第1章概述
在工业生产及日用电气设备中，有不少交流供电的设备采用控制交流电压来调节设备的工作状态，如加热炉的温度、电源亮度、小型交流电机的转速等。这样就需要设计一种交流调压电路来控制，其基本原理是把两个晶闸管反并联后串联在交流电路中,通过对晶闸管的控制就可以控制交流电力。在每一个周波内通过对晶闸管开通相位的控制，可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。用在电热控制、交流电动机速度控制、灯光控制和交流稳压器等场合。采用晶闸管作为开关元件的典型单相交流调压电路如图1所示。常用通断控制或相位控制方法来调节输出电压。
交流调压电路也广泛用于灯光控制（如调光台灯和舞台灯光控制）及异步电动机的软起动，也用于异步电动机调速。在供用电系统中，这种电路还常用于对无功功率的连续调节。此外，在高压小电流或低压大电流中，也常采用交流调压电路调节变压器一次电压。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，同时，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。这样的电路体积小、成本低、易于设计
制造。
交流调压是指把一种交流电变成另一种同频率，不同电压交流电的变换。按所变换的相数不同交流调压电路可分为单相交流调压电路和三相交流调压电路。前者是后者的基础。与自耦变压器调压方法相比，交流调压电路控制方便，调节速度快，装置的重量轻、体积小，有色金属消耗也少。
第２章设计总体思路
2.1 系统总体方案确定
交流调压的控制方式有三种：①整周波通断控制；②相位控制；③斩波控制。整周波控制调压——适用于负载热时间常数较大的电热控制系统。晶闸管导通时间与关断时间之比，使交流开关在某几个周波连续导通，某几个周波连续关断，如此反复循环地运行，其输出电压的波形如图2所示。改变导通的周波数和控制周期的周波数之比即可改变输出电压。为了提高输出电压的分辨率，必须增加控制周期的周波数。为了减少对周围通信设备的干扰，晶闸管在电源电压过零时开始导通。在负载容量很大时，开关的通断将引起对电网的冲击，产生由控制周期决定的分数次谐波，这些分数次谐波引起电网电压闪变。这是其缺陷。
相位控制调压——利用控制触发滞后角α的方法,控制输出电压。晶闸管承受正向电压开始到触发点之间的电角度称为触发滞后角α。在有效移相范围内改变触发滞后角，即能改变输出电压。有效移相范围随负载功率因数不同而不同，电阻性负载最大,纯感性负载最小。图3是阻性负载时相控方式的交流调压电路的输出电压波形。相控交流调压电路输出电压包含较多的谐波分量，当负载是电动机时，会使电动机产生脉动转矩和附加谐波损耗。另外它还会引起电源电压畸变。为减少对电源和负载的谐波影响，可在电源侧和负载侧分别加滤波网络。
斩波控制调压——使开关在一个电源周期中多次通断，将输入电压切成几个小段，用改变小段的宽度或开关通断的周期来调节输出电压。斩控调压电路输出电压的质量较高,对电源的影响也较小。图4是斩波控制的交流调压电路的输出电压波形。
在斩波控制的交流调压电路中，为了在感性负载下提供续流通路，除了串
联的双向开关S
1外，还须与负载并联一只双向开关S
2
。当开关 S
1
导通，
S 2关断时，输出电压等于输入电压；开关S
1
关断，S
2
导通时,输出电压为
零。控制开关导通时间与关断时间之比即能控制交流调压器的输出电压。
开关 S
1、S
2
动作的频率称斩波频率。斩波频率越高,输出电压中的谐波电
压频率越高,滤波较容易。当斩波频率不是输入电源频率的整数倍时，输出电压中会产生分数次谐波。当斩波频率较低时，分数次谐波较大，对负载产生恶劣的影响。将斩波信号与电源电压锁相，可消除分数次谐波。斩
波控制的交流调压电路的功率开关元件必须采用功率晶体管或其他自关断元件，所以成本较高。
斩波控制方式时，晶闸管要带有强迫关断电路或采用IGBT 、MOSFIT 等可自关断器件，在每个电压周波中，开关元件多次通断，使电压斩波成多个脉冲，改变导通比即可实现调压。本次课程设计采用斩波控式制单相交流调压。
斩控式交流调压电路的原理图如图5所示，一般采用全控型器件作为开关器件。其基本原理和直流斩波电路有类似之处，只是直流斩波电路的输入是直流电压，而斩控式交流调压电路的输入是正弦交流电压。在交流电源u 1的正半周，用V1进行斩波控制，用V3给负载电流提供续流通道；在u 1的负半周，用V2进行斩波控制，用V4
给负载电流提供续流通
道。设载波器件（V1或V2）导通时间为t on，开关周期为T，则导通比a=t on/T。和直流斩波电路一样，也可以通过改变a来调节输出电压。
图5给出了电阻性负载时负载电压u0和电源电流i1(也就是负载电流)的波形。可以看出，电源电流的基波分量是和电源电压同相位的，即位移因数为1。另外，通过傅里叶分析可知，电源电流中不含低次谐波，只含和开关周期T有关的高次谐波。这些高次谐波用很小的滤波器即可滤除。这时电路的功率因数接近1。
