单相交流调压电路
单相交流调压电路
wt
当wt 时，i0 0，可得：
sin( ) sin( )etan
6.1.1 单相交流调压电路
VT1
☞负载电压有效值Uo
Uo
1
(
2U1 sin wt)2 d (wt)
U1
1 sin 2 sin(2 2 )
2
VT1
6.1.1 单相交流调压电路
☞晶闸管电流有效值IVT
IVT
1
2
2U1 Z
sin(wt
)
sin(
wt
)e tan
2
d(w t )
U1 sin cos(2 )
2 Z
c os
☞负载电流有效值Io
Io 2IVT
☞晶闸管电流IVT的标么值
I VTN I VT
Z 2U1
6.1.1 单相交流调压电路
sin( ) sin( )etan
引言
本章主要讲述 交流-交流变流电路
把一种形式的交流变成另一种形式交流的电路
交流电力 控制电路
只改变电压,电 流或控制电路
交流调压电路 相位控制
的通断,而不改 变频率的电路。
交流调功电路
通断控制
变频电路
交交变频 直接
改变频率的电路 交直交变频 间接
6.1 交流调压电路
6.1.1 单相交流调压电路 *6.1.2 三相交流调压电路
电源电流不含低次谐 波，只含和开关周期T有 关的高次谐波。
功率因数接近1。
图6-8 电阻负载斩控式交流调压电路波形
6.2 其他交流电力控制电路 6.2.1 交流调功电路 6.2.2 交流电力电子开关
6.1 交流调压电路·引言
■把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输出。
单相交流调压电路
单相交流调压电路交流-交流变流电路：把一种形式的交流变成另一种形式交流的电路。
直接方式即无中间直流环节，间接方式即有中间直流环节交流-交流变换电路可以分为间接方式（有中间直流环节）直接方式（即无中间直流环节）直接方式有交流电力控制电路和变频电路交流电力控制电路：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。
变频电路：改变频率的电路把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输出。
Ø交流电力控制电路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，调节输出电压有效值的电路。
交流调功电路以交流电的周期为单位控制晶闸管的通断，改变通态周期数和断态周期数的比，调节输出功率平均值的电路。
交流电力电子开关：串入电路中根据需要接通或断开电路的晶闸管。
02异步电动机软起动。
04供用电系统对无功功率的连续调节。
01灯光控制（如调光台灯和舞台灯光控制)。
03异步电动机调速。
05在高压小电流或低压大电流直流电源中，用于调节变压器一次电压。
应用图1 阻性负载单相交流调压电路及波形电阻负载Ø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。
基本的数量关系Ø负载电压有效值U0负载电流有效值I0--式1---式2Ø晶闸管电流有效值ITØ功率因数λ----式3----式4图1 阻性负载单相交流调压电路及波形Ø电阻性负载时，控制角 移相范围为0~π ，随着α增大，U0逐渐减小。
电阻性负载及各处波形如图2所示。
由于电感的储能作用，负载电流 会在电源电压 u1过零后再延迟一段时间后才能降为零，延迟的时间与负载的功率因数角 有关。
晶闸管的关断是在电流过零时刻，因此，晶闸管的导通时间θ 不仅与触发控制角α 有关，还与负载功率因数角有φ关，必须根据α与α 的关系分别讨论。
由于θ=π 时意味着负载电流i0 连续， θ ＜ π时意味i0 断续，因此也表达了电流连续与否的运行状态。
单相交流调压电路的电路构成
2U1 (cos 2 1) 2
b1
2U1 sin 2 2( )
2
an
2U1
n
1
1
cos(n
1)
1
1 cos(n
n 1
1)
1
(n=3,5,7,…)
bn
2U1
n
1
1
sin(n
1)
1 sin(n n 1
引言
◆交流-交流变流电路：把一种形式的交流变成另一种形式交流的 电路。
◆交流-交流变换电路可以分为直接方式（即无中间直流环节）和 间接方式（有中间直流环节）两种。
