說明其有哪些特點。具體電路元器件的選擇應有計算和說明。課程設計從確定方案到整個系統的設計，必須在檢索、閱讀及分析研究大量的相關文獻的基礎上，經過刨析、提煉，設計出所要求的電路（或裝置）。課程設計中要不斷提出問題，并給出這些問題的解決方法和自己的研究體會。（注意：所確定的主電路方案如果沒有論證說明，成績不能得優；設計報告最后給出設計中所查閱的參考文獻最少不能少于5篇，且文中有引注，否則也不能得優）。3. 在整個設計中要注意培養獨立分析和獨立解決問題的能力。要求學生在教師的指導下，獨力完成所設計的系統主電路和控制電路

8、等詳細的設計（包括計算和器件選型），嚴禁抄襲。4. 課題設計的主要內容是主電路的設計，主電路的分析說明，主電路元器件的計算和選型，以及控制電路設計。 5. 課題設計報告要求圖表規范，文字通順，邏輯性強。三、課程設計的工作計劃課程設計時間6天。第1天上午，指導教師向學生講授課程設計的目的、任務、設計方法和注意事項。第1天下午和第2天學生到圖書館和Intel網上按照指導教師的要求查找所需要的文獻，并在閱讀分析中確定自己的研究題目、技術數據和設計內容，交指導教師審閱。第3天學生的主要任務是確定方案。第4天和第5天上午，學生的任務是綜合所學知識，進行主電路和控制電路的設計。第5天下午和第6天學生的主要

9、任務是撰寫課程設計報告。四、各班的題目方向4班題目方向：可控整流技術的工程應用（AC-DC）5班題目方向：交流調壓或交流調功技術的工程應用（AC-AC）或無源逆變技術的工程應用（DC-AC）6班題目方向：直流斬波技術的工程應用（DC-DC）。 目 錄引言21 參數指標22 整流電路的設計22.1整流電路的介紹22.2 工作原理32.2.1 全波可控整流電路模式32.2.2 全控橋式整流模式42.2.3 新型單相可控整流電路輸出波形52.3 電路參數計算53 觸發控制電路的設計84 保護電路的設計94.1 電路原理94.2 主要元器件選擇105 溫度控制系統設計105.1 AD590工作原理10

10、5.2 AD590的參數計算126 整體電路的設計137 課程設計總結14參考文獻14 引 言在我們的現實生活中，電源的用途十分廣泛，各種家用電器都會用到功率不同的各種類型的電源，所有工廠里的生產機械及各種用電設備也都離不開電源。電力設備主要有直流和交流之分，一般小功率的應用會使用直流電，雖然生活中交流電的應用最廣泛，交流電最方便得到，但有一些場合，使用直流電源是必須的，由于生產的需要，對產品工藝的要求，需要使用特定的直流電源且需要電源穩定，這就用到了直流穩壓電源。1 參數指標（1） 交流輸入電壓AC220V15（2） 直流輸出電壓138V（3） 輸出電流1520A（4） 電壓調整率85（5）

11、 功耗40W 2 整流電路的設計2.1 采用整流電路介紹單相可控整流電路有半波、全波、半控橋、全控橋和橋式整流輸出端有一個晶閘管等五種基本電路。本文設計的是一種新型單相可控整流電路，該電路包含有全波可控整流電路和全控橋式整流電路兩種基本電路。與全波可控整流電路和全控橋式整流電路比較,該電路具有較高的功率因數和整流效率。因此，它是一種具有更為普遍意義的基本電路。現將該電路的工作原理和主要參數敘述如下。2.2 工作原理新型單相可控整流電路，如圖2-1所示。圖2-1 新型單相可控整流電路 全波可控整流電路模式單相全波可控整流電路中，變壓器T帶中心抽頭，在u2正半周，vt1工作，變壓器二次繞組上半部分