本次课程设计所用的斩控式单相交流调压电路的结构框图如图6所示，首先是交流输入电压为220V，经滤波后用全控型开关器件进行斩波，输出电压为0～160 V，然后在其输出取样电流，进行过压检测保护。时钟震荡器及脉宽PWM调制均由芯片形成控制部分。
图6 电路的结构框图
2.2 交流斩波调压的基本原理
交流斩波调压的原理波形如图7所示。由图可知，它是用一组频率恒定、占空比可调的脉冲，对正弦波电压进行调制后，得到边缘为正弦波、
，其基本谐波频率为土50Hz。占空比可调的电压波形。该电压的调制频率f
改变占空比，即可改变输出电压。利用具有自关断能力的电力半导体器件就可方便地构成交流斩波调压电路。
图7 交流斩波调压的原理波形图
第3章主电路设计与分析
3.1主要技术条件及要求
要求用斩波控制的方式实现单相交流调压，功率因数好，谐波小，输出的波形要好。输入电压是交流220V，输出电压要求是0～160 V，最大输出电流为200A，功率因数大于或等于0.7。能同时实现电压电流的检测及过压过流等一些故障的保护。
3.2 开关器件的选择
由于斩波调压电路一般采用全控型器件作为开关器件，典型的全控型开关器件有，门极可关断晶闸管（GTO）、电力晶体管（GTR）、电力场效应晶体管（MOSFET）及绝缘栅双极晶体管（IGBT）等。由于MOSFET 的开关时间在10~100ns之间，其工作频率可达100KHz以上，是主要电力电子器件中最高的，而且它的驱动电路简单，需要的驱动功率小，所以这次课程设计决定用MOSFET 来做开关器件。
3.3 主电路计算及元器件参数选型
滤波器电容选择
Co一般根据放电时间常数计算,负载越大,要求纹波系数越小,电容量也越大.一般不作严格计算,多取2000MF以上.因系统负载不大,故取Co=2200MF.耐压按1.5Vdm=1.5*220=330V.取350V.即选用2200MF, 350V 电容器.为滤除高频信号,取C1=1uf,耐压350V.
选用二极管时，主要应考虑其最大电流、最大反向工作电压、截止频率及反向恢复时间等参数。二极管承受最大反向电压:U=Sqrt(6)*U2=392V 考虑3倍裕量,则U=3*392=1176V,取1200V最大电流按Idn=（1.5~2）Kfb*Id 来计算选择。
快速熔断器的选择
快速熔断器用于过电流的保护，它的断流时间在10 ms以内，快速熔断器
的熔体额定电流I N按下式选择：
I Tm<=I N<=1.57 I TN
Itm≈2×0.577 I N=2×0.577×200A=230.8A
MOSFET保护电路选择
电容的选择一般按布线电感磁场能量全部转化为电场的能量估算。即LbIo2/2=Cs(Ucep-Uo)2得
Cs≥LbIo2/(Ucep-Uo)2
式中Lb---是主回路布线电感μH；
Io---MOSFET 关断时源极电流A；
Ucep---缓冲电容器电压稳定值；
Uo---直流电源电压V。
Lb可按Lb=5～20μH估算。Ucep为保证可靠，可取稍低于MOSFET耐压值为宜，取Ucep=600V进行计算。取Io=Id、Uo=325V,得
Cs=LbIo2/(Ucep-Uo)2=0.0962μF
取Cs=0.1μF、耐压650V。
缓冲电阻Rs计算要求MOSFET关断信号到来之前，将缓冲电容器所积蓄的电荷放完，以关断信号之前放电90%为条件，计算公式如下：
Rs≤1/（6fCs）
f为开关频率、MOSFET最大开关频率为50KHz,则有
Rs=1/（6fCs）≈33Ω;
VDs电流定额按MOSFET通过电流的1/10选择为：0.19A。
3.4 主电路结构设计
在考虑到减少电路误差的情况下，我们采用了如图8所示的主电路，主回路由Ql—Q3三个VMOS管和D1—D3三个二极管组成的全控整流电路实现对交流输入电压的斩波调压。当交流输入电压在正半周时，电流流经VD1、Q3、VD3；当交流输入处于负半周时，电流流经VD2、Q3、VD4、；Q3始终处于正向电压作用下，当在Q3源栅极之间加入触发信号时，Q3
处于开关状态。调整加在栅极上的脉冲宽度即可调节输出电压的大小。由于Q3处于开关状态，且VMOS管具有很小的关断时间，只要适当选择较低的饱和压降，Q3的功耗可以做得很小，所以该斩波调压具有较高的效率。考虑到负载可能为感性的，加了由Q1、Q2及D1、D2组成的续流环节。当Q3关断时，在电压处于正半周时，Q2导通，Q1关断，流经负载的电流通过Q2、D1续流。在电压负半周，Q1导通，Q2关断，流经负载的电流通过Q1、D2续流。为防止Q1、Q 2、Q3同时导通而引起较大的短路电流，对加在Q1和Q2上的触发信号有一定要求，这在过零触发电路中讨论。图中L1、C1为电源滤波网，以吸收瞬态过程中的过电压，并减少对外线路的干扰。L2、C2为输出滤波环节，由于本机调制频率取得较高，所以L2和C2只需很小值即可。其中每个VMOS管都有保护装置如图所示。
图8 主电路图
.
