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1、武汉理工大学华夏学院电力电子技术课程设计 华夏学院电力电子技术课程设计题 目：晶闸管交流调压与调功电路设计 学院（系）：信息工程系 年级专业： 自动化1082班 学 号： 10212408225 学生姓名： 指导教师： 课程设计任务书学生姓名： 专业班级： 指导教师： 工作单位： 信息工程系 题目：晶闸管交流调压与调功电路设计初始条件：电源为工频380/220V，阻性负载R4,交流输出0-220V可调。采用单相或三相交流调压与调功主电路。要求完成的主要任务：1.交流调压与调功主电路的设计。2. 触发电路的设计（如KJ004集成触发器）。3.分析系统不同负载下的电流、电压波形及相控特性。4.针对
2、电阻炉负载分析系统的过零控制特性。5.提供电路图纸一张。课程设计说明书应严格按统一格式打印，资料齐全，坚决杜绝抄袭，雷同现象。应画出单元电路图和整体电路原理图，给出系统参数计算过程，图纸、元器件符号及文字符号符合国家标准。时间安排：2011.1.142011.1.15 收集资料，确定设计方案2011.1.162011.1.17 系统设计2011.1.182011.1.19 撰写课程设计论文及答辩指导教师签名： 年 月 日 摘要交流-交流变流电路，是把一种形式的交流变成另一种形式交流的电路，应用十分广泛。把两个晶闸管反并联后串联在交流电路中，通过对晶闸管的控制就可以控制交流电力。这种电路不改变交
3、流电的频率，称为交流电力控制电路。在每半个周波内通过对晶闸管开通相位的控制，可方便地调节输出电压的有效值，这种电路称为交流调压电路。交流调压电路广泛用于灯光控制（如调光台灯和舞台灯光控制）及异步电动机的软起动，也用于异步电动机调速。交流调功电路跟交流调压电路的电路形式完全相同，只是控制方式不同。交流调功电路不是在每个交流电源周期都通过触发延迟角a对输出电压波形进行控制，而是将负载与交流电源接通几个整周波，在断开几个整周波，通过改变接通周波数和断开周波数的比值来调节负载所消耗的平均功率。交流调功电路常用于电炉的温度控制，因其直接调节对象就是电路的平均输出功率，所以被称为交流调功电路。目 录前言1
4、第一章 概述21.1交流电力控制电路21.2交流调压调功电路2第二章 集成触发芯片介绍32.1 触发芯片32.2 kj004的工作原理32.3封装形式32.4芯片参数4第三章 硬件的设计53.1主电路的设计 53.2触发电路设计103.3晶闸管调压调功电路参数的计算与设定113.4电阻炉负载的过零控制特性分析第四章 设计体会与总结14附录15参考文献16本科生课程设计成绩评定表17武汉理工大学华夏学院电力电子技术课程设计前 言电力电子技术是20世纪后半叶诞生和发展的一门崭新的技术。可以预见，在21世纪电力电子技术仍将以迅猛的速度发展。电力电子器件的发展对电力电子技术的发展起着决定性的作用。用晶
5、闸管组成的交流电压控制电路，可以方便的调节输出电压有效值。可用于电炉温控、灯光调节、异步电动机的启动和调速等，也可用作调节整流变压器一次侧电压，其二次侧为低压大电流或高压小电流负载常用这种方法。采用这种方法，可使变压器二次侧的整流装置避免采用晶闸管，只需要二极管，而且可控级仅在一侧，从而简化结构，降低成本。交流调压器与常规的交流调压变压器相比，它的体积和重量都要小得多。交流调压器的 输出仍是交流电压，它不是正弦波，其谐波分量较大，功率因数也较低这些毕业生走进企业、公司、政府机构或研究单位之后，往往深刻地感觉到缺乏实际开发设计项目的经验，不善于综合运用所学理论，对知识的把握缺乏融会贯通的能力。通
6、过这种设计课程，我们一方面可以结合课程的教学内容循序渐进地进行设计方面的实践训练，另一方面，在参与一系列子项目的实践过程中，还能提高如何综合运用所学知识解决实际问题的能力，以及获得有关项目管理和团队合作等等众多方面的具体经验，增强对相关课程具体内容的理解和掌握能力，培养对整体课程知识综合运用和融会贯通能力。最后，向此次课程设计的指导老师以及在课程设计中帮助、支持我的同学表示衷心的感谢。由于本次课程设计时间仓促且自己水平有限，难免还存在一些错误和不妥之处，恳请老师批评指正。第一章 概 述1、交流电力控制电路交流电力控制电路是指通过晶闸管等电力电子器件对输入输出之间的交流电能进行变换与控制的电路形
7、式，其常用的控制方式有四种： 相位控制； 周期控制； 通断控制； 斩波控制。根据不同的控制方式可以将交流电力控制系统分为以下几种基本类型。 交流调压电路交流电力电子开关交流斩波调压电路上述四种交流电力控制系统中，交流调压电路应用最为广泛。交流调压电路是采用相位控制方式的交流电力控制电路，通常是将两个晶闸管反并联后串联在每相交流电源与负载之间。在电源的每半个周期内触发一次晶闸管，使之导通。与相控整流电路一样，通过控制晶闸管开通时所对应的相位，可以方便的调节交流输出电压的有效值，从而达到交流调压的目的。其晶闸管可以利用电源自然换相，无需强迫关掉电路，并可实现电压的平滑调节，系统响应速度较快，但它也
