單相電風(fēng)扇無(wú)級(jí)調(diào)速電路設(shè)計(jì)

1、 電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)（論文）題目：100W單相電風(fēng)扇無(wú)級(jí)調(diào)速電路院（系）： 電氣工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： （簽字） 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100W單相電風(fēng)扇無(wú)級(jí)調(diào)速電路設(shè)計(jì)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)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)電風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)電壓，從而改變電風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速，滿足人們對(duì)電風(fēng)扇風(fēng)速的不同要求，且此調(diào)速裝置壽命長(zhǎng)。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(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

2、制相關(guān)電路圖。要求 1、文字在4000字左右。 2、文中的理論分析與計(jì)算要正確。 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)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1A。4、負(fù)載為100W電風(fēng)扇。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(shū)；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： 指導(dǎo)教師簽字： 總成績(jī)： 年 月

3、日注：成績(jī)：平時(shí)20% 論文質(zhì)量60% 答辯20% 以百分制計(jì)算摘 要隨著科技的發(fā)展，技術(shù)的進(jìn)步，人類在許多領(lǐng)域已取得較大的成功，并且成功的使用這些技術(shù)為人類的生活所服務(wù)。本課設(shè)在電力電子的發(fā)展基礎(chǔ)上，運(yùn)用晶閘管的特點(diǎn)以及與其相關(guān)的觸發(fā)電路和保護(hù)電路的相關(guān)知識(shí)，在考慮到實(shí)際應(yīng)用中注重的經(jīng)濟(jì)性和可控性以及器件的選擇等方面的相關(guān)知識(shí)，設(shè)計(jì)了100W單相電風(fēng)扇無(wú)級(jí)調(diào)速電路的方案，同時(shí)也分別設(shè)計(jì)了主電路、觸發(fā)電路以及保護(hù)電路等電路的方案，同時(shí)運(yùn)用工程技術(shù)中較多使用的EWB軟件進(jìn)行相關(guān)的電路調(diào)試，并結(jié)合設(shè)計(jì)的技術(shù)參數(shù)要求，給出一個(gè)較合理的設(shè)計(jì)方案，以完成利用晶閘管構(gòu)成交流調(diào)壓電路，調(diào)節(jié)電風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)電壓，

4、從而改變電風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速的功能，滿足人們對(duì)電風(fēng)扇風(fēng)速的不同要求，從而實(shí)現(xiàn)滿足人們需要的電路設(shè)計(jì)方案。關(guān)鍵詞：晶閘管；晶閘管的觸發(fā)與保護(hù)；器件選??；電路調(diào)試與系統(tǒng)仿真目 錄第一章 緒論11.1 電力電子技術(shù)概況11.2 本文研究?jī)?nèi)容3第二章 單相電風(fēng)扇無(wú)級(jí)調(diào)速電路設(shè)計(jì)42.1單相電風(fēng)扇無(wú)級(jí)調(diào)速電路總體設(shè)計(jì)方案42.2 具體電路設(shè)計(jì)5主電路設(shè)計(jì)5控制設(shè)計(jì)82.3 保護(hù)電路設(shè)計(jì)10第三章 主電路圖11第四章 元器件型號(hào)選擇12第五章課程設(shè)計(jì)總結(jié)14參考文獻(xiàn)15第一章 緒論1.1 電力電子技術(shù)概況電力電子技術(shù)是一門新興的應(yīng)用于電力領(lǐng)域的電子技術(shù)，就是使用電力電子器件（如晶閘管，GTO，IG

5、BT等）對(duì)電能進(jìn)行變換和控制的技術(shù)。電力電子技術(shù)所變換的“電力”功率可大到數(shù)百M(fèi)W甚至GW，也可以小到數(shù)W甚至1W以下，和以信息處理為主的信息電子技術(shù)不同電力電子技術(shù)主要用于電力變換。電力電子技術(shù)分為電力電子器件制造技術(shù)和交流技術(shù)（整流，逆變，斬波，變頻，變相等）兩個(gè)分支?，F(xiàn)已成為電氣工程與自動(dòng)化專業(yè)不可缺少的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，在培養(yǎng)該專業(yè)人才中占有重要地位。電力電子學(xué)（Power Electronics）這一名稱是在上世紀(jì)60年代出現(xiàn)的。1974年，美國(guó)的W.Newell對(duì)電力電子學(xué)進(jìn)行了描述，認(rèn)為它是由電力學(xué)、電子學(xué)和控制理論三個(gè)學(xué)科交叉而形成的。這一觀點(diǎn)被全世界普遍接受。“電力電子學(xué)”和“