12、流過電流。u2負半周，vt2工作，變壓器二次繞組下半部分流過反向電流。圖2-2b給出了ud和變壓器一次側的電流i1的波形。由波形可知，單相全波可控整流電路的ud波形與單相全控橋的一樣，交流輸入端電流波形一樣，變壓器也不存在直流磁化的問題。單相全波可控整流電路及波形，如圖2-2所示。圖2-2單相全波可控整流電路及波形全控橋式整流模式在單相橋式全控整流電路中，晶閘管VT1和VT4組成一對橋臂，VT2和VT3組成另一對橋臂。在u2正半周，若4個晶閘管均導通，負載電流id為零，ud也為零，VT1、VT4串聯承受電壓u2，設VT1和VT4的漏電阻相等，則個承受u2的一半。若在觸發角處給VT1和VT4加觸

13、發脈沖，VT1和VT4即導通，電流從電源a端經VT1、R、VT4流回電源b端。當u2過零時，流經晶閘管的電流也降到零，VT1和VT4關斷。在u2負半周，仍在觸發角處觸發VT2和VT3，VT2和VT3導通，電流從電源b端流出，經VT3、R、VT2流回電源a端。到u2過零時，電流又降為零，VT2和VT3關斷。此后又是VT1和VT4導通，如此循環地工作下去，單項橋式全控整流電路帶電阻負載時的電路及波形，如圖2-3所示。TabRLa)u1u2i2VT1VT3VT2VT4udid圖2-3單項橋式全控整流電路帶電阻負載時的電路及新型單相可控整流電路輸出波形圖2-4 新型單相可控整流電路的輸出波形2.3 電

14、路參數計算：（1）整流電路平均電壓Ud整流電路的輸出電壓波形如圖2所示。由圖2可得： (2)整流電路平均電流I d： （3）整流電路輸出電壓有效值： （4）整流電路輸出電流有效值：（5）整流電路平均功率： 由上面的計算我們可以看出：(1) 新型單相可控整流電路的觸發電路是一種特殊的觸發電路。它在半個周期內產生兩個具有相位差的觸發信號，即全波整流電路和橋式可控整流電路的觸發信號。設a1為全波可 控整流電路的控制角，a2為橋式可控整流電路的控制角，a為a1和a2之間的相位差，即a=a2-a1當a值等于0時，全波電路不工作，輸出電壓為橋式可控整流電路電壓。當a值等于兀時，橋式可控整流電路不工作，輸出

15、電壓為全波可控整流電路電壓。當0a時，輸出電壓才如圖7所示。由此可見，對于新型可控整流電路來說，要求:a1a2（2）新型可控整流電路要比橋式電路更為優越。在調壓范圍相同時，新型可控整流電路具有整流效率高，功率因數高等優點。（3）新型可控整流電路應用范圍較廣，凡單相可控橋式電路可以應用的領域，均可應用。例如，可以應用于整流、調速、調壓、調光以及家電設備的電源電路中。 3 觸發控制電路的設計 本文設計采用的是一種防誤觸發的新型可控硅控制電路，它包括單穩態脈沖發生器、光電耦合電路、以及可控硅電路。單穩態脈沖發生器根據一弱電控制信號的上升沿或下降沿產生一單穩態脈沖信號；光電耦合電路連接該單穩態脈沖發生

16、器，將該單穩態脈沖信號轉換成強電的可控硅驅動信號；可控硅電路連接該光電耦合電路，依據該可控硅驅動信號控制可控硅的開啟與關斷。通過弱電控制信號產生脈沖來控制可控硅，可避免因單片機死機造成的誤觸發，如圖3-1所示。圖3-1防誤觸發主路圖及可控硅控制電路 4.保護電路的設計過流保護用PTC熱敏電阻是一種對異常溫度及異常電流自動保護、自動恢復的保護元件，俗稱自復保險絲萬次保險絲。它取代傳統的保險絲，可廣泛用于馬達、變壓器、開關電源、電子線路等的過流過熱保護，過流保護用PTC熱敏電阻通過其阻值突變限制整個線路中的消耗來減少殘余電流值。傳統的保險絲在線路熔斷后無法自行恢復，而過流保護用PTC熱敏電阻在故障