5
34V
16V 6V
UVLO
S//R
5V re f
内部偏置
2.50V
47OSC
误差放大器
2
R
1V
2R
R
S
电流感应比较器
PWM 锁存器
6
8
基准
5V
50mA
3
Vcc
Rt/Ct Vfb 电流感应
主要特点
·工作电压8～40 V
·电流传感和电压反馈输入－0．3～＋5．5 V
·误差放大输出吸入电流10 mA
·欠压锁存功能
·占空比可调
·最高开关频率500 kHz，稳定度0．2％，电源效率高
·内部有高稳定度的基准电压源5．0 V
·稳定性能好，电压调整率很容易达到0．01％，
4.1.3 芯片的工作原理
UC3842为8脚双列直插式封装形式，如图7所示，他内部主要由5．0 V基准电压源、用来精确地控制占空比调定的振荡器、降压器、电流测定比较器、PWM锁存器、高增益E／A误差放大器和适用于驱动功率MOSFET 的大电流推挽输出电路等构成。
脚1：输出/补偿，内部误差放大器的输出端。通常此脚与脚2之间接有反馈网络，以确定误差放大器的增益和频响；
脚2：电压反馈输入端。此脚与内部误差放大器同向输入端的基准电压(一般为+2.5V)进行比较，产生控制电压，控制脉冲的宽度；
脚3：电流取样输入端。在外围电路中，在功率开关管的源极串接一个小阻值的取样电阻，将脉冲变压器的电流转换成电压，此电压送入脚3，控制脉宽。当功率开关管的电流增大，取样电阻上的电压超过1 V时UC3842就停止输出，有效地保护功率开关管；
脚4：RT/CT。锯齿波振荡器外接定时电容C和定时电阻R的公共端；
脚5：接地脚；
脚6：输出端。此脚为图腾柱式输出，驱动能力是土1 A；
脚7：UCC，电源引脚。当开关电源启动时脚7供电电压应高于+16 V，若低于+16 V，则UC3842不能启动，此时耗电在1 mA以下。芯片工作后，VCC由反馈绕组提供，可在+l0～30 V之间波动，低于+l0 V停止工作，功耗为15 mW；
脚8：Uref，基准电压输出。此脚可输出精确的+5 V基准电压，电流可达50 mA-U2。
电流控制型脉宽调制器能产生频率固定而脉冲宽度可以调节的驱动
信号，控制大功率晶体管的通断状态来调节输出电压的高低，达到稳压目的，锯齿波发生器提供恒定的时钟频率信号，利用误差放大器和电流测定比较器形成电压闭环，利用电流测定、电流测定比较器构成电流闭环，在脉宽比较器的输入端直接用流过输出电感电流的信号与误差放大器输出
信号进行比较，从而调节驱动信号的占空比使输出的电感峰值电流跟随误差电压变化而变化，假如由于某种原因使输出电压升高时，脉宽调制器就会改变驱动信号的脉冲宽度，亦即占空比D，使斩波后的平均值电压下降，从而达到稳压目的，反之亦然。
4.2 驱动电路设计
所谓的驱动电路是指驱动开关器件Q3，从而来实现斩波调压的目的。由以上对UC3842的介绍可知，在UC3842芯片中产生了三角波，用一直流信号与之比较，就会产生一系列的矩形脉冲，这些矩形脉冲可以用来控制开关器件Q3的导通与关闭，我们通过调制直流信号的大小或是调节三角波的频率就可以改变矩形脉冲的频率，从而达到交流调压的目的。驱动电路的电路图如下图所示，我们通过调节RP1就可以调节三角波的频率。
4.4控制保护电路设计
为了防止电路的过电压，保护电路我们设计了一保护电路，如下图所示，在电路的输出端用一变压器进行降压然后再用整流桥进行整流使之变成直流电，输出电压与比较器上设定的正5伏电压相比较，如果输出电压高于正5伏，比较器就输出正5伏电压，比较器的输出端与UC3842的3管脚相连，因为前面已经介绍了UC3842,它的3号管脚是电流取样输入端。在外围电路中，在功率开关管的源极串接一个小阻值的取样电阻，将脉冲变压器的电流转换成电压，此电压送入脚3，控制脉宽。当功率开关管的电流增大，取样电阻上的电压超过1 V时UC3842就停止输出，有效地保护功率开关管；
4.5谐波分析
由于是感性负载，又不能像直流斩波那样加续流回路，所以要给IGBT 加开通和关断缓冲电路。高频交流开关控制采用了EPWM 直流等电位调制技术。为使波形半波奇对称和四分之一偶对称，以消除付里叶级数中的余弦项和偶次谐波，使载波比c s
c
f K K f f N ,,3,2,1,4 ===
为三角波频率，s f 为市电工频；调制t U U
T t M c
???=??=
,为脉冲宽度，c f T 1=?为三角波周期、
c U 为三角波幅值、U ?为输出电压的偏差、三角波电压的方程式为：
??????
?≤≤----≤≤----=????????T i T i T i t T U T i t T i T i t T U u c c
c 212),212(22
12)1(),212(2 ,3,2,1=i