◆直接方式 ●交流电力控制电路：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。 ●变频电路：改变频率的电路。
1/50
6.1 交流调压电路 6.1.1 单相交流调压电路 6.1.2 三相交流调压电路
2
(6-8)
▲晶闸管电流有效值IVT
图6-3 单相交流调压电路以 为参变量的 和关系曲线
I VT
1
2
2U1 Z
s in(w t
)
sin(
wt
)e tg
2
d(w t )
U1
sin c os(2 )
3/50
6.1.1 单相交流调压电路
动画
u1
O
wt
uo
O
wt
io
uO
wt
VT
O
wt
图6-1 电阻负载单相交流调压电 路及其波形
单相交流调压电路(电阻负载)
实验一：单相交流调压电路(电阻负载)一、 实验容对单相交流调压电路的原理能够理解，并能够通过MATLAB 仿真得出当α为不同角度时的仿真波形。
最后通过分析仿真波形来了解单相交流调压电路（电阻负载）的工作情况。
电路模型由交流电源、反并联的两个晶闸管、触发模块、电阻负载组成。
单相交流调压电路（电阻负载）如图1-1所示。
我所要分析的问题是α为不同值时，输出电压及电流的波形变化。
图1-1二、 实验原理图1-1为纯电阻负载的单相调压电路。
图中晶闸管VT1和VT2反并联连接与负载电阻R 串联接到交流电源U 2上。
当电源电压正半周开始时出发VT1，负半周开始时触发VT2，形同一个无触点开关，允许频繁操作，因为无电弧，寿命特长。
在交流电源的正半周αω=t 时，触发导通VT1，导通角为1θ= απ-；在负半周αω=t +π时，触发导通VT2，导通角为2θ= απ-。
负载端电压U 为下图所示斜线波形。
这时负载电压U 为正弦波的一部分，宽度为（απ-），若正负半周以同样的移相角α触发VT1和VT2，则负载电压U 的宽度会发生变化，那么负载电压有效值也将随α角而改变，从而实现交流调压。
三、 实验步骤在MATLAB 新建一个Model ，命名为zuxingfuzai ，同时模型建立如下图所示图1-2 电阻负载的电路建模图四、仿真结果仿真参数：选择ode23tb算法，将相对误差设置为1e-3，开始仿真时间设置为0，停止仿真时间设置为0.06，其他的选项为默认设置。
模型参数设置参数设置为频率（Frequency）为50Hz，电压幅值100V，“measurements”测量选“V oltage” 其他为默认设置，如图所示触发信号uG1参数设置：幅值（Amplitude）电压为12V；周期（Period）为0.02s；占空比（Pulse Width）为40%；时相延迟（Phase delay）为（α*0.02/360）其他为默认设置，如图所示。
单相交流调压电路
一、几种交流调压电路 1、简单双向晶闸 管交流调压电路
RL 1 VD ~220V R C1 Q 2
2、触发二极管 交流调压电路
RLT
VD
u
C1
C2
图B
VT
VD RP ~220V
M
VD1
VD2
C VD3 VD4
3、单结晶体管触发电路
RL
R1 VD1 VD2 R2 R3 V2 VD3 VD4
第四章
单相交流调压电路的分析
A. 反并联电路 B. 混合反并联电路
May 1, 2003
北方交通大学电气工程学院
4-4
第四章
单相交流调压电路的分析（续）
• 电感性负载 a. 电路 b. 电压与电流波形
May 1, 2003
北方交通大学电气工程学院
4-12
第四章 e. 几种典型情况： (1) = 0
(2) 不等于 0 < 180
May 1, 2003 北方交通大学电气工程学院 4-15
第四章 (3) =
(4)
窄脉冲 宽脉冲
May 1, 2003
北方交通大学电气工程学院
4-16
图C
RP
R4 V1
R5
~170V
VD5 TP
VT
C
θ RT
4、程控单结管触发的交流调压电路
RL
L1
VD1 C1 VD2 RP R1 R2 R3 R5
UG
UA C2 VD3 L2 VD4 V
PUT
VT TP C3 VD5
~220V
R4
二、单相交流调压电路分析
1、纯电阻负载 2、感性负载 （1） α ＞φ （2） α =φ （3）α ＜φ A、窄脉冲 B、宽脉冲或脉冲序列
单相交流调压电路工作原理
单相交流调压电路工作原理
单相交流调压电路通过电子器件（如二极管、晶闸管）的导通和截止控制，改变电源所提供的交流电压的大小，以实现对负载端的电压调节。