17、撤除后即可恢復到預保護狀態，當再次出現故障時又可以實現其過流過熱保護功能。4.1 電路原理當電路處于正常狀態時，通過過流保護用PTC熱敏電阻的電流小于額定電流，過流保護用PTC熱敏電阻處于常態，阻值很小，不會影響被保護電路的正常工作。當電路出現故障，電流大大超過額定電流時，過流保護用PTC熱敏電阻陡然發熱，呈高阻態，使電路處于相對斷開狀態，從而保護電路不受破壞。當故障排除后，過流保護用PTC熱敏電阻亦自動回復至低阻態，電路恢復正常工作。過電流保護電路如圖4-1。 圖4-1過電流保護電路原理圖4.2 主要元器件選擇 1.最大工作電壓 PTC熱敏電阻器串聯在電路中，正常工作時僅有一小部分電壓保持在

18、PTC熱敏電阻器上，當PTC熱敏電阻器啟動呈高阻態時，必須承受幾乎全部的電源電壓，因此選擇PTC熱敏電阻器時，要有足夠高的最大工作電壓，同時還要考慮到電源電壓可能產生的波動。2.不動作電流和動作電流 為得到可靠的開關功能，動作電流至少要超過不動作電流的兩倍。3.在最大工作電壓時允許的最大電流需要PTC熱敏電阻器執行保護功能時，要檢查電路中是否有產生超過允許的最大電流的條件，一般是指用戶存在產生短路可能性的情況。規格書已經給出了最大電流值，超過這個值使用時，可導致PTC熱敏電阻器破壞或早期失效。 5 溫度控制系統設計5.1 AD590工作原理由于該穩壓電源是大功率電源，有發熱量較大的變壓器、整流

19、二極管、可控硅、集成穩壓器等，更主要的是，調整管是大功率晶體管，發熱較大。因此該穩壓電源中，采用風扇送風，選擇價格便宜、性能很好的熱敏元件AD590，將其加裝在調整管的散熱片上。當溫度達60左右時，啟動風扇降溫，當溫度回落至40左右時，關閉風扇。當溫度高達85時，給可控硅觸發回路發出封鎖信號，關斷可控硅，進而關斷電路，避免調整管過熱損壞。AD590外型如圖、AD590 的內部電路、感溫部分的核心電路分別如圖5-1、5-2、5-3所示。圖5-1 AD590 的外型 圖5-2 AD590 的內部電路圖5-3感溫部分的核心電路AD590的外部特性：0時，其電流為273A；溫度每上升1，電流增加1A；

20、溫度每下降1，電流減小1A；工作溫度為50150；為避免比較器頻繁動作或誤動作，選擇滯環寬度為1V。 5.2 AD590的參數計算取R40k；選擇集成運放由單電源5V供電，可由CW78M15分壓得到。設溫度65時比較器基準電壓為EmH，有：設溫度40時比較器基準電壓為EmL，有 取：R1=2k;Rf=10k校驗： 約為61C 約為40C所以：當溫度為61時，啟動風扇；當降低為40時，關閉風扇。當調整管溫度達80左右時，比較器輸出零電平，封鎖可控硅，進而關斷電路。6整體電路的設計 綜合整流主電路、觸發控制電路、過電流保護電路、溫度控制電路，有以下整體電路框架圖：7 課程設計總結(1) 通過這次為期一周電力電子技術的課程設計, 我學會了很多的東西，增強了自己利用internet檢索文獻資料,以及獨立思考,分析和篩選對自己有用的資源的能力，在這次的設計中,我閱讀了很多的優秀的論文,從中學習了相當多的思想和理念,為自己的課程設計報告撰寫水平做了很好的指導作用,為以后在撰寫論文表