晶闸管单相交流调压及调功电路课程设计
单相交流调压电路
项目一单相交流调压电路一、单相交流调压电路（电阻性负载）（1）原理图单相交流调压电路，它用两只反并联的普通晶闸管或一只双向晶闸管与负载电阻R串联组成的电路，如图1-1。
如图1-1（2）工作原理.以反并联电路为例进行分析，正半周a时刻触发VT1管，负半周a时刻触发VT2管，输出电压波形为正负半周缺角相同的正弦波（3）建立模型仿真根据原理图用matalb软件画出正确的仿真电路图，如图1-2。
如图1-2仿真参数，算法（solver）ode15s，相对误差（relativetolerance）1e-3，开始时间0结束时间0.05s，如图1-3。
图1-3第一个脉冲参数，振幅3V，周期0.02，占空比20%，时相延迟30/180*0.01如图1-4 第二个脉冲参数，振幅3V，周期0.02，占空比20%，时相延迟30/180*0.01+0.01如图1-4图1-4图1-5 电源参数，频率50hz，电压220v，如图1-6图1-6 晶闸管参数，如图1-7（4）仿真参数设置设置触发脉冲α分别为30°、60、90、120°。
与其产生的相应波形分别如图1-8、图1-9、图1-10、图1-11。
在波形图中第一列波为晶闸管电流波形，第二列波为晶闸管电压波形，第三列波为负载电流波形，第四列波为负载电压波形图1-8图1-9图1-10图1-11（4）小结在电源电压正半波（0~π区间），晶闸管Ug1承受正向电压，在ωt=α处触发晶闸管，晶闸管开始导通，形成负载电流Id，负载上有输出电压和电流。
在ωt=π时刻，U2=0，电源电压自然过零，晶闸管电流小于维持电流而关断，负载电流为0。
在电源电压负半波（π~2π区间），晶闸管Ug2承受正向电压，在wt=a+180度处触发晶闸管Ug2，Ug2导通，而Ug1受反向电压，晶闸管不导通直到电压电源U2的下个周期的正半波，脉冲在ωt=2π+α处又触发Ug1晶闸管，晶闸管再次被触发导通，输出电压和电流有加在负载上，如此不断反复。
单相全控桥式晶闸管整流电路的设计(纯电阻负载)解读
1 单相桥式全控整流电路的功能要求及设计方案介绍1.1 单相桥式全控整流电路设计方案1.1.1 设计方案图1设计方案1.1.2 整流电路的设计主电路原理图及其工作波形图2 主电路原理图及工作波形主电路原理说明：（1）在u2正半波的（０～α）区间，晶闸管VT1、VT4承受正向电压，但无触发脉冲，晶闸管VT2、VT3承受反向电压。
因此在0～α区间，4个晶闸管都不导通。
（2）在u2正半波的（α～π）区间，在ωｔ＝α时刻，触发晶闸管VT1、VT4使其导通。
（3）在u2负半波的（π～π＋α）区间，在π～π＋α间，晶闸管VT2、VT3承受正向电压，因无触发脉冲而处于关断状态，晶闸管VT1、VT4承受反向电压也不导通。
（4）在u2负半波的（π＋α～２π）区间，在ωｔ＝π＋α时刻，触发晶闸管VT2、VT3使其元件导通，负载电流沿b→VT3→R→VT2→α→T的二次绕组→b流通，电源电压沿正半周期的方向施加到负载电阻上，负载上有输出电压（ud=-u2）和电流，且波形相位相同。
2 触发电路的设计2.1 晶闸管触发电路触发电路在变流装置中所起的基本作用是向晶闸管提供门极电压和门极电流，使晶闸管在需要导通的时刻可靠导通。
根据控制要求决定晶闸管的导通时刻，对变流装置的输出功率进行控制。
触发电路是变流装置中的一个重要组成部分，变流装置是否能正常工作，与触发电路有直接关系，因此，正确合理地选择设计触发电路及其各项技术指标是保证晶闸管变流装置安全，可靠，经济运行的前提。
，开始启动A/D转换；在A/D转换期间，START应保持低电平。
2.1.1 晶闸管触发电路的要求晶闸管触发主要有移相触发、过零触发和脉冲列调制触发等。
触发电路对其产生的触发脉冲要求:(１)触发信号可为直流、交流或脉冲电压。
(２)触发信号应有足够的功率（触发电压和触发电流）。
(３)触发脉冲应有一定的宽度，脉冲的前沿尽可能陡，以使元件在触发导通后，阳极电流能迅速上升超过掣住电流而维持导通。
单相调压电路
电力电子技术课程设计说明书单相交流调压电路系部：电气与信息工程学院学生姓名：指导教师：肖文英职称副教授专业：电气工程及其自动化班级：电气本1105班完成时间：2014年5月20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可以了。
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。
本次试验的题目是单相交流调压电路的设计，主要是设计出主电路和触发电路，通过触发电路触发主电路中的反并联的晶闸管来控制负载电压电流。
触发电路产生的触发脉冲的延迟角也是可以调节的，通过对它的调节来达到对输出控制的目的。
在MATLAB中连接好总电路图，用示波器观察输出结果，直接方便。
MATLAB这一功能强大的软件给我们带来了很多方便，让我们对于设计电路的结果分析更加清楚明确。
