基于Multisim 10的晶闸管调光电路的设计与仿真分析.pdf

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基于Multisim 10的晶闸管调光电路的设计与仿真分析

重庆五一技师学院电气工程系 教师实践活动 任务书 项目题目:基于 Multisim 10 的晶闸管调光电路的设计与仿 真分析 项目要求:通过调节晶闸管对灯光闪烁时间进行调节 项目分析:考虑到 Multisim 10 的电路仿真效果极佳,并且 能对课程教学的开展将有很大的作用,所以此次 电气工程系教师实践活动,晶闸管调光电路的设 计是采用 Multisim 10 进行仿真。 项目结论:所设计电路能通过调节晶闸管控制端的电压,对 灯光闪烁时间进行调节。 活动时间:2012-10-10~2010-11-15 项目团队成:彭智帮(理论)、杨帆(实习) 第 - 1 - 页 共 4 页 基于Multisim 10的晶闸管调光电路的设计与仿真分析 调光电路在日常生活中应用较为广泛。在教学中,它不仅是学习晶闸管应用的 入门电路,也是中级维修电工电子技能实训的经典项目。调光电路内容涉及广,具 体包括晶闸管、单相半波可控整流电路、单结晶体管触发电路等工作原理,以及控 制角和同步触发的概念、控制角对被控电压的影响等。对于学生来说,要理解和掌 握这些知识点,借助传统的仪器仪表获取波形图来分析无疑具有很大的挑战性。利 用Mult isim 10软件进行实验仿真,可以动态直观地观察不同参数对调光电路性能的 影响,对于理解原理,熟悉调试过程具有很大的帮助。 1 Multisim 10简介 Multisim 10是美国国家仪器公司必威体育精装版推出的版本。Multisim 10用软件的方法虚 拟电子与电工元器件,虚拟电子与电工仪器和仪表,实现了“软件即元器件”、“软 件即仪器”,是一个原理电路设计、电路功能测试的虚拟仿真软件。 Multisim 10的元器件库提供了千种电路元器件供实验选用,也可以新建或扩充 已有的元器件库,因此也很方便的在工程设计中使用。Mu ltisim 10的虚拟测试仪器 仪表种类齐全,有一般实验用的通用仪器,如万用表、函数信号发生器、双踪示波 器、直流电源;而且还有一般实验室少有或没有的仪器,如波特图仪、字信号发生 器等。 Multisim 10不仅可以设计、测试和演示各种电子电路,而且还具有较为详细的 电路分析功能。可以完成电路的瞬态分析和稳态分析、时域和频域分析等电路分析 方法,以帮助设计人员分析电路的性能。 2 调光电路设计 2.1 电路组成 调光电路如图 1所示,由整流电路、触发电路和主电路 3部分组成。VD1~VD4 组成的桥式整流电路和稳压管 VD2组成的稳压电路产生一个梯形波电压,用来作为 单结晶体管的电源电压,也用来保证触发电路与主电路同步。充电回路(R2+R3)C1 和可编程单结晶体管 PUT构成触发电路,用来产生晶闸管的同步触发脉冲。主电路 由晶闸管 VT1和照明灯 X1组成,电源直接由 220 V市电提供。 2.2 调光原理 接通电源前,电容 C1上电压为零。接通电源后,电容 C1经由 R2、R3充电, 第 - 2 - 页 共 4 页 电容的电压 uC逐渐升高。当达到峰点电压 UP时,PUT的 e~b1间导通,电容上电 压 uC经 e~b1向电阻 R5放电。当电容上的电压 uC降到谷点电压 UV时,PUT恢 复阻断状态。此后,电容 C1又重新充电,重复上述过程,结果在电容 C1上形成锯 齿状电压,在 R5上则形成脉冲电压。此脉冲电压作为可控硅 VT1的触发信号。在 VD1~VD4桥式整流输出的每一个半波时间内,振荡器产生的第一个脉冲为有效触 发信号。调节 R2的阻值,可改变触发脉冲的相位,控制晶闸管 VT1的导通角,调 节负载电压 UX1的大小,从而控制灯泡亮度。 3 搭建仿真电路 按如图 1所示电路搭建仿真电路。 T1 R1 200Ω R2 10kΩ Key=A 50% R3 200Ω C1 100nF R4 120Ω R5 100Ω R6 240Ω 1 4 X1 220 V XSC1 A B Ext Trig + + _ _ + _ V1 311 Vpk 50 Hz 0° D1 1B4B42 1 2 4 3 3 6 7 D5 ZPD16 0 Q2 2N6027 D6 TGF148_900B 2 8 13 11 14 图 1 晶闸管调光电路 变压器 T1 的选择与参数设置。选择路径为:双击基本元器件库快捷图标 “ ”,打开“Select a Component” (选择一个元件 )对话框,选择 “ ”(变压器),在元件列表中选择“TS_IDEAL”(理想变压器),“OK” 确定。参数设置的目的是要把原边的交流 220 V变成副边的交流 36 V。因此,变比 n=36/220=0.163 636 36≈0.163 4,所以在理想变压器属性对话框的“Vahle选项 第 - 3 - 页 共 4 页 卡中,设置“coef

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