單相交流調(diào)壓實(shí)驗(yàn)裝置

1、電力電子技術(shù)電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)（論文）課程設(shè)計(jì)（論文） 題目：題目：?jiǎn)蜗嘟涣髡{(diào)壓實(shí)驗(yàn)裝置單相交流調(diào)壓實(shí)驗(yàn)裝置 課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及評(píng)語課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及評(píng)語 院（系）：電氣工程學(xué)院 教研室： 注：成績(jī)：平時(shí)20% 論文質(zhì)量60% 答辯20% 以百分制計(jì)算 學(xué) 號(hào)學(xué)生姓名專業(yè)班級(jí) 課程設(shè)計(jì) （論文） 題目 單相交流調(diào)壓實(shí)驗(yàn)裝置單相交流調(diào)壓實(shí)驗(yàn)裝置 課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù) 課題完成的設(shè)計(jì)任務(wù)及功能、要求、技術(shù)參數(shù)課題完成的設(shè)計(jì)任務(wù)及功能、要求、技術(shù)參數(shù) 實(shí)現(xiàn)功能實(shí)現(xiàn)功能 為了電力電子技術(shù)課程的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)此裝置，使學(xué)生通過該裝置測(cè)試、 觀察單相交流調(diào)壓電路的各種參數(shù)及波形，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證所學(xué)

2、的理論知識(shí)。 設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)任務(wù) 1、方案的經(jīng)濟(jì)技術(shù)論證。2、主電路設(shè)計(jì)。3、通過計(jì)算選擇器件的具體型 號(hào)。4、觸發(fā)電路設(shè)計(jì)。5、繪制相關(guān)電路圖。6、完成 4000 字左右說明書。 要求要求 1、1、文字在 4000 字左右。 2、2、文中的理論分析與計(jì)算要正確。 3、3、文中的圖表工整、規(guī)范。 4、元器件的選擇符合要求。 技術(shù)參數(shù)技術(shù)參數(shù) 1、交流電源：?jiǎn)蜗?20V。2、輸出電壓在0220V連續(xù)可調(diào)。3、輸出電流 最大值5A。4、負(fù)載為電阻負(fù)載或阻感負(fù)載。5、根據(jù)實(shí)際工作情況，最小控制 角取20300左右。 進(jìn)度計(jì)劃 第 1 天：集中學(xué)習(xí)；第 2 天：收集資料；第 3 天：方案論證；第 4 天

3、：主 電路設(shè)計(jì)；第 5 天：選擇器件；第 6 天：觸發(fā)電路設(shè)計(jì)；第 7 天：保護(hù)電路設(shè) 計(jì)；第 8 天：電路調(diào)試或仿真；第 9 天：總結(jié)并撰寫說明書；第 10 天：答辯 指導(dǎo)教師評(píng)語及成績(jī) 平時(shí)： 論文質(zhì)量： 答辯： 總成績(jī)： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 摘 要 本文主要介紹單相交流調(diào)壓實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)。單相交流調(diào)壓電路是電力系統(tǒng) 中應(yīng)用最為廣泛的交流電力控制系統(tǒng)之一，其晶閘管利用電源自然換相，無需強(qiáng) 迫關(guān)掉電路，并可實(shí)現(xiàn)電壓的平滑調(diào)節(jié)，具有調(diào)速快，控制方便，重量輕、體積 小等優(yōu)點(diǎn)，具有很大的發(fā)展空間。交流調(diào)壓電路主要應(yīng)用在電熱控制、交流電動(dòng) 機(jī)速度控制、燈光調(diào)節(jié)、溫度調(diào)節(jié)、交流電機(jī)的調(diào)壓調(diào)速、

