一种简单实用的三相交流调压电路
内容提要对于采用集成元件实现双向可控硅过零触发方式工作的三相交流调压电路的组成及工作过程进行了介绍。
关键词脉宽调制过零光隔双向可控硅驱动双向可控硅交流调压电路：输入的是交流电压，而输出电压波形是交流电源电压波形的一部分，并且是可调的，这样输出电压的有效值就成为可调。一般交流调压电路采用的是可控硅控制，其触发方式有二种：过零触发和移相触发。
可控硅过零触发是对可控硅过零的通——断控制。可控硅导通时，交流电源与负载接通，输出若干个周波电压以后，可控硅被关断，停止交流电压输出；经过一定周波数后，再使可控硅通，如此重复进行。通过改变导通时间对固定重复周期的比值，从而改变输出电压有效值的大小。
可控硅的移相触发是对可控硅的导通角控制。在交流电压的正、负半周都以一定的延迟角去触发可控硅的导通，经过改变可控硅的导通角达到输出电压可调的目的。可控硅的移相触发往往在可控硅导通的瞬间使电网电压出现畸变，带来高次谐波，给电网中的其它用电设备和通讯系统的工作带来不良影响，并且对于电阻性负载在可控硅导通时有较大的冲击电流。
可控硅过零触发方式是把可控硅导通的起始点限制在电源电压过零处，它能很好的抑制移相触发所产生的高次谐波和避免因较大冲
击电流引起的电压瞬时大幅度下降。一般的三相交流可控硅过零触发开关电路由同步电路、检零电路等组成，结构复杂，可靠性低，采用分离元件故障率高。本文介绍一种用集成元件构成的三相交流可控硅过零触发调压电路。
该电路主要由电源电路、PWM脉冲形成电路、过零触发光隔离双向可控硅驱动等组成，电路如图1所示。
图1调压电路原理图
1 PWM脉冲形成及脉宽调制电路
利用在开关电源中应用较多的TL494双端脉宽调制器集成元件实现可控硅触发脉冲的形成及导通比控制。将集成元件TL494的5、6脚分别接振荡器的电阻（R T）、电容（C T），通过改变电阻电容的大小，既可调节触发脉冲的频率（为保证频率的稳定性应采用金属膜电阻和漏电流小的电容），将TL494的1、2、3、15、16、13脚接地，
7脚接地，12、11脚接电源正端，4脚接控制电压，10脚输出脉冲序列。改变4脚输入控制电压的大小，既可改变输出脉冲的宽度。TL494的详细介绍可参考有关手册。
2 过零触发光隔离双向可控硅驱动器
传统的可控硅过零触发由同步电路、检零电路、隔离电路等组成，电路复杂，多为分离元件构成，可靠性低。新型集成元件光隔双向可控硅开关过零触发器MOC4031，集光隔离、过零检测、过零触发功能于一体，具有体积小、功耗低、抗干扰能力强、无噪音等优点。可以为高电流高电压的可控硅提供足够的触发电流，而又有7.5kV的非导介质保证耐住电源线与控制线之间的电压。
图2所示为过零光隔双向可控硅基本驱动电路。假设电路处于阻断或“关”的状态（意味着电流I F为零），全部交流线电压跨于双向可控硅和双向可控硅驱动器两端。当足够的电流I F加进来时以及交流线电压在截止电压以下时，则双向可控硅驱动器锁存在“通”。这样在功率双向可控硅中引起了门极电流被触发，使它从阻断状态进入全导通。每一次触发后跨在主端的电压降为一个很小值，这就引起双向可控硅驱动器输出电流降低到它的维持电流以下（即使I F仍然存在），强迫双向可控硅驱动器进入“断”态。
图2 过零光隔双向可控硅基本驱动电路图
功率双向可控硅的导通状态一直保持到负载电流降低到功率双
向可控硅的维持电流以下为止。这一过程出现在交流电压每一半周期中。双向可控硅驱动器的动作时间非常短，当I F出现，双向可控硅在交流线电压的每个半周期上再触发，一直到I F“关断”和功率双向可控硅到达零电流为止，见图3。
图3基本驱动电路的波形图
3 工作过程
调节电位器RW，改变控制电压TL494的4脚的输入量，即调制触发脉冲信号宽度，实现功率双向可控硅导通周波数控制。TL494的10脚输出的脉宽信号经D5、D6发光二极管构成的或门电路，使MOC3041有电流I F产生，驱动功率双向可控硅，控制功率双向可控硅的通断，实现三相交流调压目的。综上所述，本调压电路与传统的调压电路相比，它可以替代高成本费用的离善的用分立元件组成的标准电路。以往脉宽调制与脉冲形成电路通常采用单结晶体管等分立元件设计成锯齿波发生器，器件的离善性和温漂将影响调控精度和稳定性，采用集成元件TL494简化了电路，保证了可靠性。选用电压过零光隔双向可控硅驱动器省去了较为复杂的过零检测电路及同步电路，使电路大为简化，并实现了光电隔离，增强了抗干扰能力。
〖JP3〗本调压电路在用电阻丝作为加热元件加热炉（箱）的加热和温度控制上使用，性能可靠，控温精度高。
目录 1设计任务及分析 (1) 1.1 电路设计任务 (1) 1.2 电路设计的目的 (1) 2.1 主电路的原理分析 (2) 3 MATLAB建模与仿真 (5) 3.2 参数设置 (6) 3.3 仿真结果及分析 (7) 总结 (8) 参考文献 (9)
三相晶闸管交流调压电路的设计与 仿真 1设计任务及分析 1.1 电路设计任务 （1）用simulink设计系统仿真模型；能够正常运行得到仿真结果。 （2）比较理论分析结果与仿真结果异同，总结规律。 （3）设计出主电路结构图和控制电路结构图。 （4）根据结构图设计出主电路图和控制电路图，对主要器件进行选型。 1.2 电路设计的目的 电力电子装置及控制是我们大三下学期学的一门很重要的专业课，课本上讲了很多电路，比如各种单相可控整流电路，斩波电路，电压型逆变电路，三相整流电路，三相逆变电路，等各种电路，通过对这些电路的学习，让我们知道了如何将交流变为直流，又如何将直流变为交流。并且通过可控整流调节输出电压的有效值，以达到我们的目的。而本次三相交流调压电路的设计与仿真，我们需要用晶闸管的触发电路来实现调节输入电压的有效值，然后加到负载上。本次课程设计期间，我们自己通过老师提供的Matlab仿真技术的资料和我们在网上搜索相关的资料，到图书馆查阅书籍，以及同学之间的相互帮助，让我们学到了很多知识。通过对主电路的设计与分析，对晶闸管触发电路的设计与分析，了解了他们的工作原理，知道了该电路是如何实现所要实现的功能的，把课堂所学知识运用起来，使我更能深刻理解所学知识，这让我受益匪浅。通过写课程设计报告，电路的设计，提高了我的能力，为我以后的毕业设计以及今后的工作打下了坚实的基础。 2 主电路的设计
