电力电子课程设计___单相交流调压电路.doc

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 1 1.1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。 通过对一个电力电子电路的初步设计，巩固已学的电力电子技术课程的理论知识，提高综合应用能力，为今后从事电力电子装置的设计工作打下基础。 1.2课程设计的内容 1 主电路方案确定 2 绘制电路原理图、分析理论波形 3 器件额定参数的计算 4 建立仿真模型并进行仿真实验 6 电路性能分析 输出波形、器件上波形、参数的变化、谐波分析、故障分析等 1.3仿真软件的使用 1 MATLAB (推荐) Simulink 是The Math Works公司的产品，可在MATLAB环境下建立系统框图和仿真的模块库，其功能非常强大，可用于电力电子系统的仿真，模块库中提供了大量的电力电子模型。 其具体使用方法和相关电力电子模型的建立、仿真等请参阅课程设计教材。 2 PSPICE 在电力电子系统中，需要应用大功率开关器件，因此对工程技术人员来说对所设计的电路最好能通过计算机分析和仿真，不断修改和完善电路，这样做的好处可避免元器件损耗，节省费用，缩短设计周期，优化电路设计。不过计算机分析和仿真只能作为一个工具，电路是否真正达到要求的性能指标，最终还必须通过实际试验来检验。 PSPICE (PersonaI Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis)是 Microsim 公司的产品，它能在PC机上工作。特点是精度高，图形功能强，应用广。 学生可选择一种仿真工具进行本次课程设计。 1.4设计方案选择 采用两个普通晶闸管反向并联设计单相交流调压电路。 2、单相交流调压主电路设计及分析 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。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，因此下面就反电势电阻负载予以重点讨论。 2.1 电阻性负载 由于题目要求输出电压范围为0～100V，所以方案可选电阻性负载或阻感性负载。本电路采用单相交流调压器带阻感负载时的电路图如图所示，在负载和交流电源间用两个反并联的晶闸管VT1，VT2相连。 2.1.1 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。