6、電力電子技術(shù)”是分別從學(xué)術(shù)和工程技術(shù)2個(gè)不同的角度來(lái)稱呼的一般認(rèn)為，電力電子技術(shù)的誕生是以1957年美國(guó)通用電氣公司研制出的第一個(gè)晶閘管為標(biāo)志的，電力電子技術(shù)的概念和基礎(chǔ)就是由于晶閘管和晶閘管變流技術(shù)的發(fā)展而確立的。此前就已經(jīng)有用于電力變換的電子技術(shù)，所以晶閘管出現(xiàn)前的時(shí)期可稱為電力電子技術(shù)的史前或黎明時(shí)期。70年代后期以門極可關(guān)斷晶閘管（GTO），電力雙極型晶體管（BJT），電力場(chǎng)效應(yīng)管（Power-MOSFET）為代表的全控型器件全速發(fā)展（全控型器件的特點(diǎn)是通過(guò)對(duì)門極既柵極或基極的控制既可以使其開(kāi)通又可以使其關(guān)斷），使電力電子技術(shù)的面貌煥然一新進(jìn)入了新的發(fā)展階段。80年代后期，以絕緣柵極雙

7、極型晶體管（IGBT 可看作MOSFET和BJT的復(fù)合）為代表的復(fù)合型器件集驅(qū)動(dòng)功率小，開(kāi)關(guān)速度快，通態(tài)壓降小，在流能力大于一身，性能優(yōu)越使之成為現(xiàn)代電力電子技術(shù)的主導(dǎo)器件。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器件做成模塊的形式，后來(lái)又把驅(qū)動(dòng)，控制，保護(hù)電路和功率器件集成在一起，構(gòu)成功率集成電路（PIC）。目前PIC的功率都還較小但這代表了電力電子技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向。利用電力電子器件實(shí)現(xiàn)工業(yè)規(guī)模電能變換的技術(shù)，有時(shí)也稱為功率電子技術(shù)。一般情況下，它是將一種形式的工業(yè)電能轉(zhuǎn)換成另一種形式的工業(yè)電能。例如，將交流電能變換成直流電能或?qū)⒅绷麟娔茏儞Q成交流電

8、能；將工頻電源變換為設(shè)備所需頻率的電源；在正常交流電源中斷時(shí)，用逆變器（見(jiàn)電力變流器）將蓄電池的直流電能變換成工頻交流電能。應(yīng)用電力電子技術(shù)還能實(shí)現(xiàn)非電能與電能之間的轉(zhuǎn)換。例如，利用太陽(yáng)電池將太陽(yáng)輻射能轉(zhuǎn)換成電能。與電子技術(shù)不同，電力電子技術(shù)變換的電能是作為能源而不是作為信息傳感的載體。因此人們關(guān)注的是所能轉(zhuǎn)換的電功率。電力電子技術(shù)是建立在電子學(xué)、電工原理和自動(dòng)控制三大學(xué)科上的新興學(xué)科。因它本身是大功率的電技術(shù)，又大多是為應(yīng)用強(qiáng)電的工業(yè)服務(wù)的，故常將它歸屬于電工類。電力電子技術(shù)的內(nèi)容主要包括電力電子器件、電力電子電路和電力電子裝置及其系統(tǒng)。電力電子器件以半導(dǎo)體為基本材料，最常用的材料為單晶硅；