电力电子课程设计单相交流调压电路电力电子 课程设计说明书 题目: 单相交流调压电路课程设计 院系: 水能 专业班级: 学号: 学生姓名: 摘要 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，有色金属耗也少。 目录
1、电路设计的目的及任 务 .................................................................... 1 1.1课程设计的目的与要 求 (1) 1.2课程设计的内 容 ..................................................................... (1) 1.3仿真软件的使 用 ..................................................................... (2) 1.4设计方案选 择 ..................................................................... ....... 2 2、单相交流调压主电路设计及分 析 (3) 2.1 电阻性负 载 ..................................................................... (3) 2.1.1 电阻性负载的交流调压器的原理分析 (3) 2.1.2 结果分 析 ..................................................................... (6)
运动控制系统专题实验 实 验 报 告 2016年5月
6.1双闭环三相异步电机调压调速系统 一．实验目的 （1）熟悉晶闸管相位控制交流调压调速系统的组成与工作原理。 （2）熟悉双闭环三相异步电机调压调速系统的基本原理。 （3）掌握绕线式异步电机转子串电阻时在调节定子电压调速时的机械特性。（4）掌握交流调压调速系统的静特性和动态特性。 熟悉交流调压系统中电流环和转速环的作用。 二．实验内容 （1）测定绕线式异步电动机转子串电阻时的人为机械特性。 （2）测定双闭环交流调压调速系统的静特性。 （3）测定双闭环交流调压调速系统的动态特性。 三．实验设备 （1）电源控制屏（NMCL-32）; （2）低压控制电路及仪表（NMCL-31）; （3）触发电路和晶闸管主回路（NMCL-33）； （4）可调电阻（NMCL-03）; （5）直流调速控制单元(NMCL-18)； （6）电机导轨及测速发电机（或光电编码器)； （7）直流发电机M03； （8）三相绕线式异步电机； （9）双踪示波器； （10）万用表。 四．实验原理 1.系统原理 双闭环三相异步电动机调压调速系统的主电路为三相晶闸管交流调压器（TVC）及三相绕线式异步电动机M（转子回路串电阻）。控制系统由零速封锁器（DZS）、电流调节器(ACR)、速度调节器(ASR)、电流变换器(FBC)，速度变换器(FBS)，触发器(GT)，一组桥脉冲放大器（AP1）等组成。其系统原理图如图6-1所示。
整个调速系统采用了速度、电流两个反馈控制环。这里的速度环作用基本上与直流调速系统相同而电流环的作用则有所不同。在稳定运行情况下，电流环对电网波动仍有较大的抗扰作用，但在起动过程中电流环仅起限制最大电流的作用，不会出现最佳起动的恒流特性，也不可能是恒转矩起动。 异步电机调压调速系统结构简单，采用双闭环系统时静差率较小，且比较容易实现正，反转，反接和能耗制动。但在恒转矩负载下不能长时间低速运行，因低速运行时转差功率全部消耗在转子电阻中，使转子过热。 2.三相异步电机的调速方法 交流调速系统按转差功率的处理方式可分为三种类型。 转差功率消耗型：异步电机采用调压、变电阻等调速方式，转速越低时，转差功率的消耗越大，效率越低。 转差功率馈送型:控制绕线转子异步电机的转子电压，利用其转差功率可实现调节转速的目的，这种调节方式具有良好的调速性能和效率，如串级调速。 转差功率不变型：这种方法转差功率很小，而且不随转速变化，效率较高，列如磁极对数调速、变频调速等。 如何处理转差功率在很大程度上影响着电机调速系统的效率。 五．实验方法 双闭环交流调压调速系统主回路和控制回路如图连接，NMCL-32的“三相交流 电源”开关拨向“交流调速”。给定电位器RP1和RP2左旋到最大位置，可调电阻NMCL-03左旋到最大位置。注意：图中主回路中接入的是交流电流表和交流电压表。 VT 3 VT 1 VT 6 VT 4 VT 5 VT 2 A 交流电流表，量程为1A 图2-1 双闭环交流调压调速系统主回路G 直流电机 励磁电源 R G 直流发电机M03V TG 定子 转子NMEL-09的线绕电机起动电阻
