單相交流調(diào)壓電路的設(shè)計(jì)說(shuō)明

1、.一 . 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)簡(jiǎn)介設(shè)計(jì)題目 ： 單相交流調(diào)壓電路的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)條件 ：（1）電網(wǎng)： 220V，50Hz（2）負(fù)載：阻感負(fù)載，電阻和電感參數(shù)自定，阻抗角不要太大，可在 1030 度之間（3）采用兩個(gè)晶閘管反向并聯(lián)結(jié)構(gòu)（4）采用單節(jié)晶體管簡(jiǎn)易觸發(fā)電路，單節(jié)晶體管分壓比 =0.50.8 之間自選（5）同步變壓器的參數(shù)自定設(shè)計(jì)任務(wù) ：（1）晶閘管的選型。（2）控制角移相范圍的計(jì)算。（3）觸發(fā)電路自振蕩頻率的選擇：電位器Re 及電容 C的參數(shù)選擇（4）主電路圖的設(shè)計(jì)：包括觸發(fā)電路及主電路設(shè)計(jì)要求 ：（1）根據(jù)設(shè)計(jì)條件計(jì)算晶閘管可能流過(guò)的最大有效電流，選擇晶閘管的額定電流。（2）分析晶閘管可能承受到的最

2、大正向、反向電壓，選擇晶閘管的額定電壓。（3）計(jì)算負(fù)載阻抗角，得到控制角的實(shí)際移相范圍。（4）為了保證調(diào)壓裝置能夠正常工作，應(yīng)使得控制角大于負(fù)載阻.抗角，根據(jù)這個(gè)條件合理選擇觸發(fā)電路的自振蕩參數(shù)（電位器 Re 及電容 C）。（5）畫(huà)出完整的主電路圖。二. 設(shè)計(jì)內(nèi)容本次課程設(shè)計(jì)主要是研究單相交流調(diào)壓電路的設(shè)計(jì)。 根據(jù)本設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的設(shè)計(jì)條件， 所謂交流調(diào)壓就是將兩個(gè)晶閘管反并聯(lián)后串聯(lián)在交流電路中， 在每半個(gè)周波內(nèi)通過(guò)控制晶閘管開(kāi)通相位，可以方便的調(diào)節(jié)輸出電壓的有效值。 交流調(diào)壓電路廣泛用于燈光控制及異步電動(dòng)機(jī)的軟啟動(dòng)，也用于異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速。此外，在高電壓小電流或低電壓大電流之流電源中， 也常采用交

3、流調(diào)壓電路調(diào)節(jié)變壓器一次電壓。（1）關(guān)于負(fù)載的計(jì)算根據(jù)設(shè)計(jì)條件及要求，本課程設(shè)計(jì)所連負(fù)載為電阻電感性負(fù)載如下圖所示：圖 1電阻電感性負(fù)載單相交流調(diào)壓阻感性負(fù)載個(gè)參數(shù)波形如下：.圖 2 阻感性負(fù)載波形根據(jù)設(shè)計(jì)條件阻抗角 ?的范圍是 10 30 之間，所以令R=10，L= 10mH，據(jù) tan ? =L。據(jù)所取電阻電抗?R知, ?= 17.4參數(shù)值及式Z = ( L)2 + R2，可得：負(fù)載阻抗Z = ( L)2 + R2=102 + (2 3.14 50 0.010)2 =10.5 （2）關(guān)于控制角移相范圍的計(jì)算1、將兩只晶閘管門(mén)極的起始控制點(diǎn)應(yīng)分別定在電源電壓每個(gè)半周的起始點(diǎn)，的最大范圍是 0

4、，正、負(fù)半周有相同的角。在一個(gè)晶閘管導(dǎo)電時(shí)， 它的壓降成為另一晶閘管的反向電壓而使其截止。.于是在一個(gè)晶閘管導(dǎo)電時(shí)， 電路工作情況和單相半波整流時(shí)相同，其波形如圖 2。另一晶閘管導(dǎo)通時(shí)， 情況完全相同，只是 i0 相位相差 1800 ?？刂平?，導(dǎo)通角與負(fù)載阻抗角之間的關(guān)系為sin() sin() etg2、 當(dāng)時(shí)，由上式可以算出每個(gè)晶閘管的導(dǎo)通角180 ，此時(shí)每個(gè)晶閘管輪流導(dǎo)通180 ，相當(dāng)于兩個(gè)晶閘管輪流被短接，負(fù)載電流處于連續(xù)狀態(tài)，輸出完整的正弦波，不具有調(diào)壓效果。當(dāng)時(shí)，180 ，正負(fù)半波電流斷續(xù)，越大，越小，波形斷續(xù)越嚴(yán)重，選擇合適的角，可以實(shí)現(xiàn)調(diào)壓效果。當(dāng)時(shí)，180 ，電路中會(huì)形成單相