具体工作原理如下：
1. 整流：交流调压电路首先将交流电源的电压通过二极管桥等电路改变为半波或全波的单向脉动直流信号。
当交流电压为正向时，二极管处于导通状态，电流经过；当交流电压为反向时，二极管处于截止状态，电流不通过。
2. 滤波：由于整流后的脉动直流信号仍然含有较大的纹波，因此需要通过电容器等滤波元件，去除纹波成分，使直流电压更为稳定。
3. 调压：在滤波后得到的稳定直流电压基础上，通过调节电子器件（如可控硅）的导通时间，改变电路中电流的流动，进而改变负载端的电压大小。
例如，当电子器件导通时间较长时，电路中电流流过的时间增加，负载端的电压也会增加。
4. 反馈控制：为了实现在不同负载下仍能维持稳定的输出电压，通常需要设置反馈控制回路。
该回路根据负载端的电压变化，自动调整电子器件的导通时间，使得输出电压稳定在设定值。
单相交流调压电路工作原理的关键是通过整流、滤波、调压和反馈控制等环节实现对交流电压的调节和稳定输出。
这样可以满足不同负载的电压需求，应用于各种电力电子设备和电路中。
电力电子技术实验五之单相交流调压电路
-15V
FBS(速度变换器)
1
RP
2
DZS(零速封锁器)
3
1
封锁
RP 4 2S2
解除
3
&1
+15V
-15V
MCL-33
+15V
0V
-15V
低压直流 电源输入
同步电源观察孔 脉冲观察孔
脉冲断
脉冲通
12345 6
Uct
+15V
Ub
移相控制电压
偏移电压
脉冲放大
Ublf
Ublr
控制
MCL-33挂件右上部触发脉冲通断开关 全部按起（脉冲通状态）。
MCL-31 低压控制电路及仪表
G(给定)
+15V RP1 RP1
RP2 -15V RP2
S1
S2
S1
正给定 -+
给定
S2
负给定 0V
V
+15V
低 压 电 源
给定电压显示
-15V
FBS(速度变换器)
1
RP
2
DZS(零速封锁器)
3
1
封锁
RP 4 2S2
解除
3
&1
+15V
-15V
MCL-33
+15V
0V
G(给定)
+15V RP1 RP1
RP2 -15V RP2
S1
S2
S1
正给定 -+
给定
S2
负给定 0V
V
+15度变换器)
1
RP
2
DZS(零速封锁器)
3
单相 buck 型交流调压电路
单相 buck 型交流调压电路
单相buck型交流调压电路是一种常见的电路拓扑结构，用于将交流电压降低到所需的水平。
它通常由一个开关元件（如MOSFET）和一个电感器组成。
当输入交流电压施加到电路上时，开关元件周期性地开关，从而使电感储能并将电压降低。
以下是对单相buck型交流调压电路的多个角度的分析：
1. 原理，单相buck型交流调压电路基于脉宽调制（PWM）原理工作。
通过控制开关元件的导通时间，可以调节输出电压的大小。
当开关元件导通时，电感储能，而当开关元件关断时，储能电感释放能量，从而降低输出电压。
2. 优点，单相buck型交流调压电路具有简单、高效、成本低的特点。
它可以有效地降低输入电压，适用于许多电子设备和应用场合。
3. 缺点，然而，单相buck型交流调压电路的输出电压受输入电压波动的影响较大，稳压能力相对较弱。
此外，开关元件的损耗也会影响电路的效率。
4. 应用，单相buck型交流调压电路广泛应用于各种电源供电
系统、电动汽车充电桩、LED照明等领域，以及需要对交流电压进
行调节的场合。
5. 设计考虑，在设计单相buck型交流调压电路时，需要考虑
输入电压范围、输出电压稳定性、开关元件的选型和散热设计等因素，以确保电路的性能和稳定性。
总的来说，单相buck型交流调压电路是一种常见且实用的电路
拓扑结构，通过合理的设计和控制可以实现对交流电压的有效调节，满足各种电子设备和系统的需求。
单相交流调压电路
交流电力 控制电路
交交变频
变频电路 改变频率的电路 交直交变频
直接
间接
6.1 交流调压电路
6.1.1 单相交流调压电路 *6.1.2 三相交流调压电路
6.1 交流调压电路·引言
■把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输出。
■交流电力控制电路
◆交流调压电路：在每半个周波内通过对晶闸管开
u
o
= P 2
输出电压
=0
P
平均输出电压
=
P
2
O
wt
6.3.1 单相交交变频器
2) 整流与逆变工作状态 把交交变频电路理想
