单相交流调压电路设计
【精品】单相斩控式交流调压电路设计设计课程设计
【精品】单相斩控式交流调压电路设计设计课程设计一、实验目的1、熟悉单相斩波电路的构成和基本工作原理。
2、深刻理解交流半波斩波的不足之处，为此掌握单相斩波控制器的工作原理。
3、通过实验，掌握斩波控制电路的设计方法。
二、实验器材设备1、单相电源。
2、变压器：输入电压220V，输出电压0-48V，输出电流1A。
3、单相斩波控制器电路实验板。
4、万用表。
5、示波器。
三、实验内容1、搭建单相斩波控制器电路实验板电路。
2、通过调节斩波控制器电路实验板中的电位器和可调电阻，实现调节输出电压的目的。
3、测量并记录在不同输出电压下控制器的调节时间，分析控制器电路的工作原理和性能。
4、测量单相斩波控制器实验板电路中的主要电参数，包括输入电压、输出电压和输出电流等。
四、实验原理1、单相斩波电路原理单相斩波电路是一种简单的电源控制电路，通常用于直流电源的切割和变频器的输出。
在单相斩波电路中，电源通过晶体管或三极管等器件进行控制，可通过控制器调整输出电压的大小。
在斩波电路中，斩波开关的导通和截止时间是关键，决定着电路的传输与转换功能。
斩波控制可通过电位器和可调电阻来实现。
斩波电路的原理如图1所示。
由图1可知，当电源接入电路时，输入电压经过变压器的降压作用，接入斩波开关Q1的水平校准电路中。
斩波开关Q1被控制，从而使输出电压发生变化。
当斩波开关Q1导通时，电源通过变压器向输出电容充电。
当斩波开关Q1截止时，输出电容电压呈现指数下降趋势，并释放储藏的能量。
最终，输出电压达到预设值。
2、单相斩波控制器原理单相斩波控制器常用于直流电源的控制，以调节输出电压。
斩波控制器内置反馈控制系统，通过调整开关导通和截止时间来实现输出电压的精确调整。
控制器工作原理如图2所示。
如图2所示，单相斩波控制器由斩波开关、强制电路、反馈电路和输出电路等部分组成。
当输入电源接通时，斩波开关打开，输出电路上升到输入电压。
输出电压与比较器输出电压比较，反馈电路会根据比较结果确定斩波开关的导通和截止时间，使输出电压达到所需值。
单相斩控式交流调压电路设计
单相斩控式交流调压电路设计概述单相斩控式交流调压电路的设计用于对交流电源进行调压控制，使输出电压能够稳定在需求范围内。
本文将对该调压电路的设计原理、电路构成、工作原理以及参数选取等进行全面详细的探讨。
设计原理单相斩控式交流调压电路的设计原理基于斩波调压技术，通过控制晶闸管的导通时间来改变输出电压的大小。
其基本思想是在每个交流周期的一定时刻截止半导体器件的导通，从而将源电压锯齿状的波形转换为脉宽调制形式，通过改变脉宽来调节输出电压。
电路构成单相斩控式交流调压电路主要由以下几个部分构成：输入滤波电路输入滤波电路主要用于对输入电压进行平滑滤波，降低谐波成分，获得稳定的直流电压。
常用的输入滤波电路包括电容滤波电路和电感滤波电路。
斩波电路斩波电路是单相斩控式交流调压电路的核心部分，用于将交流电压转换为可调的脉冲电压。
斩波电路一般由晶闸管、二极管以及继电器等组成。
控制电路控制电路用于生成脉宽调制信号，对晶闸管的导通时间进行控制，从而实现输出电压的调节。
一般采用微处理器或者模拟控制电路来生成控制信号。
输出滤波电路输出滤波电路主要用于对输出脉冲进行滤波平滑，得到稳定的直流输出电压。
常用的输出滤波电路包括电感滤波电路和电容滤波电路。
工作原理单相斩控式交流调压电路的工作原理如下：1.输入电压经过输入滤波电路进行滤波后，进入斩波电路。
2.斩波电路将交流电压转换为可调的脉冲电压，通过控制电路的控制信号对晶闸管进行导通和截止控制，改变输出脉冲的脉宽。
3.输出脉冲经过输出滤波电路进行滤波平滑后，得到稳定的直流输出电压。
参数选取在设计单相斩控式交流调压电路时，需要选取合适的参数来保证电路的稳定性和性能。
主要包括以下几个方面：输入电压范围根据实际应用情况选择合适的输入电压范围，通常是根据供电网络的标准电压范围来确定。
输出电压范围根据需求确定输出电压的范围，确保设计的电路可以满足实际需求。
控制信号频率控制信号频率越高，调压速度越快，但也会增加电路的复杂度和功耗。
单相交流调压电路
东南大学《电力电子技术基础》实验报告实验名称：单相交流调压电路院（系）：自动化专业：自动化姓名：学号：实验室：实验时间：2016 年11月17日评定成绩：审阅教师：目录1实验目的 (3)2单相交流调压电路 (3)2.1交流调压 (3)2.2工作过程 (3)3 MATLAB仿真验证 (5)3.1 同步脉冲触发器 (5)3.2 单相交流调压电路 (7)3.3 相关公式的验证 (11)4 实验小结 (12)1 实验目的学习单相交流调压电路，加深对相关概念和参数的理解，掌握其工作原理以及在不同延迟角下的工作特性。
学习脉冲触发电路，并设计一个同步脉冲触发器。
利用MATLAB仿真验证相关公式的正确性。
2 单相交流调压电路2.1 交流调压交流调压是指交流电压幅值的变换（其频率不变）。
交流调压器通常是指接在交流电源与负载之间，用以实现调节负载电压有效值的电力电子装置，它们可以采用相位控制或通断控制。
2.2 工作过程单相交流调压电路由两只反并联的晶闸管VT1和VT2组成，如图2.1所示。
由于晶闸管为单向开关元件，故用两只普通晶闸管分别作正负半周的开关，当一个晶闸管导通时，它的管压降成为另一个晶闸管的反压使之阻断，实现电网自由换流。
图2.1 单相交流调压电路2.2.1带电阻负载时的工作情况图2.2 电阻负载单相交流调压电路工作波形图2.2中(a)是输入交流电压Ua 波形，(b)和(c)是电阻性负载下不同α的输出交流电压波形。
