單相交流調(diào)壓電路課程設(shè)計(jì)

1、實(shí)用文案單相交流調(diào)壓電路的設(shè)計(jì)1 單相交流調(diào)壓電路設(shè)計(jì)任務(wù)及設(shè)計(jì)目的 21.1 電路設(shè)計(jì)任務(wù) . 21.2 電路設(shè)計(jì)目的 . 21.3 主電路的原理分析 . 21.4 主電路器件的選擇 32 設(shè)計(jì)方案及選擇 53 單相交流調(diào)壓電路的設(shè)計(jì) 53.1 主電路的設(shè)計(jì) . 53.2 控制電路的設(shè)計(jì) . 63.2.1 觸發(fā)信號的種類 63.2.2 觸發(fā)電路設(shè)計(jì) 73.2.3 總的電路圖 84 單相交流調(diào)壓電路仿真結(jié)果及結(jié)果分析 . 84.1 仿真結(jié)果 . 84.2 結(jié)果分析 . 115 單相交流電壓電路設(shè)計(jì)總電路圖 12標(biāo)準(zhǔn)文檔1314總結(jié) 參考文獻(xiàn)1單相交流調(diào)壓電路設(shè)計(jì)任務(wù)及設(shè)計(jì)目的1.1電路設(shè)計(jì)任務(wù)

2、1進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的比較，并選定設(shè)計(jì)方案。2完成單元電路的設(shè)計(jì)和主要元器件的說明。3完成主電路的原理分析，各主要元器件的選擇。4驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)。5電路的仿真。1.2電路設(shè)計(jì)目的電力電子技術(shù)是專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，做課程設(shè)計(jì)是為了讓我們運(yùn)用學(xué)過的電路原 理的知識(shí)，獨(dú)立進(jìn)行查找資料，選擇方案，設(shè)計(jì)電路，撰寫報(bào)告，制作電路等，進(jìn)一步 加深對變流電路基本原理的理解，提高運(yùn)用基本技能的能力，為今后的學(xué)習(xí)和工作打下 良好的基礎(chǔ)，同時(shí)也鍛煉了自己的實(shí)踐能力。1.3電阻性負(fù)載的交流調(diào)壓器的原理分析其晶閘管VT1和VT2反并聯(lián)連接，與負(fù)載電阻R串聯(lián)接到交流電源上。當(dāng)電源電壓 U2 正半周開始時(shí)刻觸發(fā)VT1,負(fù)半周開始時(shí)刻

3、觸發(fā)VT2,形同一個(gè)無觸點(diǎn)開關(guān)。若正、負(fù)半 周以同樣的移相角a觸發(fā)VT1和VT2,則負(fù)載電壓有效值隨a角而改變，實(shí)現(xiàn)了交流調(diào)壓。 移相角為a時(shí)的輸出電壓U的波形，如圖1-1所示。何(b)圖1-1A電阻性負(fù)載單相交流調(diào)壓電路及波形圖1.4主電路的原理分析所謂交流調(diào)壓就是將兩個(gè)晶閘管反并聯(lián)后串聯(lián)在交流電路中，在每半個(gè)周波內(nèi)通過控制晶閘管開通相位，可以方便的調(diào)節(jié)輸出電壓的有效值。交流調(diào)壓電路廣泛用于 燈光控制及異步電動(dòng)機(jī)的軟啟動(dòng)，也用于異步電動(dòng)機(jī)調(diào)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(diào)壓電路調(diào)節(jié)變壓器一次電壓。本次課程設(shè)計(jì)主 要是研究單相交流調(diào)壓電路的設(shè)計(jì)。由于交流調(diào)壓電路

