电力电子技术课程设计报告

课程设计说明书

设计题目：单相交流调压技术

专业班级： 2009级电气工程及其自动化

姓名：王昊

学号： 0915140068 指导教师：褚晓锐

2011年12月23日

（提交报告时间）

一.课程设计题目：单项交流调压技术的工程应用

二.课程设计日期: 2011年12月19日

三．课程设计目的：

“电力电子技术”课程设计是在教学及实验基础上，对课程所学理论知识的深化和提高。因此，要求学生能综合应用所学知识，设计出具有电压可调功能的直流电源系统，能够较全面地巩固和应用本课程中所学的基本理论和基本方法，并初步掌整流电路设计的基本方法。培养学生独立思考、独立收集资料、独立设计的能力；培养分析、总结及撰写技术报告的能力。

四．课程设计要求：

:按课程设计指导书提供的课题，根据第下表给出的基本要求及参数独立完成设计，课程设计说明书应包括以下内容：

1、方案的经济技术论证。

2、主电路设计。

3、通过计算选择整流器件的具体型号。

4、确定变压器变比及容量。

5、确定平波电抗器。

7、触发电路设计或选择。

8、课程设计总结。

9、完成4000字左右说明书，有系统电气原理图，内容完整、字迹工整、图表整齐规范、数据详实。

设计技术参数工作量工作计划

1、单相交流220V电源。

2、交流输出电压U

d

在0～220V连续可调。

3、交输出电2000W。1、方案的经济技术论证。

2、主电路设计。

3、通过计算选择整流器件的

具体型号。

第一周：

周一：收集资料。

周二～三：方案论证。

周四：主电路设计。

4、触发电路设计。

5、绘制主电路图。

周五：理论计算。 第二周：

周一：选择器件的具体型号 周二～三：触发电路设计。。 周四～五：总结并撰写说明书。

五．课程设计内容：

设计方案图及论证

将一种交流电能转换为另一种交流电能的过程称为交流-交流变换过程，凡能实现这种变换的电路为交流变换电路。对单相交流电的电压进行调节的电路。用在电热控制、交流电动机速度控制、灯光控制和交流稳压器等场合。与自耦变压器调压方法相比，交流调压电路控制方便，调节速度快，装置的重量轻、体积小，有色金属消耗也少。结构原理简单。该方案是由变压器、触发电路、整流器、以及一些电路构成的，为一台电阻炉提供电源。输入的电压为单相交流220V ，经电路变换后，为连续可调的交流电。

各部分电路作用

220V 交流输入部分作用：为电路提供电源，主要是市电输入。

调压环节的作用：将交流220V 电源经过变压器、整流器等电路转换为连续可调的交

220V 交流输入

调压环节

输出连续可调的交流电

触发电路

流电输出。

触发电路部分作用：为主电路提供触发信号。

输出连续可调的交流电源部分作用：为电阻炉提供电源。总体电路与分析

触发电路与变压器变比的设计

闸管触发电路的作用是产生符合要求的门极触发脉冲，保证晶闸管在需要的时刻由阻断转为导通。

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，对感性和反电动势负载的变流器应采用宽

脉冲或脉冲列触发，对变流器的起动、双星形带平衡电抗器电路的触发脉冲应宽于30o

，三相全控桥式电路应采用宽于60o 或采用相隔60o 的双窄脉冲。

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大为器件最大触发电流的3~5倍，脉冲前沿的陡度也需增加，一般需达1~2A/μs 。

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) 应有良好的抗干扰性能、温度稳定性及与主电路的电气隔离。 变压器变比的计算： 当1000W 全桥软开关电源采用PQ50/50芯片时先给出主功率变压器原边绕组的圈数计算公式和计算过程。考虑到UC3875的最佳工作频率，又因为采用了高频开关特性良好的MOSFET 功率管，所以选取开关频率为100KHZ 。

首先根据功率容量Ap 乘积公式来进行估算。为了多留些余地，可再减小主功率变压器的最大工作磁通密度Bm=1000GS,由计算式得到：

Ap=Ae*Aq=Pt*10KmKc fBm Pt δη210*6

=1

*5.0*2*1000*10*100*9.0*210*10003

6=5.56 当最大磁通密度选用1500GS 时，功率容量降低到3.7。若开关频率降低到50KHZ ，则功率容量乘机增大一倍约11.12，余量就小了。

PQ50/50铁氧体磁芯的有效中心柱截面积为Ae=3.1416cm 2它的磁芯窗口面积为Aq= 4.18 cm 2,因此PQ50/50的功率容量乘积为： Ap=Ae*Aq=3.1416*418=13.2

可见，在开关频率为100KHZ 时，采用PQ50/50铁氧体磁芯做1000W 主功率变压器，它的功率容量是合理的。 再来计算原边绕组的匝数值：

Np=fBmAe

Vin 410max*8

=

15.271416.3*1000*10*100*410*31438=

单向晶闸管交流调压电路如图所示。负载RL 串接在交流回路中，流过它的电流受控

于单向晶闸管VS 的导通与截止。交流 电压经整流后加在VS 的A-K 极间的电压是单向脉动电压UAK ，如图所示。只要改变单向晶闸管导通角θ的大小，就可以改变负载RL 两端交流电压的有效值，达到交流调压的目的。

如图所示的是一种家用电器调压装置，它适用于电宠斗、电热毯的调温，也可用于台灯的调光。由VD1~VD4整流输出的脉动直流电除供晶闸管VS 使用外，它还经稳压二极管VD5削波，得到梯形波电压供触发电路使用。触发电路由VT1、VT2、RP 、R1~R6、C 组成，在R5上获得的放电脉冲经VT1放大后触发晶闸管使其导通。改变RP 阻值的大小，就接在