波形分析：（1） 改变控制角α就可将电源电压“削去”0~α、π~π+α区间一块，从而在负载上得到不同大小的交流电压。
（2） 输出电压不是正弦波，包含一些奇次谐波。
适用于对波形没有要求的场合，例如温度和灯光的调节2.2.2带电阻负载时的数量计算负载电压有效值：U R =√1π∫(√2U a sin ωt)2παdωt =U a √1−2α−sin 2α2π=U a √sin 2α2π+π−απ(U a 为输入交流电压有效值) 负载电流有效值：I R =U R R =U R R √1−2α−sin 2α2π=U R R √sin 2α2π+π−απ输出有功功率：P R =U R I R =U a 2R (1−2α−sin 2α2π)=U a 2R (sin 2α2π+π−απ) 2.2.3输入功率因数PF 和控制角α的关系（1） 输入功率因数为有功功率与视在功率之比 (a) (b)(c)视在功率：S=U a I R输入功率因数:PF=U R I RU a I R=√1−2α−sin2α2π=√sin2α2π+π−απ（2）如图2.3所示，α越大，输出电压越低，输入功率因数也越低。
单相斩控式交流调压电路设计
单相斩控式交流调压电路设计单相斩控式交流调压电路是一种常见的电路设计，它可以将交流电源的电压进行调节，使其符合特定的要求。
本文将介绍单相斩控式交流调压电路的原理、设计和应用。
一、原理单相斩控式交流调压电路的原理是利用斩波器对交流电源进行控制，从而实现电压的调节。
斩波器是一种电子元件，它可以将交流电源的正半周或负半周进行截取，从而得到一个脉冲信号。
这个脉冲信号的宽度可以通过控制斩波器的导通时间来进行调节，从而实现对电压的控制。
在单相斩控式交流调压电路中，斩波器通常采用晶闸管或场效应管。
当斩波器导通时，交流电源的电流会通过斩波器流入负载，从而使负载得到电源的供电。
当斩波器截止时，电源的电流就会被截断，负载也就不再得到电源的供电。
通过不断地重复这个过程，就可以实现对电压的调节。
二、设计单相斩控式交流调压电路的设计需要考虑多个因素，包括电源电压、负载电流、斩波器的选择和控制电路的设计等。
下面将分别介绍这些因素的设计要点。
1. 电源电压电源电压是单相斩控式交流调压电路设计的重要参数，它决定了电路的输出电压范围和负载能力。
一般来说，电源电压越高，输出电压范围就越大，负载能力也就越强。
但是，电源电压过高也会增加电路的复杂度和成本，因此需要根据实际需求进行选择。
2. 负载电流负载电流是单相斩控式交流调压电路设计的另一个重要参数，它决定了电路的输出功率和稳定性。
一般来说，负载电流越大，输出功率就越高，但是电路的稳定性也会受到影响。
因此，在设计电路时需要根据负载的实际需求进行选择。
3. 斩波器的选择斩波器是单相斩控式交流调压电路中最关键的元件之一，它的选择直接影响到电路的性能和稳定性。
一般来说，晶闸管和场效应管是常用的斩波器，它们具有导通压降低、响应速度快等优点。
但是，晶闸管的控制电路比较复杂，而场效应管的价格较高，因此需要根据实际需求进行选择。
4. 控制电路的设计控制电路是单相斩控式交流调压电路中另一个重要的设计要素，它负责控制斩波器的导通和截止。
单相交流调压电路仿真设计
单相交流调压电路仿真设计一、单相交流调压电路原理变压器是单相交流调压电路的核心部件，其主要作用是改变输入交流电压的大小。
变压器由两个或多个线圈组成，其中一个线圈称为初级线圈，另一个线圈称为次级线圈。
交流电压作用在初级线圈上，通过磁耦合作用，可以在次级线圈上产生与输入电压不同的输出电压。
通过调整初级线圈与次级线圈的匝数比，可以实现不同的输出电压。
整流电路主要由二极管构成，用于将交流电压转换为直流电压。
二极管具有单向导电性，可以将交流电压中的正半周或者负半周导通，将其它方向的电压截断。
通过适当选择二极管的导通方向和数量，可以实现不同的整流方式，如半波整流、全波整流等。
滤波电路主要由电容器构成，用于去除整流电路输出电压中的纹波。
在整流电路中，由于二极管导通和截断的不完全性，输出电压中会带有交流成分，称为纹波。
通过选择合适的电容器容值和电阻负载，可以将输出电压中的纹波减小到很小的水平。
在进行单相交流调压电路的仿真设计时，首先需要确定输入电压、输出电压和负载电流等参数。
根据需要的输出电压大小和负载电流大小，可以选择合适的变压器匝数比、二极管种类和数量、电容器容值等。
接下来，可以利用电路仿真软件进行电路图设计，如Proteus、Multisim等。
首先，根据变压器匝数比和输入电压确定初级线圈和次级线圈的参数。
然后，设计整流电路，选择合适的二极管种类和数量，以及电容器和电阻负载参数。
最后，连接电路图中的各个元件，形成完整的单相交流调压电路。
完成电路图设计后，可以对电路进行仿真分析。
通过设置输入电压、输出电压和负载电流等参数，可以模拟电路工作情况。
仿真分析可以得到电路的输入电流、输出电流、纹波大小等参数，以及不同工作条件下的性能指标。
仿真结果可以用于评估电路性能和优化设计。
根据仿真结果，可以调整电路参数，以达到更好的性能要求。
比如，可以尝试不同的变压器匝数比、二极管种类和数量、电容器容值等，看看它们对电路性能的影响。
单相交流调压移相触发电路
单相交流调压移相触发电路
关于单相交流调压移相触发电路介绍如下：
单相交流调压移相触发电路是一种用于调节交流电压的电路，通常由控制电路、检测电路和输出电路组成。
其工作原理是通过控制电路调节触发角的大小，进而改变输出电压的幅值和相位，以达到调节交流电压的目的。
在单相交流调压移相触发电路中，通常采用晶闸管作为开关器件。