4、變壓器初級(jí)調(diào)壓等場(chǎng) 合，但它自身也存在功率因數(shù)較低，易產(chǎn)生高次諧波等缺點(diǎn)。本文旨在設(shè)計(jì)一種 實(shí)用可靠的交流調(diào)壓裝置，以滿足電力電子技術(shù)課程的教學(xué)實(shí)驗(yàn)的需求。 關(guān)鍵詞：?jiǎn)蜗?交流 調(diào)壓 實(shí)驗(yàn)裝置 設(shè)計(jì) 目 錄 第 1 章 緒論 .1 1.1 電力電子技術(shù)概況 .1 1.2 本文研究?jī)?nèi)容 .2 第 2 章 單相交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì) . 2.1 單相交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn)裝置總體設(shè)計(jì)方案 .2 2.2 具體電路設(shè)計(jì) .3 2.2.1 主電路設(shè)計(jì).4 2.2.2 控制設(shè)計(jì).4 2.2.3 保護(hù)電路設(shè)計(jì).7 2.3 數(shù)據(jù)分析與元器件型號(hào)的選擇 .8 2.4 系統(tǒng)調(diào)試或仿真 .10 第 3 章 課程設(shè)計(jì)總

5、結(jié) .12 參考文獻(xiàn) .13 第 1 章 緒論 1.1 電力電子技術(shù)概況 電力電子技術(shù)已迅速發(fā)展成為一門獨(dú)立的技術(shù)和科學(xué)領(lǐng)域，它是利用電力電 子器件對(duì)電能進(jìn)行控制和轉(zhuǎn)換的學(xué)科。電力電子技術(shù)包括電力電子器件，變流電 路和控制電路三部分，是電力、電子、控制三大電氣工程技術(shù)領(lǐng)域之間的交叉學(xué) 科。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電力電子技術(shù)與現(xiàn)代控制理論，材料科學(xué)，電機(jī)工程， 微電子技術(shù)等諸多領(lǐng)域密切相關(guān)，已逐步發(fā)展成為一門多學(xué)科相互滲透的綜合性 技術(shù)學(xué)科。 電力電子技術(shù)本身是大功率的電技術(shù)并以半導(dǎo)體為基本材料。近代新型電力 電子器件中大量應(yīng)用了微電子學(xué)的技術(shù)，其主體電力電子電路吸收了電子學(xué)的 理論基礎(chǔ)，根據(jù)器件

6、的特點(diǎn)和電能轉(zhuǎn)換的要求，又開發(fā)出許多電能轉(zhuǎn)換電路。這 些電路中還包括各種控制、觸發(fā)、保護(hù)、顯示、信息處理、繼電接觸等二次回路 及外圍電路。利用這些電路，根據(jù)應(yīng)用對(duì)象的不同，組成了各種用途的整機(jī)，稱 為電力電子裝置。這些裝置常與負(fù)載、配套設(shè)備等組成一個(gè)系統(tǒng)。近些年來一些 新器件的研制成功使電力電子系統(tǒng)的體積、重量、效率、性能等各方面指標(biāo)不斷 提高，它將使電力電子技術(shù)發(fā)展到一個(gè)更新的階段。與此同時(shí)，電力電子器件、 電力電子電路和電力電子裝置的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)也在不斷發(fā)展。 歷經(jīng)整流器時(shí)代，逆變器時(shí)代和變頻器時(shí)代的發(fā)展，電力電子技術(shù)日臻成熟。 當(dāng)前電力電子技術(shù)作為節(jié)能、節(jié)材、自動(dòng)化、智能化和機(jī)電一體化

