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1、 1湖南科技大学信息与电气工程学院课程设计报告课程设计报告题题 目：目：基于集成电路的三相交流调压器仿真基于集成电路的三相交流调压器仿真专专 业：业：电气工程及其自动化电气工程及其自动化班班 级：级： 姓姓 名：名： 学学 号：号： 指导教师：指导教师： 2年年 月月 日日信息与电气工程学院课程设计任务书20142014 20152015 学年第学年第 2 2 学期学期专业：电气工程及其自动化 班级： 学号： 姓名： 课程设计名称： 电力电子技术课程设计 设计题目：基于集成电路的三相交流调压三相交流调压器仿真（电机：110V, 200A，普通晶闸管）完成期限：自 2015 年 6 月 15 日
2、至 2015 年 6 月 19 日共 1 周设计依据、要求及主要内容一、设计依据基于集成电路的三相交流调压器仿真电源：220V输出：110V、200A选择器件：普通晶闸管（SCR）3二、要求及主要内容1确定直流电动机型号；2主电路、保护电路、控制电路设计；3主电路元件的参数计算与选择；4平波电抗器的参数计算与选择；5计算整流变压器参数、选择其容量和规格；6主电路中过电压过电流保护电路的选择及相应电路元件的计算与选择；7绘制主电路、保护电路、控制电路设计电气系统原理图；8写出课程设计报告。其中设计报告要包括有设计的目的，设计原理，设计参数的计算，元器件选型，器件表，电路图的设计说明以及设计的心得
3、等；设计报告 3000 字以上；指导教师（签字）： 批准日期：2015 年 6 月 10 日评语：评语： 成绩：成绩：评阅人：评阅人： 日期：日期：4摘要摘要设计基于集成电路的三相交流调压器的电力电子电路并选取合适的器件参数，在设计过程中要重视设计计算、电路图绘制及整体调试，设置元器件的参数，提高结果的准确性，使仿真能够精确地进行。关键词：集成电路 三相交流调压器 电阻目目 录录一、实验目的和意义 -55二、实验原理（原理论述、原理图） -51、multisim 软件介绍 -52、单相交流调压原理-73、三相交流调压原理-74、控制触发电路-7三、器件选型 -81、三相交流调压器电路计算与选型
4、-82、控制电路计算和选型-93、保护电路选型-12四、Multisim 仿真-121、仿真平台-122、仿真过程-123、仿真结果与分析-124、结论-15五、实验总结 -15六、参考文献 -166一、实验目的与意义一、实验目的与意义电力电子技术是一门新兴技术，它是由电力学、电子学和控制理论三个学科交叉而成的，已成为现代电气 工程与自动化专业不可缺少的一门专业基础课，在培养本专业人才中占有重要地位。随着电力电子技术应用的不断发展，对电力电子器件性能指标和可靠性的要求也日益苛刻。具体而言，要求电力电子器件具有更大的电流密度、更高的工作温度、更强的散热能力、更高的工作电压、更低的通态压降、更快的
5、开关时间，而对于航天和军事应用，还要求有更强的抗辐射能力和抗振动冲击能力。电力电子课程设计的目的在于进一步巩固和加深所学的电力电子基础知识。使学生能综合运用相关课程的基本知识，培养学生检索文献的能力，特别是利用网络检索需要的文献资料，培养学生综合分析问题、发现问题，解决问题的能力。 。以及方案选择等。树立既考虑技术上的先进性与可行性，又考虑经济上的合理性，并注意提高分析和解决实际问题的能力；迅速准确的进行工程计算的能力，计算机应用能力；用简洁的文字，清晰的图表来表达自己设计思想的能力。通过课程实际使学生认识到理论与实践相结合的重要性，只靠从书本上学到的知识是远远不够的，显示的生活中需要更为丰富
6、的知识，只有把硕学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在在课程设计工程中查阅资料，了解查阅资料的重要性，鼓励他们克服心理上的不良情绪，不断的学习和解决难题，不断磨练学生意志的过程。通过课程设计是学生所学的基础理论知识得到巩固，并使学生可以运用所学理论知识解决实际问题的初步训练。进一步提高学生的分析、综合能力以及工程设计中分析设计的基本能力，为今后的毕业设计做必要的准备，并为毕业后的工作学习打下了很好的基础。二、实验原理（原理论述、原理图）二、实验原理（原理论述、原理图）71 1、multisimmultisim 软件介绍