9、它的理論基礎(chǔ)為半導(dǎo)體物理學(xué)；它的工藝技術(shù)為半導(dǎo)體器件工藝。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)。電力電子電路吸收了電子學(xué)的理論基礎(chǔ)，根據(jù)器件的特點(diǎn)和電能轉(zhuǎn)換的要求，又開(kāi)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)。電子學(xué)、電工學(xué)、自動(dòng)控制、信號(hào)檢測(cè)處理等技術(shù)常在這些裝置及其系統(tǒng)中大量應(yīng)用。從20世紀(jì)50年代中到70年代末，以大功率硅二極管、雙極型功率晶體管和晶閘管應(yīng)用為基礎(chǔ)（尤其是晶閘管）的電力電子技術(shù)發(fā)展比較

10、成熟。70年代末以來(lái)，兩個(gè)方面的發(fā)展對(duì)電力電子技術(shù)引起了巨大的沖擊。其一為微機(jī)的發(fā)展對(duì)電力電子裝置的控制系統(tǒng)、故障檢測(cè)、信息處理等起了重大作用,今后還將繼續(xù)發(fā)展;其二為微電子技術(shù)、光纖技術(shù)等滲透到電力電子器件中，開(kāi)發(fā)出更多的新一代電力電子器件。其中除普通晶閘管向更大容量（6500伏、3500安）發(fā)展外，門極可關(guān)斷晶閘管(GTO)電壓已達(dá)4500伏，電流已達(dá) 25003000安；雙極型晶體管也向著更大容量發(fā)展，80年代中后期其工業(yè)產(chǎn)品最高電壓達(dá)1400伏，最大電流達(dá)400安,工作頻率比晶閘管高得多,采用達(dá)林頓結(jié)構(gòu)時(shí)電流增益可達(dá)75200。 隨著光纖技術(shù)的發(fā)展，美國(guó)和日本于19811982年間相繼

11、研制成光控晶閘管并用于直流輸電系統(tǒng)。這種光控管與電觸發(fā)的晶閘管相比，簡(jiǎn)化了觸發(fā)電路，提高了絕緣水平和抗干擾能力，可使變流設(shè)備向小型、輕量方向發(fā)展，既降低了造價(jià)，又提高運(yùn)行的可靠性。同時(shí)，場(chǎng)控電力電子器件也得到發(fā)展，如功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管(power MOSFET)和功率靜電感應(yīng)晶體管(SIT)已達(dá)千伏級(jí)和數(shù)十至數(shù)百安級(jí)的電壓、電流等級(jí)，中小容量的工作頻率可達(dá)兆赫級(jí)。由場(chǎng)控和雙極型合成的新一代電力電子器件，如絕緣柵雙極型晶體管（IGT或IGBT）和MOS控制晶閘管（MCT）也正在興起,容量也已相當(dāng)大。這些新器件均具有門極關(guān)斷能力，且工作頻率可以大大提高，使電力電子電路更加簡(jiǎn)單，使電力電子裝置的體積、

12、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)模擬和仿真技術(shù)也在不斷發(fā)展。1.2 本文研究?jī)?nèi)容本課設(shè)研究的內(nèi)容是100W單相電風(fēng)扇無(wú)級(jí)調(diào)速電路。根據(jù)電力電子技術(shù)的相關(guān)知識(shí)與要求，利用晶閘管構(gòu)成的單相交流調(diào)壓電路，來(lái)調(diào)節(jié)電風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)電壓，從而改變電風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，即可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速的要求。具體研究?jī)?nèi)容可分為以下部分：1、單相電風(fēng)扇無(wú)級(jí)調(diào)速電路總體設(shè)計(jì)方案的經(jīng)濟(jì)技術(shù)論證。2、單相電風(fēng)扇無(wú)級(jí)調(diào)速電路主電路設(shè)計(jì)及各部分簡(jiǎn)要說(shuō)明。3、觸發(fā)電路的設(shè)計(jì)，每個(gè)晶閘管觸發(fā)的順序及相位分析。4、保護(hù)電路的設(shè)計(jì)，過(guò)電壓保護(hù)，過(guò)電流保