7、的基礎(chǔ)，正朝 著技術(shù)高頻化，硬件結(jié)構(gòu)模塊化，控制技術(shù)數(shù)字化，產(chǎn)品性能綠色化發(fā)展。當(dāng)前， 電力電子技術(shù)作為電工技術(shù)中的新技術(shù)，對(duì)未來輸電性能將產(chǎn)生重大影響。在我 國(guó)，電力電子技術(shù)產(chǎn)業(yè)是一個(gè)年輕但極具發(fā)展前途的產(chǎn)業(yè)，以電力半導(dǎo)體器件及 變頻技術(shù)為核心的電力電子行業(yè)必將有著更為光明的前景。本次設(shè)計(jì)裝置的主體 單相交流調(diào)壓裝置在現(xiàn)實(shí)生活中同樣有著廣泛的應(yīng)用，如舞臺(tái)的燈光調(diào)節(jié)，工 頻、感應(yīng)加熱，交流電機(jī)的調(diào)壓調(diào)速等，其具有控制方便，調(diào)節(jié)速度快等優(yōu)點(diǎn)， 具有很大的發(fā)展空間。 1.2 本文研究?jī)?nèi)容 本文主要內(nèi)容是設(shè)計(jì)一種交流調(diào)壓裝置，通過實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)結(jié) 果，最后證明實(shí)驗(yàn)裝置的性能可靠，可以使學(xué)生

8、通過該裝置測(cè)試觀察交流調(diào)壓電 路的參數(shù)及波形，驗(yàn)證所學(xué)的理論知識(shí)。 具體研究?jī)?nèi)容可分為以下部分： 1、 單相交流調(diào)壓電路總體設(shè)計(jì)方案的論證與敘述； 2、 單相交流調(diào)壓主電路的設(shè)計(jì)及與原理說明； 3、 觸發(fā)電路的設(shè)計(jì)，每個(gè)開關(guān)器件的觸發(fā)順序及相位分析； 4、 保護(hù)電路的設(shè)計(jì)，過電壓保護(hù)，過電流保護(hù)的原理分析； 5、 根據(jù)具體要求選擇與案件的型號(hào)，電路參數(shù)的計(jì)算； 6、 系統(tǒng)的仿真與圖像分析。 由以上要求可以具體將此裝置設(shè)計(jì)分為以下四個(gè)部分：主電路的設(shè)計(jì)、觸發(fā)電路 設(shè)計(jì)、保護(hù)電路設(shè)計(jì)，系統(tǒng)參數(shù)的計(jì)算和仿真分析。下面分別作詳細(xì)介紹。 第二章 交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì) 2.1 交流調(diào)壓電路總體設(shè)計(jì)方

9、案 本次課程設(shè)計(jì)的目的是設(shè)計(jì)交流調(diào)壓電路試驗(yàn)裝置。方案圖如下圖所示。首 先由 220V 交流電作為輸入，經(jīng)過變壓變?yōu)?30V 驅(qū)動(dòng)以 KC05 為主體的觸發(fā)電路 工作，同時(shí)交流電壓加到主電路上，在觸發(fā)電路的作用下，晶閘管依次導(dǎo)通，在 每半個(gè)周期內(nèi)對(duì)晶閘管開通相位的控制，可以方便的實(shí)現(xiàn)交流調(diào)壓。從總體設(shè)計(jì) 上來看，本次試驗(yàn)要求的精度相對(duì)不是太高，觸發(fā)電路用 KC05 就能很好的滿足 要求，而且 KC05 相對(duì)性價(jià)比較高，因此選用它作為主電路的觸發(fā)電路，本實(shí)驗(yàn) 裝置對(duì)流過電路的電流要求為 5A，那么可以計(jì)算流過晶閘管的電流就是 3.53A， 因此可以看出事實(shí)上流過晶閘管的電流不是很大，選取普通的晶

10、閘管就足以滿足 要求，本次實(shí)驗(yàn)的電壓為交流電壓 220V，因此對(duì)晶閘管的耐壓值要求較高，實(shí)際 選取中還要考慮到安全裕量，電壓值選取為耐壓值為 500V 左右，電流值為 7A 左 右的晶閘管，同時(shí)實(shí)驗(yàn)室的溫度和濕度是經(jīng)過保證的，因此可以忽略掉這方面對(duì) 元器件造成的影響，最終我選取了型號(hào)為 T21210 的普通螺栓型晶閘管，其耐 流值為 10A，最小耐壓值為 600V，足以滿足實(shí)驗(yàn)要求。由于晶閘管屬于比較脆弱 的電力電子元件，因此我在試驗(yàn)裝置中加了以阻容元件和快速熔斷器為保護(hù)設(shè)施 的保護(hù)電路，這樣可以確保在過電流或過電壓下晶閘管不至于損壞，從技術(shù)上來 看此套實(shí)驗(yàn)裝置接線簡(jiǎn)單易行，可靠性較高，經(jīng)過后

