2000W電烤箱溫度控制電路

1、本科生課程設(shè)計(jì)（論文）I遼遼 寧寧 工工 業(yè)業(yè) 大大 學(xué)學(xué)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：2000W電烤箱溫度控制電路電烤箱溫度控制電路院（系）：院（系）： 電氣工程學(xué)院電氣工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)：專業(yè)班級(jí)： 電氣電氣093093班班 學(xué)學(xué) 號(hào)：號(hào)： 0903030* 學(xué)生姓名：學(xué)生姓名： * 指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師： （簽字）起止時(shí)間：起止時(shí)間：202011-12-26至至2011-1-5本科生課程設(shè)計(jì)（論文）II課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及評(píng)語(yǔ)課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及評(píng)語(yǔ)院（系）：電氣工程學(xué)院 教研室： 電氣教研室注：成績(jī)：平時(shí)20% 論文質(zhì)量60% 答辯20% 以百分

2、制計(jì)算學(xué) 號(hào)0903030*學(xué)生姓名*專業(yè)班級(jí)電氣093班課程設(shè)計(jì)（論文）題目2000W電烤箱溫度控制電路電烤箱溫度控制電路課程設(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)功能利用晶閘管構(gòu)成交流調(diào)壓電路，調(diào)節(jié)電烤箱電熱絲電壓，從而改變電烤箱的溫度，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)調(diào)溫變速，滿足人們對(duì)不同食品烘烤溫度的不同要求。設(shè)計(jì)任務(wù)與要求設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1、方案的經(jīng)濟(jì)技術(shù)論證。2、主電路設(shè)計(jì)。3、通過(guò)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、保護(hù)電路設(shè)計(jì)7、電路調(diào)試或仿真8、完成 4000 字左右說(shuō)明書。技術(shù)參數(shù)技術(shù)參數(shù)1、交流

3、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10A。4、負(fù)載為2000W電烤箱。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：主電路設(shè)計(jì)；第 5 天：選擇器件；第 6 天：確定變壓器變比及容量；第 7 天：確定平波電抗器；第 8 天：觸發(fā)電路設(shè)計(jì)；第 9 天：總結(jié)并撰寫說(shuō)明書；第 10 天：答辯指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)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 日本科生課程設(shè)計(jì)（論文）III摘 要 隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，人們改造自然的能力也在不斷的提高。機(jī)器的誕生，

4、為我們減少了部分或者全部的腦力勞動(dòng)和體力勞動(dòng)。電子技術(shù)的誕生更是帶來(lái)了翻天覆地的變化。本文是設(shè)計(jì)一個(gè)2000W 電烤箱溫度控制電路，為了實(shí)現(xiàn)溫度控制，可以利用的方法有很多，例如：通過(guò)晶閘管等電力電子器件對(duì)輸入和輸出之間的交流電進(jìn)行變換與控制的電路形式，其常用的控制方式有四種： 通斷控制； 斬波控制； 相位控制； 周期控制等?？梢愿鶕?jù)不同的控制方式把交流電力控制系統(tǒng)分為以下幾種基本類型。（1）交流調(diào)壓電路 （2）交流電力電子開關(guān) （3）交流斬波調(diào)壓電路如果在交流電源和負(fù)載之間之間用兩個(gè)晶間管反并聯(lián)后串聯(lián)到交流電路中，通過(guò)對(duì)晶閘管的控制就可以控制交流電力。這種電路不改變交流電的頻率，稱為交流電力控

5、制電路。在每半個(gè)周波內(nèi)通過(guò)對(duì)晶間管開通相位的控制，以方便地調(diào)節(jié)輸出電壓的有效值，這種電路稱為交流調(diào)壓電路。采用晶閘管相控整流電路，高電壓小電流可控直流電源就需要很多晶閘管串聯(lián)；同樣，低電壓大電流直流電源需要很多晶閘管并聯(lián)，這都是十分不經(jīng)濟(jì)的。采用交流調(diào)壓電路在變壓器一次側(cè)調(diào)壓，其電壓電流值都不太大也不太小，在變壓器二次側(cè)只要用二極管整流就可以了。但這種交流調(diào)壓電路控制方便，體積小、投資省計(jì)制造簡(jiǎn)單。因此廣泛應(yīng)用于需調(diào)溫的工頻加熱、燈光調(diào)節(jié)及風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載的異步電機(jī)調(diào)速等場(chǎng)合。電路控制：用晶閘管觸發(fā)電路來(lái)有效的控制晶閘管的導(dǎo)通與截止，來(lái)完成對(duì)電烤箱交流調(diào)壓電路的工作控制。電路保護(hù)：用阻容吸收網(wǎng)絡(luò)