实验三单相和三相交流调压电路实验 一、实验目的 (1)．加深理解交流调压电路的工作原理。 (2)．加深理解单相交流调压感性负载时对移相范围要求。 (2)．加深理解三相交流调压阻性负载时的工作情况。 二、实验设备及仪器 (１)．计算机 (２)．MATLAB软件 三、注意事项 （１）在电阻电感负载时，当α
交流电源：simpowersystem\Electrical sources\AC Voltage Source 晶闸管： simpowersystem\Power Electronics\thyristor 电阻： simpowersystem\Elements\series RLC Branch (b)设置参数 根据已知条件设置电源和负载参数，晶闸管可用默认参数。 图2电阻负载主电路部分 步骤二：搭建触发电路 （a）触发电路利用脉冲发生器实现，如图3所示 图3 脉冲触发电路 触发脉冲提取路径为： simulink\Sources\Pulse Genetator (b)设置参数 脉冲类型：Time based 时间：Use simulation time 脉冲幅值：1.0 脉冲宽度：5 脉冲周期：（自己思考） 脉冲延时：（单位：秒；触发角不同，延时不同。注意：两个触发脉冲的延时是否一样？应差多少？） 步骤三：搭建测量电路
单相交流调压电路课程 设计 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】
《电力电子技术》课程设计设计题目: 单相交流调压电路 院(系): 能源工程学院 专业年级: 13级电气二班 姓名: 徐刚刚 学号: 指导教师: 荆红莉 2015年12月 28日
课程设计（论文）任务及评语 院（系）：能源工程学院教研室：电气工程及其自动化 ： 成 绩 ： 平 时 20% 论 文 质 量 60% 答 辩 20% 以 百 分 制 计 算 前 言 电 力 电 子 技 术 是研究采用电力电子器件实现对电能的交换和控制的科学，是20世纪50年代诞生， 70年代迅速发展起来的一门多学科互相渗透的综合性技术学科。这些技术包括以节约 能源、提高照明质量为目的的绿色照明技术；以节约能源、提高运行可靠性并更好地 满足产要求为目的的交流变频调速技术，以提高电力系统运行的稳定性、可控制性为
目的，并可有效节能的灵括（柔性）交流输电技术等等。随着电力半导体制造技求、徽电子技术、汁算机技术，以及控制理论的不断进步。电力电子技求向着大功率、高频化及智能化方向发展，应用的领域将更加广阔。 交流调压电路广泛应用于灯光控制，如调光台灯和舞台灯光控制及其异步电动机的软启动，也应用于异步电机调速。在电力系统中，这种电路也用于对无功功率的调节。 目录
1 单相交流调压电路的设计 设计目的和要求分析 =210伏。要求分设计一个单相交流调压电路，要求触发角为60度。输入交流U 2 析： 1. 单相交流调压主电路设计，原理说明； 2．触发电路设计，每个开关器件触发次序与相位分析； 3．保护电路设计，过电流保护，过电压保护原理分析； 4．参数设定与计算(包括触发角的选择，输出平均电压，输出平均电流，输出有功功率计算，输出波形分析，器件额定参数确定等可自己添加分析的参数)； 5. 相关仿真结果。 由以上要求可知该系统设计可分为四个部分：交流调压主电路设计、触发电路设计、保护电路设计及相关计算和波形分析部分。 2 设计方案选择 本系统主要设计思想是：采用两个晶闸管反向并联加负载为主电路，外加触发电路；触发电路控制晶闸管的导通，从而控制输出。其系统框图如下所示： 3 控制电路。在每半个周波内通过对晶间管开通相位的控制，以方便地调节输出电压的有效值，这种电路称为交流调压电路。这种电路还用干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。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，这都是十分不经济的。采用交流调压电路在变压器一次侧调压，其电压电流值都不太大也不太小，在变压器二次侧只要用二极管整流就可以了。但这种交流调压电路控制方便，体积小、投资省计制造简单。因此广泛应用于需调温的工频加热、灯光调节及风机、泵类负载的异步电
《电力电子变流技术》课程设计说明书 题目：单相交流调压电路的设计姓名： 学号： 指导教师： 二О年月日
一.设计任务书简介 1.1设计题目：单相交流调压电路的设计 1.2设计条件： (1)电网：220V，50Hz (2)负载：阻感负载，电阻和电感参数自定，阻抗角不要太大，可在10~30度之间 (3)采用两个晶闸管反向并联结构 (4)采用单节晶体管简易触发电路，单节晶体管分压比η=0.5~0.8之间自选 (5)同步变压器的参数自定 1.3设计任务： (1)晶闸管的选型。 (2)控制角移相范围的计算。 (3)触发电路自振荡频率的选择：电位器R 及电容C的参数选择 e (4)主电路图的设计：包括触发电路及主电路 1.4具体要求： (1)根据设计条件计算晶闸管可能流过的最大有效电流，选择晶闸管的额定电流。 (2)分析晶闸管可能承受到的最大正向、反向电压，选择晶闸管的额定电压。 (3)计算负载阻抗角，得到控制角的实际移相范围。 (4)为了保证调压装置能够正常工作，应使得控制角大于负载阻抗角，根据这个条件合理选择触发电路的自振荡参数（电位器R 及电容C）。 e (5)画出完整的主电路图。 二.设计内容 2.1设计方案简介 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。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。图1、图2分别阻感负载单相交流调压电路图及其波形。图中 U的正半周和的晶闸管VT1和VT2也可以用一个双向晶闸管代替。在交流电源 1