输出电压偏差U ?为采样电压，触发脉冲起点i t 和终点1+i t 的方程式为： U U T T i t U T i t T U c
i i c ?--=?=---
????221
2,)212(2
U U T T i t U T i t T U c
i i c ?+-=?=--??+?+?2212,)212(211 脉冲宽度U U T t t t c
i i ?=-=??
+1 式中N
T π
2=
?，各触发脉冲的起点角和终点角的数值为：
)1();1(2221M N
M N U U T T c +=-=?-=??παπα );3(3M N -=
π
α )3(4M N
+=
π
α 由于PWM 斩波波形是镜对称和原点对称，因此它的付里叶级数中将只包含正弦项中的奇次谐波，即：
t n b u n n L ωsin 1∑∞
== n 为奇数
)(sin sin ()(sin 4
2
1
2
/0
t td n t U t td n u b m
L n ωωωπ
ωωπ
ααπ??=
=
?
?
))(sin sin 4
3
+?+?
t td n t ωωωαα
经计算，当1±=KN n 时（)3,2,1 =K
)(sin sin 4)
()
(12
3
,11t td n t U b M P N
M P N
N P m
KN n ωωωπ
π
π
?=
?∑+--=±=
πKM KM
U m
sin -
= 当1±≠KN n 时，01=±≠KN n b
对于基波，1=n
))(sin )(sin (422143
2
1 ++=??t td t td U b m ωωωωπ
αααα
m m M P N
M P N
P m
MU N
M T U t td U =?=
=
?+-∞
=?∑)4
2(4)(sin 42)
()
(3
,1πωωπ
π
π
t MU u m Le ωsin = t KN KM K U m
K ωππ
)1sin(sin 1
±?-∑
∞
= 由以上式可知，N 越大谐波频率越高。采用很小的LC 滤波器就可以滤掉Le u 中的所有高次谐波。
第5章实验
5.1 波形记录
按以上设计思路设计连接好电路图后，打开实验台电源，将电位器RP左旋到底，在输入端施加220V的交流电源，用双踪示波器观察并记录以下波形。
(1)．记录驱动电路中芯片UC3842的输出端“Q3”与地端间的波形，如图8(一)所示；
(2)．将电位器RP右旋到大致中间的位置，记录调压电路输出端两点之间的输出电压波形。当输出端直接接负载时，记录波形如图8（二）所示；当接入LC滤波电路后，记录波形如图8（三）所示。
5.2 现象及结论
(1). Q3端输出的是芯片UC3842的脉宽可调的矩形脉冲；
(2)．输出端输出的是经MOSFET斩波后的波形
第6章总结与体会
为期两个星期的‘电力电子技术’课程设计顺利结束了,在这两个星期我学会了很多东西,以前在课本上学的理论知识比较抽象,通过做这个课程设计,让我对这些知识有了更深的理解.而且通过对这些知识的应用,让我们学会了很多书本上没有的东西。
当你能熟练应用你学到的知识时,你才真正的学会了这些知识。这句话对我们工科的学生来说是很适用的。很多东西看上去很容易,但当自己真正去做的时候才会发现问题。
课程设计是我们学习时的一处重要环节,因此这两个星期我是很认真对待的。并且后来事实也证明这样是对的.有些同学不认真对待,玩了两个星期,结果所获寥寥。
为了搞好这一次课程设计，我进行了多方面的学习和实践，虽然当中遇到了许多的困难，但最终还是把它们一一地克服了。在学习和实践过程中有了收获和体会后，要不断地与同学或同事交流和沟通，借此来加深印象并学习他人之所长。学习中每个人的方法不尽相同，但我觉得有一点是共通的，即需花费足够的时间去理解和设计，这次课程设计只有两个星期的时间，时间比较紧张，提高工作、学习效率是唯一的办法。有了这份经历，我觉得自己少了一分浮躁，多了一份沉稳。我深深地感到要有科学的思维方法和学习方法是极其重要的。
感谢学校为我们提供这么好的机会，为我们之后走向社会奠定了一个好的基础。更要感谢赵葵银老师的耐心指导不然我这次课程设计是不会成功的，赵老师的严格要求也让我感觉到自己会的东西太少了，而且非常组心。以后要努力学习，要善于动脑，不能得过且过了；并且在生活中也要严格要求自己。这次的课程设计使我对所学的知识有了更深一层的认识，最后再一次感谢赵老师在百忙之中的耐心指导。