5、半波整流現(xiàn)象，會(huì)形成很大的直流分量，無(wú)法維持電路的正常工作。3、綜上可知，當(dāng)并采用寬脈沖觸發(fā)時(shí)，負(fù)載電壓電流總是完整的正弦波，改變控制角，負(fù)載電流電壓的有效值不會(huì)隨之改變，故電路失去交流調(diào)壓的作用， 所以在阻感性負(fù)載時(shí)要想達(dá)到交流調(diào)壓的目的控制角的實(shí)際移相范圍為即17.4 180 。（3）關(guān)于晶閘管的選型要想對(duì)晶閘管進(jìn)行選型， 須先知道晶閘管的額定電壓和額定電流。要想求得額定電流需先計(jì)算計(jì)算晶閘管可能流過(guò)的最大有效電流，即用標(biāo)么值形式求晶閘管可能流過(guò)的最大有效電流，即取180 ,時(shí)最大有效電流標(biāo)幺值I TN 的上限值，即. + 11sin2(t)2tI TN = 2- ?d() = 1? +

6、tt12()d(2=0.5 Asin- ?) 2 ?即可求得流過(guò)晶閘管的最大電流有效值I T為：I T= I22220 A = 14.81 ATN 1U=0.510.5Z為了避免過(guò)電流造成的影響，其額定電流要留有一定的余量，通常取其正常電流值的1.5 2 倍，此處取1.7 ，可得該晶閘管的額定電流為：14.8I N = 1.7 1.57 16 A即取晶閘管的額定電流I N = 20 A 。對(duì)于晶閘管的額定電壓，要先求晶閘管可能承受到的最大正、反向電壓。由晶閘管的控制角移相范圍17.4 及圖 2 可知，在該電路中，晶閘管可能承受的最大正、反壓均為2 U1。同樣為防止晶閘管因過(guò)流而被損壞，其額定電

7、壓要留有一定的余量，通常取正常電壓值的23 倍，此處取 2.8 倍，即晶閘管的額定電壓為：UN = 2.8 2 U1 = 2.5 2 220 778V 即可取晶閘管的額定電壓 U N 800V 。綜上可知，應(yīng)選取額定電流為管。I N20A ，額定電壓為 U N800V 的晶閘.三晶閘管觸發(fā)電路的設(shè)計(jì)單相交流調(diào)壓電路觸發(fā)電路電路圖：圖 3 單相交流調(diào)壓觸發(fā)電路單相交流觸發(fā)電路波形如下：圖 4單相交流調(diào)壓觸發(fā)電路波形該設(shè)計(jì)的主回路為單相交流調(diào)壓電路，根據(jù)設(shè)計(jì)條件，對(duì)于單結(jié)晶體管取分壓比0.8。為了使 VT1 和 VT2 每次導(dǎo)通后的控制角相同并穩(wěn)定，觸發(fā)脈沖須在電源電壓過(guò)零后滯后角后出現(xiàn)。采用變.

8、壓器一次側(cè)接主電路電源， 二次側(cè)經(jīng)處理作為觸發(fā)電路電源，即為同步信號(hào)。當(dāng)主電路的電壓過(guò)零點(diǎn)時(shí)，保證觸發(fā)電路的電壓，單結(jié)晶管保持同步，使電容 C放電完畢，在下一個(gè)半波從零開(kāi)始充電以起到同步作用。改變R 即可改變電容充電速度，達(dá)到改變角的目的。由于控e制角的移相范圍, 即17.4 。此處取 = 30 ，據(jù)t 2 ft 可知：11T = f= t= 600 s據(jù) f11及0.8 可得：T1ReC ln()1Re C= 1.04 10- 3選擇穩(wěn)壓二極管 VS 的額定電壓為 5V,由于二極管D1、D2 的削峰使得觸發(fā)電路波形均為梯形波， 即同步信號(hào)波形。 將電源同步變壓器變比定為 22 1，則同步變壓

9、器二次測(cè)電壓U 2 = 10V，經(jīng)過(guò)二級(jí)管及電阻作用，可使穩(wěn)壓二極管兩端電壓變?yōu)?V，滿足觸發(fā)電路需要。四主電路圖的設(shè)計(jì)單相交流調(diào)壓電路主電路圖如下：.圖 5單相交流調(diào)壓電路主電路所謂交流調(diào)壓就是將兩個(gè)晶閘管反并聯(lián)后串聯(lián)在交流電路中， 在每半個(gè)周波內(nèi)通過(guò)控制晶閘管開(kāi)通相位， 可以方便的調(diào)節(jié)輸出電壓的有效值。用晶閘管組成的交流電壓控制電路， 可以方便的調(diào)節(jié)輸出電壓有效值?？捎糜陔姞t溫控、燈光調(diào)節(jié)、異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和調(diào)速等，也可用作調(diào)節(jié)整流變壓器一次側(cè)電壓， 其二次側(cè)為低壓大電流或高壓小電流負(fù)載常用這種方法。交流調(diào)壓器的 輸出仍是交流電壓，它不是正弦波，其諧波分量較大，功率因數(shù)也較低。.五設(shè)計(jì)總結(jié)這次電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)， 讓我們有機(jī)會(huì)將課堂上所學(xué)的理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際中。并通過(guò)對(duì)知識(shí)的綜合利用，進(jìn)行必要的分析，比較。從而進(jìn)一步驗(yàn)證了所學(xué)的理論知識(shí)。同時(shí)，這次課程設(shè)計(jì)也為我們以后的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。指導(dǎo)我們?cè)谝院蟮膶W(xué)習(xí)，多