实验报告 实验项目：无中线星形联结三相交流调压电路专业班级： 姓名：学号： 实验室号：402实验组号： 实验时间：2014.12.27 批阅时间： 指导教师：成绩：
1.熟悉 Matlab 仿真软件和 Simulink 模块库。 2.掌握无中线星形联结三相交流调压电路的工作原理、工作情况和工作波形。 二．实验器材： 计算机、matlab 软件。 三．实验原理： 三相交流调压电路有星形联结和三角形联结等多种方案。其中星形联结又有无中线和有中线两种电路，三角形联结有线路控制、支路控制和中点控制的不同电路。无中线星形联结三相交流调压电路的原理图如图所示。 无中线星形联结三相交流调压电路 uc ub ua Uct ut p1p2 pulse56 Uct ut p1p2 pulse34 Uct ut p1p2 pulse12 Continuous pow ergui g1g2m AI A2VT1,3 g1g2m AI A2 VT1,2 g1g2m AI A2VT1,1 v +-v +-v + -U 输出 U 输入 Rc Rb Ra 6 Multimeter (10*u[1]/180) Fcn 30@
无中线星形联结三相交流调压电路的仿真模型如图所示，该模型实际上由三个单相交流调压电路组成，图中VT12、VT34和VT56分别为双向晶闸管开关模块，pulse12、pulse34和pulse56是相应晶闸管的触发模块。为了观察方便，在触发模块的移相控制输入端接入了一个控制角与移相控制电压 Uct 的变化函数Uct = 10u1/180 式中，u1为控制角（度），由常数模块@设定。 五．实验数据： 1.电阻负载α = 30°无中线星形联结三相交流调压电路的输出电压和波形 2.电阻负载α = 60°无中线星形联结三相交流调压电路的输出电压和波形
新疆工业高等专科学校电气系课程设计说明书 题目：单项交流调压电路（反并联）设计（纯电阻负载） 专业班级： 学生姓名： 指导教师： 完成日期：2012-6-8
新疆工业高等专科学校 电气系课程设计任务书 2012学年2学期2012年6月6日专业供用电技术班级课程名称电力电子应用技术 设计题目单项交流调压电路（反并联）设计（纯电阻 负载） 指导教师 起止时间2012-6-4至2012-6-8周数一周设计地点新疆工程学校设计目的： 设计任务或主要技术指标： 设计进度与要求： 主要参考书及参考资料： 教研室主任（签名）系（部）主任（签名）年月日
新疆工业高等专科学校电气系 课程设计评定意见 设计题目：单相交流调压（反并联）设计（纯电阻负载） 学生姓名：专业班级供电 评定意见： 评定成绩： 指导教师（签名）：年月日 评定意见参考提纲： 1.学生完成的工作量与内容是否符合任务书的要求。 2.学生的勤勉态度。 3.设计或说明书的优缺点，包括：学生对理论知识的掌握程度、实践工作能力、表现出的创造性和综合应用能力等。
前言 电力电子线路的基本形式之一，即交流—交流变换电路，它是将一种形式的交流电能变换成另一种形式交流电能电路。在进行交流—交流变换时，可以改变交流电的电压、电流、频率或相位等。用晶闸管组成的交流电压控制电路，可以方便的调节输出电压有效值。可用于电炉温控、灯光调节、异步电动机的启动和调速等，也可用作调节整流变压器一次侧电压，其二次侧为低压大电流或高压小电流负载常用这种方法。采用这种方法，可使变压器二次侧的整流装置避免采用晶闸管，只需要二极管，而且可控级仅在一侧，从而简化结构，降低成本。交流调压器与常规的交流调压变压器相比，它的体积和重量都要小得多。交流调压器的输出仍是交流电压，它不是正弦波，其谐波分量较大，功率因数也较低。
“运动控制系统”专题实验 实验报告 电子与信息工程学院自动化科学与技术系
（5）可调电阻（NMCL—03） （6）电机导轨及测速发电机（或光电编码器） （7）三相线绕式异步电动机 （8）双踪示波器 （9）万用表 （10）直流发电机M03 四.实验原理 1.系统组成及原理 双闭环三相异步电动机调压调速系统的主电路为三相晶闸管交流电源及三相绕线式异步电动机（转子回路串电阻）。控制系统由电流调节器(ACR)，速度调节器(ASR)，电流变换器(FBC)，速度变换器(FBS)，触发器(GT)，一组桥脉冲放大器等组成。其系统原理图如图6-1所示。 图6-1 整个调速系统采用了速度，电流两个反馈控制环。这里的速度环作用基本上与直流调速系统相同而电流环的作用则有所不同。在稳定运行情况下，电流环对电网振动仍有较大的抗扰作用，但在起动过程中电流环仅起限制最大电流的作用，不会出现最佳起动的恒流特性，也不可能是恒转矩起动。 异步电机调压调速系统结构简单，采用双闭环系统时静差率较小，且比较容易实现正，反转，反接和能耗制动。但在恒转矩负载下不能长时间低速运行，因低速运行时转差功率 电子与信息工程学院自动化科学与技术系
电子与信息工程学院自动化科学与技术系
电子与信息工程学院自动化科学与技术系
（2）空载电压为200V时 n/(r/min) 1281 1223 1184 1107 1045 I G/A 0.10 0.11 0.12 0.13 0.13 U G/V 182 179 176 166 157 M/(N·m) 0.2265 0.2458 0.2636 0.2814 0.2831 2.闭环系统静特性 n/(r/min) 1420 1415 1418 1415 1416 1412 电子与信息工程学院自动化科学与技术系