目录 第1章概述---------------------------------------------------------------------------- 1.1 课题设计目的及意义-------------------------------------------------- 第２章设计总体思路----------------------------------------------------------------- 2.1系统总体方案确定-------------------------------------------------------- 2.2 交流斩波调压的基本原理----------------------------------------------第3章主电路设计与分析----------------------------------------------------------- 3.1主要技术条件及要求----------------------------------------------------- 3.2 开关器件的选择---------------------------------------------------------- 3.3 主电路计算及元器件参数---------------------------------------------- 3.4 主电路结构设计--------------------------------------------------------- 3.5 主电路保护设计--------------------------------------------------------- 第4章单元控制电路设计----------------------------------------------------------- 4.1主控制芯片的详细说明-------------------------------------------------- 4.1.1 芯片的选择---------------------------------------------------------- 4.1.2芯片的详细介绍----------------------------------------------------- 4.1.3芯片的工作原理----------------------------------------------------- 4.2 驱动电路设计-------------------------------------------------------------- 4.3 过零检测及续流触发电路----------------------------------------------- 4.4控制保护电路设计-------------------------------------------------------- 4.5谐波分析-------------------------------------------------------------------- 第５章总结与体会------------------------------------------------------------------- 参考文献 附录
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
信息科技大学 电力电子技术实验报告 实验项目：单相交流调压电路实验 学院：自动化 专业：自动化（信息与控制系统） /学号：贾鑫玉/2012010541 班级：自控1205班 指导老师：白雪峰 学期： 2014-2015学年第一学期
实验三单相交流调压电路实验 一．实验目的 1．加深理解单相交流调压电路的工作原理。 2．加深理解交流调压感性负载时对移相围要求。 二．实验容 1．单相交流调压器带电阻性负载。 2．单相交流调压器带电阻—电感性负载。 三．实验线路及原理 本实验采用了锯齿波移相触发器。该触发器适用于双向晶闸管或两只反并联晶闸管电路的交流相位控制，具有控制方式简单的优点。 晶闸管交流调压器的主电路由两只反向晶闸管组成。 四．实验设备及仪器 1．教学实验台主控制屏 2．NMCL—33组件 3．NMEL—03组件 4．NMCL-05(A)组件或NMCL—36组件 5．二踪示波器 6．万用表 五．注意事项 在电阻电感负载时，当α
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
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)
