单相电风扇无级调速电路
简易无级调速风扇电路
简易无级调速风扇电路
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如图所示。
电路采用了两只可控硅和—个电位器，共三个元件组成的简易无级调速风扇电路。
原理与制作：
电路中的两只单向可控硅反向并联，在两只可控硅的控制极之间串联一只100K电位器W，调节W即可改变可控硅的导通角，实现调速功能。
该电路之所以简单，就是省去了触发移相电路，可控硅的触发脉冲及其同步电源均取于各自的阴极与控制极之间的压降。
该电路的可控硅没有承受反向电压，不存在反向击穿问题。
元件的选择很简单，W为100K的电位器，SCR1和SCR2为3A/600V 的可控硅，型号不限，符合以上要求即可。
单相电机调速原理
电风扇的调速方法及原理
1 .电抗器法
电容式电动机串联电抗器的调速原理图2 .抽头法
1) L型抽头法
2)T型抽头法
11压
嚣
曲I
卞绕组
C
4
蓟
绕
粗
■
©
3.无级调速法
无级调速一般采用双向晶闸管作为风扇电动机的开关.利
用晶闸管的可控特性，通过改变晶闸管的控制角a，使晶闸管输出电压发生改变，达到调节电动机转速的目的。
在电源电压每
个半周起始部分，双向晶闸管VS为阻断状态，电源电压通过电位器RP,电阻R向电容C充电，当电容C上的充电电压达到双向触发二极管VD的触发电压时，VD导通，C通过VD向VS的控制极放电，使VS 导通，有电流流过电机绕组。
通过调节电位器
RP的阻值大小，可调节电容C的充电时间常数，也就调节了双向
晶闸管V的控制角a , RP越大，控制角a越大，负载电动机M上电压变小，转速变慢。
单相电风扇无级调速电路
电力电子技术课程设计(论文) 单相电风扇无级调速电路院（系）名称电子与信息工程学院专业班级电子信息工程学号*******xx学生姓名xxx指导教师孟丽囡副教授起止时间：2014.12.15—2012.12.26课程设计（论文）任务及评语院（系）：电子与信息工程学院教研室：电子信息工程摘要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称为交流调压电路。
交流调压电路应用十分广泛，本文所设计的单相电风扇无级调速就是其在异步电动机调速中的应用。
电机属于阻感负载，可以等效看作电阻与电感的串联。
设计电风扇调速电路简单且实用，主电路是交流调压电路负载为阻感负载时的情况，电路简单，所用器件少，晶闸管所需的触发电路和保护电路亦不能缺少，本文也做了介绍，最后讨论电路参数的计算和器件的选择。
电风扇是最常用的家用电器之一，市场上各种各样造型，功率，品牌的电风扇也应有尽有。
通过利用晶闸管构成的调压电路，可以实现对负载电压的控制，从而实现电风扇无级调速，满足人们对风扇转速的要求。
这样电路的优点在于体积小，成本低，电路简单，易于设计制造。
关键词：晶闸管；交流调压；保护电路；谐波分析AbstractThe two thyristor inverse parallel after the series in AC circuits, by controlling the thyristor can control AC output. This circuit does not change the frequency of the alternating current, called the AC power control circuit. By controlling the opening phase of the thyristors in each half a cycle known as the AC voltage regulation circuit.AC voltage regulation circuit is widely used, single-phase stepless speed regulating electric fan designed in this paper is its application in induction motor drive. Electric fan motor coil, which belongs to the inductive load, can be equivalent as a resistor and inductor in series. 100W single-phaseelectric fan is a household electrical appliance, circuit designed in this paperis simple and more practical, the main circuit is AC voltage regulation circuit load is inductive load, the structure is simple, and the thyristor required to trigger circuit and the protection circuit also cannot lack, this paper alsointroduces calculation device, and finally discuss the selection of the circuitparameters.The electric