化，忽略变流电路换相时
uo的脉动分量，就可把电 路等效成右所示的正弦波 交流电源和二极管的串联。 为避免两组变流器
之间产生环流，两组变
流电路采取无环流工作 方式，即一组变流电路 工作时，封锁另一组变 流电路的触发脉冲。
t
t VT 1 VT 2 t1 t2 t t
uC
uVT 1 iC
TSC理想投切时刻原理说明
6.3 交交变频电路
6.3.1 单相交交变频电路 6.3.2 三相交交变频电路
6.3.1 单相交交变频电路
晶闸管交交变频电路，也称周波变流器，把电网
频率的交流电变成可调频率的交流电的变流电路，属
于直接变频电路。
6.3.1 单相交交变频器
为使uo波形接近正弦波，可按正弦规律对角进行调制。 在输出电压半个周期内让a角按正弦规律从90°减到 0°，再增加到90°，每个控制间隔内的平均输出电压就 按正弦规律从零增至最高，再减到零。 另外半个周期可对N组进行同样的控制。 uo由若干段电源电压拼接而成，在uo的一个周期内， 包含的电源电压段数越多，其波形就越接近正弦波。
单相交流调压电路
一、 单相交流调压电路（电阻负载）1 原理分析如图1-1为纯电阻负载的单相调压电路。
图中晶闸管VT1和VT2反并联连接与负载电阻R 串联接到交流电源U 2上。
当电源电压正半周开始时出发VT1，负半周开始时触发VT2，形同一个无触点开关，允许频繁操作，因为无电弧，寿命特长。
在交流电源的正半周αω=t 时，触发导通VT1，导通角为1θ= απ-；在负半周αω=t +π时，触发导通VT2，导通角为2θ= απ-。
负载端电压U 为下图所示斜线波形。
这时负载电压U 为正弦波的一部分，宽度为（απ-），若正负半周以同样的移相角α触发VT1和VT2，则负载电压U 的宽度会发生变化，那么负载电压有效值也将随α角而改变，从而实现交流调压。
图1 -1单相交流调压电路的电路（电阻负载）原理图2 建立仿真模型根据原理图用MATLAB 软件画出正确的仿真电路图，如图1-2。
图1-2 单相交流调压电路电路（电阻负载）的MATLAB 仿真模型仿真参数，算法（solver）ode15s，相对误差（relativetolerance）1e-3，开始时间0.0结束时间2.0如图1-3。
图1-3 仿真时间参数电源参数，如图1-4。
图1-4 交流电源参数触发脉冲参数设置，如图1-5、1-6图1-5 触发脉冲参数图1-6 触发脉冲参数3 仿真波形设置触发脉冲α分别为0°、60°、120°、180°。
与其产生的相应波形分别如图1-6、图1-7、图1-8、图1-9。
图1-6 α=0°单相交流调压电路（电阻负载）仿真结果图1-7 α=60°单相交流调压电路（电阻负载）仿真结果图1-8 α=120°单相交流调压电路（电阻负载）仿真结果图1-9 α=180°单相交流调压电路（电阻负载）仿真结果4 小结4.1 波形分析在波形图中第一列波为触发脉冲波形，第二列波为晶闸管两端电压波形，第三列波为负载电流波形，第四列波为负载电压波形。
单相交流调压电路
uu0oD1DUUnUGm1NuNmssmi isinsnininnnsttts[iDnU[(Nnm2c11ssinins)tcsoinns][((1cct
)] si)nt n s
n
单相电路 按输出相数分
三相电路 半控型电路 按变流器件分 全控型电路
相控式电路、相频控制电路 按控制方式分
斩控式电路、斩频控制电路
6.1 单相交流调压电路
一、单相交流调压电路的理想模型
1、电路：
内阻为零
理想电源：电压波形无畸变
ui U m sin st
无损耗 理想开关： 无惯性
6.1 单相交流调压电路（续8）
这种控制要求器件开关时间变化小，器件驱动信号准确以及附加相应 的缓冲电路。在无缓冲电路的理想条件下， Ts和Tp的开关时间必须保持始 终一致，否则便会导致共态导通或共态关断，而这是不允许的，因为一旦 产生共态导通，电源沿Ts和Tp短路；相反，若出现共态关断，则负载电流 会将瞬间切断，在感性负载下，器件将会因关断过电压被击穿。附加缓冲 电路是一种有效的方法，由于采用单器件型电路，可以采用单极性缓冲电 路。由图c）可见若电路出现共态导通，电源沿两支缓流LK短路，若电路 出现断态（设此前是Ts导通而Tp关断），由于关断缓冲电路的存在，原先 流经器件Ts的电流，在Ts关断时将改向Cs流过，从而保证负载电流连续， 避免由于共态关断所引起的关断电压。
