單相交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、大學(xué)電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告題目：單相交流調(diào)壓電路學(xué)生姓名：系另U： 專業(yè)年級(jí)：指導(dǎo)教師：年 月 日、實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求(1)加深理解單相交流調(diào)壓電路的工作原理。(2 )掌握單相交流調(diào)壓電路的調(diào)試步驟和方法。熟悉單相交流調(diào)壓電路各點(diǎn)的電壓波形。掌握直流電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速方法電力電子技術(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。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器1、DT01B電源控制屏2、DT09轉(zhuǎn)速顯示3

2、、DT15交流電壓表 4、DT14直流電流表5、DT20電阻 (900歐)6、DT04電阻(3000歐)7、DT02 220V直流穩(wěn)壓電源8、DDS12單相交流調(diào)壓電路觸發(fā)器9、DD202品閘管、二極管、續(xù)流二極管、電感10、導(dǎo)線若干11、雙蹤示波器三、實(shí)驗(yàn)線路及原理1、主電路的設(shè)計(jì)所謂交流調(diào)壓就是將兩個(gè)品閘管反并聯(lián)后串聯(lián)在交流電路中，在每半個(gè)周波 內(nèi)通過控制品閘管開通相位，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

3、交流調(diào)壓電路的設(shè)計(jì)。由于交流調(diào)壓電路的 工作情況與負(fù)載的性質(zhì)有很大的關(guān)系，因此下面就反電勢電阻負(fù)載予以重點(diǎn)討 論。電阻負(fù)載圖1、圖2分別為電阻負(fù)載單相交流調(diào)壓電路圖及其波形。圖中的品閘管 VT1和VT2也可以用一個(gè)雙向品閘管代替。在交流電源U2的正半周和負(fù)半周， 分別對VT1和VT2的移相控制角 進(jìn)行控制就可以調(diào)節(jié)輸出電壓正、負(fù)半周a起始時(shí)刻（a =0）,均為電壓過零時(shí)刻。在st = a時(shí)，對VT1 施加觸發(fā)脈沖，當(dāng)VT1正向偏置而導(dǎo)通時(shí)，負(fù)載電壓波形與電源電壓波形相同； 在st =兀時(shí)，電源電壓過零，因電阻性負(fù)載，電流也為零，VT1自然關(guān)斷。在 st =兀+a時(shí)，對VT2施加觸發(fā)脈沖，當(dāng)VT

4、2正向偏置而導(dǎo)通時(shí)，負(fù)載電壓波形 與電源電壓波形相同；在st = 2兀時(shí)，電源電壓過零，VT2自然關(guān)斷。當(dāng)電源電壓反向過零時(shí)，由于反電動(dòng)勢負(fù)載阻止電流變化，故電流不能立即 為零，此時(shí)品閘管導(dǎo)通角0的大小，不但與控制角a有關(guān)，而且與負(fù)載阻抗角 有關(guān)。兩只品閘管門極的起始控制點(diǎn)分別定在電源電壓每個(gè)半周的起始點(diǎn)。穩(wěn)態(tài) 時(shí)，正負(fù)半周的相等，負(fù)載電壓波形是電源電壓波形的一部分，負(fù)載電流（電源 電流）和負(fù)載電壓的波形相似。圖1電阻負(fù)載單相反電勢電阻負(fù)載圖3、圖4分別為反電勢電阻負(fù)載單相交流調(diào)壓電路圖及其波形。圖中的 品閘管VT1和VT2也可以用一個(gè)雙向品閘管代替。在交流電源U2的正半周和負(fù) 半周，分別對V

5、T1和VT2的移相控制角 進(jìn)行控制就可以調(diào)節(jié)輸出電壓。圖4輸入輸出電壓及電流波形圖圖3反電勢電阻負(fù)載單相交流調(diào)壓電路圖正、負(fù)半周a起始時(shí)刻（a =0），均為電壓過零時(shí)刻。在st = a時(shí)，對VT 施加觸發(fā)脈沖，當(dāng)VT1正向偏置而導(dǎo)通時(shí)，負(fù)載電壓波形與電源電壓波形相同； 在st =兀時(shí)，電源電壓過零，因電阻性負(fù)載，電流也為零，VT1自然關(guān)斷。在 st =兀+a時(shí)，對VT2施加觸發(fā)脈沖，當(dāng)VT2正向偏置而導(dǎo)通時(shí)，負(fù)載電壓波形 與電源電壓波形相同；在st = 2兀時(shí)，電源電壓過零，VT2自然關(guān)斷。當(dāng)電源電壓反向過零時(shí)，由于反電動(dòng)勢負(fù)載阻止電流變化，故電流不能立即 為零，此時(shí)品閘管導(dǎo)通角9的大小，不但