当触发角较小时，晶闸管导通的时间较短，输出电压的幅值较低；而当触发角较大时，晶闸管导通的时间较长，输出电压的幅值较高。
通过调节触发角的大小，可以实现对输出电压的幅值和相位进行调节。
此外，单相交流调压移相触发电路还具有以下特点：
1. 调节范围广：通过调节触发角的大小，可以实现对输出电压的幅值和相位进行大幅度调节，从而满足不同负载的需求。
2. 输出波形好：由于采用晶闸管作为开关器件，输出的波形较为平滑，可以减小对负载的冲击。
3. 响应速度快：由于晶闸管的开关速度较快，因此单相交流调压移相触发电路的响应速度也较快，可以快速地调节输出电压。
4. 可靠性高：由于晶闸管具有较高的耐压和电流容量，因此单相交流调压移相触发电路的可靠性也较高。
总之，单相交流调压移相触发电路是一种功能强大、可靠性高的电路，在电力电子、电机控制等领域得到了广泛应用。
斩控式单相交流调压电路设计
斩控式单相交流调压电路设计一、电路结构1.调压变压器：调压变压器用于将输入电压调整为需要的输出电压。
其一次侧连接到交流电源，二次侧连接到斩波电路。
2.斩波电路：斩波电路由开关管和与之配套的电路组成。
开关管负责控制电源的通断，电路则根据开关管的导通状态，控制输出电压。
3.滤波电路：滤波电路用于对输出电压进行平滑处理，减小其峰值值波动。
4.负载：负载是电路的输出部分，可以是电阻、电感或电容等元件。
二、电路原理1.斩波原理斩波电路采用开关管控制输出电源通断，实现对交流电压的控制。
在正半周，开关管导通，电源输出；在负半周，开关管关断，电源不输出。
通过控制开关管的导通时间，可以实现对输出电压的控制。
2.滤波原理滤波电路主要通过电感、电容等元件，对输出电压进行平滑处理，减小其峰值值波动。
电感对交流信号有滤波作用，而电容则具有存储电荷的特性，可以增大负载电流。
三、设计步骤1.确定输出电压根据实际需求，确定所需的输出电压。
2.选择调压变压器根据所需的输出电压和电流，选择合适的调压变压器。
3.选择开关管根据输出电压和负载要求，选择合适的开关管。
常用的开关管有MOSFET和IGBT等。
4.设计斩波电路根据开关管的参数和工作原理，设计和优化斩波电路。
可以使用各种控制技术，如脉冲宽度调制(PWM)等。
5.设计滤波电路根据输出电压的波动情况，选择合适的滤波电路设计。
可以使用RC 滤波电路、LCL滤波电路等。
6.验证电路设计使用仿真软件对电路进行仿真验证，检查输出电压波形是否稳定、峰值值是否满足要求。
根据仿真结果进行优化调整。
7.电路实现与调试根据设计结果，搭建电路原型并进行实际调试。
检查输出电压是否符合要求，观察电路工作是否稳定。
8.性能评估与改进对实际搭建的电路进行性能评估，并进行必要的优化改进。
通过以上步骤，可以设计出符合实际要求的斩控式单相交流调压电路。
在实际应用中，还需要考虑电压变化范围、功率损耗、开关管和滤波元件的选取等问题。
单相交流调压电路课程设计
设计收获：对单相交流调压电路有了更深入的理解和掌握
电路设计：考虑电路的稳定性和可靠性
控制策略：优化控制策略，提高系统的响应速度和稳定性
仿真验证：增加仿真验证的准确性和可靠性
实验验证：加强实验验证，提高设计的实用性和可靠性
创新性：提高设计的创新性和实用性，增加设计的竞争力
团队合作：加强团队合作，提高设计的效率和质量
单相交流调压电路可以调节电压，满足不同设备的需求。
单相交流调压电路可以降低电力系统的损耗，提高能源利用效率。
单相交流调压电路在电机控制中的应用广泛，如家用电器、工业设备等。
单相交流调压电路可以实现对电机的转速、转矩、功率等参数的精确控制。
单相交流调压电路可以提高电机的工作效率，降低能耗。
单相交流调压电路可以延长电机的使用寿命，提高设备的可靠性。
电路设计问题：确保电路设计正确，避免短路、断路等问题
电源问题：确保电源稳定，避免电压波动、电源故障等问题
调试问题：确保调试步骤正确，避免误操作、参数设置错误等问题
故障排除：遇到故障时，根据故障现象进行排查，找出问题所在并解决
单相交流调压电路可以提高电力系统的稳定性和可靠性。
单相交流调压电路在电力系统中的应用广泛，如家用电器、工业设备等。
确定设计目标：实现单相交流调压电路的功能
确定设计要求：满足性能指标、安全性、可靠性等要求
确定设计方法：选择合适的电路拓扑、元器件、控制策略等
确定设计步骤：需求分析、方案设计、仿真验证、硬件实现等
单相交流调压电路的拓扑结构设计实例
单相交流调压电路的拓扑结构选择原则
单相交流调压电路的常见拓扑结构
单相交流调压电路的基本结构
电源提供交流电，变压器将交流电转换为所需的电压，整流器将交流电转换为直流电，滤波器滤除直流电中的交流成分，稳压器稳定直流电的电压。
单相交流调压电路设计
1 概述电力电子技术就是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。
通常所用的电力有交流和直流两种，从公用电网直接得到的电力是交流，从蓄电池和干电池得到的电力是直流。
从这些电源得到的电力往往不能直接满足要求，需进行电力变换。
电力变换通常可分为四大类，即交流变直流（AC-DC）、直流变交流（DC-AC）、直流变直流（DC-DC）、交流边交流（AC-AC）。
交流变直流称为整流，直流变交流成为逆变，直流变直流称为斩波，交流变交流可以是电压或电力的变换，称作交流电力控制，是把一种形式的交流变成另一种形式的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。
把两个晶闸管反并联后串连在交流电路中，通过对晶闸管的控制就可以控制交流输出。
这种电路不改变交流电的频率，称为交流电力控制电路。