关键词：交流；调压；电动机调速；电力系统；变压器；示波器ABSTRACTAC voltage regulation circuit is widely used in lighting control (such as dimmer and stage lighting control) and asynchronous motor soft start, also for adjustable speed asynchronous motor. In power system, the circuit is also often used forcontinuous adjustment of the wattless power. In addition, in the high voltage and low current or low voltage and high current DC power supply, often using AC voltage regulating transformer voltage regulating circuit. In these power such as using thyristor phase controlled rectifier circuit, high voltage and low currentcontrolled DC power supply needs many thyristor series; similarly, low voltage and high current DC power needs many thyristor parallel. This is veryunreasonable. The AC voltage regulation circuit on the primary side of atransformer voltage regulation are moderate, its voltage, current value, in the twoside of the transformer can be used as long as the diode rectifier. The size of a circuit is such a small, low cost, easy to design and manufacture. Single phaseAC voltage regulation circuit of single-phase AC voltage regulating circuit. Used in electric heating system, AC motor speed control, lighting control and AC stabilizer etc.. With self coupling transformer voltage regulating method, AC voltage regulation circuit of simple control, fast regulating speed, device, light weight and small size,less consumption of non-ferrous metals. The test of the topic is to design a single-phase AC voltage regulation circuit, is the design of main circuit and trigger circuit, to control the load voltage and current through the thyristor trigger circuit to trigger parallel reverse in the main circuit of the tube. The trigger circuit produces a trigger pulse delay angle isadjustable, adjust it to output control purposes. Connect the total circuit in MATLAB, observe the output using the oscilloscope, direct and convenient.Software MATLAB this powerful brings us a lot of convenience, let us for the design of circuit analysis results more clearly.Keywords: alternating current; voltage; motor; power system; transformer;oscilloscope目录一、电路设计的目的及任务 (1)1.1设计目的 (1)1.2设计要求及分析 (1)1.3 电路设计任务 (1)1.4 设计方案选择 (2)二、单相交流调压主电路设计及分析 (2)2.1 电阻性负载 (2)2.1.1 电阻性负载的交流调压器的原理分析 (3)2.1.2 结果分析 (6)2.2阻感负载 (7)2.2.1电路结构 (8)2.2.2工作原理 (8)2.2.3模型仿真图 (9)2.2.4仿真图 (9)2.3 控制电路设计 (10)2.4 触发电路设计 (10)2.5 保护电路设计 (11)三、单相交流电压电路设计总电路图 (13)单相交流调压电路总结及体会 (14)参考文献................................. 错误!未定义书签。
电力电子技术实验教案(电气1501-1505、自动化1501-1504、自动化卓越1501)(201
课程教案课程名称：电力电子技术实验任课教师：张振飞所属院部：电气及信息工程学院教学班级：电气1501-1504班、自动化1501-1504自动化卓越1501教学时间： 2017-2018学年第一学期湖南工学院课程基本信息实验一、 SCR、GTO、MOSFET、GTR、IGBT特性实验一、本次课主要内容1、晶闸管（SCR）特性实验。
2、可关断晶闸管（GTO）特性实验（选做）。
3、功率场效应管（MOSFET）特性实验。
4、大功率晶体管（GTR）特性实验（选做）。
