1、大學電力電子技術課程設計總結報告題目：單相交流調壓電路學生姓名：系另U： 專業年級：指導教師：年 月 日、實驗目的與要求(1)加深理解單相交流調壓電路的工作原理。(2 )掌握單相交流調壓電路的調試步驟和方法。熟悉單相交流調壓電路各點的電壓波形。掌握直流電動機調壓調速方法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。二、實驗設備及儀器1、DT01B電源控制屏2、DT09轉速顯示3

2、、DT15交流電壓表 4、DT14直流電流表5、DT20電阻 (900歐)6、DT04電阻(3000歐)7、DT02 220V直流穩壓電源8、DDS12單相交流調壓電路觸發器9、DD202品閘管、二極管、續流二極管、電感10、導線若干11、雙蹤示波器三、實驗線路及原理1、主電路的設計所謂交流調壓就是將兩個品閘管反并聯后串聯在交流電路中，在每半個周波 內通過控制品閘管開通相位，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

3、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。電阻負載圖1、圖2分別為電阻負載單相交流調壓電路圖及其波形。圖中的品閘管 VT1和VT2也可以用一個雙向品閘管代替。在交流電源U2的正半周和負半周， 分別對VT1和VT2的移相控制角 進行控制就可以調節輸出電壓正、負半周a起始時刻（a =0）,均為電壓過零時刻。在st = a時，對VT1 施加觸發脈沖，當VT1正向偏置而導通時，負載電壓波形與電源電壓波形相同； 在st =兀時，電源電壓過零，因電阻性負載，電流也為零，VT1自然關斷。在 st =兀+a時，對VT2施加觸發脈沖，當VT

4、2正向偏置而導通時，負載電壓波形 與電源電壓波形相同；在st = 2兀時，電源電壓過零，VT2自然關斷。當電源電壓反向過零時，由于反電動勢負載阻止電流變化，故電流不能立即 為零，此時品閘管導通角0的大小，不但與控制角a有關，而且與負載阻抗角 有關。兩只品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。穩態 時，正負半周的相等，負載電壓波形是電源電壓波形的一部分，負載電流（電源 電流）和負載電壓的波形相似。圖1電阻負載單相反電勢電阻負載圖3、圖4分別為反電勢電阻負載單相交流調壓電路圖及其波形。圖中的 品閘管VT1和VT2也可以用一個雙向品閘管代替。在交流電源U2的正半周和負 半周，分別對V

5、T1和VT2的移相控制角 進行控制就可以調節輸出電壓。圖4輸入輸出電壓及電流波形圖圖3反電勢電阻負載單相交流調壓電路圖正、負半周a起始時刻（a =0），均為電壓過零時刻。在st = a時，對VT 施加觸發脈沖，當VT1正向偏置而導通時，負載電壓波形與電源電壓波形相同； 在st =兀時，電源電壓過零，因電阻性負載，電流也為零，VT1自然關斷。在 st =兀+a時，對VT2施加觸發脈沖，當VT2正向偏置而導通時，負載電壓波形 與電源電壓波形相同；在st = 2兀時，電源電壓過零，VT2自然關斷。當電源電壓反向過零時，由于反電動勢負載阻止電流變化，故電流不能立即 為零，此時品閘管導通角9的大小，不但

6、與控制角a有關，而且與負載阻抗角 有關。兩只品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。穩態 時，正負半周的相等，負載電壓波形是電源電壓波形的一部分，負載電流（電源 電流）和負載電壓的波形相似。2控制電路的設計采用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10 所示。KC05觸發芯片具有鋸齒波形好，移相范圍寬，控制方式簡單，易于集中控制，有失交保護，輸出電流大等優點，是交流調光，調壓的理想電路。KC05電 路也適用于作半控或全控橋式線路的相位控制。同步電壓由KC05的15、16腳 輸入，在

7、TP1點可以觀測到鋸齒波，RP1電位器調節鋸齒波的斜率，Rp2電位器 調節移相角度，觸發脈沖從第9腳，經脈沖變壓器輸出。調節電位器RP1，觀察 鋸齒波斜率是否變化，調節RP2,可以觀察輸出脈沖的移相范圍如何變化。圖10 KC05引腳圖圖11單相交流調壓觸發電路原理圖t圖12各點波形圖1 / I I r16VD-1VD-3圖13 KC05：內部結構圖C、KC05工作原理：同步檢測是由KC05內部的整流橋VD1 一 VD4和VI、V2組成。腳15、腳 16接交流電源同步變壓器，在同步電壓正負兩個半周內絕大部分時間幾乎都能 使VI、V2處于完全導通狀態.只有在電網電壓過零點附近.即小于三個PN結 開