11、期的仿真實(shí)驗(yàn)可以看出，本 裝置完全可以滿足最基本的實(shí)驗(yàn)需求。最后經(jīng)過具體論證，方案圖如下圖所示。 圖 1 單相交流調(diào)壓電路的總體設(shè)計(jì)方案圖 2.2 具體電路設(shè)計(jì) 2.2.1 主電路設(shè)計(jì) 單相交流調(diào)壓主電路圖如圖 2 所示。兩個(gè)晶閘管 VT1 和 VT2 反并聯(lián)串聯(lián)在 交流電路中，在每半個(gè)周期內(nèi)對(duì)晶閘管開通相位的控制，可以方便的實(shí)現(xiàn)交流 調(diào)壓。本套實(shí)驗(yàn)裝置是針對(duì)純電阻負(fù)載 R 設(shè)計(jì)的，在電阻負(fù)載時(shí)，晶閘管的導(dǎo) 通角只與控制角有關(guān)，正負(fù)半周起始時(shí)刻（=0）的時(shí)刻均為電壓過零時(shí)刻， 在穩(wěn)態(tài)狀況下，應(yīng)使正負(fù)半周的 相等。的移相范圍應(yīng)是 0， 。對(duì)脈沖 觸發(fā)的要求除了要保證與電源同步外，脈沖本身的寬度也

12、要保證晶閘管能夠?qū)?通。根據(jù)題目要求取最小導(dǎo)通角為 20300左右。 圖 2 2.2.2 控制設(shè)計(jì) 晶閘管觸發(fā)電路的作用是產(chǎn)生符合要求的門極觸發(fā)脈沖，保證晶閘管在需要 要的時(shí)刻有阻斷轉(zhuǎn)為導(dǎo)通。晶閘管觸發(fā)電路應(yīng)滿足下列要求： 1）觸發(fā)脈沖的寬度應(yīng)保證晶閘管可靠導(dǎo)通，對(duì)反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載的變流器應(yīng)采 用寬脈沖或脈沖列觸發(fā)； 2）觸發(fā)脈沖應(yīng)有足夠的幅度，對(duì)戶外場(chǎng)合，脈沖電流的幅度應(yīng)增加為器件 最大觸發(fā)電流的 3-5 倍，脈沖前沿的陡度也許增加，一般需達(dá) 1-2A/us； 3）所提供的觸發(fā)脈沖應(yīng)不超過晶閘管門極的電壓、電流和功率定額，且在 門極伏安特性的可靠觸發(fā)區(qū)域之內(nèi)； 4）有良好的的抗干擾性能、溫度穩(wěn)定

13、性及與主電路的電氣隔離。 觸發(fā)電路的選擇 根據(jù)以上要求分析，采用 KC05 移相觸發(fā)器進(jìn)行觸發(fā)電路的設(shè)計(jì)。其引腳如 圖 3 所示。KCO5 可控硅移相觸發(fā)器適用于雙向可控硅或兩只反向并聯(lián)可控硅的 交流相位控制。該觸發(fā)器適用于雙向晶閘管或兩只反向并聯(lián)晶閘管電路的交流相 位控制，具有鋸齒波線性好，移相幅度寬，控制方式簡(jiǎn)單，易于集中控制，輸出 電流大等優(yōu)點(diǎn)，是交流調(diào)壓電路的理想電路。 觸發(fā)電路的工作原理 KC05 晶閘管移相觸發(fā)器內(nèi)部電路原理圖如圖 4 所示。V1、V2 組成同步檢測(cè) 電路，當(dāng)同步檢測(cè)電壓過零時(shí) V1、V2 截止，從而使 V3、V4、V5 導(dǎo)通，V4 導(dǎo)通， 使 V11 基極被短接，