6、和快速熔斷器來(lái)防止晶閘管因過(guò)電壓或過(guò)電流造成的損壞。器件選擇：通過(guò)計(jì)算對(duì)晶閘管、觸發(fā)電路、阻容吸收網(wǎng)絡(luò)、快速熔斷器各個(gè)器件進(jìn)行選擇。關(guān)鍵詞：交流調(diào)壓電路；晶閘管；晶閘管觸發(fā)電路；阻容吸收網(wǎng)絡(luò)；快速熔斷器本科生課程設(shè)計(jì)（論文）IV目 錄第 1 章 緒論 11.2 本文設(shè)計(jì)內(nèi)容 2 第 2 章 2000W 烤箱溫度控制電路設(shè)計(jì) 32.1 2000W烤箱溫度控制電路 32.2 具體電路設(shè)計(jì) 42.2.1 主電路設(shè)計(jì) 42.2.1.1 主電路圖的波形分析 42.2.1.2 主電路的參數(shù)計(jì)算 52.2.2 控制設(shè)計(jì) 52.2.3 保護(hù)電路設(shè)計(jì) 72.3 元器件型號(hào)選擇 92.4 系統(tǒng)調(diào)試或仿真數(shù)據(jù)分析

7、122.4.1 數(shù)據(jù)分析： 122.4.2 單相交流調(diào)壓電路的 MATLAB 仿真 122.4.3 仿真結(jié)果分析 13第 3 章 課程設(shè)計(jì)總結(jié) 15參考文獻(xiàn) 17本科生課程設(shè)計(jì)（論文）0第 1 章 緒論 溫度控制是工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常遇到的過(guò)程控制，有些工藝過(guò)程對(duì)其溫度的控制效果直接影響著產(chǎn)品的質(zhì)量，因而設(shè)計(jì)一種較為理想的溫度控制系統(tǒng)是非常有價(jià)值的。根據(jù)溫度變化快慢，并且控制精度不易掌握等特點(diǎn)，本文電烤箱的溫度控制為模型設(shè)計(jì)了以 AT89C51 單片機(jī)為檢測(cè)控制中心的溫度控制系統(tǒng)。溫度控制采用 PID 數(shù)字控制算法，顯示采用 3 位 LED 靜態(tài)顯示。該設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制算法新穎，控制精度高，有

8、較強(qiáng)的通用性。為了使電力電子裝置的結(jié)構(gòu)緊湊、體積減小，常常把若干個(gè)電力電子器件及必要的輔助元件做成模塊的形式，這給應(yīng)用帶來(lái)了極大的方便。后來(lái)，又把驅(qū)動(dòng)、控制、保護(hù)電路和電力電子器件集成在一起，構(gòu)成電力電子集成電路（PIC）。目前，電力電子集成技術(shù)的發(fā)展十分迅速，其發(fā)展焦點(diǎn)是混合集成技術(shù)。隨著全控器件的開關(guān)損耗也隨之增大。為此，零電壓開關(guān)、零電流開關(guān)應(yīng)運(yùn)而生，以提高功率。從而提高了電力電子裝置的功率密度。電力電子線路的基本形式之一，即交流交流變換電路，它是將一種形式的交流電能變換成另一種形式交流電能電路。在進(jìn)行交流交流變換時(shí)，可以改變交流電的電壓、電流、頻率或相位等。其中，只改變電壓、電流而不改