i]n[(snin[(cc s)t)tn
]
]
令令uuo011=DUDNUmsminsωint：s输t：入输信入号信的频号率的分频量率，分uo量1的，幅u值01的为幅Uo值1m=为DUU0N1mm DUm
改变D，可以改变输出电压的u01分量，实现了调压目的。
单相交流调压电路工作原理
单相交流调压电路工作原理
单相交流调压电路是一种用于将交流电压调整到所需电压级别的电路。
它主要包括变压器、整流器、滤波器和稳压器等组成部分。
首先，交流电源提供变压器的输入端，变压器将输入的交流电压变换为所需的电压级别。
变压器的工作原理是通过电磁感应实现的，其中的绕组使得输入端和输出端之间的电压发生变化。
变压器的输出端连接到整流器，整流器的主要功能是将交流电转化为直流电。
常见的整流器类型有单相和三相整流器，其工作原理是利用二极管的单向导电特性将负半周的电流进行截取，只保留正半周的电流。
经过整流器的转换后，电流仍然存在波动和脉动，为了消除这些不稳定的成分，需要使用滤波器。
滤波器通常由电容和电感组成，它们联合作用，能够平滑电流波形并去除脉动成分，使输出电压更为稳定。
最后，调压电路中还包括稳压器，它的主要功能是在电压波动时自动调整输出电压以保持其稳定性。
常见的稳压器类型有电容稳压器和稳压二极管等，它们通过对电流进行控制和调节，以保持稳定的输出电压。
综上所述，单相交流调压电路通过变压器变换电压、整流器将交流电转化为直流电、滤波器去除波动和脉动、稳压器保持输
出电压的稳定性，最终实现将交流电压调整到所需电压级别的目的。
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
单相交流调压电路的Matlab/Simulink仿真摘要：通过单相交流调压电路实例讨论了利用Matlab/Simulink对电力电子电路进行仿真的方法，并给出了仿真结果波形，证实了Matlab软件的简便直观、高效快捷和真实准确性。
关键字：Matlab/Simulink；单相交流调压电路；1、单相交流调压电路工作原理阻感负载单相交流调压电路电路如图一所示：图一上图中的晶闸管VT1和VT2也可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的触发延迟角a进行控制就可调节输出电压。
正负电压a起始时刻均为电压过零时刻。
在稳定情况下，应试正负半周a 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，因此通过触发延迟角a的变化就可实现输出电压的控制。
为了分析负载电流i0的表达式及导通角与延迟角之间的关系，在wt=a时刻晶闸管VT1导通负载电流i0应满足方程式其初始条件为：i0|wt=a=0,当wt=a+θ时，i0=0，代入上式得，可求出θ与a、Φ之间的关系为Sin(α+θ-Φ)=sin(α-Φ)e-θ/tanΦVt2导通时，上述关系完全相同，只是极性相反，且相位差180o上述电路控制角为α时，负载电压有效值为：负载电流有效值为：I0=2I0max I T晶闸管电流有效值：2、单相交流调制电压电路的Matlab/Simulink 仿真建模g m akVT2g m akVT1v +-Uvt v +-U1v +-U0ScopePulse Generator1Pulse Generatori +-I0ACRL程序：subplot(4,1,1)plot(zm.time,zm.signals(1,1).values) subplot(4,1,2)plot(zm.time,zm.signals(1,2).values) subplot(4,1,3)plot(zm.time,zm.signals(1,3).values) subplot(4,1,4)plot(zm.time,zm.signals(1,4).values)3、单相交流调制电压电路的Matlab/Simulink 仿真结果图触发角450.0050.010.0150.020.0250.030.0350.04-100010000.0050.010.0150.020.0250.030.0350.04-100010000.0050.010.0150.020.0250.030.0350.04-10100.0050.010.0150.020.0250.030.0350.04-100100触发角900.0050.010.0150.020.0250.030.0350.04-100010000.0050.010.0150.020.0250.030.0350.04-100010000.0050.010.0150.020.0250.030.0350.04-10100.0050.010.0150.020.0250.030.0350.04-1001004、参数设置1、电源E=100V,f=50HZ2、占空比50%，电感L=0。