14、V11 截止，V5 對(duì)外接電容 C1 充電到 8V 左右。同步電壓過零 結(jié)束時(shí)，V1、V2 導(dǎo)通，V3、V4、V5 恢復(fù)截止，C1 電容經(jīng) V6 恒流放電，形成線性 下降的鋸齒波，鋸齒波的斜率由 5#端的外接鋸齒波斜率電位器 RP1 調(diào)節(jié)。鋸齒波 送至 V8 與 6#端引入 V9 的移相控制電壓 Uc 進(jìn)行比較放大，當(dāng) UcUB 時(shí)， V10、V11 導(dǎo)通，V12 截止，V13、V14 導(dǎo)通，輸出脈沖。V4 是失交保護(hù)輸出，保 證了移相電壓與鋸齒波失交時(shí)晶閘管仍保持全導(dǎo)通。各點(diǎn)波形圖如圖 5 所示。 圖3 圖4 圖 5 綜上所述，由 KC05 移相觸發(fā)電路構(gòu)成的觸發(fā)電路如圖 6 所示： 圖 6

15、 2.2.3 保護(hù)電路設(shè)計(jì) 電力電子器件承受過電流和過電壓的能力較差，短時(shí)間的過電流和過電壓就 會(huì)把器件損壞。然而實(shí)際操作中不能完全根據(jù)裝置運(yùn)行時(shí)可能出現(xiàn)的暫時(shí)過電流 和過電壓的數(shù)值來確定器件參數(shù)，必須充分發(fā)揮器件的過載能力。因此，保護(hù)電 路的設(shè)計(jì)就成為提高電力電子裝置運(yùn)行可靠性必不可少的重要環(huán)節(jié)。 由于晶閘管換相結(jié)束后不能立刻恢復(fù)阻斷能力，因而有較大的反向電流流過， 使殘存的載流子恢復(fù)，當(dāng)其恢復(fù)了阻斷能力時(shí)，反向電流急劇減小，這樣的電流 突變會(huì)因線路電感而在晶閘管陰陽極之間產(chǎn)生過電壓。 過壓保護(hù)就是根據(jù)電路中產(chǎn)生的不同過電壓的部位加入不同的保護(hù)電路，當(dāng) 達(dá)到定電壓值時(shí)，自動(dòng)開通保護(hù)電路，使過

16、電壓通過保護(hù)電路形成通路，消耗 過壓儲(chǔ)存的電磁能量，從而使過壓的能量不會(huì)加到主開關(guān)器件上，保護(hù)了電力電 子器件。 本實(shí)驗(yàn)裝置的過電壓保護(hù)電路可以使用阻容保護(hù)電路來實(shí)現(xiàn)。將電容并聯(lián)在 回路中，當(dāng)電路中出現(xiàn)電壓尖峰電壓時(shí)，電容兩端電壓不能突變的特性，可以有 效地抑制電路中的過壓。與電容串聯(lián)的電阻能消耗掉部分過壓能量，同時(shí)抑制電 路中的電感與電容產(chǎn)生振蕩，單相交流調(diào)壓的過電壓保護(hù)電路如圖 7 所示。 圖 7 2 過電流保護(hù) 當(dāng)電力電子電路運(yùn)行不正?；蛘甙l(fā)生故障時(shí)，可能會(huì)發(fā)生過電流。當(dāng)晶閘管 被擊穿或短路、觸發(fā)電路或控制電路發(fā)生故障、出現(xiàn)過載、直流側(cè)短路、以及交 流電源電壓過高或過低、缺相等，均可引起

