單相交流電源自動穩(wěn)壓器課程設(shè)計匯編

1、電力電子技術(shù)課程設(shè)計 題目： 單相交流電源自動穩(wěn)壓器 學(xué)院： 信息學(xué)院 專業(yè)： 電氣工程及其自動化 姓名： 班級： 學(xué)號： 指導(dǎo)老師： 劉丹 一、設(shè)計目的： 通過課程設(shè)計 ,掌握電力電子電路及綜合模擬電路 ,數(shù)字電路 ,自動控制設(shè)計的各環(huán)節(jié)基本 內(nèi)容與要求 , 完成將來實際工程設(shè)計的必需的基礎(chǔ)訓(xùn)練。 二、設(shè)計內(nèi)容： 單相交流電源自動穩(wěn)壓器 調(diào)壓方式：自耦變分級 +晶閘管無觸點開關(guān) +開環(huán)或閉環(huán)自動控制 性能指標(biāo)：容量 3KVA，輸入 2000240V，輸出 220 5V 三、設(shè)計要求 1、學(xué)生在教師指導(dǎo)下，參照設(shè)計程序，完成系統(tǒng)總體方案設(shè)計、各環(huán)節(jié) （ 主電路、自動調(diào) 壓與觸發(fā)電路、電源控制及

2、保護(hù)顯示電路等 ） 的結(jié)構(gòu)設(shè)計、設(shè)計原理說明、電路圖、各元件的 計算選擇、及相關(guān)實驗或仿真 2、分組作設(shè)計報告。 3、上交完整的設(shè)計報告書 四、設(shè)計程序 1 設(shè)計要求與原始資料 1.1 、容量：額定容量 3KVA額定電壓 220V額定電流 15A 1.2 、電源輸入電壓：單相交流 50HZ，200240V 1.3 、輸出空載電壓： 220V=2205V 1.4 、調(diào)壓方式：自耦變壓器分檔 +晶閘管無觸點開關(guān) +開環(huán)或閉環(huán)自動控制 1.5 、電源控制：空氣開關(guān) +接觸器+ 起動/停止按鈕 1.6 、保護(hù)：熔斷器過流保護(hù) +壓敏電阻過壓保護(hù) 1.7 、顯示：輸入有電發(fā)光二極管顯示，輸出電壓表，分流

3、器 +電流表顯示 2、系統(tǒng)總體設(shè)計 2.1、系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖： 2.2 、系統(tǒng)總體說明： 當(dāng)輸入電壓 ui=200 240V時，電壓經(jīng)過開關(guān)控制。當(dāng)開關(guān)閉合時，開關(guān)控制電路電源顯 示，說明電路正處于工作狀態(tài)； 然后電壓經(jīng)過流過壓保護(hù)裝置， 送到調(diào)壓控制裝置和自耦變壓 器，在調(diào)壓控制下，觸發(fā)晶閘管，從而控制自耦變壓器的變比k；最后電壓 ui 經(jīng)過自耦變壓 器再經(jīng)過電壓電流顯示，輸出電壓。 3、系統(tǒng)環(huán)節(jié)電路設(shè)計 3.1 電源控制、顯示與保護(hù)電路設(shè)計 （1）電路圖（電源開關(guān)、電源控制電路、保護(hù)電路） 熔斷器： 4.55A 壓敏電阻耐壓： 450v 電阻阻值 :R1:150 R2:150 接觸器電壓：

4、AC220V 電容： 5F （2）工作原理說明： 1）、電路閉合：當(dāng)電源開關(guān) S1 閉合，電源輸入電壓經(jīng)過熔斷器，按下起動按鈕開關(guān) QA， 接觸器 JC處于工作導(dǎo)通作態(tài)，使開關(guān) JC1、JC2 閉合，從而電路導(dǎo)通，發(fā)光二極光顯示亮，工 作狀態(tài)正常。 2)、電路關(guān)斷：按下停止按鈕開關(guān) TA，開關(guān)電路斷開，接觸器 JC 使開關(guān) JC1斷開，從而 整個電路斷開。 3.2 、自耦變壓器設(shè)計 (1) 輸入額定電壓 220V 電流 15A。 (2) 輸出額定電壓分檔： 輸入電壓：單相交流 50HZ 200240V 空載輸出電壓分檔： 220V/220V，220V8，220V16，220V24 根據(jù)等差分檔