6、與控制角a有關(guān)，而且與負(fù)載阻抗角 有關(guān)。兩只品閘管門極的起始控制點(diǎn)分別定在電源電壓每個(gè)半周的起始點(diǎn)。穩(wěn)態(tài) 時(shí)，正負(fù)半周的相等，負(fù)載電壓波形是電源電壓波形的一部分，負(fù)載電流（電源 電流）和負(fù)載電壓的波形相似。2控制電路的設(shè)計(jì)采用KC05移相觸發(fā)器進(jìn)行觸發(fā)電路的設(shè)計(jì)。KC05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。KC05驅(qū)動(dòng)電路如圖10 所示。KC05觸發(fā)芯片具有鋸齒波形好，移相范圍寬，控制方式簡單，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)光，調(diào)壓的理想電路。KC05電 路也適用于作半控或全控橋式線路的相位控制。同步電壓由KC05的15、16腳 輸入，在

7、TP1點(diǎn)可以觀測到鋸齒波，RP1電位器調(diào)節(jié)鋸齒波的斜率，Rp2電位器 調(diào)節(jié)移相角度，觸發(fā)脈沖從第9腳，經(jīng)脈沖變壓器輸出。調(diào)節(jié)電位器RP1，觀察 鋸齒波斜率是否變化，調(diào)節(jié)RP2,可以觀察輸出脈沖的移相范圍如何變化。圖10 KC05引腳圖圖11單相交流調(diào)壓觸發(fā)電路原理圖t圖12各點(diǎn)波形圖1 / I I r16VD-1VD-3圖13 KC05：內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖C、KC05工作原理：同步檢測是由KC05內(nèi)部的整流橋VD1 一 VD4和VI、V2組成。腳15、腳 16接交流電源同步變壓器，在同步電壓正負(fù)兩個(gè)半周內(nèi)絕大部分時(shí)間幾乎都能 使VI、V2處于完全導(dǎo)通狀態(tài).只有在電網(wǎng)電壓過零點(diǎn)附近.即小于三個(gè)PN結(jié) 開

8、啟電壓之和時(shí)，VI、V2才截止，由此來控制鋸齒波電壓的形成，由于二極 管的鉗位作用.腳15、腳16之間的電壓為正負(fù)間隔出現(xiàn)的近似梯形波電壓。如 圖所示。鋸齒波形成環(huán)節(jié)由V3、VDZ1、V5、V6和V5發(fā)射極腳4的外接電容C1 構(gòu)成，依靠電容C1的充放電作用在它兩端產(chǎn)生鋸齒波電壓。同步電壓過零時(shí)， V1、V2截止，V3、V5導(dǎo)通，向電容C1充電，由于充電時(shí)間常數(shù)很小，C1兩 端電壓迅速充全VDZ1的穩(wěn)壓值8伏左右，作為鋸齒波電壓的峰值。同步電壓過 零后，V1、V2導(dǎo)通，V3、V5截止，電容C1的電荷經(jīng)V6恒流放電，形成鋸齒 波電壓的下降沿，調(diào)節(jié)V6外接偏置電阻R1就能調(diào)整鋸齒波電壓的斜率。鋸齒

9、波電壓波形如圖12所示。脈沖移向環(huán)節(jié)由V8、V9、V10、VDZ2、V11組成。V7、V8、V9為恒流源 組成的差放電路，起比較放大作用。移向電壓接至KC05的腳6,當(dāng)線性下降的 鋸齒波電壓大于移向電壓時(shí)，V8導(dǎo)通，V9、V10、VDZ2、V11截止。當(dāng)鋸齒波 電壓小于移向電壓時(shí)，V9、V10、VDZ2、V11導(dǎo)通，V11的導(dǎo)通經(jīng)過脈沖形成 環(huán)節(jié)產(chǎn)生脈沖輸出。脈沖形成環(huán)節(jié)由VD8、V12、VI3、VI4，腳13外接電容c2、腳10外接電阻 R2組成。VI1截止時(shí)調(diào)整偏置電阻R2使VI2導(dǎo)通，與此同時(shí)，C2經(jīng)VD8、 VI2充電，極性為左正右負(fù)。當(dāng)V11導(dǎo)通時(shí)，電容c2上的電荷以反壓的形式加 于