5、绝缘双极性晶体管（IGBT）特性实验。
二、教学目的及要求1、掌握各种电力电子器件的工作特性测试方法。
2、掌握各器件对触发信号的要求。
三、教学重点难点1、重点是掌握各种电力电子器件的工作特性测试方法。
2、难点是各器件对触发信号的要求。
四、教学方法和手段课堂讲授、提问、讨论、演示、实际操作等。
五、作业及习题布置撰写实验报告一、实验目的1、掌握各种电力电子器件的工作特性。
2、掌握各器件对触发信号的要求。
二、实验所需挂件及附件三、实验线路及原理将电力电子器件(包括SCR、GTO、MOSFET、GTR、IGBT五种)和负载电阻R串联后接至直流电源的两端，由DJK06上的给定为新器件提供触发电压信号，给定电压从零开始调节，直至器件触发导通，从而可测得在上述过程中器件的V/A特性；图中的电阻R用DJK09 上的可调电阻负载，将两个90Ω的电阻接成串联形式，最大可通过电流为1.3A；直流电压和电流表可从DJK01电源控制屏上获得，五种电力电子器件均在DJK07挂箱上；直流电源从电源控制屏的输出接DJK09上的单相调压器，然后调压器输出接DJK09上整流及滤波电路，从而得到一个输出可以由调压器调节的直流电压源。
实验线路的具体接线如下图所示：图1-1 新器件特性实验原理图四、实验内容1、晶闸管（SCR）特性实验。
2、可关断晶闸管（GTO）特性实验。
3、功率场效应管（MOSFET）特性实验。
单相交流调压电路实验
实验一 单相交流调压电路实验一．实验目的：1．加深理解单相交流调压电路的工作原理；2．加深理解单相交流调压电路带电感性负载对脉冲及移相范围的要求。
二．实验内容：1．单相调压电路带电阻性负载实验；2．单相交流调压电路带电阻电感性负载实验。
三．实验过程：1、电阻性负载实验：按图1-1接好线路（蓝色为电源电压波形，黄色为负载电压波形，红色为负载电流波形）晶闸管脉冲触发角度： 绘制波形：结论： 2、带电阻电感性负载实验：按图1-2接好线路分别取脉冲触发角大于，等于和小于功率因数角φ三种情况。
当选R1和L 时，φ=48o 当选R2和L 时，φ=20o 当选R3和L 时，φ=18o图1-1图1-2绘制波形：结论：实验二功率场效应晶体管（MOSFET）特性与驱动电路研究一．实验目的：1．熟悉MOSFET主要参数的测量方法；2．掌握MOSFET对驱动电路的要求；3．掌握一个实用驱动电路的工作原理与调试方法。
二．实验内容：1．MOSFET静态特性及主要参数测试：=GS（th）跨导gm=绘制转移特性曲线（2=on绘制输出特征曲线2．驱动电路研究：(1)快速光耦输入、输出延时时间测试；波形记录:延迟时间(2)驱动电路的输入、输出延时时间的测试; 波形记录:延迟时间3．动态特性测试：（1）电阻负载MOSFET开关特性测试；波形记录:开关时间:（2）电阻、电感负载MOSFET开关特性测试；波形记录:开关时间:（3）RCD缓冲电路对MOSFET开关特性的影响测试；波形记录:开关时间:（4）栅极反压电路对MOSFET开关特性的影响测试；波形记录:开关时间:（5）不同栅极电阻对MOSFET开关特性的影响测试。
波形记录:开关时间:实验三绝缘栅双极型晶体管（IGBT）特性与驱动电路研究一．实验目的：1．熟悉IGBT主要参数的测量方法；2．掌握混合集成驱动电路EXB840的工作原理与调试方法。
二．实验内容：1．MOSFET静态特性及主要参数测量：（1）开启阀值电压V ge（th）测量；=ge（th跨导gm=（3）导通电阻R on的测量。
交流调功电路和交流调压电路的电路形式
交流调功电路和交流调压电路的电路形式交流调功电路和交流调压电路是电路中常见的两种电子元件调整电流和电压的方法。
它们在电子设备和电路中起着至关重要的作用，能够有效地调整电流和电压以满足设备的需求和保护设备。
下面将详细介绍交流调功电路和交流调压电路的电路形式以及它们的工作原理。
1.交流调功电路交流调功电路是一种能够调整交流电流的电路，它可以根据需要在电路中加入一些元件，来调整输入输出功率和电流。
在实际电子设备和电路中，交流调功电路通常用于调节交流电源的输出功率，以满足设备的需求。
下面将介绍交流调功电路的一些常见形式以及它们的工作原理。
1.1电阻调功电路电阻调功电路是一种最简单的交流调功电路，它通过改变电路中的电阻来调整功率输出。
在电子设备和电路中，电阻调功电路常常用于调节电路的输出功率和电流，以满足设备的需求。
电阻调功电路的原理是通过改变电路的电阻来改变电流的流动路径和大小，从而达到调整功率的目的。
常见的电阻调功电路的形式包括可变电阻、电阻网络等。
1.2变压器调功电路变压器调功电路是一种利用变压器的变压比来调节输出功率的电路。
变压器是一种能够改变交流电压大小的电子元件，通过调节变压器的绕组变比可以改变输入输出功率。
在实际电子设备和电路中，变压器调功电路常常用于调节电源的输出功率和电流，以满足设备的需求。
变压器调功电路的原理是通过改变变压器的绕组变比来改变输入输出电压和功率，从而达到调整功率的目的。
1.3变容调功电路变容调功电路是一种利用可变电容器的电容值来调节输出功率的电路。
可变电容器是一种能够改变电路中的电容值的元件，通过调节可变电容器的电容值可以改变电路的谐振频率和输入输出功率。
在实际电子设备和电路中，变容调功电路常常用于调节谐振电路的输出功率和谐振频率，以满足设备的需求。
变容调功电路的原理是通过改变可变电容器的电容值来改变电路的谐振频率和功率，从而达到调整功率的目的。
2.交流调压电路交流调压电路是一种能够调整交流电压的电路，它可以根据需要在电路中加入一些元件，来调整输入输出电压。
电力电子技术教案