目录 第1章概述 (1) 第２章设计总体思路 (3) 2.1 系统总体方案确定 (3) 2.2 交流斩波调压的基本原理 (8) 第3章主电路设计与分析 (9) 3.1主要技术条件及要求 (9) 3.2 开关器件的选择 (9) 3.3 主电路计算及元器件参数选型 (9) 3.4 主电路结构设计 (11) 3.5 主电路保护设计 (12) 第4章单元控制电路设计 (14) 4.1主控制芯片的详细说明 (14) 4.1.1 芯片的选择 (14) 4.1.2 芯片的详细介绍 (14) 4.1.3 芯片的工作原理 (15) ⒈器件内部结构 (15) ⒉欠压锁定功能 (16) ⒊系统的故障关闭功能 (16) 4. 波形的产生及控制方式分析 (16) 4.2 驱动电路设计 (17) 4.3 过零检测及续流触发电路 (18) 4.4 控制保护电路设计 (19) 4.5谐波分析 (20) 第5章总结与体会 (22) 第6章附录 (23) 参考文献 (24)
第1章概述 交流调压是指把一种交流电变成另一种同频率，不同电压交流电的变换，而在每半个周波内通过对晶闸管开通相位的控制，可以方便地调节输出电压，而斩控式交流调压的输入是正弦交流电压，这种斩控式交流调压电路的优势是功率因素接近1，电压、电流波形好，谐波成分频率高，电路简单，且可靠性高。而利用PWM技术后，控制灵活，动态响应快。 目前能够实现这一要求的调压器有下面三种： 1)磁饱和式调压器该调压器通过控制主电路中电感的饱和程度，以改变电抗值以及其上的电压，实现对输出电压的调节。这种调压器具有一定的动态性能，但输出电压的调节范围小，体积和重量较大。 2)机械式调压器机械式调压器由电动机带动碳刷实现输出电压的调节。这种调压器输出波形较好，但体积、重量大，动态性能差。 3)电子式调压器这种调压器采用电力电子器件实现。目前有晶闸管凋压器和逆变式调压器两种。晶闸管调压器采用的是相控方式，因此其输出波形差；逆变式调压器采用的是斩波控制方式，其输出波形和动态响应较好。 在工业生产及日用电气设备中，有不少交流供电的设备采用控制交流电压来调节设备的工作状态，如加热炉的温度、电源亮度、小型交流电机的转速等。这样就需要设计一种交流调压电路来控制，其基本原理是把两个晶闸管反并联后串联在交流电路中,通过对晶闸管的控制就可以控制交流电力。在每一个周波内通过对晶闸管开通相位的控制，可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。用在电热控制、交流电动机速度控制、灯光控制和交流稳压器等场合。采用晶闸管作为开关元件的典型单相交流调压电路如图1所示。常用通断控制或相位控制方法来调节输出电压。
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。
1概述 1.1晶闸管交流调功器 交流调功器：是一种以晶闸管为基础，以智能数字控制电路为核心的电源功率控制电器，简称晶闸管调功器，又称可控硅调功器，可控硅调整器，可控硅调压器，晶闸管调整器，晶闸管调压器，电力调整器，电力调压器，功率控制器。具有效率高、无机械噪声和磨损、响应速度快、体积小、重量轻等诸多优点。 1.2 交流调压与调功 交流调功电路的主电路和交流调压电路的形式基本相同，只是控制的方式不同，它不是采用移相控制而采用通断控制方式。交流调压是在交流电源的半个周期内作移相控制，交流调功是以交流电的周期为单位控制晶闸管的通断,即负载与交流电源接通几个周波，再断开几个周波，通过改变接通周波数和断开周波数的比值来调节负载所消耗的平均功率。如图3-21所示，这种电路常用于电炉的温度控制，因为像电炉这样的控制对象，其时间常数往往很大，没有必要对交流电源的各个周期进行频繁的控制。只要大致以周波数为单位控制负载所消耗的平均功率，故称之为交流调功电路。 1.3 过零触发和移相触发 过零触发是在设定时间间隔内，改变晶闸管导通的周波数来实现电压或功率的控制。过零触发的主要缺点是当通断比太小时会出现低频干扰，当电网容量不够大时会出现照明闪烁、电表指针抖动等现象，通常只适用于热惯性较大的电热负载。 移相触发是早期触发可控硅的触发器。它是通过调速电阻值来改变电容的充放电时间再来改变单结晶管的振荡频率，实际改变控制可控硅的触发角。早期可控可是依靠这样改变阻容移相线路来控制。所为移相就是改变可控硅的触发角大小，也叫改变可控硅的初相角。故称移相触发线路。
2系统总体方案 2.1交流调功电路工作原理 单相交流调功电路方框图如图2.1.1所示。 图2.1.1 交流调功电路的主电路和交流调压电路的形式基本相同，只是控制的方式不同，它不是采用移相控制而采用通断控制方式。交流调压是在交流电源的半个周期内作移相控制，交流调功是以交流电的周期为单位控制晶闸管的通断,即负载与交流电源接通几个周波，再断开几个周波，通过改变接通周波数和断开周波数的比值来调节负载所消耗的平均功率。如图2.1.2所示，这种电路常用于电炉的温度控制，因为像电炉这样的控制对象，其时间常数往往很大，没有必要对交流电源的各个周期进行频繁的控制。只要大致以周波数为单位控制负载所消耗的平均功率，故称之为交流调功电路。 图2.1.2 LO AD BCR TLC336A1 A2 g u 脉宽可调矩形波信号发生器