4、的工作情況與負(fù)載的性質(zhì)有很大 的關(guān)系，本次實(shí)驗(yàn)對阻感負(fù)載予以重點(diǎn)討論。圖中的 2個(gè)晶閘管也可以用一個(gè)雙向晶閘 管代替。在交流電源u1的正半周和負(fù)半周，分別對2個(gè)晶閘管的移相控制角進(jìn)行控制 就可以調(diào)節(jié)輸出電壓。單相交流調(diào)壓電路的主電路圖如下圖圖1-1B單相交流調(diào)壓主電路1.5主電路器件的選擇主電路中所用到得器件比較少，主要是 200V單相交流電源，2個(gè)反并聯(lián)的晶閘管， 還有一個(gè)阻感負(fù)載。其中2反并聯(lián)的晶閘管可用一個(gè)雙相晶閘管代替，阻感負(fù)載可以用 一個(gè)電阻和一個(gè)電感串聯(lián)，也可以用一個(gè)串聯(lián)諧振代替2個(gè)反并聯(lián)的晶閘管。晶閘管的選擇：1選擇正反向電壓可控硅在門極無信號，控制電流Ig為0時(shí)，在陽（A） 一

5、陰（K）極之間加J2）處于 反向偏置，所以，器件呈高阻抗?fàn)顟B(tài)，稱為正向阻斷狀態(tài)，若增大UAK而達(dá)到一定值VBO 可控硅由阻斷突然轉(zhuǎn)為導(dǎo)通，這個(gè) VBO值稱為正向轉(zhuǎn)折電壓，這種導(dǎo)通是非正常導(dǎo)通， 會(huì)減短器件的壽命。所以必須選擇足夠正向重復(fù)阻斷峰值電壓（VDRM）在陽一一陰極之間加上反向電壓時(shí)，器件的第一和第三 PN結(jié)（J1和J3）處于反向偏置，呈阻斷狀態(tài)。當(dāng) 加大反向電壓達(dá)到一定值VRE時(shí)可控硅的反向從阻斷突然轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，此時(shí)是反向 擊穿，器件會(huì)被損壞。而且 VBC和VRBfi隨電壓的重復(fù)施加而變小。在感性負(fù)載的情況 下，如磁選設(shè)備的整流裝置。在關(guān)斷的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生很高的電壓（ =-Ldi/dt

6、），如果電路上未有良好的吸收回路，此電壓將會(huì)損壞可控硅器件。因此，器件也必須有足夠的反 向耐壓VRRM可控硅在變流器（如電機(jī)車）中工作時(shí)，必須能夠以電源頻率重復(fù)地經(jīng)受一定的過電 壓而不影響其工作，所以正反向峰值電壓參數(shù)VDRM VRRM應(yīng)保證在正常使用電壓峰值的2-3倍以上，考慮到一些可能會(huì)出現(xiàn)的浪涌電壓因素，在選擇代用參數(shù)的時(shí)候，只能向高一檔的參數(shù)選取。2選擇額定工作電流參數(shù)可控硅的額定電流是在一定條件的最大通態(tài)平均電流IT,即在環(huán)境溫度為+40C和規(guī)定冷卻條件，器件在阻性負(fù)載的單相工頻正弦半波，導(dǎo)通角不少于170 C的電路中，實(shí)用文案當(dāng)穩(wěn)定的額定結(jié)溫時(shí)所允許的最大通態(tài)平均電流。而一般變流器

7、工作時(shí)，各臂的可控硅 有不均流因素。可控硅在多數(shù)的情況也不可能在170C導(dǎo)通角上工作，通常是少于這一角度。這樣就必須選用可控硅的額定電流稍大一些，一般應(yīng)為其正常電流平均值的 1.5-2.0 倍。3 選擇門極 （ 控制級 ）參數(shù) 可控硅門極施加控制信號使它由阻斷變成導(dǎo)通需經(jīng)歷一段時(shí)間， 這段時(shí)問稱開通時(shí)間 tgt ，它是由延遲時(shí)間 td 和上升時(shí)間 tx 組成， tr 是從門極電流脈沖前沿的某一規(guī)定 起（比如門極電流上升到終值的 90時(shí)起）到通態(tài)陽極電流 IA 達(dá)到終值的 10那瞬為止 的時(shí)間隔， tr 是陽極電流從 l0 上升到 90所經(jīng)歷的時(shí)間。可見開通時(shí)間 tgt 與可控 硅門極的可觸發(fā)電