第 1 次课 3 学时授课时间06.2.22 教案完成时间06.2.15 第一章电力电子器件 1.1 1.2 1.3 (包括绪论)课题（章节）教学目的与要求：通过该部分内容学习,使学生明白什么是电力电子技术? 电力电子技术的应用领域是什么? 电力电子技术与自动化专业、电子信息工程专业之间的的关系是什么？通过前三节的学习，学生应了解电力二极管、晶闸管等电力电子器件的基本结构、工作原理、主要参数、应用场合等。
教学重点、难点：器件的动态过程的波形的理解、器件的灵活应用是本次教学的重点和难点。
教学方法及师生互动设计：启发式，帮助学生回忆已学过的“电子技术基础”的相关知识，进而更好地理解“电力电子技术”知识，使学生建立知识的联想链。
课堂练习、作业：1、电力电子器件与信息电子器件的区别表现在哪些方面？2、试述在变频空调器中，哪些属于自动化技术，哪些属于电力电子技术？本次课堂教学内容小结介绍了电力电子技术背景知识、发展趋势。
介绍了电力二极管、晶闸管工作原理、基本特性和主要参数。
本次课堂教学达到预期目的，不少学生通过听讲表现出对电力电子技术课程的兴趣，课堂提问效果较好。
学好该课程需要较好的电子技术、电路方面的基础知识。
第 1 页第 2 次课 3 学时授课时间06.3.1 教案完成时间06.2.23 第一章电力电子器件 1.4 1.5 1.6课题（章节）教学目的与要求：通过该部分内容学习,使学生理解典型的全控型电力电子器件的工作原理、主要参数工程应用情况。
充分了解电力电子器件的驱动方式。
对其它新型器件也有所了解。
教学重点、难点：重点介绍晶闸管、IGBT、电力MOSFET三种应用最为广泛的器件的工作原理及其主要参数和工程应用。
教学方法及师生互动设计：以实际生活中见到的的实例，启发学生对于晶闸管、IGBT、电力MOSFET等器件的应用的理解。
如：调光台灯、风扇无极调速、电磁炉等。
课堂练习、作业：1、P42. 1.22、说出所知道的电力电子器件的名称及其应用场合、工作原理。
单相交流调压及调功电路课程设计方案
姓名学号年级专业系（院）指导教师一、引言较流-交流变流电路，即把一种形式的交流变成另一种形式交流的电路。
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。
交流-交流变流电路可以分为直接方式（无中间直流环节方式）和间接方式（有中间直流环节方式）两种。
而间接方式可以看做交流-直流变换电路和直流-交流变换电路的组合，故交-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。
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电压。
在这些电源中如果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，低电压大电流直流电源需要很多晶闸管并联，十分不合理。
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可以了。
这样的电路体积小、成本低、易于设计制造。
其分为单相和三相交流调压电路，前者是后者基础，这里只讨论单相问题。
交流调功电路常用于电炉的温度控制，其直接调节对象是电路的平均输出功率。
像电炉温度这样的控制对象，其时间常数往往很大，没有必要对交流电源的每个周期进行频繁的控制，只要以周波数为单位进行控制就足够了。
通常控制晶闸管导通的时刻都是在电源电压过零的时刻，这样，在交流电源接通期间，负载电压电源都是正弦波，不对电网电压电流造成通常意义的谐波污染。
RO图4-1u 1u oi o VT 1VT 2u 1u o i o u V TωtO ωtO ωtO ωt三、设计方案选择及论证3.1 带电阻性负载 3.1.1 原理图1为电阻负载单相交流调压电路图及其波形。
单相交流调功电路正文
1概括1.1 晶闸管沟通调功器沟通调功器：是一种以晶闸管为基础，以智能数字控制电路为中心的电源功率控制电器，简称晶闸管调功器，又称可控硅调功器，可控硅调整器，可控硅调压器，晶闸管调整器，晶闸管调压器，电力调整器，电力调压器，功率控制器。
拥有效率高、无机械噪声和磨损、响应速度快、体积小、重量轻等诸多长处。
1.2沟通调压与调功沟通调功电路的主电路和沟通调压电路的形式基真同样，不过控制的方式不一样，它不是采纳移相控制而采纳通断控制方式。
沟通调压是在沟通电源的半个周期内作移相控制，沟通调功是以沟通电的周期为单位控制晶闸管的通断 , 即负载与沟通电源接通几个周波，再断开几个周波，经过改变接通周波数和断开周波数的比值来调理负载所耗费的均匀功率。
如图3-21所示，这类电路常用于电炉的温度控制，因为像电炉这样的控制对象，其时间常数常常很大，没有必需对沟通电源的各个周期进行屡次的控制。
只要大概以周波数为单位控制负载所耗费的均匀功率，故称之为沟通调功电路。
1.3过零触发和移相触发过零触发是在设准时间间隔内，改变晶闸管导通的周波数来实现电压或功率的控制。
过零触发的主要弊端是当通断比太小时会出现低频扰乱，当电网容量不够大时会出现照明闪耀、电表指针颤动等现象，往常只合用于热惯性较大的电热负载。
移相触发是初期触发可控硅的触发器。
它是经过调速电阻值来改变电容的充放电时间再来改变单结晶管的振荡频次，实质改变控制可控硅的触发角。
初期可控但是依赖这样改变阻容移相线路来控制。
所为移相就是改变可控硅的触发角大小，也叫改变可控硅的初相角。
故称移相触发线路。
2系统整体方案2.1 沟通调功电路工作原理单相沟通调功电路方框图如图所示。
LOADA1BCR脉宽可调矩形TLC336波信号发生器ug A2图沟通调功电路的主电路和沟通调压电路的形式基真同样，不过控制的方式不一样，它不是采纳移相控制而采纳通断控制方式。