13、護(hù)的分析5、繪制主電路圖6、通過(guò)計(jì)算選擇器件的具體型號(hào)。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 單相電風(fēng)扇無(wú)級(jí)調(diào)速電路設(shè)計(jì)2.1單相電風(fēng)扇無(wú)級(jí)調(diào)速電路總體設(shè)計(jì)方案利用晶閘管構(gòu)成交流調(diào)壓電路，調(diào)節(jié)電風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)電壓，從而改變電風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，可實(shí)現(xiàn)無(wú)極變速，滿足人們對(duì)電風(fēng)扇風(fēng)速的不同要求。在考慮到電路還應(yīng)滿足易操作實(shí)用、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、可靠性強(qiáng)等諸多因素的情況下，設(shè)計(jì)出如圖2.1所示的系統(tǒng)原理框圖。圖2.1 系統(tǒng)原理框圖該系統(tǒng)原理框圖由中間的帶阻容吸收的過(guò)壓保護(hù)電路和帶熔斷器的過(guò)流保護(hù)電路作為交流調(diào)壓主電

14、路的保護(hù)電路，上下兩個(gè)電路為相同的觸發(fā)脈沖為鋸齒波的觸發(fā)電路作為整個(gè)電路的觸發(fā)電路。通過(guò)觸發(fā)電路的觸發(fā)脈沖，使得晶閘管的開(kāi)通時(shí)刻可以得以進(jìn)行人為的控制，并根據(jù)使用者的需要進(jìn)行調(diào)控。而交流調(diào)壓主電路則是根據(jù)觸發(fā)角的大小調(diào)節(jié)輸出電壓的大小，從而控制電風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，達(dá)到滿足使用者的需要，并根據(jù)使用者的要求對(duì)電風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速進(jìn)行具體的調(diào)控。而過(guò)壓過(guò)流保護(hù)電路具有對(duì)電力電子器件的保護(hù)左右，以及對(duì)整體電路的保護(hù)作用，使得電路能夠較好的工作。2.2 具體電路設(shè)計(jì)主電路設(shè)計(jì)單相電風(fēng)扇無(wú)級(jí)調(diào)速電路的主電路實(shí)際上就是負(fù)載為電感性的單相交流調(diào)壓電路即電動(dòng)機(jī)。交流調(diào)壓是將一種幅值的交流電能轉(zhuǎn)化為同頻率的另一種幅值的交流電能

15、。其主電路圖如圖2.2所示。圖2.2 單相電風(fēng)扇無(wú)級(jí)調(diào)速電路主電路圖（1）電阻性負(fù)載圖2.3（a）所示為兩只反并聯(lián)的普通晶閘管與電阻負(fù)載RL組成的交流調(diào)壓主電路，也可用一個(gè)雙向晶閘管代替兩個(gè)反并聯(lián)的晶閘管但需要兩組獨(dú)立的觸發(fā)電路分別控制兩只晶閘管，也可用一個(gè)雙向晶閘管代替兩個(gè)反并聯(lián)的晶閘管，本課設(shè)的主電路選擇兩只反并聯(lián)的普通晶閘管的主電路。在電源正半周t時(shí)觸發(fā)VT1導(dǎo)通，有正向電流流過(guò)RL，負(fù)載端電壓UR為正值，電流過(guò)零時(shí)VT1自行關(guān)斷；在電源負(fù)半周t時(shí)，再觸發(fā)VT2導(dǎo)通，有反向電流流過(guò)RL，其端電壓UR為負(fù)值，到電流過(guò)零時(shí)VT再次自行關(guān)斷。然后重復(fù)上述過(guò)程。改變角即可調(diào)節(jié)負(fù)載兩端的輸出電壓有

16、效值，達(dá)到交流調(diào)壓的目的。電阻負(fù)載上交流電壓有效值為電流有效值電路功率因數(shù)電路的移相范圍為0圖2.3  電阻性負(fù)載交流調(diào)壓電路圖圖2.4  電阻性負(fù)載交流調(diào)壓電路圖的波形通過(guò)改變可得到不同的輸出電壓有效值，從而達(dá)到交流調(diào)壓的目的。由雙向晶閘管組成的電路，只要在正負(fù)半周對(duì)稱的相應(yīng)時(shí)刻（、）給觸發(fā)脈沖，則和反并聯(lián)電路一樣可得到同樣的可調(diào)交流電壓。交流調(diào)壓電路的觸發(fā)電路完全可以套用整流移相觸發(fā)電路，但是脈沖的輸出必須通過(guò)脈沖變壓器，其兩個(gè)二次線圈之間要有足夠的絕緣。（2）電感性負(fù)載圖2.4所示為電感性負(fù)載的交流調(diào)壓電路。由于電感的作用，在電源電壓由正向負(fù)過(guò)零時(shí)，負(fù)載中電流要滯后一