8、壓、電流有關(guān)，與可控硅結(jié)溫，開通前陽極電壓、開通后陽極電流有 關(guān)，普通可控硅的tgt10卩s以下。在外電路回路電感較大時(shí)可達(dá)幾十甚至幾百卩 s以上 （陽極電流的上升慢 ） 。在選用可控硅時(shí)，特別是在有串并聯(lián)使用時(shí)，應(yīng)盡量選擇門極觸 發(fā)特征接近的可控硅用在同一設(shè)備上，特別是用在同一臂的串或并聯(lián)位置上。這樣可以 提高設(shè)備運(yùn)行的可靠性和使用壽命。 如果觸發(fā)特性相差太大的可控硅在串聯(lián)運(yùn)行時(shí)將引 起正向電壓無法平均分配，使 tgt 較長的可控硅管受損，并聯(lián)運(yùn)行時(shí) tgt 較短的可控硅 管將分配更大的電流而受損，這對可控硅器件是不利的。所以同一臂上串或并聯(lián)的可控 硅觸發(fā)電壓、觸發(fā)電流要盡量一致，也就是配對

9、使用。在不允許可控硅有受干擾而誤導(dǎo)通的設(shè)備中， 如電機(jī)調(diào)速等， 可選擇門極觸發(fā)電壓、 電流稍大一些的管子（如可觸發(fā)電壓 VGT2V可觸發(fā)電流IGT: 150mA以保證不出現(xiàn)誤 導(dǎo)通，在觸發(fā)脈沖功率強(qiáng)的電路中也可選擇觸發(fā)電壓、電流稍大一點(diǎn)的管。在磁選礦設(shè) 備中，特別是舊的窄脈沖觸發(fā)電路中，可選擇一些VG、IG 低一些的管子，如 VGT0時(shí)，U、Irl的波形為非正弦波，控制角 從0-180度范圍改變時(shí), 輸出電壓有效值U從12下降到0,控制角 對輸出電壓U的移相可控區(qū)域是0-180度。角等于0度、30度，60度，90度、150度和180度分別代入下式V 2U 2 sin t 2d t U2 I；

10、sin 2可求得v 21 sin 030=U 221 sin（ 26）U 250.99 U 2U60U 2 六 sin（2 ?。?U230.90U2U90U 27）U2 0 20.71U2U15057六sin（2 器）12u2 0 2 0.67U2U180 U2 鳥 sin(2 )U0 00觀察圖4-2圖4-7的仿真波形，可得到隨著角增大，負(fù)載兩端電壓U的波形的曲線部分的寬度越來越窄，則其有效值將不斷減小。由此可知，理論分析與仿真結(jié)果是一致的。在Simuli nk環(huán)境下利用電力系統(tǒng)模塊庫中的電力電子器件組建單相交流調(diào)壓純電阻電路，并對電路進(jìn)行相應(yīng)的理論分析和仿真實(shí)驗(yàn)。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，通過控制

11、角的大小，單相交流調(diào)壓電路能夠得到很好的調(diào)壓結(jié)果。5單相交流電壓電路設(shè)計(jì)總電路圖 如圖5-1圖5-1單相交流電壓電路總電路圖總結(jié)通過電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)，我加深了對課本專業(yè)知識(shí)的理解，平常都是理論知識(shí) 的學(xué)習(xí)，在此次課程設(shè)計(jì)中，真正做到了自己查閱資料、完成一個(gè)基本匯編程序的設(shè)計(jì)。 在此次的設(shè)計(jì)過程中，我更進(jìn)一步地熟悉了單相交流調(diào)壓電路的原理以及觸發(fā)電路的設(shè) 計(jì)。當(dāng)然，在這個(gè)過程中我也遇到了困難，通過查閱資料，相互討論，我準(zhǔn)確地找出錯(cuò) 誤所在并及時(shí)糾正了，這也是我最大的收獲，使自己的實(shí)踐能力有了進(jìn)一步的提高，讓 我對以后的工作學(xué)習(xí)有了更大的信心。 通過這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了只有理論知識(shí)是遠(yuǎn) 遠(yuǎn)不