“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
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（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
第1章概述 在工业生产及日用电气设备中，有不少交流供电的设备采用控制交流电压来调节设备的工作状态，如加热炉的温度、电源亮度、小型交流电机的转速等。这样就需要设计一种交流调压电路来控制，其基本原理是把两个晶闸管反并联后串联在交流电路中,通过对晶闸管的控制就可以控制交流电力。在每一个周波内通过对晶闸管开通相位的控制，可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。用在电热控制、交流电动机速度控制、灯光控制和交流稳压器等场合。采用晶闸管作为开关元件的典型单相交流调压电路如图1所示。常用通断控制或相位控制方法来调节输出电压。 交流调压电路也广泛用于灯光控制（如调光台灯和舞台灯光控制）及异步电动机的软起动，也用于异步电动机调速。在供用电系统中，这种电路还常用于对无功功率的连续调节。此外，在高压小电流或低压大电流中，也常采用交流调压电路调节变压器一次电压。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，同时，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。这样的电路体积小、成本低、易于设计
制造。 交流调压是指把一种交流电变成另一种同频率，不同电压交流电的变换。按所变换的相数不同交流调压电路可分为单相交流调压电路和三相交流调压电路。前者是后者的基础。与自耦变压器调压方法相比，交流调压电路控制方便，调节速度快，装置的重量轻、体积小，有色金属消耗也少。
第２章设计总体思路 2.1 系统总体方案确定 交流调压的控制方式有三种：①整周波通断控制；②相位控制；③斩波控制。整周波控制调压——适用于负载热时间常数较大的电热控制系统。晶闸管导通时间与关断时间之比，使交流开关在某几个周波连续导通，某几个周波连续关断，如此反复循环地运行，其输出电压的波形如图2所示。改变导通的周波数和控制周期的周波数之比即可改变输出电压。为了提高输出电压的分辨率，必须增加控制周期的周波数。为了减少对周围通信设备的干扰，晶闸管在电源电压过零时开始导通。在负载容量很大时，开关的通断将引起对电网的冲击，产生由控制周期决定的分数次谐波，这些分数次谐波引起电网电压闪变。这是其缺陷。 相位控制调压——利用控制触发滞后角α的方法,控制输出电压。晶闸管承受正向电压开始到触发点之间的电角度称为触发滞后角α。在有效移相范围内改变触发滞后角，即能改变输出电压。有效移相范围随负载功率因数不同而不同，电阻性负载最大,纯感性负载最小。图3是阻性负载时相控方式的交流调压电路的输出电压波形。相控交流调压电路输出电压包含较多的谐波分量，当负载是电动机时，会使电动机产生脉动转矩和附加谐波损耗。另外它还会引起电源电压畸变。为减少对电源和负载的谐波影响，可在电源侧和负载侧分别加滤波网络。
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
实验报告 课程名称：现代电力电子技术 实验项目：单相交流调压电路实验 实验时间： 实验班级： 总份数： 指导教师：朱鹰屏 自动化学院电力电子实验室 二〇〇年月日
广东技术师范学院实验报告 学院：自动化学院专业：电气工程及其自 动化 班级：成绩： 姓名：学号：组别：组员： 实验地点：电力电子实验室实验日期：指导教师签名： 实验（七）项目名称：单相交流调压电路实验 1.实验目的和要求 (1)加深理解单相交流调压电路的工作原理。 (2)加深理解单相交流调压电路带电感性负载对脉冲及移相范围的要求。 (3)了解KC05晶闸管移相触发器的原理和应用。 2.实验原理 三、实验线路及原理 本实验采用KCO5晶闸管集成移相触发器。该触发器适用于双向晶闸管或两个反向并联晶闸管电路的交流相位控制，具有锯齿波线性好、移相范围宽、控制方式简单、易于集中控制、有失交保护、输出电流大等优点。 单相晶闸管交流调压器的主电路由两个反向并联的晶闸管组成，如图3-15所示。 图中电阻R用D42三相可调电阻，将两个900Ω接成并联接法，晶闸管则利用DJK02上的反桥元件，交流电压、电流表由DJK01控制屏上得到，电抗器L d从DJK02上得到，用700mH。 图 3-15 单相交流调压主电路原理图
