《相交流调压电路课程设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《相交流调压电路课程设计.doc（26页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、实 习 报 告 实习名称:电力电子课程设计院系名称： 电气与信息工程学院 专业班级：电气工程及其自动化10-1学生姓名： 学 号： 指导教师： 黑龙江工程学院教务处制201 年 12 月实习名称电力电子课程设计实习时间2012年 月 日至 2012年 月 日 共 2 周实习单位或实习地点实习单位评语：（分散实习填）签字： 公章： 年 月 日指导教师评语： 成 绩指导教师签字：年 月 日注：后附实习总结。其内容应包括：实习目的、实习内容、实习结果及实习心得等项目。目录绪论 交流调压电路广泛用于灯光控制（如调光灯和舞台灯光控制）及异步电动机的软启动，也用于异步电动机调速。在电力系统中，这种电路还常
2、用于对无功功率的连续调节。此外，在高电压小电流或低电压大电流直流电源中，也常采用交流调压电路调节变压器一次电压。在这些电源中如采用晶闸管相控整流电路，高电压小电流可控直流电源就需要很多晶闸管串联；同样，低电压大电流直流电源需要很多晶闸管并联。这都是十分不合理的。采用交流调压电路在变压器一次侧调压，其电压、电流值都比较适中，在变压器二次侧只要用二极管整流就可以了。这样的电路体积小、成本低、易于设计制造。单相交流调压电路是对单相交流电的电压进行调节的电路。用在电热制、交流电动机速度控制、灯光控制和交流稳压器等合。与自耦变压器调压方法相比，交流调压电路控制简便，调节速度快，装置的重量轻、体积小，有色
3、金属耗也少。一 电路设计的目的及任务1.1设计目的 电力电子技术是专业技术基础课，做课程设计是为了让我们运用学过的电路原理的知识，独立进行查找资料、选择方案、设计电路、撰写报告、制作电路等，进一步加深对变流电路基本原理的理解，提高运用基本技能的能力，为今后的学习和工作打下良好的基础，同时也锻炼了自己的实践能力。1.2技术参数（1）输入电压：单相交流220V，50Hz；（2）输出功率：0.5Kw；（3）用集成电路电路组成控制电路；（4）负载性质：电阻；（5）对电路进行设计、计算与说明；（6）计算所用元器件型号参数。1.3设计任务（1）方案的经济技术论证。（2）主电路设计。（3）通过计算选择整流器
4、件的具体型号。（4）若采用整流变压器，确定变压器变比及容量。（5）触发电路设计或选择。（6）绘制相关电路图。（7）完成4000字左右说明书。（8）进行设计方案的比较，并选定设计方案。（9） 完成单元电路的设计和主要元器件的说明。（10） 完成主电路的原理分析，各主要元器件的选择。（11）驱动电路的设计。（12） 电路的仿真。1.4 设计方案选择采用两个普通晶闸管反向并联设计单相交流调压电路。二单相交流调压主电路设计及分析所谓交流调压就是将两个晶闸管反并联后串联在交流电路中，在每半个周波内通过控制晶闸管开通相位，可以方便的调节输出电压的有效值。交流调压电路广泛用于灯光控制及异步电动机的软启动，也
5、用于异步电动机调速。此外，在高电压小电流或低电压大电流电源中，也常采用交流调压电路调节变压器一次电压。本次课程设计主要是研究单相交流调压电路的设计。由于交流调压电路的工作情况与负载的性质有很大的关系，因此下面就反电势电阻负载予以重点讨论。2.1 电阻性负载由于题目要求输出电压范围为0100V，所以方案可选电阻性负载或阻感性负载。本电路采用单相交流调压器带阻感负载时的电路图如图2-1所示，在负载和交流电源间用两个反并联的晶闸管VT1，VT2相连。图2-1 电阻性负载电路图2.1.1 电阻性负载的交流调压器的原理分析 其晶闸管VT1和VT2反并联连接，与负载电阻R串联接到交流电源上。当电源电压U2
6、正半周开始时刻触发VT1，负半周开始时刻触发VT2，形同一个无触点开关。若正、负半周以同样的移相角触发VT1和VT2，则负载电压有效值随角而改变，实现了交流调压。移相角为时的输出电压u的波形， 波形如图2-2所示。 图2-2 输入输出电压及电流波形图2.2过电压的产生与保护 过压保护要根据电路中过压产生的不同部位，加入不同的保护电路，当达到一定电压值时，自动开通保护电路，使过压通过保护电路形成通路，消耗过压储存的电磁能量，从而使过压的能量不会加到主开关器件上，保护了电力电子器件。为了达到保护效果，可以使用阻容保护电路来实现。将电容并联在回路中当电路中出现电压尖峰电压时，电容两端电压不能突变的特
7、性，可以有效地抑制电路中的过压。与电容串联的电阻能消耗掉部分过压能量，同时抑制电路中的电感与电容产生振荡，过电压保护电路如图2-8所示。图2-8 RC阻容过电压保护器电路图2.3过电流的产生与保护 当电力电子电路运行不正常或者发生故障时，可能会发生过电流。当器件击穿或短路、触发电路或控制电路发生故障、出现过载、直流侧短路、可逆传动系统产生环流或逆变失败，以及交流电源电压过高或过低、缺相等，均可引起过流。由于电力电子器件的电流过载能力相对较差，必须对变换器进行适当的过流保护。采用快速熔断器是电力电子装置中最有效、应用最广的一种的过流保护措施。2-9过电流保护电路图过电流保护电路如图 2-10 所