5、原則： K=222/214=1.037 最低檔 Ul=(220/200 )*214/0.95=247.8 U2k*U1=211.1 U=211.1-203.5=7.6V 取檔差 V=8V 分檔為： 220V，212V、204V、196V、228V、236V、244V 注: 最低檔不過壓 (196/220)240=214V; 最高檔不欠壓 :(244/220)200=222 輸出額定電壓分檔如下表： 分檔 1 2 3 4 5 6 7 U0(V) 196 204 212 220 228 236 244 3.3 調(diào)壓主電路設(shè)計 (1)電路圖 (2) 晶閘管選擇：雙向晶閘管 電壓: (23)* 電源峰

6、值電壓 =800V 電流有效值 : (23)* 額定電流 =50A。 選型：確定觸發(fā)電流 20mA 3.5 輸出顯示與開關(guān)電路 輸出電壓表：量程為 250V 輸出電流表：選帶電阻的分流器電流表，量程為 20A 3.6 、控制電路設(shè)計 1）控制電源電路 電路圖 同步信號輸出波形： 2)觸發(fā)電路 (3) 輸出電壓檢測電路 0.2V。 U0=UL時調(diào) R3 使 u0=0.20.4V 。 U0=UH時調(diào) RW2使 u03.5V，比運(yùn)放飽和電壓低 即 U0=ULUH時 u0 應(yīng)有近 3V 的變化范圍。運(yùn)放可用 LM324。 4)單片機(jī)電路設(shè)計 仿真電路圖： 工作原理說明 的輸入電壓分七檔，各檔輸入電壓變

7、化 本設(shè)計是 7 檔自動換檔調(diào)壓設(shè)計，對 03.84V 范圍分別為： Uo（V） 244 236 236 228 228 220 220 212 212 204 204 200 200 196 輸出檔 7 6 5 4 3 2 1 本設(shè)計用的 ADC0808 為八位分辨率的 A/D 轉(zhuǎn)換器，當(dāng)輸入 05V 電壓時，對應(yīng)的數(shù)字 量為 00HFFH,即輸入每變化 0.0196V 時，數(shù)據(jù)變化 1。 則用十六進(jìn)制表示這八檔的為電壓變化范圍為： B0HB7H B7HBEH BEHC5H C5HCCH CCHD3H D3HDAH DAHE1H E1HE8H 檔差為 8。外部輸入電壓 uo 通過變壓器和整流

8、器，轉(zhuǎn)化成 A/D 轉(zhuǎn)換器 ADC0808可以接受的 05V 電壓，通過 ADC0808按照我們設(shè)定的時間周期對輸出電壓進(jìn)行掃描并將模擬信號轉(zhuǎn)化 成數(shù)字信號，將轉(zhuǎn)換后的信號輸入到 AT89C51 芯片進(jìn)行判斷電壓屬于哪個電壓范圍，當(dāng)控 制電路信號源 us的下降沿到來時， 啟動中斷，由 C51 的輸出口將信號輸出， 的處理將實現(xiàn)該時刻系統(tǒng)電壓的顯示和對出現(xiàn)的電壓差進(jìn)行修正，做到自動穩(wěn)壓 對應(yīng)的輸出電壓。 單片機(jī) AT89C51 , 同時顯示 閉環(huán)離散 I 算法 輸出電壓 Uo220+5=225V 已輸出最低檔？ : Y 保持 N 下調(diào) 1 檔 調(diào)壓算法設(shè)計 (2)控制周期 T Uo 檢測電路穩(wěn)定

9、時間 , 取 20 個工頻周期 流程圖 開始,導(dǎo) 通中間 檔 延時 啟動 A/D 轉(zhuǎn) 換，輸入 U0 數(shù)字濾波 U0225 V 否 上調(diào)一檔 五、系統(tǒng)電路圖：附后 六、元器件清單 : 編號 符號 名稱 型號（規(guī)格） 數(shù) 量 1 FU1、FU2 自恢復(fù)保險絲 RF-090B 熔斷電流 I=25A 2 2 S1 空氣開關(guān) DZ10-250 Ie=20 1 JC 接觸器 JGL-220V-40A 1 4 QA 常開按鈕 LA10-2H-220V-40 1 5 TA 常閉按鈕 LA10-2H-220V-40 1 6 R1 碳膜電阻 1501/4W5% 1 7 R2 碳膜電阻 1501/4W5% 1 8