交流调压电源的设计 与仿真
任务书 一、设计内容： 1、查阅相关文献资料，掌握交流调压技术的发展与现状。 2、根据设计要求，确定功率电路的实现方案。 3、对交流调压电源的控制方案进行设计。 4、对交流调压电源的工作原理进行分析，并对功率电路和控制电路的电路参数进行设计。 5、在理论分析和设计的基础上，对交流调压电源进行仿真分析。 二、设计要求： 交流调压电源设计的具体要求是：输出功率P=500W，输入电压V in=220V AC,输出电压V o=110V AC,输出电流I o=4.5A,开关频率f s=100kHz。
AC-AC变换作为一种功率变换，其调压控制广泛用于交流电机调速、电加热的调温等，其稳压控制广泛用于交流稳压器、交流测试电源等。目前在电力电子及理论电工的研究领域中都是一个研究热点，它涵盖了电力电子、理论电工及控制理论中的众多内容。 目前，实现AC/AC电压变换的方案主要有工频变换器、矩阵变换器、高频交流环节AC/AC变换器和交-直-交变换器。工频变换器体积重量大，成本高，且没有稳压功能；矩阵变换器采用高频PWM技术，具有输入电流波形好、可实现高输入功率因数等优点，但由于其开关数量多，成本高，最大电压增益仅为0.866，控制策略复杂，同时需要复杂的钳位保护电路等问题，实际实现困难；高频交流环节的AC/AC变换器可实现电气隔离、高输入功率因数，但也存在电路和控制复杂等问题。 目前常用的AC/AC变换是交-直-交型变换，这种变换要经过一个直流的过程，也就是说先从交流电整流成直流电，通过对直流电的处理和控制，完成转换的过程，然后再逆变成交流电，输出给用电设备。采用这种方式主要是因为直流电易于控制。但是也有缺点，它仅能实现降压变换，变换级数过多，不但成本较高，而且电路复杂。其整流滤波环节对电网谐波污染严重，滤波电容会使电路的功率因数下降。 由于交-直-交型变换电路的上述缺点，设计直接的“交流一交流”电力电子功率变换电路成为一个新的研究领域。这种电路的主要优点有： ⑴省去中间的直流环节，可以使电路元件的数目上大大减少，电路的拓扑结构也简化了。 ⑵电路损耗大为减少，电路的转换效率相应提高。 ⑵由于转换环节的减少，转换的精度也有所提高。可以有效的简化电路和降低成本。 相关文献提出了一类基于DC/DC变换器拓扑的PWM AC/AC 变换器拓扑族，通过采用双向开关取代直流变换器中的单向开关，这类变换器能实现直接AC/AC 电压变换功能，并且开关数量少，电路结构简单，实现成本低，但由于单有源器件双向开关的使用，使变换器存在严重的换流问题，大大降低了变换器的可靠性和效率。
电力电子实验四-- 交流调压实验 姓名：肖珂 学号：09291218 班次：电气0907 指导老师：汤钰鹏 合作者：冷凝（09291174）
一、实验目的 熟悉单相交流调压电路的工作原理、分析在电阻负载和电阻电感负载时不同的输出电压和电流的波形及相控特性。加深理解交流调压电路在电阻电感负载时其相控角α应限制在θ≤α≤π的范围内 二、步骤内容 (1) 熟悉实验电路（包括主电路、触发控制电路）。 (2) 熟悉用TCA785集成触发电路芯片构成的集成触发器。 (3) 按实验电路要求接线，用示波器观察移相控制信号α的情况。 (4) 主电路接电阻负载（灯箱），用示波器观察不同α角时输出电压和晶闸管两端的电压波形,并用电压表测出输出电压的有效值。为使读数便利，可取α为30°、60°、90°、120°和150°各特殊角进行观察和分析。 (5) 主电路改接电阻电感负载（灯箱+电抗器），在不同控制角α和不同负载阻抗角θ情况下用示波器观察和记录负载电压和电流的波形。分别观察并画出当α>θ和α<θ情况下负载电压和电流的波形，指出电流临界连续的条件。 (6) 特别注意观察上述α<θ情况下出现较大的直流分量，此时L固定，加大R（减少亮灯个数）直至消除直流分量。
三、电路原理 1、单相交流调压电路 2、晶闸管触发电路 3、相控角发生电路
4、驱动隔离电路 5、DC电源电路 四、实验要求 (1) 估算实验电路负载参数（R、L等）。 (2) 电阻负载时，画出U-α曲线。（U为负载R上的电压有效值），并与理论计算值进行比较。 (3) 电阻电感负载时，画出在不同α值情况下负载电压和电流
实验3 三相交流调压电路实验 一、实验目的 (1) 了解三相交流调压触发电路的工作原理。 (2) 加深理解三相交流调压电路的工作原理。 (3) 了解三相交流调压电路带不同负载时的工作特性。 二、实验所需挂件及附件 三、实验线路及原理 交流调压器应采用宽脉冲或双窄脉冲进行触发。实验装置中使用双窄脉冲。实验线路如图3-1所示。
图中晶闸管均在DJK02上，用其正桥，将D42三相可调电阻接成三相负载，其所用的交流表均在DJK01控制屏的面板上。 四、实验内容 (1)三相交流调压器触发电路的调试。 (2)三相交流调压电路带电阻性负载。 (3)三相交流调压电路带电阻电感性负载（选做）。 图3-1三相交流调压实验线路图 五、预习要求 (1)阅读电力电子技术教材中有关交流调压的内容，掌握三相交流调压的工作原理。 (2)如何使三相可控整流的触发电路用于三相交流调压电路。 六、实验方法 (1)DJK02和DJK02-1上的“触发电路”调试