沟通调压是在沟通电源的半个周期内作移相控制，沟通调功是以沟通电的周期为单位控制晶闸管的通断 , 即负载与沟通电源接通几个周波，再断开几个周波，经过改变接通周波数和断开周波数的比值来调理负载所耗费的均匀功率。
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1 题目初始条件初始条件：电源为工频220V，调压阻感负载，R＝0.5欧姆，L＝2mH。
调功阻性负载R ＝4欧姆。
2 设计任务与设计要求分析通过分析题目的初始条件，可知本次课程设计有以下几个基本要求：1单相交流调压与调功主电路的设计。
2. 触发电路的设计。
3.分析系统不同负载下的电流、电压波形及相控特性。
4.须针对电阻炉负载分析系统的过零控制特性。
5. 需要绘制单相交流调压与调功电路的原理图。
3 单相交流调压电路的设计3.1单相交流调压电路主电路的设计单相交流电压主电路的设计主要包括：1.根据负载特性，选择相应型号的晶闸管。
2.根据相关理论分析、推导及计算，得到电路相关参数3.1.1 单相交流调压电路主电路原理图图一单相交流调压主电路原理图3.1.2 电路各参数推导及计算通过分析可知，当单相交流调压电路带电阻性负载时，可得以下参数表达式： 负载电压、电流平均值1122sin 22(cos 1)Ud U d U παθθαππ==+⎰g 公式（1） 22(cos 1)d U d RU I R πα==+ 公式（2） 负载电压、电流有效值2021sin 2(2sin )22U U d U παπααθθπππ-==+⎰ 公式（3） 020sin 22U U I R R πααππ-==+ 公式（4） 020sin 22242VT U U I I R R πααππ-===+ 公式（5） 电路功率因数：0010sin 22U I U I πααλππ-==+ 公式（6） 当电路带阻感性负载时，可以分析得负载电流相位应落后负载电压相位一个固定的阻抗角，其大小应为arctan()11.31L R ϖϕ==︒,且相当明显，当用晶闸管控制时，会使得负载电流更为滞后，即阻感性负载稳态时，晶闸管的移相范围为ϕαπ≤≤。
且假设在晶闸管电流过零时开通一个晶闸管，则有负载电流应满足以下微分方程和初始条件0012sin I d L R U t dti ϖ+= 公式（7）公式（8） 可以解得方程的解为：]0tan 21sin()sin()t U t e Z i αϖϕϖϕαϕ-⎡=---⎢⎢⎣ 公式（9）利用边界条件，可以得到，当以ϕ为参变量时，α与θ的关系可以用一簇曲线来表示。
单相交流调功课程设计
单相交流调功课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解单相交流调功的基本原理，掌握其电路组成和功能。
2. 掌握单相交流调功电路中主要元件的作用及工作原理。
3. 学会分析单相交流调功电路的性能，了解影响调功效果的因素。
技能目标：1. 能够正确绘制单相交流调功电路图，并进行简单的电路分析。
2. 学会使用示波器、万用表等工具进行单相交流调功电路的调试与测量。
3. 能够解决实际应用中单相交流调功电路的常见问题，提高实际操作能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电力电子技术的兴趣，激发学习热情。
2. 增强学生的团队合作意识，培养良好的交流沟通能力。
3. 提高学生分析问题和解决问题的能力，树立自信心。
课程性质：本课程为电子技术专业课程，以理论教学与实践操作相结合的方式进行。
学生特点：学生为电子技术专业中职二年级学生，具有一定的电子基础知识和动手能力。
教学要求：结合学生特点和课程性质，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力和解决问题的能力。
通过本课程的学习，使学生能够掌握单相交流调功技术的基本知识和技能，为后续课程学习打下坚实基础。
同时，注重培养学生的情感态度价值观，激发学生的学习兴趣和动力。
二、教学内容1. 单相交流调功原理：讲解单相交流调功的基本概念、工作原理及电路类型，结合教材第3章第2节内容，让学生理解调功技术在电力电子设备中的应用。
- 电路类型：电阻调功、电容调功、电感调功- 工作原理：调功原理、调压原理、调功方式2. 单相交流调功电路组成与元件：详细介绍单相交流调功电路的组成、各元件的作用及工作原理，对应教材第3章第3节内容。
- 主要元件：晶闸管、触发电路、滤波电路、负载- 电路组成：主电路、控制电路、保护电路3. 单相交流调功电路性能分析：分析影响调功效果的因素，学习电路性能的优化方法，结合教材第3章第4节内容。
- 影响因素：元件参数、触发角度、负载特性- 性能优化：提高调功精度、减小谐波、降低损耗4. 实践操作：安排学生进行单相交流调功电路的搭建、调试与测量，结合教材第3章实验部分，提高学生的实际操作能力。
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。
单相交流调压电路实验
114实验五 单相交流调压电路实验一、实验目的熟悉用双向可控硅组成的交流调压电路的结构与工作原理。
二、实验所需挂件及附件三、实验线路及原理将一种形式的交流电变成另一种形式的交流电，可以通过改变电压、电流、频率和相位等参数。
只改变相位而不改变交流电频率的控制,在交流电力控制中称为交流调压。
单相交流调压的典型电路如图1所示。
图1单相交流调压电路本实验采用双向可控硅BCR （Z0409MF ）取代由两个单向可控硅SCR 反并联的结构形式，并利用RC 充放电电路和双向触发二极管DB3的特点，在每半个周波内，通过对双向可控硅的通断进行移相触发控制，可以方便地调节输出电压的有效值。