在每半个周波内通过对晶闸管的开通相位的控制，可以方便地调节输出电压的有效值，这种电路称为交流调压电路。
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侧电压。
在这些电源中如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；同样，低电压大电流直流电源需要很多晶闸管并联。
这都是十分不合理的。
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可以了。
这样的电路体积小、成本低、易于制造。
2 主电路设计及分析所谓交流调压就是将两个晶闸管反并联后串联在交流电路中，在每半个周波内通过控制晶闸管开通相位，可以方便的调节输出电压的有效值。
交流调压电路广泛用于灯光控制及异步电动机的软启动，也用于异步电动机调速。
此外，在高电压小电流或低电压大电流之流电源中，也常采用交流调压电路调节变压器一次电压。
晶闸管单相交流调压与调功电路设计
晶闸管单相交流调压与调功电路设计晶闸管（thyristor）是一种常用的电子元件，可用于单相交流调压和调功电路的设计。
下面将详细介绍晶闸管单相交流调压与调功电路的设计过程。
一、晶闸管单相交流调压电路设计1.电路组成2.电路原理电路的原理是将交流电压输入到变压器的一侧，然后通过晶闸管控制电路的导通角度来改变输出电压。
3.电路设计步骤（1）选择合适的晶闸管和变压器，根据负载的要求确定需要的输出电压范围。
（2）根据输出电压范围选择合适的电阻和电容元件，用于过滤电路中的谐波。
（3）利用适当的控制电路来控制晶闸管的导通，以达到对输出电压的调节和控制。
4.电路设计要点（1）选择合适的晶闸管和变压器，要考虑其额定电流和功率，以及负载要求的输出电压范围。
（2）合理选择电阻和电容元件，以滤除谐波，确保输出电压质量。
（3）合理设计控制电路，使其能够准确控制晶闸管的导通角度。
1.电路组成2.电路原理电路的原理是将交流电输入到变压器的一侧，然后通过晶闸管控制电路的导通角度来改变输出电功率。
3.电路设计步骤（1）选择合适的晶闸管和变压器，根据负载的要求确定需要的输出功率范围。
（2）合理设计控制电路，使其能够准确控制晶闸管的导通角度。
4.电路设计要点（1）选择合适的晶闸管和变压器，要考虑其额定电流和功率，以及负载要求的输出功率范围。
（2）合理设计控制电路，使其能够准确控制晶闸管的导通角度，以实现对负载电功率的调节和控制。
以上是晶闸管单相交流调压与调功电路的设计过程。
根据具体的应用需求和负载要求，可以选择合适的晶闸管和变压器，并合理设计控制电路，以实现对交流电压和功率的调节和控制。
单相交流调压电路课程设计
单相交流调压电路的设计学院专业姓名学号指导老师目录一、设计任务 (3)二、所用器件 (3)三、设计方案 (3)1.单相交流调压主电路及触发电路图 (3)2.设计指标 (3)3.单相交流调压主电路 (4)4.单相交流调压电路谐波分析 (5)5.单相交流调压触发电路 (5)6.单相交流调压的计算 (10)四、结果分析 (11)五、设计体会 (12)一、设计任务设计一个单相交流调压电路。
输入电压为24V交流，输出交流电压可变，带纯电阻性负载。
二、所用的器件电烙铁焊锡导线万用表双刀单掷开关电路板芯片座电阻：10KΩ---×415KΩ---×21KΩ---×130KΩ---×2510Ω---×2电容：0.0473μF---×2变阻器：6.8KΩ---×2 2.2KΩ---×1晶闸管---×2二极管IN4001---×2三极管s9014c NPN型----×2脉冲变压器变比2:1 ---×2三、设计方案1.单相交流调压主电路及触发电路图如下:2.设计指标（1）输入电压：单相交流24V，50Hz（2）负载性质：电阻3.单相交流调压主电路在上图中晶闸管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()()παπαπωωππα-+==⎰2sin21dsin21121oUttUU负载电流有效值παπαπ-+==2sin21RURUI oo晶闸管电流有效值())22sin1(21sin221121παπαωωππα+-=⎪⎪⎭⎫⎝⎛=⎰R UtdRtUIT电路功率因数παπαπλ-+====2sin211oo1ooUUIUIUSP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。
单相交流调压电路设计
1设计方案选择采用两个普通晶闸管反向并联设计单相交流调压电路2 单相交流调压主电路设计及分析所谓交流调压就是将两个晶闸管反并联后串联在交流电路中，在每半个周波内通过控制晶闸管开通相位，可以方便的调节输出电压的有效值。
交流调压电路广泛用于灯光控制及异步电动机的软启动，也用于异步电动机调速。
此外，在高电压小电流或低电压大电流之流电源中，也常采用交流调压电路调节变压器一次电压。
本次课程设计主要是研究单相交流调压电路的设计。
由于交流调压电路的工作情况与负载的性质有很大的关系，因此下面就反电势电阻负载予以重点讨论。
图2—1为反电势电阻负载单相交流调压电路图。
图中的晶闸管V T1和V T2也可以用一个双向晶闸管代替。
在交流电源U 2的正半周和负半周，分别对V T1和V T2的移相控制角 α进行控制就可以调节输出电压。
图2—1 反电势电阻负载单相交流调压电路图正、负半周α起始时刻（α=0），均为电压过零时刻。
在t ωα=时，对V T1施加触发脉冲，当V T1正向偏置而导通时，负载电压波形与电源电压波形相同；在t ωπ=时，电源电压过零，因电阻性负载，电流也为零，V T1自然关断。
