单相交流调压电路的性能研究.doc

课程设计说明书 NO.1 单相交流调压电路的性能研究 设计目的 熟悉单相交流调压电路的工作原理,分析在电阻负载时的输出电压和电流的波形相控特性。明确交流调压电路在电阻负载时其相控角α应限制在παψ的范围内。 二、设计指标 1．输入电压：单相交流220伏、50赫兹。 2．输出功率：0.5kw 3．用集成电路组成控制电路。 4．负载性质：电阻。 三、设计方案 1. 单相交流调压主电路及触发电路图 图一 单相交流调压主电路及触发电路图 沈 阳 大 学 课程设计说明书 NO. 2 2.单相交流调压主电路 图二 单相交流调压带电阻负载的主电路图及波形图 在上图中晶闸管VT1 VT2 也可以用双向晶闸管代替 在电源U的正半周内，晶闸管V承受正向电压，当ωt=α时触发V使其导通则负载上得到缺α角的正弦半波电压，当电源电压过0时，V管电流下降为0而关断，在电源电压U的负半周，V晶闸管承受正向电压，当ωt=α+π时，触发V使其导通，则负载上得到缺α角的正弦负半波电压，改变α角大小，就改变了输出电压有效值大小，负载电压电压有效值为 负载电流有效值 晶闸管电流有效值 沈 阳 大 学 课程设计说明书 NO. 3 电路功率因数 由图和公式可以看出α移项范围从0到π，α=0时，相当于晶闸管一直接通，输出电压为最大值，Uo=UI，随着α的增大，Uo降低，直到α=π时，Uo=0，此外，α=0时，功率因数λ=1，随着α的增大，输入电流落后于电压并且发生畸变，λ也随之降低。 3.单相交流调压电路谐波分析 由主电路图可以看出，负载电压和负载电流均不是正弦波，含有大量谐波，由于波形正负半波对称，所以不含直流分量和偶次谐波，用傅立叶级数表示 上式中 (n=3,5,7,…) (n=3,5,7,…) 基波和各次谐波有效值 (n=1,3,5,7,…) 负载电流基波和各次谐波有效值 电流基波和各次谐波标么值随??变化的曲线（基准电流为??=0时的有效值） 沈 阳 大 学 课程设计说明书 NO. 4 4．单相交流调压触发电路 本次设计中采用的是KC04触发器，在单相交流调压电路中，触发电路很重要，所以我们必须的对器件KJ004作一个深入的了解。 KC04：输出两路相位差180度的移相脉冲，可以方便地构成全控桥式触发线路；输出负载能力大，移相性能好，正负半周脉冲相位值均衡性好，移相范围宽，对同步电压要求小，有脉冲列调制输入端等功能。适用于单相、三相全控桥式供电装置中。 下面我们看一下KC04的内部原理图 图三 KC04的内部原理图 主要技术数据： （1）电源电压：±15V；允许波动±5%（±10%时有功能） （2）??电源电流：正电流≤15mA，负电流≤8mA （3）??同步电压：一般交流30V （4）??同步输入端允许最大同步电流：5mA 沈 阳 大 学 课程设计说明书 NO. 6 （2）计算负载电压有效值 由负载电压公式可以求得取不同α时的Uo，由下表所示 角α度数（0） U1 取值（V） U0 取值（V） 0 155.56 155.56 30 155.56 153.30 60 155.56 125.15 90 155.56 110.00 120 155.56 83.96 150 155.56 68.19 表一 不同α时的U0 四、结果分析 这个设计是让我们看电阻负载时候的电压波形和电流波形，由于角度不同，电压和电流也不同，由上面的表格可以看出α越大，U0越小，直到α=1800时U0=0，随着α的增大，输入电流落后于电压并且发生畸变，λ也随之降低。 这是由负载电压公式决定的。 沈 阳 大 学 课程设计说明书 NO. 5 （5）??移相范围：≥170°（同步电压30V，同步输入电阻15KΩ） （6）??锯齿波幅度：≥10V（以锯齿波平顶为准） （7）?移相输入端偏置电流：≤10μA （8）??输出脉冲宽度：400μS——2mS（改变脉宽电容） (9) 输出脉冲幅度:≥13V （10）?最大输出能力:100mA(流出脉冲电流) （11）?输出管反压：BVceo ≥18V （12）??正负半周脉冲相位不均衡度：≤±3° （13）???使用环境温度:-10℃——+70℃ 5.保护电路 当电力电子电路运行不正常或者发生故障时，可能会发生过电流，过电流分为过载和短路两种情况。采用快