9、變交流頻率的電路成為交流交流電力控制電路，包括交流調(diào)壓電路，交流調(diào)功電路，交流電力電子開關(guān)等。本科生課程設(shè)計(jì)（論文）11.1 本文設(shè)計(jì)內(nèi)容本文利用晶閘管構(gòu)成的交流調(diào)壓電路，通過(guò)對(duì)晶閘管觸發(fā)角的控制來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓，改變電烤箱電熱絲的電壓，從而改變電烤箱的溫度，并實(shí)現(xiàn)連續(xù)調(diào)溫。滿足人們對(duì)不同食物烘烤溫度的不同要求。交流調(diào)壓電路就是利用兩個(gè)晶閘管反并聯(lián)后串聯(lián)在交流電路中，通過(guò)對(duì)晶閘管的控制來(lái)控制交流輸出。在每半個(gè)周波內(nèi)通過(guò)對(duì)晶閘管開通相位的控制，可以方便地調(diào)節(jié)輸出電壓的有效值。下面對(duì)晶閘管的工作原理進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹：只有在晶閘管承受正向電壓并且門極有觸發(fā)電流時(shí)晶閘管才能導(dǎo)通，晶閘管一旦導(dǎo)通，門極就失去

10、控制作用，不論門極觸發(fā)電流是否存在，晶閘管都保持導(dǎo)通，只有在晶閘管承受反向電壓時(shí)，使流過(guò)晶閘管的電流降到某一數(shù)值以下才會(huì)截止。用晶閘管組成的交流電壓控制電路，可以方便的調(diào)節(jié)輸出電壓有效值?？捎糜陔姞t、電烤箱的溫度控制、燈光調(diào)節(jié)、異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和調(diào)速等；用晶閘管觸發(fā)電路來(lái)有效的控制晶閘管的導(dǎo)通與截止，來(lái)完成對(duì)電烤箱交流調(diào)壓電路的工作控制。本科生課程設(shè)計(jì)（論文）2第 2 章 2000w 烤箱溫度控制電路設(shè)計(jì)2.1 2000w 烤箱溫度控制總體設(shè)計(jì)方案總體設(shè)計(jì)方案框圖如下所示： 輸出連續(xù)可調(diào)的220V 交流輸入 交流調(diào)壓環(huán)節(jié) 交流電 晶閘管觸發(fā)電路 保護(hù)電路將一種形式的交流電能轉(zhuǎn)換成另一種形式交流

11、電能過(guò)程稱為交流交流變換過(guò)程，凡是能實(shí)現(xiàn)這種變換的電路稱為交流交流變換電路。對(duì)于單相交流電的電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)的電路可用于溫度控制、交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制、燈光控制等場(chǎng)合。與自耦變壓器調(diào)壓等方法相比，交流調(diào)壓電路控制方便、經(jīng)濟(jì)可靠，調(diào)節(jié)速度快，裝置的重量輕、體積小，減少能源消耗，結(jié)構(gòu)原理簡(jiǎn)單。因此，本方案采用交流調(diào)壓電路來(lái)進(jìn)行對(duì)電烤箱的連續(xù)溫度控制。下面對(duì)各部分功能進(jìn)行簡(jiǎn)單的說(shuō)明：1、220V 交流輸入部分：為電路提供電源輸入，主要是市電輸入。2、交流調(diào)壓環(huán)節(jié)部分：由單相交流調(diào)壓電路來(lái)產(chǎn)生連續(xù)可調(diào)的輸出電壓有效值來(lái)實(shí)現(xiàn)電烤箱溫度的控制。3、晶閘管觸發(fā)電路：由晶閘管觸發(fā)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)晶閘管的導(dǎo)通與截止。4、保

12、護(hù)電路：由保護(hù)電路（包括過(guò)電流保護(hù)、過(guò)電壓保護(hù)）來(lái)實(shí)現(xiàn)整體電路的可靠工作，防止電力電子器件由于故障損壞。本科生課程設(shè)計(jì)（論文）35、輸出連續(xù)可調(diào)交流電部分：為電烤箱提供電源輸入本科生課程設(shè)計(jì)（論文）42.2 具體電路設(shè)計(jì)2.2.1 主電路設(shè)計(jì) 圖 2.2.1 主電路圖2.2.1.1 主電路圖的波形分析 圖 2.2.1.1 工作波形圖 從工作波形圖可以看出， 的移相范圍為 0 。=0 時(shí)，相當(dāng)于晶閘管一直導(dǎo)通，輸出電壓為最大值，U = U 。隨著 的增大，U 逐漸減小。oio直到 =時(shí)，U =0。o本科生課程設(shè)計(jì)（論文）52.2.1.2 主電路的參數(shù)計(jì)算 U =Uoi當(dāng) =0 時(shí)，U 最大，U