在t ωπα=+时，对V T2施加触发脉冲，当V T2正向偏置而导通时，负载电压波形与电源电压波形相同；在2t ωπ=时，电源电压过零，V T2自然关断。
当电源电压反向过零时，由于反电动势负载阻止电流变化，故电流不能立即为零，此时晶闸管导通角θ的大小，不但与控制角α有关，而且与负载阻抗角φ有关。
两只晶闸管门极的起始控制点分别定在电源电压每个半周的起始点。
稳态时，正负半周的相等，负载电压波形是电源电压波形的一部分，负载电流（电源电流）和负载电压的波形相似。
3 触发电路设计晶闸管触发电路的作用是产生符合要求的门极触发脉冲，保证晶闸管在需要要的时刻有阻断转为导通。
广义上讲，晶闸管触发电路往往还包括对其触发时刻进行控制的相位控制电路，但这里专指脉冲的放大和输出环节。
单相交流调压电路的设计
摘要交流调压电路广泛用于灯光控制（如调光灯和舞台灯光控制）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；同样，低电压大电流直流电源需要很多晶闸管并联。
这都是十分不合理的。
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这样的电路体积小、成本低、易于设计制造。
单相交流调压电路是对单相交流电的电压进行调节的电路。
用在电热制、交流电动机速度控制、灯光控制和交流稳压器等合。
与自耦变压器调压方法相比，交流调压电路控制简便，调节速度快，装置的重量轻、体积小，有色金属耗也少关键词：交流；调压；电动机调速；电力系统；变压器；ABSTRACTAc voltage circuit is widely used in lighting control (such as dimmer and stage lighting control) and asynchronous motor, also used in the soft start-up induction motor drive. In the power system, the circuit is also often used to reactive power of continuous adjustment. In addition, in high voltage and low voltage, current, or small current dc power supply, often also adopt ac voltage transformer voltage regulating circuit. In these power such as using thyristor rectifier circuit control of high voltage, low current controlled dc power needs many thyristor series, Similarly, low voltage dc current needs many thyristor parallel. This is very reasonable. Adopt ac voltage transformer voltage circuit in the side, the voltage and current are moderate, as in transformer with diode rectifier side. This circuit, small volume, low cost, easy to design and manufacture.Single-phase ac voltage circuit of single-phase ac voltage is to adjust the circuit. Used in electric heating system, ac motor speed control, lighting control and ac stabilizer etc. Since the voltage transformer with decoupling method, exchange regulating circuit control and speed regulation, the device, light weight, small size, non-ferrous metal consumption is lessKey words: communication; Voltage regulation; Motor drive; Power system; Transformer;目录1 单相交流调压电路设计目的及务 (5)1．1设计目的 (5)1.2设计要求及分析 (5)1.3 设计方案选择 (5)2 单相交流调压主电路设计及分析 (5)2.1电阻负载 (6)2.1.1建立模型仿真 (6)2.1.2仿真参数设置 (6)2.1.3结果分析 (10)2.2阻负载感 (11)3 触发电路 (16)4 保护电路 (18)4.1保护电路设计 (18)4.2过电压的产生及过电压保护 (18)4.3晶闸管过电流保护 (19)5 总电路图 (21)6 单相交流调压电路参数设定与计算 (21)6.1单相交流调压变流器参数设定 (21)6.2单相交流调压变流器电路分析 (21)6.3输出平均电压、电流及输出有功功率 (22)7 总结与体会 (24)参考文献 (25)致谢 (26)附录 (27)1单相交流调压电路设计目的及任务1.1设计目的电力电子技术是专业技术基础课，做课程设计是为了让我们运用学过的电路原理的知识，独立进行查找资料、选择方案、设计电路、撰写报告、制作电路等，进一步加深对变流电路基本原理的理解，提高运用基本技能的能力，为今后的学习和工作打下良好的基础，同时也锻炼了自己的实践能力。