17、過流。由于電力電子器件的電流過載 能力相對(duì)較差，必須對(duì)變換器進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪^流保護(hù)。針對(duì)單相交流調(diào)壓試驗(yàn)中晶 閘管熱容量小、過電流能力差的特點(diǎn)，專門為保護(hù)大功率半導(dǎo)體變流元件而制造 了快速熔斷器，簡(jiǎn)稱快熔。其熔斷時(shí)間小于 20ms，能保證在晶閘管損壞之前快熔 切斷短路故障，達(dá)到保護(hù)晶閘管的目的。保護(hù)電路的實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示。 圖 8 2.3 數(shù)據(jù)分析與原件型號(hào)的選擇 根據(jù)任務(wù)要求：1、交流電源：?jiǎn)蜗?220V；2、輸出電壓在 0220V 連續(xù)可調(diào)； 3、輸出電流最大值 5A；4、負(fù)載為電阻負(fù)載或阻感負(fù)載；5、根據(jù)實(shí)際工作情況， 最小控制角取 20300左右作如下數(shù)據(jù)分析： 根據(jù)公式 U0=U1/2

18、/2sin 可知若要輸出電壓在 0220V 連續(xù)可調(diào)，則將輸出電壓的兩個(gè)極值 0V 和 220V 代入公式中,即: 0=U1 ， 220= U1/2/2sin 計(jì)算得出的取值范圍是 0，但是實(shí)際要求是最小/2/2sin 控制角在 20300 左右，因此把 =200 和 300分別代入到公式中可以計(jì)算得出 Uo1=216.67V，Uo2=218.89V，取其平均值為 217.78V，因此電壓的取值范圍是 0Uo217.78V。 2、計(jì)算流過晶閘管的電流值，根據(jù)要求輸出電流最大為 5A，則晶閘管的電流有 效值為 Io=I1/，代入數(shù)據(jù)得 Io=3.53A。2 3、計(jì)算功率因數(shù)。由=， （將根據(jù)實(shí)際

19、工作情況，最小/2/2sin 控制角取 20300考慮進(jìn)去）得在不同狀態(tài)下的取值范圍是 00.98. 4、觸發(fā)電路的選取選取 KC05 為觸發(fā)電路的晶片，其數(shù)據(jù)如下：KC005 的電參數(shù) 如下： 電源電壓：外接直流電壓+15V，允許波動(dòng)5(10功能正常)。 電源電流：l2mA。 同步電壓：l0V。 同步輸入端允許最大同步電流：3mA(有效值)。 移相范圍：l70(同步電壓 30V，同步輸入電阻 10k)。 相輸入端偏置電流l0A。 鋸齒波幅度：78.5V。 輸出脈沖： a脈沖寬度：l00s2 ms(通過改變脈寬阻容元件達(dá)到)。 b脈沖幅度：13V。 c最大輸出能力：200mA(吸收脈沖電流)。

20、 d輸出反壓：BVceol8V(測(cè)試條件：Ie=100A 允許使用環(huán)境溫度：-l070。 5、 電容 C 的耐壓應(yīng)大于正常工作時(shí)晶閘管兩端電壓峰值的 1.5 倍。 由主電路的分析可知流過晶閘管的電流不超過 10A，所以我們可以選擇 RC 電 路中的 R 和 C 分別為 R=100、C=0.1uF ，Uc=450V。 6、 快速熔斷器的選取快熔斷的選擇：快熔的額定電壓 Urn 不小于線路正常工作 電壓的均方根值；快熔的額定電流 IRN 應(yīng)按它所保護(hù)的元件實(shí)際流過的電流的均 方根值來選擇，而不是根據(jù)元件型號(hào)上標(biāo)出的額定電流 Ir(AV)來選擇，一般應(yīng)小 于被保護(hù)晶閘管的額定有效值 1.57 Ir(