8、啟電壓之和時，VI、V2才截止，由此來控制鋸齒波電壓的形成，由于二極 管的鉗位作用.腳15、腳16之間的電壓為正負間隔出現的近似梯形波電壓。如 圖所示。鋸齒波形成環節由V3、VDZ1、V5、V6和V5發射極腳4的外接電容C1 構成，依靠電容C1的充放電作用在它兩端產生鋸齒波電壓。同步電壓過零時， V1、V2截止，V3、V5導通，向電容C1充電，由于充電時間常數很小，C1兩 端電壓迅速充全VDZ1的穩壓值8伏左右，作為鋸齒波電壓的峰值。同步電壓過 零后，V1、V2導通，V3、V5截止，電容C1的電荷經V6恒流放電，形成鋸齒 波電壓的下降沿，調節V6外接偏置電阻R1就能調整鋸齒波電壓的斜率。鋸齒

9、波電壓波形如圖12所示。脈沖移向環節由V8、V9、V10、VDZ2、V11組成。V7、V8、V9為恒流源 組成的差放電路，起比較放大作用。移向電壓接至KC05的腳6,當線性下降的 鋸齒波電壓大于移向電壓時，V8導通，V9、V10、VDZ2、V11截止。當鋸齒波 電壓小于移向電壓時，V9、V10、VDZ2、V11導通，V11的導通經過脈沖形成 環節產生脈沖輸出。脈沖形成環節由VD8、V12、VI3、VI4，腳13外接電容c2、腳10外接電阻 R2組成。VI1截止時調整偏置電阻R2使VI2導通，與此同時，C2經VD8、 VI2充電，極性為左正右負。當V11導通時，電容c2上的電荷以反壓的形式加 于

10、VD8與VI2發射結兩端，迫使VI2截止。復合管VI3、VI4為輸出驅動管 在 VI2截止期間，VI3基極為高電平，通過外接驅動電路觸發雙向品閘管。同時 C2由15伏電源、R2、V11反向充電.腳l0端電壓逐步上升，當該電壓大于 VD8和V12開啟電壓時，Vl2導通，VI3、VI4截止，輸出脈沖終止。調節時間 常數R2、C2的大小就能獲得合適的脈沖寬度。KC05引腳相關電壓波形如圖12 所示。若將KC05的腳2與腳12相連，便組成了失交保護環節，所謂“失交就是 指一旦移相電壓大于鋸齒波電壓峰值時（此時兩電壓不存在交點）.V9、V10、V11、 VI2保持導通，V13 V14保持截止，電路無脈沖

11、輸出，電動機在較高的速度下 驟然停止.對控制不利。若將KC05的腳2和腳12相連，在電網電壓過零時.vl、 v2截止，V3、V4導通，V4導通時管壓降加于VDZ2和V11的發射結兩端，強 迫使VII截止，當電網電壓過零后，VI、V2導通，V3、V4截止，VDZ2、V11 導通，電容C2上預充電電壓強迫使VI2截止，VI3、VI4導通.輸出觸發脈沖， 因此.當移相電雎大于鋸齒波電壓峰值時，使品閘管工作于全導通狀態.電機 在滿電壓下運行。四、實驗內容和方法1.電路調試總電路圖交泌V415V+15V圖14直互印415V圖以主電路部分放大電路圖按圖14所示安裝電路迷后從主電路的電樞回路輸入端加入 交流

12、電壓220V，勵磁回路加22BV直流電源，把交流調壓電路觸發電路的開關 撥到“開”位置。然后通電，調節觸發電路的RP1, RP2,如果電機轉動，說明交流調壓電路工作正常。1直220V2.內容連接好電路后，首先要檢查電路連接是否正確，檢查正確無誤后才能開始通 電，注意把觸發電路的開關撥到“開”位置，然后通上點，觀察各表的變化情況， 也可用示波器測量各點的波形，看是否正確，如果表指示變化，電機也轉，說明 電路正確，調節觸發電路的RP1,RP2可以調節觸發角和觸發脈沖的斜率，從而 改變輸入的有效值，改變電機轉速。五、實驗數據處理1.實驗數據如下表所示組數轉數（r/min ）交流電壓（V）直流電壓（V

13、）15012168.5212513482.53250155106.54380174131556017616267802191982.整理并畫出實驗中記錄下的各點波形。實驗波形如下圖所示1、單相交流調壓電路觸發器如圖11各點波形1、3點波形1、4點波形 1、5點波形1、2點波形1、6點波形第二組實驗交流和直流電壓波形第一組實驗交流和直流電壓波形第三組實驗交流和直流電壓波形5第四組實驗交流和直流電壓波形第五組實驗交流和直流電壓波形由此可矢/,兀第六組實驗交流和直流電壓波形實驗結果與理論分析與結果是一致的，asimtdot）=Usin2a+ K-a2、l 2kk我們從公式中也能看出波形符合要求。六、注意事項在電感性負載下，不能用窄脈沖觸發，否則a中時會發生一只SCR無法導通現象，輸出電流出現很大的直流分量，會燒毀品閘管和交流負載。器件被觸發導通的過程非常短暫，注意細心觀察，詳細記錄雙蹤示波器有兩個探頭，