13、=U =220V 因此 R 選取 R= =24.2ooiIo= =9.1A 因此 IVT= =6.5A 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)戶外寒冷場(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(guò)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）應(yīng)有的抗干擾性能

14、、溫度穩(wěn)定性及與主電路的電氣隔離。下面對(duì)晶閘管觸發(fā)電路進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹： 觸發(fā)電路的選擇采用 KC05 晶閘管移相觸發(fā)器，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，移相范圍寬，控制方式簡(jiǎn)單，易于集中控制，有失交保護(hù)，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)電路的工作原理下圖是KC05晶閘管移相觸發(fā)器內(nèi)部電路原理圖。V1、V2組成同步檢測(cè)電路，當(dāng)同步檢測(cè)電壓過(guò)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， V11截止，V5對(duì)外接電容C1充電到8V左右。同步電壓過(guò)零結(jié)束時(shí)，V1、V2導(dǎo)通， V3、V4、V5恢復(fù)截

15、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。22-22sin22000220WVRU02 .24220V20I本科生課程設(shè)計(jì)（論文）6各點(diǎn)波形圖如下所示。圖 2.2.2.(a) 晶閘管觸發(fā)電路圖2.2.2.(b) 晶閘管觸發(fā)電路波形圖本科生課程設(shè)計(jì)（論文）7 KC05的電參數(shù)電源電壓：外接直流電壓 +15V，允許波動(dòng)

16、 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)。移相輸入端偏置電流 l0A。鋸齒波幅度： 78.5V。輸出脈沖：a脈沖寬度： l00s2 ms(通過(guò)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 )。d輸出反壓： BVceol8V(測(cè)試條件： Ie=100A允許使用環(huán)境溫度： -l070。)2.2.3 保護(hù)電路設(shè)計(jì)因?yàn)殡娏﹄娮悠骷惺苓^(guò)電流和過(guò)電壓的能力較差，短時(shí)間的過(guò)電流和過(guò)電壓就會(huì)把器件損壞。但又不能完全根據(jù)裝置運(yùn)行時(shí)可能出

17、現(xiàn)的暫時(shí)過(guò)電流和過(guò)電壓的數(shù)值來(lái)確定器件參數(shù)，必須充分發(fā)揮器件應(yīng)有的過(guò)載能力。因此，在電力電子電路中，除了電力電子器件參數(shù)選擇合適，驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)良好以外，采用合適的過(guò)電壓保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)也是必要的。過(guò)電壓分為外因過(guò)電壓和內(nèi)因過(guò)電壓兩類。外因過(guò)電壓包括：操作過(guò)電壓、雷擊過(guò)電壓。內(nèi)因過(guò)電壓包括：換相過(guò)電壓、關(guān)斷過(guò)電壓。過(guò)電流分為過(guò)載過(guò)電流和短路過(guò)電流兩種情況下面對(duì)過(guò)電壓保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹：1、過(guò)電壓保護(hù)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(guò)，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?yàn)榫€路電感而在晶閘管陰陽(yáng)極之間產(chǎn)生過(guò)電壓。

18、過(guò)壓保護(hù)就是根據(jù)電路中產(chǎn)生的不同過(guò)電壓的部位加入不同的保護(hù)電路，當(dāng)本科生課程設(shè)計(jì)（論文）8達(dá)到一定電壓值時(shí)，自動(dòng)開通保護(hù)電路，使過(guò)電壓通過(guò)保護(hù)電路形成通路，消耗過(guò)壓儲(chǔ)存的電磁能量，從而使過(guò)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(guò)電壓保護(hù)電路可以使用阻容保護(hù)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。將阻容吸收網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)在晶閘管兩端，當(dāng)晶閘管兩端的電壓過(guò)大時(shí)時(shí)，利用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(guò)電壓。與電容串聯(lián)的電阻能消耗掉部分過(guò)壓能量，同時(shí)抑制電路中的電感與電容產(chǎn)生的振蕩，單相交流調(diào)壓的過(guò)壓保護(hù)電路如圖 2.2.3(a)所示:圖 2.2.3（a）過(guò)電壓保護(hù)電路圖2、過(guò)電流保護(hù)當(dāng)電力