10、VD8與VI2發(fā)射結(jié)兩端，迫使VI2截止。復(fù)合管VI3、VI4為輸出驅(qū)動(dòng)管 在 VI2截止期間，VI3基極為高電平，通過外接驅(qū)動(dòng)電路觸發(fā)雙向品閘管。同時(shí) C2由15伏電源、R2、V11反向充電.腳l0端電壓逐步上升，當(dāng)該電壓大于 VD8和V12開啟電壓時(shí)，Vl2導(dǎo)通，VI3、VI4截止，輸出脈沖終止。調(diào)節(jié)時(shí)間 常數(shù)R2、C2的大小就能獲得合適的脈沖寬度。KC05引腳相關(guān)電壓波形如圖12 所示。若將KC05的腳2與腳12相連，便組成了失交保護(hù)環(huán)節(jié)，所謂“失交就是 指一旦移相電壓大于鋸齒波電壓峰值時(shí)（此時(shí)兩電壓不存在交點(diǎn)）.V9、V10、V11、 VI2保持導(dǎo)通，V13 V14保持截止，電路無脈沖

11、輸出，電動(dòng)機(jī)在較高的速度下 驟然停止.對控制不利。若將KC05的腳2和腳12相連，在電網(wǎng)電壓過零時(shí).vl、 v2截止，V3、V4導(dǎo)通，V4導(dǎo)通時(shí)管壓降加于VDZ2和V11的發(fā)射結(jié)兩端，強(qiáng) 迫使VII截止，當(dāng)電網(wǎng)電壓過零后，VI、V2導(dǎo)通，V3、V4截止，VDZ2、V11 導(dǎo)通，電容C2上預(yù)充電電壓強(qiáng)迫使VI2截止，VI3、VI4導(dǎo)通.輸出觸發(fā)脈沖， 因此.當(dāng)移相電雎大于鋸齒波電壓峰值時(shí)，使品閘管工作于全導(dǎo)通狀態(tài).電機(jī) 在滿電壓下運(yùn)行。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和方法1.電路調(diào)試總電路圖交泌V415V+15V圖14直互印415V圖以主電路部分放大電路圖按圖14所示安裝電路迷后從主電路的電樞回路輸入端加入 交流

12、電壓220V，勵(lì)磁回路加22BV直流電源，把交流調(diào)壓電路觸發(fā)電路的開關(guān) 撥到“開”位置。然后通電，調(diào)節(jié)觸發(fā)電路的RP1, RP2,如果電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，說明交流調(diào)壓電路工作正常。1直220V2.內(nèi)容連接好電路后，首先要檢查電路連接是否正確，檢查正確無誤后才能開始通 電，注意把觸發(fā)電路的開關(guān)撥到“開”位置，然后通上點(diǎn)，觀察各表的變化情況， 也可用示波器測量各點(diǎn)的波形，看是否正確，如果表指示變化，電機(jī)也轉(zhuǎn)，說明 電路正確，調(diào)節(jié)觸發(fā)電路的RP1,RP2可以調(diào)節(jié)觸發(fā)角和觸發(fā)脈沖的斜率，從而 改變輸入的有效值，改變電機(jī)轉(zhuǎn)速。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理1.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示組數(shù)轉(zhuǎn)數(shù)（r/min ）交流電壓（V）直流電壓（V

13、）15012168.5212513482.53250155106.54380174131556017616267802191982.整理并畫出實(shí)驗(yàn)中記錄下的各點(diǎn)波形。實(shí)驗(yàn)波形如下圖所示1、單相交流調(diào)壓電路觸發(fā)器如圖11各點(diǎn)波形1、3點(diǎn)波形1、4點(diǎn)波形 1、5點(diǎn)波形1、2點(diǎn)波形1、6點(diǎn)波形第二組實(shí)驗(yàn)交流和直流電壓波形第一組實(shí)驗(yàn)交流和直流電壓波形第三組實(shí)驗(yàn)交流和直流電壓波形5第四組實(shí)驗(yàn)交流和直流電壓波形第五組實(shí)驗(yàn)交流和直流電壓波形由此可矢/,兀第六組實(shí)驗(yàn)交流和直流電壓波形實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論分析與結(jié)果是一致的，asimtdot）=Usin2a+ K-a2、l 2kk我們從公式中也能看出波形符合要求。六、注意事項(xiàng)在電感性負(fù)載下，不能用窄脈沖觸發(fā)，否則a中時(shí)會(huì)發(fā)生一只SCR無法導(dǎo)通現(xiàn)象，輸出電流出現(xiàn)很大的直流分量，會(huì)燒毀品閘管和交流負(fù)載。器件被觸發(fā)導(dǎo)通的過程非常短暫，注意細(xì)心觀察，詳細(xì)記錄雙蹤示波器有兩個(gè)探頭，