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文檔簡(jiǎn)介
1、.設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)簡(jiǎn)介設(shè)計(jì)題目:?jiǎn)蜗嘟涣髡{(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n=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 R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大
2、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0。(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, 也常采用交流
3、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i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?二 wL?Rn, ? = 17.4°。據(jù)所取電阻電抗參數(shù)值及式Z = v( wL)2 +於,可得:負(fù)載阻抗Z = V( WL)2 + R?=V102 + (2 X 3.14 X50 X 0.010)2 = 10.5 Q(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
4、別定在電源電壓每個(gè)半周的起始點(diǎn), 的最大范圍是0,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io相位相差180°。 控制角,導(dǎo)通角 與負(fù)載阻抗角 之間的關(guān)系為sin() sin()©曠2、 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
5、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° < a < 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1
6、80 ,時(shí)最大有效電流標(biāo)幺值Itn的上限值,即i1a + 9"2I tn = /sin 2( 3t - ? )d( 3t)2 ni1? + n22=J?sin ( 3t - ? )d( wt) =0.5 A2 n即可求得流過(guò)晶閘管的最大電流有效值I T為:v2It= Itn X T X u 二 0.5 X 碩 X220A= M&A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1.52倍,此處取1.7,可得該晶閘管的額定電流 為:14.8I n = 1.7 X157 16 A即取晶閘管的額定電流I n= 20A。對(duì)于晶閘管的額定電壓,要先求晶閘管可
7、能承受到的最大正、反向電壓。由晶閘管的控制角移相范圍174< a Wn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 XV2 XU = 2.5 Xv2 X220 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In 20A,額定電壓為UN 800V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:D1bl接門(mén)極圖3單相交流調(diào)壓觸發(fā)電路接陰樁單相交流觸發(fā)電路波形如下:圖4單相交流調(diào)壓觸發(fā)電路
8、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)。米用變壓器一次側(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Re即可改變電容充電速度,達(dá)到改變角的目的。由于控制角的移相范圍,即174< a Wn。此處取a= 30°,據(jù)t 2 ft可知:s6001ReCln(廠)0.8可得:R.C= 1.04 X10-3選擇穩(wěn)壓
9、二極管vs的額定電壓為5V,由于二極管D 1、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)?5V,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: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),多動(dòng)腦的同時(shí)
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