单相交流调压电路的设计
单相交流调压电路的设计单相交流调压电路是一种用于将交流电转换为可控的直流电的电路。
它通常被应用在一些需要稳定的直流电源的场合，如电子设备、通信设备等。
本文将介绍单相交流调压电路的设计原理和步骤，并且具体以整流电路、滤波电路和稳压电路为例进行讲解。
首先，我们需要了解一些关键的基础知识。
在交流电中，电压的大小和方向会随时间的推移而不断变化，通常表示为正弦波形状。
而直流电则是电压和电流一直保持不变的。
单相交流调压电路的任务就是将输入的交流电转换成稳定的直流电，其中关键的步骤包括整流、滤波和稳压。
整流器是单相交流调压电路的第一步。
它通过将交流电中的部分波形进行剪切，只保留正半周或负半周的波形。
最常见的整流电路是单相半波整流电路和单相全波整流电路。
在单相半波整流电路中，只有交流电的正半周波形被保留下来，而负半周波形则被消除。
而在单相全波整流电路中，整个正弦波形都被保留下来。
接下来是滤波电路的设计。
滤波电路用于将整流后的电流进行平滑，以去除剩余的交流成分，得到更稳定的直流电。
滤波电路通常由电容器和电感组成。
电容器将电流平滑化，而电感则可帮助去除电压中的高频成分。
不同滤波电路的特点和应用需求有所不同，常用的滤波电路有LC滤波电路和LCL滤波电路。
最后一步是稳压电路的设计。
稳压电路用于保持输出电压在一个设定的范围内，即使输入电压和负载的变化。
常用的稳压电路包括电压稳定器和开关稳压电路。
电压稳定器是通过调整输出电压中的电流来实现的，开关稳压电路则是通过快速开关电流来调整电压并保持其稳定。
在进行单相交流调压电路的设计时，需要根据实际的应用需求来选择合适的整流电路、滤波电路和稳压电路。
在设计过程中，还需要考虑到输入电压的范围、负载变化、输出电压的稳定性等因素。
此外，还需要进行电路参数的计算和分析，以确保电路可以正常工作。
总结起来，单相交流调压电路的设计包括整流、滤波和稳压三个关键步骤。
通过合理选择和设计这些电路，可以将交流电转换为稳定的直流电，并满足特定应用的需求。
单相交流调压电路PPT课件
(c)脉冲信号： 在晶闸管门极触发电路中使用脉冲信号，不仅便于
控制脉冲出现时刻，降低晶闸管门极功耗，还可以通过变 压器的双绕组或多绕组输出，实现信号的隔离输出。因此， 触发信号多采用脉冲形式。
二 触发电路的要求
(a)触发信号应有足够的功率(触发电压、触发电流) (b)触发脉冲信号应有一定的宽度
第二节 触发电路
• 综合两种方案：电阻性负载和阻感性负载 都具有调压功能，都能调压到设计电压调 压范围内，但是电阻性负载谐波电流含量 要多些，当α相同时，阻感负载阻抗角增大， 谐波含量也有所减少。考虑到性能指标、 输出电压的稳定性、对电网的影响，所以 选择方案二阻感性负载。
单元电路的设计
电路采用单相交流调压器带阻感负载时的电路图如4.1所示， 在负载和交流电源间用两个反并联的晶闸管T1、T2相连。
并联的二极管在换相结束后不能立刻恢复阻断，因
而有较大的反向电流流过，当恢复了阻断能力时，
该反向电流急剧减小，会由线路电感在器件两端感
应出过电压。
•
(b) 关断过电压：全控型器件关断时，正向
电流迅速降低而由线路电感在器件两端感应出的过
电压。
S F
T
C
D
RC1 RC2
SDC
LB
M
U
RV RC3 RC4
第一节 过电压的产生与保护 第二节 过电流的产生与保护
第一节 过电压的产生与保护
•
电力电子装置可能的过电压有外因过电压和内
因过电压两种。外因过电压主要来自雷击和系统中
的操作过程（由分闸、合闸等开关操作引起）等。
内因过电压主要来自电力电子装置内部器件的开关
过程，它包括：
•
(a) 换相过电压：晶闸管或与全控型器件反
单相交流调压电路设计
单相交流调压电路设计稳压二极管电路是最简单和常见的单相交流调压电路。
它由稳压二极管、电阻和电容组成。
稳压二极管是一种特殊的二极管，具有稳定的电压特性。
通过选择适当的稳压二极管，可以实现不同的输出电压。
稳压二极管将高压输入电压降低到稳定的输出电压，并且在电压波动时能够保持输出电压不变。
电阻和电容则用于过滤输入电压的噪声和脉动。
变压器调压电路是另一种常见的单相交流调压电路。
它由变压器、开关元件、控制电路和滤波电路组成。
变压器通过改变输入电压的变比来调节输出电压。
开关元件根据控制电路的信号周期性地开关，通过改变开关时间比例来控制输出电压的大小。
滤波电路用于过滤电压中的脉动和噪声，以获得稳定的输出电压。
电子管调压电路是一种通过调节电子管工作状态来控制输出电压的调压电路。
它通常由电子管、电源电路和控制电路组成。
电子管通过调整灯丝电流、阳极电压或阴极电流等参数，改变电子管内部的工作状态，从而实现输出电压的调节。
控制电路用于检测输出电压，并根据需要调节电子管的工作状态。
电子管调压电路具有调节范围广、反应速度快等优点，适用于对输出电压要求较高的应用场合。
单相交流调压电路的设计需要考虑多个因素，包括负载要求、电源电压范围、输出电压精度、稳定性要求等。
在设计过程中，需要根据具体的需求选择合适的调压电路，并合理选择元器件，进行电路分析和仿真，确保电路的稳定性和可靠性。
同时，还需要进行电路的标定和校准，以确保输出电压的准确性和稳定性。
在实际应用中，单相交流调压电路广泛应用于电子设备、仪器仪表、通信设备等领域。