8、存在深控时功率因数较低，易产生高次谐波等缺点。单相交流调压电路是对单相交流电的电压进行调节的电路。交流调压电路主要应用在电热控制、交流电动机速度控制、交流稳压器等场合，主要有灯光调节（如调光台灯、舞台灯光控制等），温度调节（如工频加热、感应加热、需控制的家用电器等），泵及风机等异步电动机的软起动，交流电机的调压调速（如纺织、造纸、冶金等领域的调压调速），随电机负载大小自动调压（对于起动机等有较长时间空载或轻载的负荷，自动调压可以节省电能），变压器初级调压（在高压小电流或低压大电流直流电源中，如采用晶闸管相孔整流电路，需要很多晶闸管串联或并联，若采用交流调压电路在变压器初级调压。其电压电流值都比
9、较合理，在变压器次级只要用二极管整流即可，从而达到减少体积、减低成本的目的）。与自耦变压器调压方法相比，交流调压电路控制方便，调节速度快，装置的重量轻、体积小，有色金属消耗也少。2、交流调压调功电路 把两个晶闸管反并联后串联在交流电路中，通过对晶闸管的控制就可以控制交流电力。这种电路不改变交流电的频率，称为交流电力控制电路。在每半个周波内通过对晶闸管开通相位的控制，可方便地调节输出电压的有效值，这种电路称为交流调压电路。交流调功电路跟交流调压电路的电路形式完全相同，只是控制方式不同。交流调功电路不是在每个交流电源周期都通过触发延迟角a对输出电压波形进行控制，而是将负载与交流电源接通几个整周波，
10、在断开几个整周波，通过改变接通周波数和断开周波数的比值来调节负载所消耗的平均功率。第 二章 集成触发芯片介绍 1、触发芯片可控硅移相触发电路适用于单相、三相全控桥式供电装置中,作可控硅的双路脉冲移相触发。器件输出两路相差180度的移相脉冲,可以方便地构成全控桥式触发器线路。电路具有输出负载能力大、移相性能好、正负半周脉冲相位均衡性好、移相范围宽、对同步电压要求低,有脉冲列调制输出端等功能与特点。常用的有kj004和kc05。基于kj004的优点，下面就对kj004z作简要介绍。2、kj004的工作原理电路由同步检测电路、锯齿波形成电路、偏形电压、移相电压及锯齿波电压综合比较放大电路和功率放大电
11、路四部分组成。电原理见下图：锯齿波的斜率决定于外接电阻R6、RW1,流出的充电电流和积分电容C1的数值。对不同的移相控制电压VY,只有改变权电阻R1、R2的比例,调节相应的偏移电压VP。同时调整锯齿波斜率电位器RW1,可以使不同的移相控制电压获得整个移相范围。触发电路为正极性型,即移相电压增加,导通角增大。R7和C2形成微分电路,改变R7和 C2的值,可获得不同的脉宽输出的同步电压为任意值。3、封装形式电路采用双列直插C16白瓷和黑瓷两种外壳封装,外形尺寸按电子工业部部颁标准。半导体集成电路外形尺寸SJll0076功 能输出空锯齿波形成-Vee(1k)空地同步输入综合比较空微分阻容封锁调制输出
12、+Vcc引线脚号1 23 45 6789101112131415164、芯片参数：1电源电压：直流+15V、-15V,允许波动土5(10时功能正常)。2. kj004 电源电流：正电流15mA,负电流10mA。3同步电压：任意值。4同步输入端允许最大同步电流：6mA(有效值)5移相范围1700(同步电压30V,同步输入电阻15k)6锯齿波幅度：10V(幅度以锯齿波平顶为准)。7输出脉冲：(1)宽度：400S2mS(通过改变脉宽阻容元件达到)。(2)幅度：13V。(3)最大输出能力100mA(流出脉冲电流)。(4)输出管反压：BVCEO18V(测试条件Ie100A)。8正负半周脉冲相位不均衡30
13、。9使用环境温度为四级：C：070 R：-5585 E：-4085 M：-55125第三章 硬件的设计1、 主电路的设计1.1 电阻负载 （a）电路图 （b）工作波形1.2阻感负载 （a）电路图 （b）工作波形交流调压电路可以带电阻性负载，也可以带电感性负载，如图（a）所示感应电动机或其它电阻电感混合负载等。由于感性负载本身滞后于电压一定角度，再加上相位控制产生的滞后，使得交流调压电路在感性负载下大的工作情况更为复杂，其输出电压、电流波形与控制角、负载阻抗角都有关系。其中负载阻抗角,相当于在电阻电感负载上加上纯正弦交流电压时，其电流滞后于电压的角度为。为了更好的分析单相交流调压电路在感性负载下的工作情况，此处分三种工况分别进行讨论。（1） 工况上图所示为单相反并联交流调压电路带感性负载时的电路图，以及在控制角触发导通时的输出波形图，同电阻负载一样，在的正半周角时