8、示，其中交流侧接快速熔断器能对品闸管元件短路及直流侧短路起保护作用，但要求正常工作时，快速熔断器电流定额要大于晶闸管的电流定额，这样对元件的短路故障所起的保护作用较差。直流侧接快速熔断器只对负载短路起保护作用，对元件无保护作用。只有品闸管直接串接快速熔断器才对元件的保护作用最好，因为它们流过同一个电流因而被广泛使用。电子电路作为第一保护措施，快熔仅作为短路时的部分区段的保护，直流快速断路器整定在电子电路动作之后实现保护，过电流继电器整定在过载时动作。图2-10 晶闸管过电流保护电路三、触发电路设计 晶闸管触发电路的作用是产生符合要求的门极触发脉冲，保证晶闸管在需要要的时刻有阻断转为导通。广义上
9、讲，晶闸管触发电路往往还包括对其触发时刻进行控制的相位控制电路，但这里专指脉冲的放大和输出环节。晶闸管触发电路应满足下列要求：1）触发脉冲的宽度应保证晶闸管可靠导通，对反电动势负载的变流器应采用宽脉冲或脉冲列触发； 2）触发脉冲应有足够的幅度，对户外寒冷场合，脉冲电流的幅度应增加为器件最大触发电流的3-5倍，脉冲前沿的陡度也许增加，一般需达1-2A/us；3）所提供的触发脉冲应不超过晶闸管门极的电压、电流和功率定额，且在门极伏安特性的可靠触发区域之内；4）应有的抗干扰性能、温度稳定性及与主电路的电气隔离。根据以上要求分析，采用KC05移相触发器进行触发电路的设计。KC05可控硅移相触发器适用于
10、双向可控硅或两只反向并联可控硅的交流相位控制。KC05驱动电路如图3-1所示图3-1单相交流调压触发电路原理图四 单相交流电压电路设计总电路图图4-1单相交流电压电路总电路图五 建立模型仿真根据原理图用matalb软件画出正确的仿真电路图2-3， 图2-3(2)仿真参数设置设置触发脉冲分别为30、60、90、120。与其产生的相应波形分别如图2-4、图2-5、图2-6、图2-7。在波形图中第一列波为晶闸管电流波形，第二列波为晶闸管电压波形，第三列波为负载电流波形，第四列波为负载电压波形图2-4晶闸管电流波形图2-5晶闸管电压波形图2-6负载电流波形图2-7负载电压波形2.1.2 结果分析上面图
11、2-4-图2-7给出了分别为0度、 30度， 60度，90度、150度和180度时单相交流调压电路的纯电阻负载的电压和电流的仿真波形。当晶闸管触发控制角=0时，U=U2 ，负载两端的电压U和流过其电流的波形均为正弦波。当0时，U、的波形为非正弦波，控制角从0180度范围改变时，输出电压有效值U从U2下降到0，控制角对输出电压U的移相可控区域是0-180度。把角等于0度、 30度， 60度，90度、150度和180度分别代入下式可得到= 图2-7的仿真波形，可得到随着角增大，负载两端电压U的波形的曲线部分的宽度越来越窄，则其有效值将不断减小。由此可知，理论分析与仿真结果是一致的。在Sim库环境下
12、利用电力系统模块库中的电力电子器件组建单相交流调压纯电阻电路，并对电路进行相应的理论分析和仿真实验。仿真实验结果表明，通过控制角的大小，单相交流调压电路能够得到很好的调压结果实习心得通过电力电子技术课程设计，我加深了对课本专业知识的理解，平常都是理论知识的学习，在此次课程设计中，真正做到了自己查阅资料。在此次的设计过程中，我更进一步地熟悉了单相交流调压电路的原理以及触发电路的设计。当然，在这个过程中我也遇到了困难，通过查阅资料，相互讨论，我准确地找出错误所在并及时纠正了，这也是我最大的收获，使自己的实践能力有了进一步的提高，让我对以后的工作学习有了更大的信心。通过这次课程设计使我懂得了只有理论
13、知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，通过这次课程设计，把以前所学过的知识重新温故，巩固了所学的知识。参考文献1 王兆安，刘进军.电力电子技术（第5版）M.北京：机械工业出版社.2009.52 陈道炼.DC-DC逆变技术及其应用M .北京：机械工业出版社.20033 张乃国.电源技术M北京：中国电力出版社.19984 何希才新型开关电源设计与应用M北京：科学出版社.20015 阮新波，严仰光直流开关电源的软开关技术M北京：科学出版社.20006 王云亮.电力电子技术.第(1)版.北京.电子工业出版社M.2004.87 Infine Technologies AG.SemiconductorsM.2nd edition.Publcis Corporate Publishing,2004. 8 梁延贵主编.现代集成电路实用手册可控硅触发电路分册M.北京:科学技术文献出版社.2002.29 刘锦波，张承慧.电机与拖动M.北京：清华大学出版社.200610 林敏.计算机控制技术及工程应用M.北京：国防工业出版社.2009.8资料仅供参考!