它可以提供稳定可靠的电源，为这些设备的正常运行提供保障。
同时，它还可以提供精确控制的电源，满足不同设备对电压的要求，提高设备的性能和可靠性。
总之，单相交流调压电路是一种重要的电气设备，用于将交流电压进行调节，以满足特定的需求。
它通过选择适当的调压电路和合理设计电路参数，可以实现稳定可靠的输出电压。
在实际应用中，需要根据具体需求选择合适的调压电路，并对电路进行分析和仿真，以确保电路的稳定性和可靠性。
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1 设计目的和要求分析设计一个单相交流调压电路，要求触发角为45 度. 反电势负载E=40伏，输入交流U2=210伏。
分有LB和没有LB两种情况分析.L足够大，C足够大要求分析：1. 单相交流调压主电路设计，原理说明；2．触发电路设计，每个开关器件触发次序与相位分析；3．保护电路设计，过电流保护，过电压保护原理分析；4．参数设定与计算(包括触发角的选择，输出平均电压，输出平均电流，输出有功功率计算，输出波形分析，器件额定参数确定等可自己添加分析的参数) ；由以上要求可知该系统设计可分为四个部分：交流调压主电路设计、触发电路设计、保护电路设计及相关计算和波形分析部分。
下面分别做详细的介绍。
2 设计方案选择采用两个普通晶闸管反向并联设计单相交流调压电路3 单相交流调压主电路设计及分析所谓交流调压就是将两个晶闸管反并联后串联在交流电路中，在每半个周波内通过控制晶闸管开通相位，可以方便的调节输出电压的有效值。
交流调压电路广泛用于灯光控制及异步电动机的软启动，也用于异步电动机调速。
此外，在高电压小电流或低电压大电流之流电源中，也常采用交流调压电路调节变压器一次电压。
本次课程设计主要是研究单相交流调压电路的设计。
由于交流调压电路的工作情况与负载的性质有很大的关系，因此下面就反电势电阻负载予以重点讨论。
1图1、图2分别为反电势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U2的正半周和负半周，分别对VT1 和VT2 的移相控制角进行控制就可以调节输出电压。
图1 反电势电阻负载单相交流调压电路图图2 输入输出电压及电流波形图正、负半周起始时刻（=0），均为电压过零时刻。
在t 时，对VT1施加触发脉冲，当VT1正向偏置而导通时，负载电压波形与电源电压波形相同；在 t 时，电源电压过零，因电阻性负载，电流也为零，VT1 自然关断。
在t 时，对VT2 施加触发脉冲，当VT2正向偏置而导通时，负载电压波形与电源电压波形相同；在t 2 时，电源电压过零，VT2自然关断。
当电源电压反向过零时，由于反电动势负载阻止电流变化，故电流不能立即为零，此时晶闸管导通角的大小，不但与控制角有关，而且与负载阻抗角有关。
两只晶闸管门极的起始控制点分别定在电源电压每个半周的起始点。
稳态时，正负半周的相等，负载电压波形是电源电压波形的一部分，负载电流（电源电流）和负载电压的波形相似。
4 触发电路设计晶闸管触发电路的作用是产生符合要求的门极触发脉冲，保证晶闸管在需要要的时刻有阻断转为导通。
广义上讲，晶闸管触发电路往往还包括对其触发时刻进行控制的相位控制电路，但这里专指脉冲的放大和输出环节。
晶闸管触发电路应满足下列要求：1）触发脉冲的宽度应保证晶闸管可靠导通，对反电动势负载的变流器应采用宽脉冲或脉冲列触发；2）触发脉冲应有足够的幅度，对户外寒冷场合，脉冲电流的幅度应增加为器件最大触发电流的3-5倍，脉冲前沿的陡度也许增加，一般需达1-2A/us；3）所提供的触发脉冲应不超过晶闸管门极的电压、电流和功率定额，且在门极伏安特性的可靠触发区域之内；4）应有的抗干扰性能、温度稳定性及与主电路的电气隔离。
根据以上要求分析，采用KC05 移相触发器进行触发电路的设计。
KCO5可控硅移相触发器适用于双向可控硅或两只反向并联可控硅的交流相位控制。
KC05引脚图如图3所示：图 3KC 05 引脚图KC05触发芯片具有锯齿波形好，移相范围宽，控制方式简单，易于集中控制，有失交保护，输出电流大等优点，是交流调光，调压的理想电路。
KC05电路也适用于作半控或全控桥式线路的相位控制。
同步电压由KC05的15、16脚输入，在TP1点可以观测到锯齿波，RP1电位器调节锯齿波的斜率，Rp2电位器调节移相角度，触发脉冲从第9脚，经脉冲变压器输出。
调节电位器RP1，观察锯齿波斜率是否变化，调节RP2，可以观察输出脉冲的移相范围如何变化单相交流调压触发电路原理图如图4所示：图4 单相交流调压触发电路原理图5 保护电路设计在电力电子电路中，除了电力电子器件参数选择合适、驱动电路设计良好外，采用合适的过电压、过电流、du/dt保护和di/dt保护也是必要的。
1过电压的产生及过电压保护电力电子装置中可能发生的过电压分为外因过电压和内应过电压两类。
外应过电压主要来自雷击和系统中的操作过程等外部原因，包括：1）操作过电压：由分闸、合闸等开关操作引起的过电压，快速直流开关的切断等经常性操作中的电磁过程引起的过压。
2）雷击过电压：由雷击引起的过电压。
内因过电压主要来自电力电子装置内部器件的开关过程，包括：1）换相过电压：由于晶闸管或者全控器件反并联的续流二极管在换相结束后不能立刻恢复阻断能力，因而有较大的反向电流流过，使残存的载流子恢复，当其恢复了阻断能力时，反向电流急剧减小，这样的电流突变会因线路电感而在晶闸管阴阳极之间或与续流二极管反并联的全控型器件两端产生过电压。
2）关断过电压：全控型器件在较高的频率下工作，当器件关断时，因正向电流的迅速降低而由线路电感在器件两端感应出的过电压。
