单相交流调压电路2000W__电力电子技术_课程设计(论文)

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 ....................................................................11.1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)2.2阻感负载 ..................................................................... .. (7)2.2.1电路结构 ..................................................................... . (7)2.2.2工作原理 ..................................................................... . (8)2.2.3模型仿真图 .....................................................................8 3、单相交流调压电路总结及体会 ...................................................... 10 4.参考文献 ..................................................................... .. (11)1、电路设计的目的及任务1.1课程设计的目的与要求1进一步熟悉和掌握电力电子原器件的特性;2进一步熟悉和掌握电力电子电路的拓扑结构和工作原理; 3掌握电力电子电路设计的基本方法和技术，掌握有关电路参数的计算方法;4培养对电力电子电路的性能分析的能力;5培养撰写研究设计报告的能力。

课程设计说明书课程设计名称：电力电子技术课程设计题目：单相交流调压电路班级：电气0902班姓名：学号：指导教师：时间：2011年06 月目录第一章前言 (2)第二章单相调压电路设计任务及要求 (3)2．1 设计任务及要求 (3)2．2 设计方案选择 (3)第三章单向调压电路单元电路的设计和主要元器件说明 (5)3. 1 单元电路的设计 (5)3.1.1主电路的设计 (5)3. 2 主要元器件说明及功能模块 (5)第四章驱动电路的设计 (6)4. 1 晶闸管对触发电路的要求 (6)4.1.1触发信号的种类 (6)4.1.2触发电路的要求 (6)4. 2 触发电路 (7)4.2.1单结晶体管的工作原理 (7)4.2.2单结晶体管触发电路 (9)4.2.3单结晶体管自激震荡电路 (9)4.2.4同步电源 (10)第五章保护电路的设计 (11)5.1过电压保护 (12)5.2过电流保护 (13)第六章单相调压电路主电路的原理分析和各主要元器件的选择 (14)6．1 主电路原理分析 (14)6．2 各主要元器件的选择 (17)6.3元器列表 (18)第七章仿真软件7.1仿真软件的介绍 (19)7.2仿真模型、仿真波形及其分析 (20)第八章心得体会 (23)附录参考文献 (24)第一章前言交流变换电路是指把交流电能的参数（幅值、频率、相位）加以转变的电路。

根据变换参数的不同，交流变换电路可分为交流电力控制电路和交-交变频电路。

通过控制晶闸管在每一个电源周期内导通角的大小（相位控制）来调节输出电压的大小，可实现交流调压。

它主要由调压电路、控制电路组成。

根据结构的不同，交流调压电路有单相电压控制器和三相电压控制器两种。

单相交流调压电路根据负载性质的不同分为电阻性负载和阻感性负载，电阻性负载的控制角的移向范围为0～π，阻感性负载的控制角的移向范围为φ～1800。

随着电力电子的飞速发展，交流调压电路广泛应用于电炉的温度控制、灯光调节、异步电动机软起动和调速等场合，也可以用作调节整流变压器一次电压。

电力电子技术课程报告姓名：学号：班级：指导老师：专业：时间：目录一、前言二、课程设计的名称三、课程设计的目的四、设计方案的论证设计结果分析五、课程设计体会与总结六、参考文献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。

其中，只改变电压、电流而而不改变交流频率的电路成为交流交流电力控制电路，包括交流调压电路，交流调功电路，交流电力电子开关等；在改变电压电流的同时，不需要该变其频率的交流—交流变频电路成为交交变频电路，即直接把一种频率的交流变频变换成另一种频率或可变的交流。

因此，也称为直接变频电路。

另外，还有一种交直交变频电路。

先将交流整流成直流，再将直流经无缘逆变电路变换成频率可变的交流电能，这种带有中间直流环节的变频电路也称为间接变频电路。

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。

二、课程设计名称：单相交流调压电路在每半个周波内通过对晶闸管开通相位的控制，可以方便的调节输出电压的有效值，这种电路称为交流调压电路。

三、单相交流调压的目的交流电力控制电路是指通过晶闸管等电力电子器件对输入输出之间的交流电能进行变换与控制的电路形式，其常用的控制方式有四种：①相位控制；②周期控制；③通断控制；④斩波控制。

