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1、 电气与电子信息工程学院 电气传动控制系统课程设计设计题目：单 相 交 流 调 压 电 路 设 计 专业班级： 电气工程及其自动化2008（1）班 学号： 4 姓 名： 林 飞 指导教师： 南光群、黄松柏 设计时间： 2011/10/312011/11/11 设计地点： 电气学院电气自动化教研室 电力电子课程设计成绩评定表姓 名林飞学号4专业班级08级电气工程及其自动化本科一班课程设计题目：单相交流调压电路设计 课程设计答辩记录：1、在系统中是使用单结晶体管和负阻二极管的好处？答：当年时兴用单结晶体管，是负阻器件，现在流行类似的负阻二极管，在节能灯电路里面就很常见啊，前者同步控制容易，能直接输
2、出触发脉冲给可控硅，耦合简便。2、在实际电路工作的过程中控制角为多少？答：通过实验可以验证出验证角在2030左右，因为这个控制角可以是管子导通相互交替导通度最适合。成绩评定及依据：1. 课程设计考勤情况（20%）：2. 课程设计答辩情况（30%）：3. 完成设计任务报告规范性（50%，其中直流系统部分占60%，交流部分占40%）：最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定）： 指导教师签字： 2010 年 12 月20日电力电子课程设计课程设计任务书 2011 2012 学年 第1学期学生姓名： 林飞 专业班级：电气工程及其自动化2008（1）指导教师：南光群、黄松柏 工作部门：电气学院电气
3、自动化教研室 一、课程设计题目： 单相交流调压电路设计二、课程设计内容 1. 根据具体设计课题的技术指标和给定条件，能独立而正确地进行方案论证和电路设计，要求概念清楚、方案合理、方法正确、步骤完整； 2. 学会查阅有关参考资料和手册，并能正确选择有关元器件和参数； 3. 编写设计说明书，参考毕业设计论文格式撰写设计报告（5000字以上）。注：详细要求和技术指标见附录。三、进度安排1时间安排序 号内 容学时安排（天）1方案论证和系统设计12主电路设计13保护电路设计14驱动电路设计15设计答辩1合 计5设计指导答辩地点：电力电子室2执行要求电力电子课程设计共9个选题，每组不得超过6人，要求学生在
4、教师的指导下，独力完成所设计的系统主电路、控制电路等详细的设计（包括计算和器件选型）。严禁抄袭，严禁两篇设计报告基本相同，甚至完全一样。四、基本要求一、设计要求：1、电源电压：交流220V/50Hz；2、输出功率：500W；3、移相范围：0180；4、负载自拟。二、设计内容：1、参数设定与计算；2、晶闸管电流、电压额定的选择；3、触发电路的设计；4、保护电路的设计；5、画出完整的主电路原理图和控制电路原理图；6、列出主电路所用元器件的明细表。五、课程设计考核办法与成绩评定根据过程、报告、答辩等确定设计成绩，成绩分优、良、中、及格、不及格五等。评定项目基本内涵分值设计过程考勤、自行设计、按进度完
5、成任务等情况20分设计报告完成设计任务、报告规范性等情况50分答 辩回答问题情况30分90100分：优；8089分：良；7079分：中；6069分，及格；60分以下：不及格指导教师：南光群、黄松柏2011年10月8日 教研室主任签名：胡学芝2011年10 月9日目 录 第一章 前言2 第二章 单相调压电路设计任务及要求3 2.1 设计任务及要求.3 2.2 设计方案选择3 第三章 单向调压电路单元电路的设计和主要元器件说明.43. 1 单元电路的设计.4 3.1.1主电路的设计4 3. 2 主要元器件说明及功能模块.4第四章 驱动电路的设计5 4. 1 晶闸管对触发电路的要求.54.1.1触发
6、信号的种类.5 4.1.2触发电路的要求.54. 2 触发电路.5 4.2.1单结晶体管的工作原理.5 4.2.2单结晶体管触发电路.5 4.2.3单结晶体管自激震荡电路.54.2.4同步电源.5第五章 保护电路的设计6 5.1过电压保护.7 5.2过电流保护.8第六章 单相调压电路主电路的原理分析和各主要元器件的选择9 61 主电路原理分析.9 62 各主要元器件的选择.12 6.3元器列表.13 第七章 仿真软件 7.1仿真软件的介绍.14 7.2仿真模型、仿真波形及其分析.14 总结与参考文献.15附录 电路图16 第一章 前 言交流变换电路是指把交流电能的参数幅值、频率、相位加以转变的
