单相交流调压及调功电路课程设计方案.doc

电力电子技术课程设计报告 题目：单相交流调压及调功电路课程设计 姓 名 学 号 年 级 专 业 系（院） 指导教师 　 一、引言 较流-交流变流电路，即把一种形式的交流变成另一种形式交流的电路。在进行交流-交流变流时，可以改变相关的电压（电流）、频率和相数等。交流-交流变流电路可以分为直接方式（无中间直流环节方式）和间接方式（有中间直流环节方式）两种。而间接方式可以看做交流-直流变换电路和直流-交流变换电路的组合，故交-交变流主要指直接方式。其中，只改变电压、电流或对电路的通断进行控制，而不改变频率的电路称为交流电力控制电路，改变频率的电路称为变频电路。采用相位控制的交流电力控制电路，即交流调压电路；采用通断控制的交流电力控制电路，即交流调功电路和交流无触点开关。 交流调压电路广泛用于灯光控制（如调光台灯和舞台灯光控制）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。在这些电源中如果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，低电压大电流直流电源需要很多晶闸管并联，十分不合理。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。其分为单相和三相交流调压电路，前者是后者基础，这里只讨论单相问题。 交流调功电路常用于电炉的温度控制，其直接调节对象是电路的平均输出功率。像电炉温度这样的控制对象，其时间常数往往很大，没有必要对交流电源的每个周期进行频繁的控制，只要以周波数为单位进行控制就足够了。通常控制晶闸管导通的时刻都是在电源电压过零的时刻，这样，在交流电源接通期间，负载电压电源都是正弦波，不对电网电压电流造成通常意义的谐波污染。 二、设 计 任 务 1．设计目的： 1）培养学生文献检索的能力，特别是如何利用Internet检索需要的文献资料。 2）培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。 3）培养学生运用知识的能力和工程设计的能力。 4）提高学生课程设计报告撰写水平。 2．设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）： 设计内容： 1、设计一个单相交流调压电路 交-交变流主要指直接方式。其中，只改变电压、电流或对电路的通断进行控制，而不改变频率的电路称为交流电力控制电路，改变频率的电路称为变频电路。采用相位控制的交流电力控制电路，即交流调压电路；采用通断控制的交流电力控制电路，即交流调功电路和交流无触点开关。 3．设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计说明书、图纸、实物样品等〕： 设计工作任务及工作量的要求： 1）根据课程设计题目，收集相关资料、设计主电路和触发电路； 2）用Multisim等软件制作主电路和控制电路原理图； 3）撰写课程设计报告——画出主电路、控制电路原理图，说明主电路的工作原理，完成元器件参数计算，元器件选型，说明控制电路的工作原理，用Multisim或EWB等软件绘出主电路典型的输出波形（比较实际波形与理论波形），绘出触发信号（驱动信号）波形，说明设计过程中遇到的问题和解决问题的方法，附参考资料。  三、设计方案选择及论证 3.1 带电阻性负载 3.1.1 原理 图1为电阻负载单相交流调压电路图及其波形。图中的晶闸管VT1和VT2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VT1和VT2的开通角α进行控制就可以调节输出电压。正负半周α起始时刻（α=0）均为电压过零时刻，稳态时，正负半周的α相等。可以看出，负载电压波形是电源电压波形的一部分，负载电流（也即电源电流）和负载电压的波形相同，因此通过触发延迟角α的变化就可实现输出电压的控制。 图1 电阻负载单相交流调压电路及其波形 3.1.2 计算与分析 负载电压有效值： 故移相范围为0≤α≤π。α=0时，输出电压为最大， U0=U1。随着α的增大，U0降低，当α=π时，U0=0。 负载电流有效值： 晶闸管电流有效值： 功率因数： α=0时, 功率因数λ=1, α增大,输入电流滞后于电压且畸变,λ降低。 3.2 带阻感性负载