21、AV)。即可按下式選擇： 1.57 Ir(AV)IrnIo (管子實(shí)際最大電流有效值) 通過上述公式我們選擇熔斷器型號(hào)為 RS308，管號(hào) Y4，額定電壓為 250V,額 定電流 10A 的圓管型螺栓連接快速熔斷器。 2.4 系統(tǒng)調(diào)試或仿真 2.4.1 單相交流調(diào)壓電路的 MATLAB 仿真 MATLAB 是集數(shù)值計(jì)算、符號(hào)運(yùn)算及圖形處理等強(qiáng)大功能于一身的科學(xué)計(jì)算工 具，作為強(qiáng)大的計(jì)算平臺(tái)，它幾乎可以滿足所有的計(jì)算要求。另外，MATLAB 還針 對(duì)許功能強(qiáng)大的模塊集或工具箱，如電力系統(tǒng)仿真工具箱（Sim PowerSystem） 等。一般說來，用戶可以直接使用工具箱足學(xué)習(xí)、應(yīng)用和評(píng)估不同的模型

22、而不需 要自己編寫代碼。當(dāng)今社會(huì)高性能、低成本以及生產(chǎn)和更新?lián)Q代周期短已經(jīng)成為 現(xiàn)代企業(yè)對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的最基本要求，模塊化、模型化以及動(dòng)態(tài)仿真是產(chǎn)品設(shè)計(jì)者 對(duì)設(shè)計(jì)工具的最基本要求，而 MATLAB 中的 Simulink 就是可以完全滿足要求的幾 個(gè)工具軟件之一。 MATLAB 中的 Simulink 仿真軟件實(shí)際上提供了一個(gè)系統(tǒng)級(jí)的建模與動(dòng)態(tài)仿真 的圖形用戶環(huán)境，憑借 MATLAB 在科學(xué)上的強(qiáng)大功能，建立了從設(shè)計(jì)構(gòu)思到最終 要求的可視化橋梁，大大彌補(bǔ)了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)和開發(fā)的不足。下面是單相交流調(diào)壓電 路的模擬仿真。 下圖所示為單相可控交流調(diào)壓電路。 本電路中的可控整流元件為晶閘管。該電路的工作原理為

23、：當(dāng)電源電壓 U1 正半周開始時(shí)觸發(fā) VT1，負(fù)半周時(shí)觸發(fā)晶閘管 VT2,形成一個(gè)無觸點(diǎn)開關(guān)。在觸點(diǎn) 兩端將獲得一個(gè)電壓 Ud。若正負(fù)半周以同樣的移相角觸發(fā) VT1 和 VT2，則負(fù)載 電壓 Ud 的有效值將隨角的改變而改變，實(shí)現(xiàn)交流調(diào)壓。步驟如下： 1、 建立單相可控交流調(diào)壓電路的數(shù)學(xué)模型. 2、 單相可控交流調(diào)壓電路仿真模型元件的選擇和參數(shù)的設(shè)定。元器件的選擇與 用戶參數(shù)的設(shè)定是電路仿真的關(guān)鍵， 。其中最關(guān)鍵的是脈沖發(fā)生器的參數(shù)設(shè)定， 其周期必須與交流電壓源的周期相一致，這樣就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)交流電壓的相位調(diào)壓 了。如果想實(shí)現(xiàn)通斷控制調(diào)壓，只需修改脈沖的頻率，就可以實(shí)現(xiàn)了。 2.4.2 仿真結(jié)果

24、分析 1、電阻性負(fù)載。從仿真結(jié)果上來看，隨著角的逐漸增大，負(fù)載電阻上的電壓有 效值逐漸減小。 2、阻感性負(fù)載。從仿真結(jié)果上可以明顯看出電感對(duì)電路的影響，移相角較小時(shí)， 由于電感的儲(chǔ)能作用，在 VT1 關(guān)斷后還會(huì)維持電流繼續(xù)流過負(fù)載，當(dāng) VT1 的電流 下降到 0 時(shí)，VT2 的觸發(fā)脈沖已經(jīng)消失無法導(dǎo)通；隨著移相角的增加，負(fù)載的電 壓和電流變?yōu)檎也?。圖像如下圖所示。 第三章 課程設(shè)計(jì)總結(jié) 忙忙碌碌中，電力電子技術(shù)的課程設(shè)計(jì)結(jié)束了，這次課程設(shè)計(jì)讓我受益匪淺。 通過這次設(shè)計(jì)讓我有機(jī)會(huì)將課堂上所學(xué)的內(nèi)容運(yùn)用到實(shí)際中去，并完成了對(duì)知識(shí) 的鞏固運(yùn)用。 課程設(shè)計(jì)的目的就是培養(yǎng)學(xué)生的綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，獨(dú)立分