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中北大学课程设计说明书学生姓名：刘洋学号：1503042130 学院：自动控制系专业：电气工程及其自动化题目：单相交流调压电路设计指导教师：李郁峰职称: 讲师2016年1月6号中北大学电力电子课程设计任务书 15/16 学年第一学期学院：自动控制系专业：电气工程及其自动化学生姓名：刘洋学号：1503042130课程设计题目：单相交流调压电路设计起迄日期: 12月28日 - 1月8日课程设计地点:计算机实验室指导教师:李郁峰系主任：王忠庆下达任务书日期: 2015年12月28 日课程设计任务书1．设计目的：（1）能够根据功能要求查找相关的元器件的说明书。
（2）能够对元器件的说明书进行学习并掌握元器件的控制方法和要求。
（3）能够利用Matlab软件编写控制程序并应用Multisim、Proteus仿真软件对电路进行仿真调试。
（4）能够按着规范的课程设计的格式完成课程设计报告。
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.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：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。
要求:1 进行设计方案的比较，并选定设计方案。
2 完成单元电路的设计和主要元器件的说明。
3 完成主电路的原理分析，各主要元器件的选择。
4 驱动电路的设计。
5 电路的仿真。
主电路仿真采用Matlab进行，利用Simulink中模块进行建模。
主控制电路仿真采用Multisim进行，利用Multisim中自带模型所建原理图。
3．设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等〕：1. 根据具体设计课题的技术指标和给定条件，独立进行方案论证和电路设计，要求概念清楚、方案合理、方法正确、步骤完整；2. 查阅有关参考资料和手册，并能正确选择有关元器件和参数，对设计方案进行仿真；3.完成设计说明书，说明书中要有设计方案，设计电路图，还要有仿真结果；课程设计任务书4．主要参考文献：[1］李维波，MATLAB在电气工程中的应用，中国电力出版社，2007［2］王兆安，刘进军，电力电子技术，机械工业出版社，2009.5［3］李传奇，电力电子技术计算机仿真实验（M），机械工业出版社20065．设计成果形式及要求：1．设计任务书 2．设计方案 3．主电路图 4．驱动电路和保护电路图 5．电路参数计算及元器件选择清单 6．主电路和驱动电路工作原理分析 7主要节点电压和电流波形 8．参考文献。
6．工作计划及进度：2015 12月28日~12月30日查找资料，确定方案1月1日~ 1月3日设计硬件电路，绘制电路原理图1月4日~ 1月6日软件设计，并调试通过1月7日~1月8日编写课程设计报告，答辩或成绩考核系主任审查意见：签字：年月日目录1单相交流调压电路的设计 (1)2 设计方案选择 (1)3 设计原理 (2)4设计内容原理图 (3)4.1 主电路的设计 (3)4.2 控制电路的设计 (5)4.2.1触发信号的种类 (5)4.2.2 触发电路的设计 (5)5保护电路的设计 (8)5.1过电压保护 (8)5.2过电流保护 (9)6 总电路图 (10)7 单相交流调压电路仿真结果及结果分析 (11)7.1 仿真结果 (11)7.2 结果分析 (14)8 设计体会 (16)参考文献 (17)1单相交流调压电路的设计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60度。