12、夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，從而提高自 己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過程中難免會(huì)遇到過各種各樣的問題， 同時(shí)在設(shè)計(jì)的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學(xué)過的知識(shí)理解得不夠深刻，掌 握得不夠牢固，通過這次課程設(shè)計(jì)，把以前所學(xué)過的知識(shí)重新溫故，鞏固了所學(xué)的知識(shí)。通過單相半波交流電路的設(shè)計(jì)，使我加深了對整流電路的理解，讓我對電力電子該 課程產(chǎn)生了濃厚的興趣。對于一個(gè)電路的設(shè)計(jì)，首先應(yīng)該對它的理論知識(shí)很了解，這樣 才能設(shè)計(jì)出性能好的電路。整流電路中，開關(guān)器件的選擇和觸發(fā)電路的選擇是最關(guān)鍵的， 開關(guān)器件和觸發(fā)電路選擇的好，對整流電路的性能指標(biāo)影響很大。在

13、這次課程設(shè)計(jì)過程 中，碰到的難題就是對晶閘管的相關(guān)參數(shù)的計(jì)算，因?yàn)樵趯W(xué)習(xí)中沒能很好的系統(tǒng)的總結(jié) 晶閘管相關(guān)知識(shí)。在整個(gè)課程設(shè)計(jì)中貫穿的計(jì)算過程沒能很好的把握。在今后的學(xué)習(xí)中 要認(rèn)真總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，對電力電子課程進(jìn)行補(bǔ)充。為以后深入的學(xué)習(xí)自動(dòng)化專業(yè)做鋪墊。通 過這次課程設(shè)計(jì)我對于文檔的編排格式、原理圖波有了一定的了解，這對于以后的畢業(yè) 設(shè)計(jì)及工作需要都有頗大的幫助，在完成課程設(shè)計(jì)的同時(shí)我也在復(fù)習(xí)一遍電力電子技術(shù) 這門課程，把以前一些沒弄懂的問題基本掌握了。參考文獻(xiàn)1 王兆安，劉進(jìn)軍電力電子技術(shù)（第 5版）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2009.52 陳道煉.DC-DC逆變技術(shù)及其應(yīng)用。北京：機(jī)械工業(yè)出版社.

14、20033 張乃國.電源技術(shù).北京：中國電力出版社.19984 何希才新型開關(guān)電源設(shè)計(jì)與應(yīng)用北京：科學(xué)出版社.20015 阮新波，嚴(yán)仰光.直流開關(guān)電源的軟開關(guān)技術(shù).北京：科學(xué)出版社.20006 王云亮.電力電子技術(shù).第一版.北京.電子工業(yè)出版社.2004.87 王兆安，黃俊.電力電子技術(shù)（第4版）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.20008 梁延貴主編.現(xiàn)代集成電路實(shí)用手冊可控硅觸發(fā)電路分冊.北京：科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社.2002.29 劉錦波，張承慧.電機(jī)與拖動(dòng).北京：清華大學(xué)出版社.200610 林敏.計(jì)算機(jī)控制技術(shù)及工程應(yīng)用.北京：國防工業(yè)出版社 .2009.8致謝感謝指導(dǎo)王老師為期一周的悉心指導(dǎo)， 在這次設(shè)計(jì)中， 使我了解了和學(xué)到了許多書 本所沒有的東西，擴(kuò)充了自己的知識(shí)