fan is one of the most commonly used household appliances, the market various shapes, power, electric fan brand will have everything that one expects to find. Through the use of thyristor voltage circuit composed of adjustable, canrealize the control of the load voltage, so as to realize the stepless speed regulating electric fan, satisfy the requirements of fan speed.This circuit has the advantages of small volume, low cost, the circuit is relatively simple, easy to design and manufacture.Key words：Thyristor; AC voltage; protection circuit; harmonic analysis目录第1章绪论 (1)1.1电力电子技术概况 (1)1.2本文研究内容 (1)第2章单相电风扇无级调速电路设计 (2)2.1电路总体设计方案 (2)2.1.1方案论证 (2)2.1.2总体设计框图及分析 (3)2.2具体电路设计 (4)2.2.1主电路设计 (4)2.2.2控制电路设计 (7)2.3元器件型号选择 (9)第3章课程设计总结 (10)参考文献 (11)附录 (12)第1章绪论1.1电力电子技术概况电力电子技术是一门新兴的应用于电力领域的电子技术，就是使用电力电子器件（如晶闸管，GTO，IGBT等）对电能进行变换和控制的技术。
单相电风扇无级调速电路
辽宁工业大学电力电子技术课程设计（论文）题目：单相电风扇无级调速电路院（系）：电气工程学院专业班级：电气094学号：090303111学生姓名：姜佩君指导教师：（签字）起止时间：2011-12-26至2011-01-06课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院 教研室： 电气注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算 学 号090303111 学生姓名 姜佩君 专业班级 电气094 课程设计（论文）题目单相电风扇无级调速电路 课程设计（论文）任务 课题完成的设计任务及功能、要求、技术参数实现功能利用晶闸管构成交流调压电路，调节电风扇电动机电压，从而改变电风扇的转速，可实现无级变速，满足人们对电风扇风速的不同要求，且此调速装置寿命长。
设计任务与要求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、触发电路设计5、绘制相关电路图6、保护电路设计7、电路调试或仿真8、完成4000字左右说明书。
技术参数1、交流电源：单相220V 。
2、输出电压在0～220V 连续可调。
3、输出电流最大值1A 。
4、负载为100W 电风扇。
5、根据实际工作情况，最小控制角取20～300左右。
工作计划第1天：集中学习；第2天：收集资料；第3天：方案论证；第4天：主电路设计；第5天：选择器件；第6天：触发电路设计；第7天：保护电路设计；第8天：电路调试或仿真；第9天：总结并撰写说明书；第10天：答辩指导教师评语及成绩平时： 论文质量： 答辩：总成绩： 指导教师签字：年 月 日摘要随着科技的发展，技术的进步，人类在许多领域已取得较大的成功，并且成功的使用这些技术为人类的生活所服务。
本课设在电力电子的发展基础上，运用晶闸管的特点以及与其相关的触发电路和保护电路的相关知识，在考虑到实际应用中注重的经济性和可控性以及器件的选择等方面的相关知识，设计了单相电风扇无级调速电路的方案，同时也分别设计了主电路、触发电路以及保护电路等电路的方案，同时运用工程技术中较多使用的matlab软件进行相关的电路调试或仿真，并结合设计的技术参数要求，给出一个较合理的设计方案，以完成利用晶闸管构成交流调压电路，调节电风扇电动机电压，从而改变电风扇的转速，可实现无级变速的功能，满足人们对电风扇风速的不同要求，从而实现满足人们需要的电路设计方案。
单相异步电动机的反转与调速
单相异步电动机的反转与调速在日常生活中常需要对单相异步电动机进行反转和调速控制,如家用电器中洗衣机的正反转洗涤、调速及电风扇的调速等。
下面分别介绍这两种控制电路的组成原理。
一、单相异步电动机的反转要使单相异步机反转就必须改变旋转磁场的转向。
改变旋转磁场转向可通过把工作绕组(或启动绕组)的首端和末端与电源的接线对调、把电容器从一组绕组中改接到另一组绕组中等方法实现。
1.单相电容分相式异步电动机的反转控制单相电容分相式异步电动机需要变换旋转方向时,可以通过反接启动绕组或工作绕组的接线来实现。
把启动绕组或工作绕组中的一组首端和末端与电流的接线对调。
因为异步电动机的转向是从电流相位超前向电流相位落后的绕组旋转的,如果把其中的一个绕组反接,等于把这个绕组的电流相位改变了180。
,假若原来这个绕组是超前90,则改接后就变成了滞后90,结果旋转磁场的方向随之改变。
