電力電子課程設(shè)計單相交流電源自動穩(wěn)壓器

1、電力電子技術(shù)電力電子技術(shù)課程設(shè)計課程設(shè)計 單相交流電源自動穩(wěn)壓器 姓名 院系信息學院 班級電氣 1082 學號200811631231 指導教師 時間2010 年 12 月 23 日 目 錄 目目 錄錄 課程設(shè)計任務(wù)書.1 課程設(shè)計大綱.2 1 1設(shè)計要求與原始資料設(shè)計要求與原始資料.3 2 2系統(tǒng)總體設(shè)計系統(tǒng)總體設(shè)計.3 3 3系統(tǒng)環(huán)節(jié)電路設(shè)計系統(tǒng)環(huán)節(jié)電路設(shè)計.4 3.1 電源控制、顯示與保護電路設(shè)計.4 3.2 自耦變壓器設(shè)計.4 3.3 調(diào)壓主電路設(shè)計.6 3.4 調(diào)壓算法設(shè)計.6 3.5 調(diào)壓控制電路設(shè)計.6 3.6 輸出電壓電流表選擇.9 4 4設(shè)計總結(jié)設(shè)計總結(jié).9 5 5元器件清單

2、元器件清單.11 6 6系統(tǒng)電路圖系統(tǒng)電路圖.12 課程設(shè)計任務(wù)書 1 課程設(shè)計任務(wù)書 課程編號 課程名稱電力電子技術(shù)課程設(shè)計周數(shù)1 實施地點廣東海洋大學班級電氣 1081-2,自動化 1081- 2 人數(shù)135 起止時間16 周 116 周 5形式集中 分散指導教師劉 丹 設(shè) 計 進 度 安 排 16 周 1 上午：集中講解 16 周 1 下午16 周 4 下午： 總體方案設(shè)計，環(huán)節(jié)設(shè)計，相關(guān)實驗 16 周 5 上午：完成設(shè)計報告 16 周 5 下午：設(shè)計答辯，上交設(shè)計報告。 設(shè) 計 內(nèi) 容 單相交流電源自動穩(wěn)壓器 調(diào)壓方式：自耦變分級+晶閘管無觸點自動開關(guān) 性能指標：容量 3kva，輸入

3、200240v，輸出 2205v 設(shè)計步驟：1 變壓器設(shè)計 2 晶閘管計算，選擇；冷卻設(shè)計 3 控制電路設(shè)計 4 觸發(fā)電路設(shè)計 5 開關(guān)保護與顯示電路設(shè)計 6 相關(guān)實驗 7 設(shè)計報告 要 求 1 按進度安排進行設(shè)計。 2 個人獨立為主完成全部設(shè)計。 3 組織小組（57 人）討論交流，每人至少作一次環(huán)節(jié)設(shè)計報告。 4 答疑時間：16 周 25 每天上午；地點：科技樓 413。 5 設(shè)計報告內(nèi)容: (1)設(shè)計任務(wù);(2)總體設(shè)計說明;(3)各環(huán)節(jié)電路設(shè)計說明; (4)相關(guān)實驗;(5)系統(tǒng)電路圖;(6)器件清單 課程設(shè)計任務(wù)書 2 注：本表按自然班填寫。于動員時發(fā)給學生。不夠紙請另附頁。 課程設(shè)計大

4、綱 3 課程設(shè)計大綱 一一 設(shè)計目的設(shè)計目的 通過課程設(shè)計,掌握電力電子電路及綜合模擬電路,數(shù)字電路,自動控制 設(shè)計的各環(huán)節(jié)基本內(nèi)容與要求,完成將來實際工程設(shè)計的必需的基礎(chǔ)訓練。 二二 設(shè)計內(nèi)容設(shè)計內(nèi)容 單相交流電源自動穩(wěn)壓器 調(diào)壓方式：自耦變分級+晶閘管無觸點開關(guān)+開環(huán)或閉環(huán)自動控制 性能指標：容量 3kva，輸入 200240v，輸出 2205v 三三 設(shè)計要求設(shè)計要求 1.1.學生在教師指導下，參照設(shè)計程序，完成系統(tǒng)總體方案設(shè)計、各環(huán)節(jié) (主電路、自動調(diào)壓與觸發(fā)電路、電源控制及保護顯示電路等)的結(jié)構(gòu)設(shè)計、 設(shè)計原理說明、電路圖、各元件的計算選擇、及相關(guān)實驗或仿真 2.2. 分組作設(shè)計報告