7、软件介绍Multisim 是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以 Windows 为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。工程师们可以使用 Multisim 交互式地搭建电路原理图，并对电路进行仿真。Multisim 提炼了 SPICE仿真的复杂内容，这样工程师无需懂得深入的 SPICE 技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。通过 Multisim 和虚拟仪器技术，PCB 设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的
8、综合设计流程。2 2、单相交流调压原理、单相交流调压原理所谓单相交流调压就是将两个晶闸管反并联后串联在交流电路中，在每半个周波内通过控制晶闸管开通相位，可以方便的调节输出交流电压的有效值。其输出波形是对称的，设正、负半波的控制角均为。当负载电阻为 R，输入的电源电压有效值为 U1，则此电路的基本电气参数如下： 1.负载电阻 R 上的交流电压有效值：2.负载电阻 R 上的电流有效值：893 3、三相交流调压原理、三相交流调压原理根据三相联结形式的不同，三相交流调压电路句有多种形式。本次仿真主要是对星形联结电路的工作原理和特性进行分析。通过对三星三相三线负载星型联结交流调压电路图分析可得，任一相在
9、导通时必须和另一相构成回路。因此和三相桥式全控整流电路一样，电流流通路径中有两个晶闸管，所以应采用双脉冲或宽脉冲触发。 三相的触发脉冲应依次相差 120，同意向的两个反并联的晶闸管触发脉冲应相差 180。因此和三相桥式全控整流电路一样，触发脉冲顺序也是 VT1VT6，依次相差 60。4 4、控制触发电路控制触发电路555 定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。一般用双极型（TTL）工艺制作的称为 555，用 互补金属氧化物（CMOS ）工艺制作的称为 7555，除单定时器外，还有对应的双定时器 556/7556。555 定时器的电源电压范围宽，可在 4.5V16V 工作，7555
10、可在 318V 工作，输出驱动电流约为 200mA，因而其输出可与 TTL、CMOS 或者模拟电路电平兼容。10555 定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制 RS 触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当 5 脚悬空时，则电压比较器 C1 的同相输入端的电压为 2VCC /3，C2 的反相输入端的电压为 VCC /3。若触发输入端 TR 的电压小于 VCC /3，则比较器 C2 的输出为 0，可使 RS 触发器置 1，使输出端 OUT=1。如果阈值输入端 TH 的电压大于 2VCC/3，同时 TR 端的电压大于 VCC /3，则 C1 的输出为 0，C2 的输出为
11、 1，可将 RS 触发器置 0，使输出为低电平。三、器件选型三、器件选型1 1、三相交流调压器电路计算与选型、三相交流调压器电路计算与选型三相交流调压器的触发信号应与电源电压同步，其控制角是从各自的相电压过零点开始算的。它由三个单相晶闸管交流调压器组合而成，三相负载接成 Y 形，公共点为三相调压器中线，其工作原理和波形与单相交流调压相同，图中晶闸管触发导通的顺序为 VT1VT2VT6。由于存在中性线，每一相可以作为一个单相的调压器单独分析，各相负载电压和电流仅与本相的电源电压、负载参数及控制角有关。整流电压平均值的计算分两种情况：11由于晶闸管阴极与零线间的电压即为整流输出电压 0U，其最小值为零，而晶闸管阳极与零线间的最高电压等于变压器二次相电压的峰值，因此晶闸管与阴极间的最大正向电压等于变压器二次相电压的峰值。 为了保证三相交流调压电路的正常工作，其晶闸管的触发系统应满足下列要求： 1、在三相电路中至少有一相正向晶闸管与另一相反向晶闸管同时导通。 2、为了保证电路起始工作时两个晶闸管能同时导通，并且在感性负载和控制角较大时，也能使不同相的正、反两个晶闸管同时导通，要求采用宽脉冲，或者双窄脉冲触发电路。3、各
