单相交流调压电路课程设计.doc
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1、 单相交流调压电路的设计 单相交流调压电路的设计1 单相交流调压电路设计任务及设计目的21.1 电路设计任务21.2 电路设计目的21.3 主电路的原理分析21.4主电路器件的选择22 设计方案及选择43 单相交流调压电路的设计53.1 主电路的设计53.2 控制电路的设计63.2.1触发信号的种类63.2.2触发电路设计63.2.3总的电路图74单相交流调压电路仿真结果及结果分析84.1 仿真结果84.2 结果分析115 单相交流电压电路设计总电路图12总 结13参考文献141 单相交流调压电路设计任务及设计目的1.1 电路设计任务1 进行设计方案的比较,并选定设计方案。2 完成单元电路的设
2、计和主要元器件的说明。3 完成主电路的原理分析,各主要元器件的选择。4 驱动电路的设计。5 电路的仿真。1.2 电路设计目的 电力电子技术是专业技术基础课,做课程设计是为了让我们运用学过的电路原理的知识,独立进行查找资料,选择方案,设计电路,撰写报告,制作电路等,进一步加深对变流电路基本原理的理解,提高运用基本技能的能力,为今后的学习和工作打下良好的基础,同时也锻炼了自己的实践能力。1.3电阻性负载的交流调压器的原理分析其晶闸管VT1和VT2反并联连接,与负载电阻R串联接到交流电源上。当电源电压U2正半周开始时刻触发VT1,负半周开始时刻触发VT2,形同一个无触点开关。若正、负半周以同样的移相
3、角触发VT1和VT2,则负载电压有效值随角而改变,实现了交流调压。移相角为时的输出电压u的波形,如图1-1所示。 图1-1A 电阻性负载单相交流调压电路及波形图1.4 主电路的原理分析 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,本次实验对阻感负载予以重点讨论。图
4、中的2个晶闸管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2个晶闸管的移相控制角进行控制就可以调节输出电压。单相交流调压电路的主电路图如下图 图1-1B 单相交流调压主电路1.5主电路器件的选择主电路中所用到得器件比较少,主要是200V单相交流电源,2个反并联的晶闸管,还有一个阻感负载。其中2反并联的晶闸管可用一个双相晶闸管代替,阻感负载可以用一个电阻和一个电感串联,也可以用一个串联谐振代替2个反并联的晶闸管。 晶闸管的选择:1 选择正反向电压可控硅在门极无信号,控制电流Ig为0时,在阳(A)一一阴(K)极之间加(J2)处于反向偏置,所以,器件呈高阻抗状态,称为正向阻断状
5、态,若增大UAK而达到一定值VBO,可控硅由阻断突然转为导通,这个VBO值称为正向转折电压,这种导通是非正常导通,会减短器件的寿命。所以必须选择足够正向重复阻断峰值电压(VDRM)。在阳一一阴极之间加上反向电压时,器件的第一和第三PN结(J1和J3)处于反向偏置,呈阻断状态。当加大反向电压达到一定值VRB时可控硅的反向从阻断突然转变为导通状态,此时是反向击穿,器件会被损坏。而且VBO和VRB值随电压的重复施加而变小。在感性负载的情况下,如磁选设备的整流装置。在关断的时候会产生很高的电压( =-Ldi/dt),如果电路上未有良好的吸收回路,此电压将会损坏可控硅器件。因此,器件也必须有足够的反向耐
6、压VRRM。可控硅在变流器(如电机车)中工作时,必须能够以电源频率重复地经受一定的过电压而不影响其工作,所以正反向峰值电压参数VDRM、VRRM应保证在正常使用电压峰值的2-3倍以上,考虑到一些可能会出现的浪涌电压因素,在选择代用参数的时候,只能向高一档的参数选取。2 选择额定工作电流参数可控硅的额定电流是在一定条件的最大通态平均电流IT,即在环境温度为+40和规定冷却条件,器件在阻性负载的单相工频正弦半波,导通角不少于l70的电路中,当稳定的额定结温时所允许的最大通态平均电流。而一般变流器工作时,各臂的可控硅有不均流因素。可控硅在多数的情况也不可能在170导通角上工作,通常是少于这一角度。这
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