由图2可见，正负半周控制角α的起始时刻均为电源电压的过零时刻,且正负半周的控制角相等,可见负载两端的电压波形只是电源电压波形的一部份。
在电阻性负载下,负载电流和负载电压的波形相同，α角的移相范围为0≤α≤π, α=0时,相当于可控硅一直导通,输入电压为最大值，U0=U i灯最亮；随着α的增大，U0逐渐降低，灯的亮度也由亮变暗,直至α=π时，U0=0,灯熄灭。
此外α=0时，功率因数cosφ=1，随着α的增大，输入电流滞后于电压且发生畸变，cosφ也逐渐降低,且对电网电压电流造成谐波污染。
交流调压电路已广泛用于调光控制，异步电动机的软起动和调速控制。
和整流电路一样，交流调压电路的工作情况也和负载的性质有很大的关系,在阻感负载时，若负载上电压电流的相位差为φ,则移相范围为φ≤α≤π，详细分析从略。
图2单相交流调压电路波形图四、实验内容交流调压电路的测试。
115五、思考题双向晶闸管与两个单向晶闸管反并联的不同点？控制方式有什么不同？六、实验方法将DJK01电源控制屏的电源选择开关打到“直流调速”侧,使输出线电压为200V，用两根导线将200V交流电压接到DJK22的“Ui”电源输入端，按下“启动”按钮。
接入220V，15W的灯泡负载，打开交流调压电路的电源开关。
电力电子技术课程设计
参考教材附录及推荐阅读材料，开展以下拓展活动：
1.阅读电力电子技术领域内的经典论文或最新研究报告，了解行业发展趋势；
2.分析电力电子器件在不同应用领域（如电动汽车、轨道交通、可再生能源等）的发展前景；
3.探索新型电力电子器件（如宽禁带半导体器件）的技术特点及其在电力电子技术中的应用潜力；
6.实施交流调压器和调功器实验，观察电压调节效果；
7.结合实际案例，开展电力电子变换器在特定应用场景的综合性实验，提升学生的实际操作能力和问题解决能力。
4、教学内容
《电力电子技术》课程设计评价与反思
依据教材第十二章“电力电子技术的应用与发展”，进行以下教学评价与反思：
1.组织学生对课程设计过程中的理论知识掌握、实践操作技能、问题解决能力等方面进行自我评价；
2.引导学生对比仿真结果与实验数据，分析差异产生的原因，并探讨改进措施；
3.对课程设计项目进行小组讨论，分享经验，互相学习，提高团队协作能力；
4.教师针对学生在课程设计中的表现给予评价，指出优点与不足，提出改进建议；
5.结合电力电子技术的最新发展动态，引导学生思考如何将所学知识应用于未来职业发展；
6.反思课程设计的教学过程和方法，为后续课程的教学提供改进方向和参考。
4.研究电力电子电路在不同国家和地区的标准和规范，了解国际差异；
5.调研电力电子技术在节能减排、提高能源利用效率方面的作用和贡献；
6.鼓励学生提出创新性想法，设计并探讨可能的电力电子技术应用方案，培养学生的创新意识和科研兴趣。
电力电子技术课程设计
一、教学内容
《电力电子技术》课程设计
本课程设计基于教材第九章“电力电子器件及其应用”，内容包括：
1.晶闸管（SCR）的工作原理及其在电力电子装置中的应用；
晶闸管交流调压与调功电路设计讲解
晶闸管交流调压与调功电路设计讲解在晶闸管交流调压电路中，主要包括晶闸管、变压器、电阻和电容等元件。
其中，变压器起到降压作用，将输入的交流电压降到所需的电压范围，晶闸管通过控制导通角度和导通时间，实现对电压的调节。
电阻和电容可以起到限流和过滤的作用。
晶闸管交流调功电路是在晶闸管交流调压电路的基础上进行改进，增加了调功功能。
在晶闸管交流调功电路中，通过控制晶闸管的导通时间，可以调节电压和电流的相位，从而实现对功率的调节。
晶闸管导通时间越长，输出功率越大；导通时间越短，输出功率越小。
1.控制电路设计：需要设计一个合适的控制电路，通过触发脉冲控制晶闸管的导通角度和导通时间。
控制电路可以采用脉宽调制（PWM）技术实现精确的控制。
2.电源设计：根据输出功率的需求和电源的限制，设计合适的电源电压和电流。
3.散热设计：晶闸管在工作过程中会产生大量的热量，需要设计合适的散热系统，确保晶闸管的温度不超过规定范围，以免影响性能和寿命。
4.保护电路设计：晶闸管交流调功电路需要设计过流、过压、过温等保护电路，保护电路可以根据实际需求选择合适的保护元件和保护方式。
5.过滤电路设计：晶闸管交流调功电路的输出通常需要经过过滤电路进行滤波，以去除交流信号中的杂乱成分，使输出信号更接近直流。
总结起来，晶闸管交流调压与调功电路设计涉及到控制电路、电源、散热、保护以及过滤等多个方面。
需要根据实际需求和设备要求进行设计，并且考虑到晶闸管的特性和工作条件，确保电路的稳定性和可靠性。
设计过程中还需要进行合理的电路布局和分析，以确保电路性能和安全性。
单相晶闸管调压电路
单向可控硅调压电路可控硅交流调压器由可控整流电路和触发电路两部分组成，其电路原里图如下图所示。
从图中可知，二极管D1—D4组成桥式整流电路，双基极二极管T1构成张弛振荡器作为可控硅的同步触发电路。
当调压器接上市电后，220V交流电通过负载电阻RL经二极管D1—D4整流，在可控硅SCR的A、K两端形成一个脉动直流电压，该电压由电阻R1降压后作为触发电路的直流电源。
在交流电的正半周时，整流电压通过R4、W1对电容C充电。
当充电电压Uc达到T1管的峰值电压Up时，T1管由截止变为导通，于是电容C通过T1管的e、b1结和R2迅速放电，结果在R2上获得一个尖脉冲。
这个脉冲作为控制信号送到可控硅SCR的控制极，使可控硅导通。
可控硅导通后的管压降很低，一般小于1V，所以张弛振荡器停止工作。
当交流电通过零点时，可控硅自关断。
当交流电在负半周时，电容C又从新充电……如此周而复始，便可调整负载RL上的功率了。