17、定角度才能到零，即管子要繼續(xù)導(dǎo)通到電源電壓的負(fù)半周才能關(guān)斷。晶閘管的導(dǎo)通角不僅與控制角有關(guān)，而且與負(fù)載的功率因數(shù)角有關(guān)?？刂平窃叫t導(dǎo)通角越大，負(fù)載的功率因數(shù)角越大，表明負(fù)載感抗大，自感電動(dòng)勢(shì)使電流過(guò)零的時(shí)間越長(zhǎng)，因而導(dǎo)通角越大。下面分三種情況加以討論。（1）> 由圖2.5可見(jiàn)，當(dāng)>時(shí)，<180°，即正負(fù)半周電流斷續(xù)，且越大，越小?？梢?jiàn)，在180°范圍內(nèi)，交流電壓連續(xù)可調(diào)。電流電壓波形如圖2.5(a)所示。 （2） 由圖2.5可知，當(dāng)時(shí)，=180°，即正負(fù)半周電流臨界連續(xù)。相當(dāng)于晶閘管失去控制，電流電壓波形如圖2.5(b)所示。（3）此種情況若開(kāi)

18、始給VT1管以觸發(fā)脈沖，VT1管導(dǎo)通，而且>180°。如果觸發(fā)脈沖為窄脈沖，當(dāng)ug2出現(xiàn)時(shí)，VT1管的電流還未到零，VT1管關(guān)不斷，VT2管不能導(dǎo)通。當(dāng)VT1管電流到零關(guān)斷時(shí)，ug2脈沖已消失，此時(shí)VT2管雖已受正壓，但也無(wú)法導(dǎo)通。到第三個(gè)半波時(shí)，ug1 又觸發(fā)VT1導(dǎo)通。這樣負(fù)載電流只有正半波部分，出現(xiàn)很大直流分量，電路不能正常工作。因而電感性負(fù)載時(shí)，晶閘管不能用窄脈沖觸發(fā)，可采用寬脈沖或脈沖列觸發(fā)。綜上所述，單相交流調(diào)壓有如下特點(diǎn)：電阻負(fù)載時(shí)，負(fù)載電流波形與單相橋式可控整流交流側(cè)電流一致。改變控制角可以連續(xù)改變負(fù)載電壓有效值，達(dá)到交流調(diào)壓的目的。電感性負(fù)載時(shí)，不能用窄脈沖觸

19、發(fā)。否則當(dāng)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)晶閘管無(wú)法導(dǎo)通，產(chǎn)生很大直流分量電流，燒毀熔斷器或晶閘管。電感性負(fù)載時(shí)，最小控制角min(阻抗角)。所以的移相范圍為180°，電阻負(fù)載時(shí)移相范圍為0180°。圖2.5 單向交流調(diào)壓電感負(fù)載電路圖由于電感性負(fù)載電路太復(fù)雜，本課設(shè)選擇用電阻性負(fù)載電路進(jìn)行研究。以下的電器元件的參數(shù)問(wèn)題是在電阻性負(fù)載電路研究下進(jìn)行的選擇?？刂圃O(shè)計(jì)本課設(shè)采用的觸發(fā)電路為相位控制晶閘管的觸發(fā)電路，并以同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路作為控制電路，其圖為圖2.6所示。此電路可分為六個(gè)基本環(huán)節(jié)：脈沖的形成與放大、鋸齒波的形成和脈沖移相、同步環(huán)節(jié)、雙窄脈沖形成環(huán)節(jié)、強(qiáng)觸發(fā)環(huán)節(jié)、封鎖環(huán)節(jié)。本