19、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(guò)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(guò)載、直流側(cè)短路、以及交流電源電壓過(guò)高或過(guò)低、缺相等，均可引起過(guò)流。由于電力電子期間的電流過(guò)載能力相對(duì)較差，必須對(duì)變換器進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪^(guò)流保護(hù)。采用快速熔斷器是電力電子裝置中最有效、應(yīng)用最廣泛一種過(guò)電流保護(hù)措施?？烊蹖?duì)器件的保護(hù)方式可分為全保護(hù)和短路保護(hù)兩種。熔斷器 FU 是最簡(jiǎn)單有效的且應(yīng)用最普遍的過(guò)電流保護(hù)器件。針對(duì)晶閘管熱容量小、過(guò)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

20、的目的。在選擇快熔是應(yīng)考慮一下問(wèn)題：1）電壓等級(jí)應(yīng)根據(jù)熔斷后快熔實(shí)際承受的電壓來(lái)確定。2) 電流容量也應(yīng)按其主電路中的接入方式和主電路連接形式確定?？烊垡话闩c電力半導(dǎo)體器件串聯(lián)連接。本科生課程設(shè)計(jì)（論文）93）快熔的 I t 值應(yīng)小于被保護(hù)器件的允許的 I t 值。224) 為保證熔體在正常過(guò)載情況下不熔化，應(yīng)考慮其時(shí)間-電流特性。根據(jù)以上所述設(shè)計(jì)的保護(hù)電路圖如圖 2.2.3（b）所示： FU圖 2.2.3（b）過(guò)電流保護(hù)電路圖2.3 元器件型號(hào)選擇1、觸發(fā)電路分析： 其數(shù)據(jù)如下： KC05 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：12mA 同

21、步電壓：10V 同步輸入端允許最大同步電流：3mA（有效值） 移相范圍：170（同步電壓 30V，同步輸入電阻 10k） 相輸入端偏置電流10A 鋸齒波幅度78.5V 輸出脈沖： a.脈沖寬度：100s2ms（通過(guò)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） d. 輸出反壓（晶閘管基極開路時(shí)集電極和發(fā)射極間的擊穿電壓）：BUceo 18V（測(cè)試條件：Te=100A 允許使用環(huán)境溫度： -1070）本科生課程設(shè)計(jì)（論文）10故選取 KC05 為觸發(fā)電路的晶片 2、阻容吸收網(wǎng)絡(luò)參數(shù)計(jì)算：由公式：C6IemPC(34)ICR IC=2fCUO*1022

22、6-有以上公式得：由上表可知：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(guò)晶閘管的電流不超過(guò) 10A，所以我們可以選擇 RC 電路中的 R 和 C 分別為 R=100、C=0.1F、Uc=450V。 3、快速熔斷器的選?。嚎烊鄣念~定電流 IFU應(yīng)按它所保護(hù)的元件實(shí)際流過(guò)的平均電流(IdVT)來(lái)選擇，而不是根據(jù)元件型號(hào)上標(biāo)出的額定電流 IT(AV)來(lái)選擇，一般 IFU=(1.21.5) IdVT, 由 IdVT = =4.55A 得 IFU=5.466.825A 目前常用的快熔有：小容量 RLS(螺旋式)系列、大容量 RTK（插入式）系列、RS0（匯流

23、排式）系列、RS3 系列、RSF 系列等。通過(guò)上述計(jì)算，我們選擇熔斷器型號(hào)為 RS-308，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。I(A)1000500200100502010C(F)210.50.250.20.150.1R（）251020408010020I22USNCOXU本科生課程設(shè)計(jì)（論文）11圖 2.3.1 總體電路圖本科生課程設(shè)計(jì)（論文）122.4 系統(tǒng)調(diào)試或仿真、數(shù)據(jù)分析 2.4.1 數(shù)據(jù)分析： 數(shù)據(jù)分析： 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 10A。4、負(fù)載為電阻負(fù)載。5、