①打开DJK01总电源开关，操作“电源控制屏”上的“三相电网电压指示”开关，观察输入的三相电网电压是否平衡。 ②将DJK01“电源控制屏”上“调速电源选择开关”拨至“直流调速”侧。 ③用10芯的扁平电缆，将DJK02的“三相同步信号输出”端和DJK02-1“三相同步信号输入”端相连,打开DJK02-1电源开关，拨动“触发脉冲指示”钮子开关，使“窄”的发光管亮。 ④观察A、B、C三相的锯齿波，并调节A、B、C三相锯齿波斜率调节电位器（在各观测孔左侧），使三相锯齿波斜率尽可能一致。 ⑤将DJK06上的“给定”输出U g直接与DJK02-1上的移相控制电压U ct 相接，将给定开关S2拨到接地位置（即U ct=0），调节DJK02-1上的偏移电压电位器，用双踪示波器观察A相同步电压信号和“双脉冲观察孔”VT1的输出波形，使α=180°。 ⑥适当增加给定U g的正电压输出，观测DJK02-1上“脉冲观察孔”的波形，此时应观测到单窄脉冲和双窄脉冲。 ⑦将DJK02-1面板上的U 端接地，用20芯的扁平电缆，将DJK02-1的 lf “正桥触发脉冲输出”端和DJK02“正桥触发脉冲输入”端相连，并将DJK02“正桥触发脉冲”的六个开关拨至“通”，观察正桥VT1～VT6晶闸管门极和阴极之间的触发脉冲是否正常。 (2)三相交流调压器带电阻性负载 使用正桥晶闸管VT1～VT6，按图3-21连成三相交流调压主电路，其触发脉冲己通过内部连线接好，只要将正桥脉冲的6个开关拨至“接通”，“U lf”端接地即可。接上三相平衡电阻负载，接通电源，用示波器观察并记录α=30°、60°、90°、120°、150°时的输出电压波形，并记录相应的输出电压有效值，填入下表:
1 设计目的和要求分析 设计一个单相交流调压电路，要求触发角为45 度. 反电势负载E=40伏，输入交流U2=210伏。分有LB和没有LB两种情况分析.L足够大，C足够大要求分析： 1. 单相交流调压主电路设计，原理说明； 2．触发电路设计，每个开关器件触发次序与相位分析； 3．保护电路设计，过电流保护，过电压保护原理分析； 4．参数设定与计算(包括触发角的选择，输出平均电压，输出平均电流，输出有功功率计算，输出波形分析，器件额定参数确定等可自己添加分析的参数) ； 由以上要求可知该系统设计可分为四个部分：交流调压主电路设计、触发电路设计、保护电路设计及相关计算和波形分析部分。下面分别做详细的介绍。 2 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 3 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之流电源中，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。 1
图1、图2分别为反电势电阻负载单相交流调压电路图及其波形。图中的晶 闸管VT1 和VT2 也可以用一个双向晶闸管代替。在交流电源U2的正半周和负半周，分别对VT1 和VT2 的移相控制角进行控制就可以调节输出电压。 图1 反电势电阻负载单相交流调压电路图图2 输入输出电压及电流波形图 正、负半周起始时刻（=0），均为电压过零时刻。在t 时，对VT1施加触发脉冲，当VT1正向偏置而导通时，负载电压波形与电源电压波形相同；在 t 时，电源电压过零，因电阻性负载，电流也为零，VT1 自然关断。在 t 时，对VT2 施加触发脉冲，当VT2正向偏置而导通时，负载电压波形 与电源电压波形相同；在t 2 时，电源电压过零，VT2自然关断。 当电源电压反向过零时，由于反电动势负载阻止电流变化，故电流不能立即为零，此时晶闸管导通角的大小，不但与控制角有关，而且与负载阻抗角 有关。两只晶闸管门极的起始控制点分别定在电源电压每个半周的起始点。稳态时，正负半周的相等，负载电压波形是电源电压波形的一部分，负载电流（电源电流） 和负载电压的波形相似。 4 触发电路设计
集美大学 电力电子课程设计报告题目：相控式单相交流调压电路设计 姓名： 学号： 学院： 专业班级： 指导教师： 时间：
2015年6月19日 目录： 0 概述-------------------------------------------------------------1 1 设计的目的-------------------------------------------------------1 2 设计的任务及要求-------------------------------------------------2 2.1 设计任务--------------------------------------------------- 2 2.2 设计要求--------------------------------------------------- 2 3主电路总体方案设计------------------------------------------------ 2 3.1 总体方案设计思路--------------------------------------------2 3.2 主电路工作原理----------------------------------------------3 3.2.1 主电路工作情况分析------------------------------------3 3.2.2 负载电流分析------------------------------------------4 3.3 主电路参数计算及元器件选择----------------------------------6 3.3.1 主电路参数计算----------------------------------------6 3.3.2 主电路元器件的选型------------------------------------7 3.3.3 芯片的详细介绍----------------------------------------8 4 基于MATLAB/Simulink的仿真设计-----------------------------------9 4.1 仿真模型建立------------------------------------------------9