5、。 3.3. 上交完整的設(shè)計報告書 4 單相交流電源晶閘管無觸點自動穩(wěn)壓器單相交流電源晶閘管無觸點自動穩(wěn)壓器 1 1設(shè)計要求與原始資料設(shè)計要求與原始資料 1.1 容量：額定容量 3kva 額定電壓 220v 額定電流 15a 1.2 電源輸入電壓：單相交流 50hz，200240v 1.3 輸出空載電壓：220v=2205v 1.4 調(diào)壓方式：自耦變壓器分檔+晶閘管無觸點開關(guān)+開環(huán)或閉環(huán)自動控制 1.5 電源控制：空氣開關(guān)+接觸器+ 起動/停止按鈕 1.6 保護：熔斷器過流保護+壓敏電阻過壓保護 1.7 顯示：輸入有電發(fā)光二極管顯示，輸出電壓表，分流器+電流表顯示 2 2系統(tǒng)總體設(shè)計系統(tǒng)總體設(shè)

6、計 2.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖 2.2 說明：系統(tǒng)總圖如上圖所示，220-240 的交流電從輸入端口輸入，經(jīng)開關(guān)電路 后到晶閘管控制電路，然后就到輸出端，在輸出端和晶閘管間接入一個反饋控制電路， 以調(diào)整電壓符合設(shè)計要求。 5 3 3系統(tǒng)環(huán)節(jié)電路設(shè)計系統(tǒng)環(huán)節(jié)電路設(shè)計 3.1 電源控制、顯示與保護電路設(shè)計 (1)電路圖： (2)工作原理說明： 電源輸入后，首先經(jīng)空氣總開關(guān)控制，然后就有熔斷器的過流保護，接著就有二 極管的電源檢測，緊接著就是交流接觸器的開關(guān)控制電路，最后接個壓敏電阻以實現(xiàn) 過壓保護。 3.2 自耦變壓器設(shè)計 (1)輸入額定電壓電流：220240v 交流電。 (2)輸出額定電壓分檔： 采

7、用均勻分檔： 設(shè)自耦變壓器分檔電壓差va=6v。 則輸出偏差指標v=(va/2)(240/220）=3.3v 輸入 220v 時輸出電壓: 標準檔: 220v 6 升高檔 vh= 220+kva= 226，232，238， 降低檔 vl=220- kv = 214，208，202， . 對應(yīng)輸入允許最高最低電壓: uh=(220+v )/(vl/220) ul=(220-v )/(vh/220) 參考計算 m 程序: dva=6 dv=(240/220)* (dva/2) vl=220-1,2,3,4,5,6*dva uh=(220+dv)./(vl/220) vh=220+1,2,3,4,5

8、,6*dva ul=(220-dv)./(vh/220) 計算結(jié)果: dv(v)=3.3v -滿足 vl=214、208、202v 時 uh=246v , vh=226、232、238v,時 ul=197v -滿足 設(shè)計結(jié)果分 6 檔: 204,212,220,228, 236,244v (3)電路圖： 7 3.3 調(diào)壓主電路設(shè)計 (1) 主電路（如右圖）： (2)晶閘管選擇：(參考) 雙向晶閘管 電壓: (23)*電源峰值電壓=800v。 電流有效值: (23)*額定電流=50a。 觸發(fā)電流為：10ma。 3.4 調(diào)壓算法設(shè)計 (1)閉環(huán)算法: 離散 i 算法 輸出電壓 uo220-v ?已

9、輸出最高檔: y保持 n上調(diào) 1 檔 輸出電壓 uo uo 檢測電路穩(wěn)定時間, 可取 20 個工頻周期以上. 3.5 調(diào)壓控制電路設(shè)計 (1)輸出電壓檢測電路設(shè)計： 廣東海洋大學電力電子技術(shù)課程設(shè)計 8 （2）控制電源電路設(shè)計： （3）時鐘電路： 有 555 振蕩器作時鐘信號： （4）輸出電壓判別電路設(shè)計： 1）電路圖如下圖所示： 2）原理：將經(jīng)過降壓的與主電壓成 一定關(guān)系的電壓輸入到比較器中，當 檢測到電壓比設(shè)計理想值高時，輸出 降檔信號；當檢測到電壓比設(shè)計理想 值低時，輸出升檔信號。 廣東海洋大學電力電子技術(shù)課程設(shè)計 9 (5) 調(diào)壓控制電路設(shè)計： 1）電路圖如右圖所示： 2）工作原理說明