过压保护要根据电路中过压产生的不同部位，加入不同的保护电路，当达到—定电压值时，自动开通保护电路，使过压通过保护电路形成通路，消耗过压储存的电磁能量，从而使过压的能量不会加到主开关器件上，保护了电力电子器件。
为了达到保护效果，可以使用阻容保护电路来实现。
将电容并联在回路中，当电路中出现电压尖峰电压时，电容两端电压不能突变的特性，可以有效地抑制电路中的过压。
与电容串联的电阻能消耗掉部分过压能量，同时抑制电路中的电感与电容产生振荡，过电压保护电路如图5所示。
图5 RC阻容过电压保护电路图2过电流保护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。
当器件击穿或短路、触发电路或控制电路发生故障、出现过载、直流侧短路、可逆传动系统产生环流或逆变失败，以及交流电源电压过高或过低、缺相等，均可引起过流。
由于电力电子器件的电流过载能力相对较差，必须对变换器进行适当的过流保护。
采用快速熔断器是电力电子装置中最有效、应用最广的一种的过流保护措施。
图 6 过电流保护电路图过电流保护电路如图6所示，其中交流侧接快速熔断器能对晶闸管元件短路及直流侧短路起保护作用，但要求正常工作时，快速熔断器电流定额要大于晶闸管的电流定额，这样对元件的短路故障所起的保护作用较差。
直流侧接快速熔断器只对负载短路起保护作用，对元件无保护作用。
只有晶闸管直接串接快速熔断器才对元件的保护作用最好，因为它们流过同—个电流．因而被广泛使用。
电子电路作为第一保护措施，快熔仅作为短路时的部分区段的保护，直流快速断路器整定在电子电路动作之后实现保护，过电流继电器整定在过载时动作。
6 单相交流调压电路参数设定与计算1）单相交流调压变流器参数设定：要求触发角为45 度，反电势负载E=40伏，输入交流U 2 =210 伏。
分有LB 和没有 LB 两种情况分析，L 足够大，C 足够大。
2）单相交流调压变流器电路分析：在单相交流调压电路原理图中，晶闸管VT1 和VT2 也可以用一个双向晶闸管代替。
在交流电源U2的正半周和负半周，分别对 VT1 和VT2 的开通角进行控制就可以调节输出电压。
正负半周起始时刻（=0）均为电压过零时刻。
在稳态情况下应是正负半周的相等，可以看出，负载电压波形是电源电压波形的一部分，负载电流和负载电压的波形相同。
3)输出平均电压、电流及输出有功功率的计算首先设定电阻值R 100 ，分有 LB 和没有 LB 两种情况分析。
当没有漏感LB 时，设上述电路在开通角为 时，负载电压的有效值为U0、负载电流有效值为 I0、晶闸管电流有效值为IVT 和电路功率因数为 。
根据公式计算得出如下结果：U 0 ===201.87V(1)U 0 I 0 ==2.02A(2)R1ππ +α∫ α( 2U 2 sin ωt) d(ωt)21 2π π +α ∫( 2U sinwt α2 R) 2d (wt)I VT ==1.43A (3)P U 0I 0λ===0.961(4)S U 2I 0当考虑漏感LB 时，实际上变压器绕组总有漏感。
由于电感对电流变化起阻碍作用，电感电流不能突变，因而换相过程不能瞬间完成，而是会持续一段时间。
下面分析漏感LB 在换相过程中对相关参数的影响。
换相过程中，输出电压瞬时值为di k di kUa Ub U d Ua L BUb L Bdtdt2(5)由此可知，在换相过程中，整流电压U d 为同时的两个晶闸管随对应的两个相电压的平均值。
与不考虑变压器漏感时相比，每次换相U d 减少了一块，导致 U d 平均是减低，降低多少用ΔU d 表示，称为换相压降。
(6)UdX B I d其中X B =w L B 。
X B 为漏感 L B 的变压器折算到二次项的漏电抗。
同时我们可以得到换相重叠角γ，通过下式可得到。
coscos( )I d X B (7)换相重叠角γ随其它参数变化的规律如下：当Id 越大时则γ越大；当X B 越大时γ越大；当 <=90°时， 越小则γ越大。
漏感对电路影响结果分析如下：（1）出现换相重叠角γ，整流输出电压平均值Ud 降低。
（2）整流电路的工作状态增多（3）晶闸管的di /d t 减小，有利于晶闸管的安全开通。
有时人为串入进线电抗器以抑制晶闸管的di /dt 。
（4）换相时晶闸管电压出现缺口，产生正的du/dt ，可能使晶闸管误导通，为此必须加吸收电路。
2U 2（5）换相使电网电压出现缺口，成为干扰源。
7 单相交流调压电路的谐波分析单相交流调压电路的负载电压和负载电流均不是正弦波，含有大量谐波。
下面以电阻负载为例，对负载电压U0进行谐波分析。
由于波形正负半波对称，所以不含直流分量和偶次谐波。
8 设计小结与体会这次电力电子技术课程设计，让我们有机会将课堂上所学的理论知识运用到实际中。
并通过对知识的综合利用，进行必要的分析，比较。
从而进一步验证了所学的理论知识。
同时，这次课程设计也为我们以后的学习打下基础。
指导我们在以后的学习，多动脑的同时，要善于自己去发现并解决问题。
这次的课程设计，还让我知道了最重要的是心态，在你拿到题目时会觉得困难，但是只要充满信心，就肯定会完成的。
通过电力电子技术课程设计，我加深了对课本专业知识的理解，平常都是理论知识的学习，在此次课程设计中，真正做到了自己查阅资料、完成一个基本汇编程序的设计。
在此次的设计过程中，我更进一步地熟悉了单相交流调压电路的原理以及触发电路的设计。
当然，在这个过程中我也遇到了困难，通过查阅资料，相互讨论，我准确地找出错误所在并及时纠正了，这也是我最大的收获，使自己的实践能力有了进一步的提高，让我对以后的工作学习有了更大的信心。