24、根據(jù)實(shí)際工作情況，最小控制角取 1020左右o作如下數(shù)據(jù)分析： 根據(jù)公式 可知若要輸出電壓在 0220V 連續(xù)可調(diào)，則將輸出的電壓的兩個(gè)極值 0V 和 220V代入公式中，即： 計(jì)算得出 的取值范圍是 0，但實(shí)際上要求是最小控制角在 1020左右，因此把 =10和 20分別代入到公式中可以計(jì)算得出Uo1=219.87V，Uo2=219.445V，取其平均值為 219.445V，因此電壓的取值范圍是0Uo219.445V。計(jì)算流過(guò)晶閘管的電流值，根據(jù)要求輸出電流量最大為 10A，則晶閘管的電流有效值 IVT= ，代入數(shù)據(jù)的 IVT=7.07A。 計(jì)算功率因數(shù) ：由 = =0.99 ，（將根據(jù)實(shí)際

25、工作情況，最小控制角取1020考慮進(jìn)去）。得在不同狀態(tài)下的 取值范圍是 00.99。2.4.2 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20IiOUU本科生課程設(shè)計(jì)（論文）13對(duì)許多功能強(qiáng)大的模塊集或工具箱，如電力系統(tǒng)仿真工具箱（Sim powerSystem）等。一般來(lái)說(shuō)，用戶可以直接使用工具箱學(xué)習(xí)、應(yīng)用和評(píng)估不同的模型而不需要自己編寫代碼。當(dāng)今社會(huì)高性能能、低成本以及生產(chǎn)和更新?lián)Q代周期已經(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

26、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：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(wú)觸點(diǎn)開關(guān)，在觸電兩端將獲得一個(gè)電壓 Ud。若正負(fù)半周一同樣的

27、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)的決定。元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。2.4.3 仿真結(jié)果分析本科生課程設(shè)計(jì)（論文）141、電阻性負(fù)載。從仿真結(jié)果上來(lái)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

28、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(guò)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(wú)法導(dǎo)通；隨著移相角 的增大，負(fù)載的電壓和電流變?yōu)檎也?。圖像如下圖所示。 圖 2 串聯(lián) RLC 支路在 30調(diào)壓角時(shí)的電壓、電流波形（電阻負(fù)載）圖 3 串聯(lián) RLC 支路在 60調(diào)壓角時(shí)的電壓、電流波形（電阻負(fù)載）本科生課程設(shè)計(jì)（論文）15 圖 4 串聯(lián) RLC 支路在 60調(diào)壓角時(shí)的電壓、電流波形（電感負(fù)載）本科生課程設(shè)計(jì)（論文）16第 3 章 課程設(shè)計(jì)總結(jié)通過(guò)本次設(shè)計(jì)，我對(duì)電力電子的知識(shí)有了更深的了解，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，讓我覺(jué)得理論與實(shí)際相差太遠(yuǎn)，

29、想要全面的、熟練的掌握一門知識(shí)，僅僅學(xué)習(xí)理論是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，必須要通過(guò)實(shí)踐來(lái)進(jìn)行更深刻的了解。雖然在做設(shè)計(jì)的過(guò)程中覺(jué)得很辛苦，但是看見(jiàn)自己的設(shè)計(jì)結(jié)果時(shí)心里很高興，因?yàn)椴还茉O(shè)計(jì)的結(jié)果如何，畢竟 從中學(xué)習(xí)到了課堂上沒(méi)有的東西，我想以后還會(huì)接觸很多這樣的設(shè)計(jì)，我會(huì)在以后的設(shè)計(jì)中更加努力的去完成。通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，加深了我電力電子的電理論知識(shí)的理解，同時(shí)也增強(qiáng)了動(dòng)手能力。設(shè)計(jì)過(guò)程中，每一個(gè)元件都需要經(jīng)過(guò)精心的計(jì)算，電路圖的設(shè)計(jì)也需要精心的琢磨，所有的這一切都培養(yǎng)了我作學(xué)問(wèn)的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度和科學(xué)作風(fēng)；本次課設(shè)為以后的學(xué)習(xí)乃至于走上工作崗位都積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于我來(lái)說(shuō)是受益匪淺。通過(guò)課設(shè)，發(fā)現(xiàn)理論知識(shí)到實(shí)踐應(yīng)用還有一段距離，作為當(dāng)代大學(xué)生，實(shí)踐顯得尤為重要，因?yàn)槲覀兂休d得的太多，祖國(guó)未來(lái)的發(fā)展與興旺還需要我們的雙手去創(chuàng)造。所以我們一定要堅(jiān)持“