10、：當“輸出電壓判別電路”中的比較器輸出降檔信號時，即計 數(shù)器進行加計數(shù)，使得譯碼器向高一位輸出信號，使得相應(yīng)的晶閘管導通；當“輸出 電壓判別電路”中的比較器輸出升檔信號時，即計數(shù)器進行減計數(shù)，使得譯碼器向低 一位輸出信號，使得相應(yīng)的晶閘管導通。 （6）觸發(fā)電路設(shè)計： 1）電路圖如圖所示： 左圖為晶閘管電路，右圖為對晶閘管進行觸發(fā)的利用三極管的觸發(fā)電路。 廣東海洋大學電力電子技術(shù)課程設(shè)計 10 3.6 輸出電壓電流表選擇 電壓表選擇 600v，電流表選擇 25a 4 4設(shè)計總結(jié)設(shè)計總結(jié) 1.本次課程設(shè)計順利地成功完成。 2.由于對課程設(shè)計的認識程度不是很足，所以一開始做的時候會有點無從下手， 不

11、知道應(yīng)該從那里開始，后來經(jīng)過了老師的講解和自己對設(shè)計程序的理解，慢慢地就 有了總體的設(shè)計規(guī)劃： 確定系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) 各環(huán)節(jié)分部設(shè)計 完成組合各環(huán)節(jié) 寫設(shè)計報告解決一些自己無法解決的問題 廣東海洋大學電力電子技術(shù)課程設(shè)計 11 3.在各環(huán)節(jié)的設(shè)計過程中，遇到了不少的問題，像開關(guān)控制電路的交流接觸器的 接線，需要很好地理解了接觸器的原理和構(gòu)造才能連好接線，常開開關(guān)、常閉開關(guān)、 啟動、停止按鍵等都是要重點理解的；設(shè)計自耦變壓器分擋時，對老師給出的分擋方 法不是很理解，尤其是不均勻分擋，不過后來請教了老師后均勻分擋的原理基本弄明 白了，設(shè)計中也是用了均勻分擋；輸出電壓檢測電路設(shè)計中，檢測電壓的確定比較難

12、； 而直流電源的設(shè)計就比較簡單一點，只要輸出符合 5v 就行了；電壓判別電路和調(diào)壓控 制電路是一起設(shè)計的，一起設(shè)計會比較系統(tǒng)，而且不用預留太多的接線端口；最后就 是晶閘管觸發(fā)電路的設(shè)計了，這個環(huán)節(jié)器件比較簡單，就是三極管和晶閘管，不過由 于一開始沒注意控制地和其他接地點的區(qū)別，接線出現(xiàn)了錯誤，不過后來都改正過來 了。 4.由于在軟件中很多器件都不能找到，所以想要仿真起來有點困難，而用實物仿 真更不可能了，所以這次設(shè)計沒有仿真。 5.通過這次實驗，對變壓器、晶閘管、整流橋等一些電力電子的重要器件和電路 都有了更深的了解，雖然不是應(yīng)用在實踐中，但對它們的認識比在課本理論上的理解 更深一層，相信對以

13、后的學習甚至工作都會有很大的幫助。 廣東海洋大學電力電子技術(shù)課程設(shè)計 12 5 5元器件清單元器件清單 編號編號名稱名稱符號符號數(shù)量數(shù)量型號型號 1自耦變壓器t11容量 15（kva） 2電壓源5v15v 3電流計b1120a 4電容c1、c2、c33100pf 5二極管整流橋d1、d2210ma 6穩(wěn)壓管d3118v 7熔斷器f1、f22250v、30a 8交流接觸器km1250v、50a 9雙向晶閘管q1q7810ma 10三極管q8q1470.7v 11電阻r3、r5、r 8 31k 12滑動變阻器r6、r72100k 13壓敏電阻rv1110k 14空氣開關(guān)s1、s21250v、50a 15變壓器t21容量 15（kva） 16變壓器 1t31容量 15（kva） 17可逆計數(shù)器u1174ls1