一、实验目的 1.学习三相交流电路中三相负载的连接。 2.了解三相四线制中线的作用。 3.掌握三相电路功率的测量方法。 二、主要仪器设备 1.实验电路板 2.三相交流电源 3.交流电压表或万用表 4.交流电流表 5.功率表 6.单掷刀开关 7.电流插头、插座 三、实验内容 1.三相负载星形联结 按图3-2接线，图中每相负载采用三只白炽灯，电源线电压为220V。 图3-2 三相负载星形联结 (1))。 表3-1 (2)按表3-2内容完成各项测量，并观察实验中各白炽灯的亮度。表中对称负载时为每相开亮三只
表3-2 2.三相负载三角形联结 按图3-3连线。测量功率时可用一只功率表借助电流插头和插座实现一表两用，具体接法见图3-4所示。接好实验电路后，按表3-3内容完成各项测量，并观察实验中白炽灯的亮度。表中对称负载和不对称负载的开灯要求与表3-2中相同。 图3-3 三相负载三角形联结 图3-4 两瓦特表法测功率 表3-3
四、实验总结 1.根据实验数据，总结对称负载星形联结时相电压和线电压之间的数值关系，以及三角形联结时相电流和线电流之间的数值关系。 (1).星形连结： 根据表3-1，可得：星形联结情况下，不接负载时，各路之间的线电压和各分电源的相电压都分别相同，即U UV = U VW =U WU =(218+219+220)/3=219V ；U UN =U VN =U WN =127V(本次实验中这三个电压为手动调节所得)。可以计算：219/127=1.7244≈3，即：线电压为相电压的3倍，与理论相符。 根据表3-2，可得：星形联结情况下，接对称负载时，线电压不变，仍为表3-1中的数据；而相电压在有中线都为124V ，在无中线时分别为125V 、125V 、123V ，因此可认为它们是相同的。由此，得到的结论与上文相同，即：有中线时，219/124=1.7661≈3，线电压为相电压的3倍；无中线时，(125+125+123)/3=124.3，219/124.3=1.7619≈3，线电压为相电压的3倍。 综上所述，在对称负载星形联结时，不论是否接上负载(这里指全部接上或全部不接)、是否有中线，线电压都为相电压的3倍。 (2).三角形联结 2.根据表3-2的数据，按比例画出不对称负载星形联结三相四线制(有中线)的电流向量图，并说明中线的作用。 3.根据表3-3的电压、电流数据计算对称、不对称负载三角形联结时的三相总功率，并与两瓦特表法的测量数据进行比较。 根据本实验电路，可知负载电路均为电阻性，不对电流相位产生影响，因此功率因素为1，由此，可得：P= I UV ×U UV ＋I VW ×U VW ＋I WU ×U WU 因而据表3-3得： 不对称负载星形联结三相四线制(有中线)电流向量 图如左图所示，根据I U +I V +I W =I N ，且根据对称关系三个 相电流之间的夹角各为120o，因而根据几何关系画出I N 。 可见，I N 在数值的大小上和三个相电流并不成线性关系， 而在角度(相位)上也没有直观的规律。这是因为I N 是由三 个互成120o的相电流合成的电流，是矢量的，与直流电 路的电流有很多不同性质，因而要讲大小与方向结合计算 才有意义。 中线的作用：由左图可知，在不对称负载星形联结(有 中线)电路中，中线电流不为0，因而如若去掉中线必会 改变电路中电流的流向，导致各相负载电压不同(即表3-2 中不对称且无中线的情况)，这时部分负载可能会由于电 流过大而烧毁。因此中线起到了电路中作为各相电流的回 路的作用，能够保证各相负载两端的电压相同(据表3-2 也可看出)，就能够保证负载正常运行，不致损坏。因此 中线在星形联结中是至关重要的，因而在通常的生产生活 中的星形联结三相电路都是有中线的。
《电力电子技术》课程设计设计题目:单相交流调压电路 院(系):能源工程学院 专业年级:13级电气二班 姓名:徐刚刚 学号: 指导教师:荆红莉 2015年12月28日
课程设计（论文）任务及评语 院（系）：能源工程学院教研室：电气工程及其自动化 成 绩： 平时 20% 论文 质量 60% 答辩 20% 以百 分制 计算 前 言 电 力 电 子 技 术 是 研 究 采 用 电 力 电子器件实现对电能的交换和控制的科学，是20世纪50年代诞生，70年代迅速发展 起来的一门多学科互相渗透的综合性技术学科。这些技术包括以节约能源、提高照明
质量为目的的绿色照明技术；以节约能源、提高运行可靠性并更好地满足产要求为目的的交流变频调速技术，以提高电力系统运行的稳定性、可控制性为目的，并可有效节能的灵括（柔性）交流输电技术等等。随着电力半导体制造技求、徽电子技术、汁算机技术，以及控制理论的不断进步。电力电子技求向着大功率、高频化及智能化方向发展，应用的领域将更加广阔。 交流调压电路广泛应用于灯光控制，如调光台灯和舞台灯光控制及其异步电动机的软启动，也应用于异步电机调速。在电力系统中，这种电路也用于对无功功率的调节。 目录