根据不同的控制方式可以将交流电力控制系统分为以下几种基本类型。

⑴交流调压电路⑶交流电力电子开关⑷交流斩波调压电路上述四种交流电力控制系统中，交流调压电路应用最为广泛。

目录第1章概述 (1)课题来源 (1)解决方式 (1)优势 (2)第2章系统整体方案确信 (111)设计整体思路……………………………………………大体工作原理……………………………………………框图…………………………………………………………第3章主电路设计 (111)主电路……………………………………………………主电路图…………………………………………………第4章单元操纵电路设计 (111)操纵及驱动电路………………………………………输入欠电压电路…………………………………………输出限流电路……………………………………………输入过压电路……………………………………………过零检测及续流触发电路……………………………谐波分析…………………………………………………第5章故障分析与电路改良、实验及仿真 (111)第6章总结与体会 (111)第1章概述课题来源单相交流电源的应用是超级普遍的。

比如在农村、轻工业、家用电器等小功率传动领域和电力机车供电系统。

关于单相交流电源，调压和稳压是最为普遍的要求。

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操纵主电路中电感的饱和程度，以改变电抗值和其上的电压，实现对输出电压的调剂。

这种调压器具有必然的动态性能，但输出电压的调剂范围小，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剂。

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纳电力电子器件实现。

目前有晶闸管调压器和逆变式调压器两种。

晶闸管调压器采纳的是相控方式，因此其输出波形差；逆变式调压器采纳的是斩波操纵方式，其输出波形和动态响应较好。

从上面可知，逆变式电子调压器具有最好的性能。

逆变式电子调压器的结构不仅具有调压、稳压的能力，而且还能够实现频率的变换。

它是通过AC/DC/AC变换实现的。

具有中间直流环节和储能电容，只是，变换效率低是它的不足。

单相交流调压电路课程设计电力电子技术是研究采用电力电子器件实现对电能的换和控制的科学，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。

前言 (2)1 单相交流调压电路的设计 (4)1.1 设计目的和要求分析 (4)2 设计方案选择 (4)3 单向调压电路单元电路的设计 (5)3.1 单相调压主电路 (5)4 驱动电路的设计 (6)4. 1 晶闸管对触发电路的要求 (6)4. 2 触发电路 (6)4.2.1 KJ004可控硅移相电路 (6)4.2.2 KJ004可控硅移相电路工作原理 (7)4.3触发电路 (8)5 保护电路的设计 (9)5. 1 过电压的产生与保护 (9)5. 2 过电流的产生与保护 (9)6 相交流调压电路参数设定与计算 (11)6．1 电阻性负载 (11)6.2电路分析与计算 (12)7 主电路及触发电路各主要元器件的选择 (14)7.1 主电路图及触发电路 (14)7.2主要元器件的选择 (14)8仿真图及其结果 (15)8.1 仿真电路图 (15)8.2 仿真效果图 (16)致 (21)参考文献 (22)1 单相交流调压电路的设计1.1 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60度。

输入交流U2=210伏。

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)；5. 相关仿真结果。

各专业全套优秀毕业设计图纸目录1引言 (1)2 单相交流调压的目的 (2)3 主电路的设计与分析 (3)3.1 主电路设计 (3)3.2 工作情况分析 (5)3.2.1 电阻负载工作情况分析 (5)3.2.2 阻感负载工作情况分析 (5)4 触发电路 (9)4.1 触发电路的选择 (9)4.2 触发电路的工作原理 (9)4.3 集成块的电参数及引脚功能 (10)4.3.1 KC05的电参数 (10)4.3.2 KC05的引脚功能 (11)5 保护电路 (12)5.1 晶闸管的过电压保护 (12)5.2 晶闸管的过电流保护 (12)6 结论 (14)7 心得体会 (15)参考文献 (16)1引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。