20、課設(shè)主要以脈沖形成、脈沖移相、同步作介紹。圖2.6 同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路脈沖形成環(huán)節(jié)脈沖形成環(huán)節(jié)由晶體管、組成，、起脈沖放大作用?？刂齐妷杭釉诨鶚O上，電路的觸發(fā)脈沖由脈沖變壓器TP二次側(cè)輸出，其一次繞組接在集電極電路中。當(dāng)=0時(shí)，截止。+電源通過(guò)供給一個(gè)足夠大的基極電流，使飽和導(dǎo)通，所以的集電極電壓接近于-。、處于截止?fàn)顟B(tài)，無(wú)脈沖輸出。另外，電源的+（15V）經(jīng)、發(fā)射結(jié)到-（-15V），對(duì)電容充電，充滿后電容兩端電壓接近2（30V），極性如圖2.6所示。當(dāng)控制電壓0.7V時(shí)，導(dǎo)通，A點(diǎn)電位由+（+15V）迅速降低至1.0V左右，由于電容兩端電壓不能突變，所以基極電位迅速降至約-2（-30

21、V），由于發(fā)射結(jié)反偏置，立即截止。它的集電極電壓由-（-15V）迅速上升到+3.1V（、三個(gè)PN結(jié)正向壓降之和），于是、導(dǎo)通，輸出觸發(fā)脈沖。同時(shí)，電容經(jīng)電源+、放電和反向充電，使基極電位又逐漸上升，直到>-（-15V），又重新導(dǎo)通。這時(shí)又立即降到-，使、截止，輸出脈沖終止?？梢?jiàn)，脈沖前沿由導(dǎo)通時(shí)刻確定，（或）截止持續(xù)時(shí)間即為脈沖寬度。所以脈沖寬度與反向充電回路時(shí)間常數(shù)有關(guān)。 （1） 鋸齒波的形成和脈沖移相環(huán)節(jié)鋸齒波電壓形成的方案較多，如采用自舉式電路、恒流源電路等。圖2.6所示為恒流源電路方案，由、和等元件組成，其中、VS、和為一恒流源電路。當(dāng)截止時(shí)，恒流源電流對(duì)電容充電，所以兩端電壓按

22、線性增長(zhǎng)，即的基極電位按線性增長(zhǎng)。調(diào)節(jié)電位器，即改變的恒定充電電流，可見(jiàn)是用來(lái)調(diào)節(jié)鋸齒波斜率的。當(dāng)導(dǎo)通時(shí)，由于阻值很小，所以迅速放電，使電位迅速降到零附近。當(dāng)周期性地導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)，便形成一鋸齒波，同樣也是一個(gè)鋸齒波電壓。射級(jí)跟隨器的作用是減少控制回路的電流對(duì)鋸齒波電壓的影響。管的基極電位由鋸齒波電壓、直流控制電壓、直流偏移電壓三個(gè)電壓作用的疊加所確定，它們分別通過(guò)、和與基極相接。設(shè)為鋸齒波電壓?jiǎn)为?dú)作用在基極時(shí)的電壓，其值為可見(jiàn)仍為一鋸齒波，但斜率比低。同理偏移電壓?jiǎn)为?dú)作用時(shí)的電壓'為可見(jiàn)'仍為一條與平行的直線，但絕對(duì)值比小。直流控制電壓?jiǎn)为?dú)作用時(shí)的電壓'為可見(jiàn)'

23、仍為與平行的一直線，但絕對(duì)值比小。 之后通過(guò)控制可實(shí)現(xiàn)控制角的變化，使晶閘管較好的實(shí)現(xiàn)交流調(diào)壓功能。（2） 同步環(huán)節(jié)同步變壓器二次電壓經(jīng)二極管間接加在的基極上。當(dāng)二次電壓波形在負(fù)半周的下降段時(shí)，導(dǎo)通，電容被迅速充電。因O點(diǎn)接地為零電位，R點(diǎn)為負(fù)電位，Q點(diǎn)電位與R點(diǎn)相近，故在這一階段基極為反向偏置，截止。在負(fù)半周的上升段，+電源通過(guò)給電容反向充電，為電容反向充電波形，其上升速度比波形慢，故截止。當(dāng)Q點(diǎn)電位達(dá)1.4V時(shí)，導(dǎo)通，Q點(diǎn)電位被鉗位在1.4V。直到TS二次電壓的下一個(gè)負(fù)半周到來(lái)時(shí)，重新導(dǎo)通，迅速放電后又被充電，截止。如此周而復(fù)始。在一個(gè)正弦波周期內(nèi)，包括截止與導(dǎo)通兩個(gè)狀態(tài)，對(duì)應(yīng)鋸齒波波形恰