3.主要仪器设备 1.电路调试
主电路放大电路： (1)KC05集成移相触发电路的调试。 (2)单相交流调压电路带电阻性负载。 (3)单相交流调压电路带电阻电感性负载。 (l)KCO5集成晶闸管移相触发电路调试 将DJK01电源控制屏的电源选择开关打到“直流调速”侧使输出线电压为200V，用两根 导线将200V交流电压接到DJK03的“外接220V”端，按下“启动”按钮，打开DJK03电源开关，
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。
北京信息科技大学 电力电子技术实验报告 实验项目：单相交流调压电路实验 学院：自动化 专业：自动化（信息与控制系统） 姓名/学号：贾鑫玉/2012010541 班级：自控1205班 指导老师：白雪峰 学期：2014-2015学年第一学期
实验三单相交流调压电路实验 一．实验目的 1．加深理解单相交流调压电路的工作原理。 2．加深理解交流调压感性负载时对移相范围要求。 二．实验内容 1．单相交流调压器带电阻性负载。 2．单相交流调压器带电阻—电感性负载。 三．实验线路及原理 本实验采用了锯齿波移相触发器。该触发器适用于双向晶闸管或两只反并联晶闸管电路的交流相位控制，具有控制方式简单的优点。 晶闸管交流调压器的主电路由两只反向晶闸管组成。 四．实验设备及仪器 1．教学实验台主控制屏 2．NMCL—33组件 3．NMEL—03组件 4．NMCL-05(A)组件或NMCL—36组件 5．二踪示波器 6．万用表 五．注意事项 在电阻电感负载时，当α
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
电力电子技术实验指导书 目录 实验一单相半波可控整流电路实验 (1) 实验二三相桥式全控整流电路实验 (4) 实验三单相交流调压电路实验 (7) 实验四三相交流调压电路实验 (9) 实验装置及控制组件介绍 (11)
实验一单相半波可控整流电路实验 一、实验目的 1.熟悉单结晶体管触发电路的工作原理及各元件的作用； 2.对单相半波可控整流电路在电阻负载及电阻电感负载时的工作做全面分析； 3.了解续流二极管的作用； 二、实验线路及原理 熟悉单结晶体管触发电路的工作原理及线路图,了解各点波形形状。将单结晶体管触发电路的输出端“G”和“K”端接至晶闸管的门极和阴极，即构成如图1-1所示的实验线路。 图1-1 单结晶体管触发的单相半波可控整流电路 三、实验内容 1.单结晶体管触发电路的调试； 2.单结晶体管触发电路各点电压波形的观察； 3.单相半波整流电路带电阻性负载时Ud/U2=f（α）特性的测定； 4.单相半波整流电路带电阻电感性负载时续流二极管作用的观察； 四、实验设备 1.电力电子实验台 2.RTDL09实验箱 3.RTDL08实验箱 4.RTDL11实验箱 5.RTDJ37实验箱 6.示波器； 7.万用表； 五、预习要求 1.了解单结晶体管触发电路的工作原理，熟悉RTDL09实验箱； 2.复习单相半波可控整流电路的有关内容，掌握在接纯阻性负载和阻感性负载时，
电路各部分的电压和电流波形； 3.掌握单相半波可控整流电路接不同负载时Ud、Id的计算方法。 六、思考题 1.单相桥式半波可控整流电路接阻感性负载时会出现什么现象？如何解决？ 七、实验方法 1．单相半波可控整流电路接纯阻性负载 调试触发电路正常后，合上电源，用示波器观察负载电压Ud、晶闸管VT两端电压波形U VT，调节电位器RP1，观察α=30o、60o、90o、120o、150o、180o时的Ud、U VT 波形，并测定直流输出电压Ud和电源电压U2，记录于下表1-1中。 表1-1 2．单结晶体管触发电路的调试 RTDL09的电源由电源电压提供（下同），打开实验箱电源开关，按图1-1电路图接线，负载为RTDJ37实验箱，选择最大的电阻值，调节移相可变电位器RP1，用示波器观察单结晶体管触发电路的输出电压波形（即用于单相半波可控整流的触发脉冲）。 4．单相半波可控整流电路接电阻电感性负载 将负载改接成阻感性负载（由滑动变阻器Rd与平波电抗器串联而成，RTDL08实验箱提供电感）。不接续流二极管VD，在不同阻抗角（改变Rd的电阻值）情况下，观察并记录α=30o、60o、90 o、120o时的Ud及U VT的波形。 接入续流二极管VD，重复上述实验，观察续流二极管的作用记录于下表1-2中。 计算公式：Ud=[0.45*U2*（1+cosα）]/2 表1-2