单相交流调课程设计.docVIP

《电力电子变流技术课程设计》 学校： 系部： 专业： 指导老师： 学生： 学号： 目录 一、摘要……………………………………………………3 二、 课程设计名称：单相交流调压电路………………3 三、设计条件及设计要求…………………………………3 1．设计条件…………………………………………………………3 2．设计要求…………………………………………………………4 四、设计方案及论证……………………………………………4 1．主电路的设计……………………………………………………4 2．原理分析…………………………………………………………5 3 .计算与分析…………………………………………………………5 4. α的情况…………………………………………………………6 五、主电路的设计……………………………………………………7 1.主电路图…………………………………………………………7 2.参数计算…………………………………………………………8 六、触发电路的设计………………………………………………9 1.晶闸管触发电路满足要求………………………………………10 2参数计算…………………………………………………………10 七、保护电路的设计……………………………………………12 1.晶闸管的过电压保护……………………………………………13 2.晶闸管的过电流保护……………………………………………14 八、课程设计体会与总结……………………………………15 一．摘要 电力电子线路的基本形式之一，即交流—交流变换电路，它是将一种形式的交流电能变换成另一种形式交流电能电路。在进行交流—交流变换时，可以改变交流电的电压、电流、频率或相位等。 用晶闸管组成的交流电压控制电路，可以方便的调节输出电压有效值。可用于电炉温控、灯光调节、异步电动机的启动和调速等，也可用作调节整流变压器一次侧电压，其二次侧为低压大电流或高压小电流负载常用这种方法。采用这种方法，可使变压器二次侧的整流装置避免采用晶闸管，只需要二极管，而且可控级仅在一侧，从而简化结构，降低成本。交流调压器与常规的交流调压变压器相比，它的体积和重量都要小得多。交流调压器的 输出仍是交流电压，它不是正弦波，其谐波分量较大，功率因数也较低。 二、 课程设计名称：单相交流调压电路 在每半个周波内通过对晶闸管开通相位的控制，可以方便的调节输出电压的有效值，这种电路称为交流调压电路。 三、设计条件及设计要求 1设计条件： 电网：220V，50Hz 负载：阻感负载，电阻和电感参数自定，阻抗角不要太大，可在10~30度之间 采用两个晶闸管反向并联结构 采用单节晶体管简易触发电路，单节晶体管分压比η=0.5~0.8之间自选 同步变压器的参数自定 2设计要求： （1）根据设计条件计算晶闸管可能流过的最大有效电流，选择晶闸管的额定电流。 （2）分析晶闸管可能承受到的最大正向、反向电压，选择晶闸管的额定电压。 （3）计算负载阻抗角，得到控制角的实际移相范围。 （4）为了保证调压装置能够正常工作，应使得控制角大于负载阻抗角，根据这个条件合理选择触发电路的自振荡参数（电位器Re及电容C）。 （5）画出完整的主电路图。 四、设计方案及论证 1．主电路的设计 采用阻感性负载，电路由电阻、电感和两个晶闸管反并联组成。 2．原理分析 右图为带阻感负载的单相交流调压电路图及其波形。 设负载的阻抗角为=arctan(wL / R)。如果用导线把晶闸管完全短接，稳态时负载电流应是正弦波，其相位滞后于电源电压u1的角度为。在用晶闸管控制时，由于只能通过出发延迟角α推迟晶闸管的导通，所以晶闸管的触发脉冲应在电流过零点之后，使负载电流更为滞后，而无法使其超前。为了方便，把α=0的时刻仍定义在电源电压过零的时刻，阻感负载下稳态时α的移相范围为 ≤ α ≤π。 3 .计算与分析 当在ωt=α时刻开通晶闸管VT1，负载电流应满足如下微分方程式和初始条件： 解方程得： 式中，；θ为晶闸管导通角。 利用边界条件：时，可求得： 以为参变量，利用上式可以把α和θ的关系用图的一簇曲线来表示，如右图所示。VT2导通时，上述关系完同，只是io极性相反，相位差180° 负载电压有效值： 晶闸管电流有效值为： 负载电流有效值： 4. α的情况 已知，α越小，θ越大；α继续减小到α时，触发VT1，则VT1的导通时间