其中，只改变电压、电流而而不改变交流频率的电路成为交流交流电力控制电路，包括交流调压电路，交流调功电路，交流电力电子开关等；在改变电压电流的同时，不需要该变其频率的交流—交流变频电路成为交交变频电路，即直接把一种频率的交流变频变换成另一种频率或可变的交流。

因此，也称为直接变频电路。

另外，还有一种交直交变频电路。

先将交流整流成直流，再将直流经无缘逆变电路变换成频率可变的交流电能，这种带有中间直流环节的变频电路也称为间接变频电路。

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。

各部分电路的作用 (2)电路与变压器变比的设计参数计算2.8 设计总结1、按课程设计指导书提供的课题, 根据第下表给出的基本要求及参数独立完成设计, 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件的具体型号。

4、确定变压器变比及容量。

5、确定平波电抗器。

7、触发电路设计或选择。

第1章课程设计内容将一种交流电能转换为另一种交流电能的过程称为交流-交流变换过程, 凡能实现这种变换的电路为交流变换电路。

对单相交流电的电压进行调节的电路。

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。

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。

结构原理简单。

该方案是由变压器、触发电路、整流器、以及一些电路构成的, 为一台电阻炉提供电源。

输入的电压为单相交流220V, 经电路变换后, 为连续可调的交流电。

2.2 各部分电路作用220V交流输入部分作用: 为电路提供电源, 主要是市电输入。

调压环节的作用: 将交流220V电源经过变压器、整流器等电路转换为连续可调的交流电输出。

触发电路部分作用: 为主电路提供触发信号。

输出连续可调的交流电源部分作用: 为电阻炉提供电源。

发电路与变压器变比的设计闸管触发电路的作用是产生符合要求的门极触发脉冲, 保证晶闸管在需要的时刻由阻断转为导通。

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, 对感性和反电动势负载的变流器应采用宽脉冲或脉冲列触发, 对变流器的起动、双星形带平衡电抗器电路的触发脉冲应宽于30o, 三相全控桥式电路应采用宽于60o 或采用相隔60o 的双窄脉冲。

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大为器件最大触发电流的3~5倍, 脉冲前沿的陡度也需增加, 一般需达1~2A/μs 。

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。

1 概述电力电子技术就是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。

通常所用的电力有交流和直流两种，从公用电网直接得到的电力是交流，从蓄电池和干电池得到的电力是直流。

从这些电源得到的电力往往不能直接满足要求，需进行电力变换。

电力变换通常可分为四大类，即交流变直流（AC-DC）、直流变交流（DC-AC）、直流变直流（DC-DC）、交流边交流（AC-AC）。

交流变直流称为整流，直流变交流成为逆变，直流变直流称为斩波，交流变交流可以是电压或电力的变换，称作交流电力控制，是把一种形式的交流变成另一种形式的交流的电路在进行交流-交流变流时，可以改变相关的电压（电流）、频率和相数等。

把两个晶闸管反并联后串连在交流电路中，通过对晶闸管的控制就可以控制交流输出。

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闸管的开通相位的控制，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。

交流调压电路广泛用于灯光控制（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侧电压。

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可以了。

这样的电路体积小、成本低、易于制造。

2 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。

辽宁工业大学电力电子技术课程设计（论文）题目：2000W电炒锅温度控制电路院（系）：工程技术学院专业班级：学号：学生姓名：指导教师：（签字）起止时间：课程设计（论文）任务及评语院（系）：工程技术学院 教研室： 电气教研室 注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算学 号学生姓名专业班级课程设计（论文）题目2000W 电炒锅温度控制电路课程设计（论文）任务 课题完成的设计任务及功能、要求、技术参数实现功能利用晶闸管构成交流调压电路，调节电炒锅电热丝电压，从而改变电炒锅的温度，可实现连续调温变速，满足人们对不同食品烘烤温度的不同要求。