1单相交流调压电路的设计 设计目的和要求分析 =210伏。要求分析：设计一个单相交流调压电路，要求触发角为60度。输入交流U 2 1.单相交流调压主电路设计，原理说明； 2．触发电路设计，每个开关器件触发次序与相位分析； 3．保护电路设计，过电流保护，过电压保护原理分析； 4．参数设定与计算(包括触发角的选择，输出平均电压，输出平均电流，输出有功功率计算，输出波形分析，器件额定参数确定等可自己添加分析的参数)； 5.相关仿真结果。 由以上要求可知该系统设计可分为四个部分：交流调压主电路设计、触发电路设计、 2 图系统整体框图 3单向调压电路单元电路的设计 单相调压主电路 如果在交流电源和负载之间之间用两个晶间管反并联后串联到交流电路中，通过对晶闸管的控制就可以控制交流电力。这种电路不改变交流电的频率，称为交流电力控制电路。在每半个周波内通过对晶间管开通相位的控制，以方便地调节输出电压的有效值，这种电路称为交流调压电路。这种电路还用干对无功功率的连续调节。此外，在
实验报告 课程名称：电工电子学指导老师：张伯尧成绩：___ _实验名称：三相交流电路 一、实验目的和要求二、实验设备 三、实验内容四、实验结果 五、心得 一、实验目的 一、实验目的 1．学习三相交流电路中三相负载的连接。 2．了解三相四线制中线的作用。 3. 掌握三相电路功率的测量方法。 二、主要仪器设备 1. 实验电路板 2. 三相交流电源（220V） 3. 交流电压表或万用表 4. 交流电流表 5. 功率表 6. 单掷刀开关 7. 电流插头、插座 三、实验内容 1. 三相负载星形联结 按图1接线，图中每相负载采用三只白炽灯，电源线电压为220V。 图1
1) 测量三相四线制电源各电压（注意线电压和相电压的关系）。 U UV/V U VN/V U WU/V U UN/V U VN/V U WN/V 217．0218．0217．0127．0127.0127.3 2)按表2内容完成各项测量，并观察实验中各电灯的亮度。表中对称负载时为每相开亮三 只灯；不对称负载时为U相开亮1只灯，V相开亮2只灯，W相开亮3只灯。 测量值 负载情况相电压相电流中线电 流 中点电 压 U UN’/V U VN’/ V U WN’/ V I U/A I V/A I W/A I N/A U N’N/V 对称负载有中线1241241240.2630.2630.26500无中线126.1126.8126.50.2630.2630.2660 1.1 不对称负载有中线1241251240.0920.1760.2660.1560无中线168144770.1050.1880.216051.9 2. 三相负载三角形联结 按图2接线。测量功率时可用一只功率表借助电流插头和插座实现一表两用，具体接法见图3所示。接好实验电路后，按表3内容完成各项测量，并观察实验中电灯的亮度。 表3中对称负载和不对称负载的开灯要求与表2中相同。 三相负载三角形联结记录数据
黑龙江大学 课程设计说明书 学院：机电工程学院 专业：电气工程及其自动化 课程名称：电力电子技术 设计题目：三相交流调压电路（无中线）的仿真姓名： 学号： 指导教师： 成绩：
第一章三相交流调压电路的原理 (1) 1.1 实验电路 (1) 1.2 工作原理分析 (1) 第二章实验仿真 (3) 1.1参数设计 (4) 1.2 仿真结果 (5) 第三章仿真结果分析 (7) 结论 (8) 参考文献 (9)
第一章三相交流调压电路的原理1.1 实验电路 实验电路如下： 电阻性负载 Vt1 vt4 vt3 vt6 vt5 vt2 RP1 RP2 RP3 LD1 LD2 LD3 U0 I0 电 阻 电 感 性 负 载 三相交流调压实验的电路图 1.2 工作原理分析 工作原理分析，主要分析电阻负载时的情况： 1.任一相导通须和另一相构成回路，因此，和三相全控整流电路一样，电流流通路 径中有两个晶闸管，所以应采用双脉冲或宽脉冲触发。 2.三相的触发脉冲依次相差120°，同一相的两个反并联晶闸管触发脉冲应相差180°。
因此触发脉冲顺序和三相桥式全控整流电路一样，为VT1~ VT6,依次相差60°。 3.如果把晶闸管换成二极管可以看出，相电流和相电压同相位，且相电压过零食二极管 开始导通。因此把相电压过零点定为触发延迟角a 的起点，三相三线电路中，两相间导通是靠线电压导通的，而线电压超前相电压30°，因此，a角移相范围是0°~ 150°。 根据任一时刻导通晶闸管个数及半个周波内电流是否连续，可将0°-150°的移相范围分为如下三段： (1)0°≤ a < 60°：电路处于三管导通与两管导通交替，每管导通180°－a 。但a=0° 时是一种特殊情况，一直是三管导通。 (2)60°≤ a < 90°：任一时刻都是两管导通，每管的导通角都是120°。 (3)90°≤ a < 150°：电路处于两管导通与无晶闸管导通交替状态，每个晶闸管导通角 为300°－2a。而且这个导通角被分割为不连续的两部分，在半周波内形成两个断续的波头，各占150°－a。 为了保证三相交流调压电路的正常工作，其晶闸管的触发系统应满足下列要求： 1、在三相电路中至少有一相正向晶闸管与另一相反向晶闸管同时导通。 2、为了保证电路起始工作时两个晶闸管能同时导通，并且在感性负载和控制角较大时， 也能使不同相的正、反两个晶闸管同时导通，要求采用宽脉冲，或者双窄脉冲触发电路。 3、各触发信号应与相应的交流电源电压相序一致，并且与电源同步。 理想状态下不同a时负载相电压波形及晶闸管导通区间 a =30°时负载相电压波形 a =60°时负载相电压波形 第二章实验仿真 在电脑上启动MATLAB7.0，进入SIMULINK后新建文档，绘制三相交流调压系统模型，如下图所示，双击各模块，在出现的对话框设置相应的参数。