10、 R3 線繞電位器 WX050 1 9 R4 碳膜電阻 5.1 1/4W5% 1 10 R5 碳膜電阻 5.1 1/4W5% 1 11 R6 線繞電位器 WL148 1 12 R7 碳膜電阻 1001/4W5% 1 13 YM 壓敏電阻 14D471K 1 14 LED 發(fā)光二極管 AD22 1 15 D2 普通整流二極管 IN4001 1 16 D3 穩(wěn)壓二極管 2DW7A 1 17 VT1VT8 雙向晶閘管 BTA06-600C 8 18 U1U8 光電耦合器 IC802 8 19 D1D3 單相整流橋 1B4B42 4 20 C1 鋁電解電容 50V4.7UF 1 21 C2 鋁電解電容

11、 10V 150UF 1 22 C3 鋁電解電容 10V 150UF 1 23 C4 鋁電解電容 10V 150UF 1 24 C5 鋁電解電容 10V 150UF 1 25 P1 運(yùn)算放大器 LMV358 1 單片機(jī)設(shè)計部分元器件 26 U1 集成電路 AT89C51 1 27 U2 集成電路 74LS28 2 28 U3 集成電路 NOT 1 29 U5 集成電路 ADC0808 1 30 C1, C2 電容 30nf 2 31 C3 電容 10uf 1 32 R10 電阻 10k 1 33 X1 晶振 CRYSTAL 1 七、相關(guān)性能，調(diào)試，使用 （1）相關(guān)性能： 采用單片機(jī)技術(shù)的交流全

12、自控穩(wěn)壓器，實現(xiàn)穩(wěn)壓器閉環(huán)自動穩(wěn)壓，無須 人為進(jìn)行操作調(diào)壓。 單片機(jī)穩(wěn)壓系統(tǒng)會按照設(shè)定好的掃描周期對系統(tǒng)電壓進(jìn)行周期性掃描， 并 將掃描數(shù)據(jù)傳送到單片機(jī) AT89C51進(jìn)行處理，根據(jù)電壓的比較來選擇觸發(fā)雙向晶閘管， 實現(xiàn)電 壓的調(diào)節(jié)。 （2）、調(diào)試，使用： 1）當(dāng)輸入電壓 ui=200240V 時，如 235V（即在檔 6 內(nèi)），電壓經(jīng)過開關(guān)控制，電源開關(guān) S1 閉合后，輸入電壓 ui 經(jīng)過電路熔斷器（防止過流） ，按下開關(guān) S2，接觸器 J 處于工作導(dǎo)通 作態(tài)，使開關(guān) K、S3 閉合，從而電路導(dǎo)通。 開關(guān)控制電路電源顯示， 說明電路正處于工作狀態(tài)； 2 ）然后電壓經(jīng)過過流過壓保護(hù)裝置， 送到

13、調(diào)壓控制裝置和自耦變壓器。 在調(diào)壓控制電路， 輸入電壓經(jīng)過變壓器與可變電阻，輸入給控制電路 ,由 ADC0808掃描并進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換，然后送 到單片機(jī) AT89C51 3）經(jīng)過單片機(jī) AT89C5處理，選擇輸出低電平給觸發(fā)電路， 從而觸發(fā)選擇到的雙向晶閘管， 實現(xiàn)調(diào)壓。 八、總結(jié)（設(shè)計過程，完成情況，收獲，體會，建議，意見） 本次電力電子技術(shù) 課程設(shè)計在超級緊張的時間里圓滿完成， 設(shè)計了結(jié)合單片機(jī)技術(shù)的 單相交流電源自動穩(wěn)壓器。 本設(shè)計按照課程設(shè)計指導(dǎo)書并結(jié)合多方面資料， 并最終完成這一份 完整的課程設(shè)計報告。 此次課程設(shè)計內(nèi)容是最有難度， 運(yùn)用到多個科目的知識， 綜合了電力電 子電路、模擬電路、數(shù)字電路 ,、自動控制原理、單片機(jī)等學(xué)科，使用了 Matlab、Protues、DXP Protel、Multisim 軟件進(jìn)行仿真設(shè)計，對于本次課程設(shè)計非常有難度的。所遇到的問題蠻多的： 設(shè)計時對元器件符號型號不熟悉， 導(dǎo)致列元件清單說不清； 設(shè)計時， 多個仿真軟件都可以進(jìn)行 仿真，但是仿真的效果差別很大，導(dǎo)致無法的得到想要的結(jié)果，最后通過咨詢老師。 通過此次課程設(shè)計掌握電力電子電路、模擬電路、數(shù)字電路、自動控制原理、單片機(jī)的各 環(huán)節(jié)基本知識 ,熟悉了 Matlab、Protues