25、析和解決實(shí)際問 題，是鍛煉和考察學(xué)生實(shí)際工作能力的重要環(huán)節(jié)，同時(shí)課程設(shè)計(jì)也是對(duì)每個(gè)同學(xué) 的一種考驗(yàn)。盡管電力電子技術(shù)發(fā)展迅速，但是作為基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，這次我設(shè)計(jì)的題 目單相交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn)裝置還是在電力電子基礎(chǔ)實(shí)踐中有著十分重要的地位。 而且單相交流調(diào)壓電路就是電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)中的一個(gè)，由于前兩天在電工實(shí)驗(yàn) 室親自接線做了這個(gè)實(shí)驗(yàn)，因此剛接手這個(gè)題目時(shí)我還是覺得相對(duì)輕松一些的。 接下來到了分析具體問題的時(shí)候，問題就出來了。元器件的選取實(shí)際上是一 個(gè)很考驗(yàn)所學(xué)知識(shí)熟練程度的過程，觸發(fā)電路元器件的選取，控制電路元器件的 選取，晶閘管的選取，電容和電阻型號(hào)的選取。每一次元器件的選取都是一 次考驗(yàn)，要兼顧到

26、經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性，還要最大限度的與電路兼容，可以說元器件 的選取是本次課程設(shè)計(jì)的難點(diǎn)之一。從這次設(shè)計(jì)中我也發(fā)現(xiàn)了一個(gè)問題：學(xué)習(xí)不 能和只顧書本上的，還得與實(shí)際相結(jié)合。 回顧這次交流調(diào)壓裝置的設(shè)計(jì)，至今還感慨頗多，從選材到定型，從理論到 實(shí)踐，在整整兩周的時(shí)間里，可以說苦大于甜，在設(shè)計(jì)中遇到的問題，也可以說 是面臨很多困難，畢竟課程設(shè)計(jì)不是像藝術(shù)家一樣，靠幻想就能輕松搞定，這次 課程設(shè)計(jì)我發(fā)現(xiàn)自己在經(jīng)驗(yàn)方面還是十分缺乏，空有理論知識(shí)，沒有理性的知識(shí)， 有些東西可能與實(shí)際脫節(jié)。總體來說，我覺得像課程設(shè)計(jì)這種類型的作業(yè)對(duì)我們 的幫助還是很大的，它需要我們將學(xué)過的相關(guān)知識(shí)系統(tǒng)地聯(lián)系起來，從中暴露出 自身

27、的不足，以待改進(jìn)。整個(gè)設(shè)計(jì)可以基本實(shí)現(xiàn)其功能，由于水平有限，難免會(huì) 有錯(cuò)誤，還希望老師批評(píng)指正。 參考文獻(xiàn) 1 王兆安主編.電力電子技術(shù).第四版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2003 2 白雪峰主編.實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理.單相交流調(diào)壓裝置的研制, 2006 3 羅文軍主編. 昆明冶金高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào).單相交流調(diào)壓電路的 MATLAB 仿 真，2005 4 楊敏麗主編.我國(guó)電力電子技術(shù)產(chǎn)業(yè)化模式選擇與戰(zhàn)略分析, 2000 5 韓建設(shè)主編.應(yīng)用科學(xué).淺談電力電子技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用, 2010 tgKQcWA3PtGZ7R4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGshLs50cLmTWN60eo8Wgqv7XAv2OHUm32WGeaUwYDIAWGMeR4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FH