设计任务1、方案的经济技术论证。

2、主电路设计。

3、通过计算选择器件的具体型 号。

4、控制电路设计。

5、绘制相关电路图。

6、完成4000字左右说明书。

要求1、 1、文字在4000字左右。

2、 2、文中的理论分析与计算要正确。

3、 3、文中的图表工整、规范。

4、元器件的选择符合要求。

技术参数1、交流电源：单相220V 。

2、输出电压在0～220V 连续可调。

3、输出电流最大值10A 。

4、负载为2000W 电炒锅。

5、根据实际工作情况，最小控制角取20～300左右。

进度计划第1天：集中学习；第2天：收集资料；第3天：方案论证；第4天：主电路设计；第5天：选择器件；第6天：确定变压器变比及容量；第7天：确定平波电抗器；第8天：触发电路设计；第9天：总结并撰写说明书；第10天：答辩指导教师评语及成绩平时： 论文质量： 答辩：总成绩： 指导教师签字：年 月 日摘要本文设计的是2000W电炒锅温度控制电路，实现温度控制的方法有很多，例如：通过晶闸管等电力电子器件对输入输出之间的交流电能进行变换与控制的电路形式，其常用的控制方式有四种：相位控制、周期控制、通断控制、斩波控制等。

根据不同的控制方式可以将交流电力控制系统分为以下几种基本类型：交流调压电路、交流电力电子开关、交流斩波调压电路。

单相交流调压电路的设计学院专业姓名学号指导老师目录一、设计任务 (3)二、所用器件 (3)三、设计方案 (3)1.单相交流调压主电路及触发电路图 (3)2.设计指标 (3)3.单相交流调压主电路 (4)4.单相交流调压电路谐波分析 (5)5.单相交流调压触发电路 (5)6.单相交流调压的计算 (10)四、结果分析 (11)五、设计体会 (12)一、设计任务设计一个单相交流调压电路。

输入电压为24V交流，输出交流电压可变，带纯电阻性负载。

二、所用的器件电烙铁焊锡导线万用表双刀单掷开关电路板芯片座电阻：10KΩ---×415KΩ---×21KΩ---×130KΩ---×2510Ω---×2电容：0.0473μF---×2变阻器：6.8KΩ---×2 2.2KΩ---×1晶闸管---×2二极管IN4001---×2三极管s9014c NPN型----×2脉冲变压器变比2:1 ---×2三、设计方案1.单相交流调压主电路及触发电路图如下:2.设计指标（1）输入电压：单相交流24V，50Hz（2）负载性质：电阻3.单相交流调压主电路在上图中晶闸管VT1 VT2 也可以用双向晶闸管代替在电源U的正半周内，晶闸管V承受正向电压，当ωt=α时触发V使其导通则负载上得到缺α角的正弦半波电压，当电源电压过0时，V管电流下降为0而关断，在电源电压U的负半周，V晶闸管承受正向电压，当ωt=α+π时，触发V使其导通，则负载上得到缺α角的正弦负半波电压，改变α角大小，就改变了输出电压有效值大小，负载电压电压有效值为()()παπαπωωππα-+==⎰2sin21dsin21121oUttUU负载电流有效值παπαπ-+==2sin21RURUI oo晶闸管电流有效值())22sin1(21sin221121παπαωωππα+-=⎪⎪⎭⎫⎝⎛=⎰R UtdRtUIT电路功率因数παπαπλ-+====2sin211oo1ooUUIUIUSP由图和公式可以看出α移项范围从0到π，α=0时，相当于晶闸管一直接通，输出电压为最大值，Uo=UI，随着α的增大，Uo降低，直到α=π时，Uo=0，此外，α=0时，功率因数λ=1，随着α的增大，输入电流落后于电压并且发生畸变，λ也随之降低。

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. 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 e 及电容C的参数选择(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 e 及电容C)。

(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 U1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2.2控制角移相范围的计算（1）两只晶闸管门极的起始控制点应分别定在电源电压每个半周的起始点，的最大范围是 0 ，正、负半周有相同的角。

在一个晶闸管导电时，它的压降成为另一晶闸管的反向电压而使其截止于是在一个晶闸管导电时，电路工作情况和单相半波整流时相同，其波形如图2。