24、好是一個(gè)周期，與主電路電源頻率和相位完全同步，達(dá)到同步的目的?？梢钥闯?，Q點(diǎn)電位從同步電壓負(fù)半周上升段開(kāi)始時(shí)刻到達(dá)1.4V的時(shí)間越長(zhǎng)，截止時(shí)間就越長(zhǎng)，鋸齒波就越寬?？芍忼X波的寬度是由充電時(shí)間常數(shù)決定的。2.3 保護(hù)電路設(shè)計(jì)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)良好外，采用合適的過(guò)電壓保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)、du/dt保護(hù)和di/dt保護(hù)也是必要的。為了防止電路中器件的安全，要進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)。本課設(shè)采用阻容吸收電路作為過(guò)電壓保護(hù)電路，采用熔斷器作為過(guò)流保護(hù)電路，其電路圖為圖2.7所示。圖2.7 保護(hù)電路電路圖第三章 主電路圖總電路原理圖由中間的帶阻容吸收的過(guò)壓保護(hù)電路和帶熔斷器

25、的過(guò)流保護(hù)電路作為交流調(diào)壓主電路的保護(hù)電路，上下兩個(gè)電路為相同的觸發(fā)脈沖為鋸齒波的觸發(fā)電路作為整個(gè)電路的觸發(fā)電路。通過(guò)觸發(fā)電路的觸發(fā)脈沖，使得晶閘管的開(kāi)通時(shí)刻可以得以進(jìn)行人為的控制，并根據(jù)使用者的需要進(jìn)行調(diào)控。而交流調(diào)壓主電路則是根據(jù)觸發(fā)角的大小調(diào)節(jié)輸出電壓的大小，從而控制電風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，達(dá)到滿足使用者的需要，并根據(jù)使用者的要求對(duì)電風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速進(jìn)行具體的調(diào)控。而過(guò)壓過(guò)流保護(hù)電路具有對(duì)電力電子器件的保護(hù)左右，以及對(duì)整體電路的保護(hù)作用，使得電路能夠較好的工作。圖3.1單相電風(fēng)扇無(wú)級(jí)調(diào)速電路總電路原理圖第四章 元器件型號(hào)選擇電阻負(fù)載上交流電壓有效值為電流有效值為晶閘管電流有效值由于課程設(shè)計(jì)任務(wù)中的技術(shù)參

26、數(shù)要求：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1A。4、負(fù)載為100W電風(fēng)扇。5、根據(jù)實(shí)際工作情況，最小控制角取20300左右。所以得出各個(gè)參數(shù)的值為電阻負(fù)載的阻值為電阻負(fù)載上交流電壓有效值為 =218V電流有效值為 I=0.45A流過(guò)晶閘管電流的有效值為 IVT=0.32A晶閘管的額定電流（正向平均電流）為晶閘管承受的最大電壓為晶閘管器件的實(shí)際選取規(guī)則為：UN=（23），IN=（1.52），本課設(shè)電壓選擇3倍關(guān)系，電流選擇2倍關(guān)系。所以，晶閘管的實(shí)際電壓值、電流值選取為 UN=933V IN=0.4A保護(hù)電路的器件選取熔斷器的電流實(shí)際選取規(guī)則為：IR=（1.251.5）IVT，本課設(shè)選擇1.5倍關(guān)系。所以，熔斷器的規(guī)格為 IR=0.48A阻容吸收電路的器件選取為：電阻R=100 電容C=0.1F 由于器件規(guī)格的限制，故選取的晶閘管的實(shí)際參數(shù)為：UN=1000V IN=1A熔斷器的實(shí)際參數(shù)為：IR=1A第五章 課程設(shè)計(jì)總結(jié)經(jīng)