双向可控硅的工作原理及原理图2007年12月09日09:11 来源：本站整理作者：本站我要评论(1)标签：可控硅(358)双向可控硅的工作原理1.可控硅是P1N1P2N2四层三端结构元件，共有三个PN结，分析原理时，可以把它看作由一个PNP管和一个NPN 管所组成当阳极A加上正向电压时，BG1和BG2管均处于放大状态。
此时，如果从控制极G输入一个正向触发信号，BG2便有基流ib2流过，经BG2放大，其集电极电流ic2=β2ib2。
因为BG2的集电极直接与BG1的基极相连，所以ib1=ic2。
此时，电流ic2再经BG1放大，于是BG1的集电极电流ic1=β1ib1=β1β2ib2。
这个电流又流回到BG2的基极，表成正反馈，使ib2不断增大，如此正向馈循环的结果，两个管子的电流剧增，可控硅使饱和导通。
由于BG1和BG2所构成的正反馈作用，所以一旦可控硅导通后，即使控制极G的电流消失了，可控硅仍然能够维持导通状态，由于触发信号只起触发作用，没有关断功能，所以这种可控硅是不可关断的。
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目录绪论 (1)1 调压调功原理简介 (2)2 交流调压电路波形及相控特性分析 (3)2.1 带电阻性负载 (3)2.1.1 原理 (3)2.1.2 计算与分析 (3)2.2 带阻感性负载 (4)2.2.1 原理分析 (4)2.2.2 计算与分析 (4)2.2.3 α<φ的情况 (6)3 方案设计 (7)3.1 主电路的设计 (7)3.1.1 主电路图 (7)3.1.2 参数计算 (7)3.1.3 调功电路的设计 (8)3.2 触发电路的设计 (9)3.2.1 芯片介绍 (9)3.2.2 触发电路图 (10)3.3 保护电路的设计 (11)3.3.1 原理 (11)3.3.2 计算 (12)3.3.3 保护电路图 (13)4 电阻炉负载过零控制特性分析 (14)5 MATLAB仿真 (15)6个人小结 (17)参考文献 (18)绪论交流-交流变流电路，即把一种形式的交流变成另一种形式交流的电路。
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。
交流-交流变流电路可以分为直接方式（无中间直流环节方式）和间接方式（有中间直流环节方式）两种。
而间接方式可以看做交流-直流变换电路和直流-交流变换电路的组合，故交-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。
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电压。
在这些电源中如果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，低电压大电流直流电源需要很多晶闸管并联，十分不合理。
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可以了。
这样的电路体积小、成本低、易于设计制造。
其分为单相和三相交流调压电路，前者是后者基础，这里只讨论单相问题。
交流调功电路常用于电炉的温度控制，其直接调节对象是电路的平均输出功率。
像电炉温度这样的控制对象，其时间常数往往很大，没有必要对交流电源的每个周期进行频繁的控制，只要以周波数为单位进行控制就足够了。
通常控制晶闸管导通的时刻都是在电源电压过零的时刻，这样，在交流电源接通期间，负载电压电源都是正弦波，不对电网电压电流造成通常意义的谐波污染。
1 调压调功原理简介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。
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。
交流调功电路和交流调压电路的电路形式完全相同，只是控制方式不同。
交流调功电路不是在每个交流电源周期都通过触发延迟角α对输出电压波形进行控制，而是将负载与交流电源接通几个整周波，再断开几个整周波，通过改变接通周波数与断开周波数的比值来调节负载所消耗的平均功率。
R图4-1u 2 交流调压电路波形及相控特性分析2.1 带电阻性负载2.1.1 原理图1为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。
正负半周α起始时刻（α=0）均为电压过零时刻，稳态时，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的变化就可实现输出电压的控制。
图1 电阻负载单相交流调压电路及其波形2.1.2 计算与分析负载电压有效值：o U =故移相范围为0≤α≤π。
α=0时，输出电压为最大， U0=U1。
随着α的增大，U0降低，当α=π时，U0=0。
负载电流有效值：oo U I R=晶闸管电流有效值：图4-2T I =功率因数：000101U I U P S U I U λ====α=0时, 功率因数λ=1, α增大,输入电流滞后于电压且畸变,λ降低。
2.2 带阻感性负载2.2.1 原理分析图2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φ=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φ。
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，显然，阻感负载下稳态时α的移相范围为φ ≤ α ≤π。
但α<φ时，电路并非不能工作，后面第三小节会分析此种情况。
