电力电子课程设计--交流调压.docVIP

电力电子课程设计报告 ——交流调压 目 录 1 、引言 4 2 电源设计的基本要求 5 3 电路总体方案的设计及相关原理 5 3.1 基本电路图及相关原理 5 3.2 设计方案 6 4 主电路设计及参数计算 8 4.1 主电路设计 8 4.2参数计算 8 5 控制电路设计 10 5.1 控制电路 10 5.2 控制电路中需注意问题 10 6 课程设计总结 11 参考文献 11  1 引言 电力电子技术是20世纪后半叶诞生和发展的一门崭新的技术，分为电力子器件制造技术和交流技术（整流，逆变，斩波，变频，变相等）两个分支一般情况下，它是将一种形式的工业电能转换成另一种形式的工业电能现已成为现代电气工程与自动化专业不可缺少的一门专业基础课，在培养该专业人才中占有重要地位。一般认为，电力电子技术的诞生是以1957年美国通用电气公司研制出的第一个晶闸管为标志的，电力电子技术的概念和基础就是由于晶闸管和晶闸管变流技术的发展而确立的。此前就已经有用于电力变换的电子技术，所以晶闸管出现前的时期可称为电力电子技术的史前或黎明时期。70年代后期以门极可关断晶闸管（GTO），电力双极型晶体管（BJT），电力场效应管（Power-MOSFET）为代表的全控型器件全速发展，使电力电子技术的面貌焕然一新进入了新的发展阶段。80年代后期，以绝缘栅极双极型晶体管（IGBT为代表的复合型器件集驱动功率小，开关速度快，通态压降小，在流能力大于一身，性能优越使之成为现代电力电子技术的主导器件。为了使电力电子装置的结构紧凑，体积减小，常常把若干个电力电子器件及必要的辅助器件做成模块的形式，后来又把驱动，控制，保护电路和功率器件集成在一起，构成功率集成电路（PIC）。目前PIC的功率都还较小但这代表了电力电子技术发展的一个重要方向 由此可以预见，在21世纪电力电子技术仍将以迅猛的速度发展。电力电子器件的发展对电力电子技术的发展起着决定性的作用。 而在此我们要讨论的交流-交流变流电路，是把一种形式的交流变成另一种形式交流的电路，应用十分广泛。我们将两个晶闸管反并联后串联在交流电路中，通过对晶闸管的控制就可以控制交流电力。这种电路的特点是不改变交流电的频率，因此称为交流电力控制电路。在每半个周波内通过对晶闸管开通相位的控制，就可以方便地调节输出电压的有效值，这种电路被称为交流调压电路。 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）及异步电动机的软起动，也用于异步电动机调速。在供电系统中，这种电路还常用于对无功功率的连续调节。 交流调压电路可分为单相交流调压电路和三相交流调压电路。对亮度可连续调节灯光电路，用单相交流调压电路就能够实现。 　　 　　　　　 的时候，触发VT1使其导通，则负载上得到了缺角的正弦半波电压； 当电源电压过零时，VT1管的电流下降为零而关断； 在电源电压u的负半周，晶闸管VT2承受正向电压，当时，触发VT2使其导通，则负载上又得到了缺 角的正弦半波电压。 如此往复，则在负载电阻上得到了每半波缺角的正弦电压。 此时，负载电压有效值U0、负载电流有效值I0、晶闸管电流有效值IVT和电路的功率因数分别为： （1） （2） （3） （4） 由以上四式可以看出，的移相范围为。当时，相当于晶闸管一直接通，输出电压为最大值。随着的增大，逐渐降低。直到时，。此外，时，功率因数，随着的增大，输入电流滞后于电压，且发生畸变，也逐渐降低。 因此，通过对导通角的控制，就能实现对输出电压有效值的连续控制，从而实现对灯亮暗的控制。 3.2 设计方案 3.2.1 总体设计方案 总体的基本设计方案如下流程所示： (图2 总体设计方框图) 通过该方框图可知，该电路主要由变压器、交流调压电路和触发电路，以及负载电路四个部分组成，其总电路图3所示： （图3 总体电路设计图） 如图所示，电网电压220V经过一个2:1的交流变压器被降为110V的，适合负载的电压。然后通过四个二极管组成的整流器将交流转变为直流，再进行调压处理。控制电路中，主要功能由光敏电阻跟晶闸管实现，通过光敏电阻阻值的变化，其与R2的分压比发生变化，导致电容充放电，而电容的充放电对晶闸管的导通角进行控制，从而控制了负载电压的大小，实现了光亮度的自动控制功能。 3.2.2 设计方案改进完善