输入交流U 2=210伏。
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)；5. 相关仿真结果。
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。
2 设计方案选择本系统主要设计思想是：采用两个晶闸管反向并联加负载为主电路，外加触发电路；触发电路控制晶闸管的导通，从而控制输出。
其系统框图如下所示：图2.1 系统整体框图主 电 路电阻负载输出 交流 输入 触发电路3 设计原理本实验采用了锯齿波移相触发器。
该触发器适用于双相晶闸管或两只反并联晶闸管电路的交流相位控制，具有控制方式简单的优点。
图为电阻负载单相交流调压电路图以其波形。
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的触发延迟角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。
在稳态情况下，应使正负半周的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的变化就可以实现输出电压的控制。
上述电路在触发延迟角α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λ分别为4设计内容原理图4.1 主电路的设计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正、负半周α起始时刻α=0，均为电压过零时刻。
在时，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；在时，电源电压过零，因电阻性负载，电流也为零，VT1自然关断。
在时，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。
4.2 控制电路的设计4.2.1触发信号的种类晶闸管由关断到开通，必须具备两个外部条件：第一是承受足够的正向电压；第二是门极与阴极之间加一适当正向电压、电流信号(触发信号)。
门极触发信号有直流信号、交流信号和脉冲信号三种基本形式。
1 .直流信号：在晶闸管加适当的阳极正向电压的情况下，在晶闸管门极与阴极间加适当的直流电压，则晶闸管将被触发导通。
这种触发方式在实际中应用极少。
因为晶闸管在其导通后就不需要门极信号继续存在。
若采用直流触发信号将使晶闸管门极损耗增加，有可能超过门极功耗；在晶闸管反向电压时，门极直流电压将使反向漏电流增加，也有可能造成晶闸管的损坏。
2 .交流信号：在晶闸管门极与阴极间加入交流电压，当交流电压uc=ut时，晶闸管导通。
ut是保证晶闸管可靠触发所需的最小门极电压值，改变u。
值，可改变触发延迟角α。
这种触发形式也存在许多缺点，如：在温度变化和交流电压幅值波动时，触发延迟角不稳定，可通过交流电压u。
值来调节，调节的变化范围较小(00≤α≤900)。
3.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。
4.2.2 触发电路的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。
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：集成块的电参数电源电压：外接直流电压+15V，允许波动±5％(±10％功能正常)。
电源电流：≤l2mA。
同步电压：≥l0V。
同步输入端允许最大同步电流：3mA(有效值)。
移相范围：≥l70°(同步电压30V，同步输入电阻10kΩ)。
移相输入端偏置电流≤l0µA。
锯齿波幅度：≥7～8.5V。
输出脉冲：a.脉冲宽度：l00µs～2 ms(通过改变脉宽阻容元件达到)。
b．脉冲幅度：>13V。
c．最大输出能力：200mA(吸收脉冲电流)。
d．输出反压：BVceo≥l8V(测试条件：Ie=100µA）允许使用环境温度：-l0～70℃。
5保护电路的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。
5.1过电压保护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。