基于Multisim 10的晶闸管调光电路的设计与仿真分析.pdf

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