7、电路。根据变换参数的不同交流变换电路可分为交流电力控制电路和交-交变频电路。通过控制晶闸管在每一个电源周期内导通角的大小相位控制来调节输出电压的大小可实现交流调压。它主要由调压电路、控制电路组成。 根据结构的不同交流调压电路有单相电压控制器和三相电压控制器两种。单相交流调压电路根据负载性质的不同分为电阻性负载和阻感性负载电阻性负载的控制角的移向范围为0阻感性负载的控制角的移向范围为1800。 随着电力电子的飞速发展交流调压电路广泛应用于电炉的温度控制、灯光调节、异步电动机软起动和调速等场合也可以用作调节整流变压器一次电压。对调压输出波形质量主要是谐波含量要低。 第二章 单相调压电路设计任务及要
8、求2.1 设计任务及要求 （1）设计任务 1、根据课题正确选择电路形式 2、绘制完整电气原理图包括主要电气控制部分 3、详细介绍整体电路和各功能部件工作原理并计算各元器件值 （2）设计要求 1 负载要求 负载为感性负载,L=700mH,R=500欧姆。 2 技术要求 (1) 电网供电电压为单相220V。 (2) 电网电压波动为+5%-10%。 (3) 输出电压为0100V。 2.2 设计方案选择 由于题目要求输出电压范围为0100V，所以方案可选用电阻性负载或阻感性负载。 方案一:采用电阻性负载电路由电阻和两个晶闸管反并联组成，负载电压有效值式中U1为输入交流电压的有效值。可以看出，随着角的增
9、大，U0逐渐减少。当=时U0=0。因此，单相交流调压器对于电压负载，其电压可调范围为0U1控制角移相范围为0。负载电流基波和各次谐波有效值是随着谐波次数n的增加，谐波含量减少。 方案二:采用阻感性负载电路由电阻、电感和两个晶闸管反并联组成负载电压有效值随角的增大，U0逐渐增大。在电感负载时，要实现交流电压的目的，则最小控制角=负载功率因素角，所以的移相范围为180。负载电流基波和各次谐波有效值是随着谐波次数n的增加，谐波含量减少，并且阻感性负载电流谐波相对少些。 综合两种方案，电阻性负载和阻感性负载都具有调压功能，都能调压到设计电压调压范围内但是电阻性负载谐波电流含量要多些。当相同时，阻感负载
10、阻抗角增大，谐波含量也有所减少。考虑到性能指标、输出电压的稳定性、对电网的影响，所以选择方案二阻感性负载。 第三章 单相调压电路单元电路的设计和主要元器件说明3.1 单元电路的设计 3.1.1 主电路的设计 电路采用单相交流调压器带阻感负载时的电路图如图3.1所示，在负载和交流电源间用两个反并联的晶闸管T1、T2相连。 图3.1 带阻感负载单相交流调压电路 3.2 主要元器件说明及功能模块 电路采用交流电源供电，T1、T2为两个反并联的晶闸管，R为电阻，L为电感。 输入电网电压，通过主电路的控制交流输出，驱动电路控制电力电子器件的通断。原理框图如图21所示。 本次设计中，总体电路由驱动电路和以
11、电力电子器件为核心的主电路构成，由负载输出。主电路主要是两个反并联的晶闸管串联在交流电路中，通过对晶闸管的控制根据方案分析结果电路采用阻感性负载 。图21 原理框图第四章 驱动电路的设计4.1 晶闸管对触发电路的要求 4.1.1 触发信号的种类 晶闸管由关断到开通，必须具备两个外部条件：第一是承受足够的正向电压；第二是门极与阴极之间加一适当正向电压、电流信号(触发信号)。门极触发信号有直流信号、交流信号和脉冲信号三种基本形式。 (a) 直流信号 在晶闸管加适当的阳极正向电压的情况下，在晶闸管门极与阴极间加适当的直流电压，则晶闸管将被触发导通。这种触发方式在实际中应用极少。因为晶闸管在其导通后就不需要门极信号继续存在。若采用直流触发信号将使晶闸管门极损耗增加，有可能超过门极功耗，在晶闸管反向电压时，门极直流电压将使反向漏电流增加，也有可能造成晶闸管的损坏。 (b) 交流信号在晶闸管门极与阴极间加入交流电压，当交流电压uc=ut时，晶闸管导通。ut是保证晶闸管可靠触发所需的最小门极电压值，改变u