图2 阻感负载单相交流调压电路及其波形2.2.2 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：1sin |0oo o t di LRi tdti ωαω=+==ϕθϕαθθπωϕαϕωπθααϕωαcos )2cos(sin 2)d()sin()sin(22112tg 1VT ++-=⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡---=⎰+-ZU t e t ZU I t 解方程得：tan 1[sin()sin()]to i t e Zαωϕωϕαϕ-=--- t αωαθ≤≤+式中，Z =θ为晶闸管导通角。
利用边界条件：t ωαθ=+时0o i =，可求得：tan sin()sin()eθϕαθϕαϕ-+-=-以φ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，如图3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：o U U ==晶闸管电流有效值为：图3 以α为参变量的θ和α关系曲线负载电流有效值：设晶闸管电流VT I 的标么值为：201006014018020100图4-360θ /(°)180140α /(°)ϕ = 90°75°60°45°30°15°0°To 2I I =VTN VTI I =则可绘出VTN I 和α的关系曲线，如图4所示。
图4 单相交流调压电路φ为参变量时VTN I 和α的关系曲线2.2.3 α<φ的情况如前图3所示，α越小，θ越大；α继续减小到α<φ时，触发VT1，则VT1的导通时间将超过π。
因为VT1提前导通，L 被过充电，放电时间延长， VT1的导通角超过π。
触发VT2时， i0尚未过零， VT1仍导通， VT2不通；i0过零后， VT2开通， VT2导通角小于π，过渡过程和带R-L 负载的单相交流电路在ωt = (α<φ)时合闸的过渡过程相同，i0由两个分量组成：正弦稳态分量、指数衰减分量。
衰减过程中， VT1导通时间渐短， VT2的导通时间渐长，其稳态的工作情况和α=φ时完全相同。
α<φ时工作波形如图5所示。
图5 α<φ时阻感负载交流调压电路工作波形πωtωtωt ωt图4-5αα+παθO O O O1i G1i G2oϕi T1i3 方案设计3.1 主电路的设计3.1.1 主电路图电路为工频50HZ,220V 交流电输入，负载为R ＝0.5Ω，L ＝2mH 的阻感负载。
故主电路图如下图：图6 主电路图3.1.2 参数计算22()0.8Z R L ω=+=此单相交流调压电路的负载阻抗角为：2500.002arctan()arctan()51.470.5L R ωπϕ⨯⨯===由图4知，ϕ一定时，α越小，VTN I 越大，即VT I 越大。
当ϕα≤时，VTN I 不变，为最大值0.5。
故可求出晶闸管电流有效值VT I 的最大值：12194.4VT VTN U I I A Z=⨯=晶闸管的额定电流为：(1.5~2)(1.5~2)194.4185.7~247.71.57 1.57VT N I I A ⨯⨯===晶闸管承受的最大反向电压为：1220311.1V ==所以考虑安全裕量，晶闸管的额定电压为：N U (2~3)311.1622.16~933.24V =⨯=因此，依据以上参数选择晶闸管，比如，可以选用额定电压为800V ，额定电流为200A 的晶闸管。
3.1.3 调功电路的设计以上的设计都是以交流调压为基础。
交流调功电路与调压完全相同，只是本次设计条件中调功电路带电阻性负载R=4Ω。
故电路中应将阻感性负载改为电阻性负载。
参数计算时，调功电路是以周期为单位控制的。
故在晶闸管导通的周期内α=0。
又有Z=4Ω，ϕ=0，此时VTN I 仍为0.5，故：138.9VT VTN I I A Z=⨯= 晶闸管的额定电流为：(1.5~2)(1.5~2)38.937.2~49.61.57 1.57VT N I I A ⨯⨯===而晶闸管承受的最大反向电压同调压电路相同，所以考虑安全裕量，晶闸管的额定电压为：N U (2~3)311.1622.16~933.24V =⨯=因此，依据以上参数选择晶闸管，比如，可以选用额定电压为800V ，额定电流为40A 的晶闸管。
3.2 触发电路的设计3.2.1 芯片介绍触发单元以前都是由分立元件构成的，它的控制精度查，可靠性低，不便于维修，因此，触发电路集成化非常必要。
可控硅移相触发器KJ004，与分立元件组成的触发电路相比，具有移相线性好、移相范围宽、温漂小、可靠性高、相位不均衡度小等优点。
KJ004芯片其内部原理图如下：图7 KJ004内部原理图该电路由同步检测电路、锯齿波形成电路、偏移电压、移电压综合比较放大电路和功相率放大电路四部分组成。
KJ004封装形式：该电路采用双列直插C—16白瓷和黑瓷两种外壳封装，外型尺寸按电子工业部部颁标准。
《半导体集成电路外型尺寸》SJ1100—76KJ004的管脚功能如表1所示。
图8 KJ004封装引脚图表1 KJ004的各管脚功能功能输出空锯齿波形成-Vee(1kΩ)空地同步输入综合比较空微分阻容封锁调制输出+Vcc引线脚号1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 3.2.2 触发电路图由于交流调压调功电路中只用到两个晶闸管，而KJ004有两个输出口，故用一片KJ004即可。
由KJ004的典型连接图画得此次触发电路如下图。
图9 触发单元接线图其中，同步串联电阻R4的选择按下式计算：430()1000100010000~15000 2~32~3R=⨯Ω=⨯Ω=Ω同步电压这里R4选用15KΩ。