图3-16所示的是用双掷开关控制实现正反转的示意图,图3-17是用T形接法实现正反转的示意图。
有的电容分相式单相电动机也可通过改变电容器的接法来改变电动机的转向。
图3-18所示为洗衣机正反转控制示意图,当定时器开关处于图中所示位置时,电容器串联在工作绕组Lz上,电流IL z超前于ILf相位约90;经过一定时间后,定时器开关将电容从Lz绕组切所,串联到启动绕组Lf,则电流ILf超前于相位ILf约90,从而实现了电动机的反转。
这种单相异步电动机的工作绕组与启动绕组可以互换,所以工作绕组、启动绕组的线圈匝数、粗细,、占槽数都应相同。
2.罩极式单相异步电动机的反转控制外部接线无法改变罩极式电动机的转向,因为罩极电动机的旋转方向永远是从磁极的未罩部分转到被罩部分,内部结构决定了转向。
因此,要使它反转,必须改变其磁极的安装位置,这显然是很不方便的。
为了达到可反转的要求,人们设计了一种特殊形式的罩极电动机,磁极分成四个极靴,极靴上绕几匝粗绝缘导线作为罩极启动绕组,每个相对的绕组串联,用双掷开关使其交替短接,如图3-19所示。
电风扇无级调速器
电风扇无级调速器实训报告因本次实训老师要求做个与电力电子有关的产品，经过组员讨论，于是我们决定做电风扇无极调速器。
电风扇无级调速器在日常生活中随处可见。
图1（a ）是常见的电风扇无级调速器。
旋动旋钮便可以调节电风扇的速度。
图1（b ）为电路原理图。
（a ）图1电风扇无级调速器 (a) 电风扇无级调速器 (b) 电风扇无级调速器电路原理图如图1(b)所示，调速器电路由主电路和触发电路两部分构成，在双向晶闸管的两端并接RC 元件，是利用电容两端电压瞬时不能突变，作为晶闸管关断过电压的保护措施。
本课题通过对主电路及触发电路的分析使学生能够理解调速器电路的工作原理，进而掌握分析交流调压电路的方法。
保护电路在课题五中详细介绍。
一、双向晶闸管的工作原理1． 双向晶闸管的结构双向晶闸管的内部结构、等效电路及图形符号如图2所示。
（a ） 内部结构 （b ） 等效电路 （c ）图形符号图2双向晶闸管内部结构、等效电路及图形符号从图2可见，双向晶闸管相当于两个晶闸管反并联（P1N1P2N2和P2N1P1N4），不过它只有一个门极G ，由于N3区的存在，使得门极G 相对于T1端无论是正的或是负的，都能触发，而且T1相对于T2既可以是正，也可以是负。
表1 双向晶闸管的主要参数2． 双向晶闸管的触发方式双向晶闸管正反两个方向都能导通，门极加正负电压都能触发。
主电压与触发电压相互配合，可以得到四种触发方式：1）Ⅰ+触发方式 主极T1为正，T2为负；门极电压G 为正，T2为负。
特性曲线在第 Ⅰ象限。
2）Ⅰ-触发方式 主极T1为正，T2为负；门极电压G 为负，T2为正。
特性曲线在第 Ⅰ象限。
调速电位器3）Ⅲ+触发方式 主极T1为负，T2为正；门极电压G 为正，T2为负。
特性曲线在第 Ⅲ象限。
4）Ⅲ-触发方式 主极T1为负，T2为正；门极电压G 为负，T2为正。
特性曲线在第 Ⅲ象限。
由于双向晶闸管的内部结构原因，四种触发方式中灵敏度不相同，以Ⅲ+触发方式灵敏度最低，使用时要尽量避开，常采用的触发方式为Ⅰ+和Ⅲ-。
电风扇无级调速变速原理
电风扇无级调速变速原理电风扇无级调速变速原理是通过改变电机的供电频率或改变电机的电压，来控制电机转速的高低，从而实现风扇的无级调速和变速功能。
下面将从电机供电方式、电机调速方式、供电频率和电压变化等方面详细介绍电风扇无级调速变速原理。
1.电机供电方式：电风扇通常采用直流电机或交流电机作为驱动力源。
直流电机供电较为简单，可通过调节直流电压来实现无级调速；而交流电机供电相对复杂些，需通过变压变频器、调压变频器等电气器件来实现无级调速。
2.电机调速方式：电风扇的电机调速方式多种多样，常见的有电压调速、变频调速和电子调速等。
电压调速是通过改变电源电压大小来改变电机的转速，如通过调压变压器、可变电阻等器件来实现。
变频调速是通过改变电源电压的频率来改变电机的转速，如通过变频器、逆变器等器件来实现。
电子调速是通过电子控制器对电机驱动电路进行精确控制，实现无级调速和变速。
3.供电频率：对于交流电机，供电频率的改变会直接影响到电机的转速。
通常情况下，供电频率越高，电机的转速越快。
所以，如果想要实现电风扇的无级调速和变速，可以通过调节电源的供电频率来实现，如通过变频器等设备来改变电源的供电频率。
4.电压变化：除了供电频率的改变外，电压的改变也能影响电机的转速。
一般来说，电风扇的转速越高，需要的电源电压也越高。
所以，通过改变电源的电压大小，可以实现电风扇的无级调速和变速。
如通过电压变频器、调压电阻等器件来实现。
总结起来，电风扇的无级调速变速原理是通过改变电机的供电方式、电机的调速方式、供电频率和电压变化等来实现的。
这些方法都涉及到电机的驱动电路和控制器的设计，需要综合考虑电机的特性、电源和控制器的兼容性等因素。
通过科学的设计和调试，可以实现电风扇的无级调速和变速功能，提供更好的使用体验和舒适度。
项目三 电风扇无级调速控制电路
V1 R2
R4
C
VD1 VD2
4
(b)
1
R2
R1
R3 B
V1 2 VD2
VD4 VD3 R4
VT1
V2 VD6 VD5
3
VT2 R6
C
R5
4
(c)
（三）交流开关电路控制方式
晶闸管交流开关电路有相位控制和过零控制两种控制方式。相位 控制会产生相当大的射频干扰，并通过电网进行远距离传送，给电力 系统造成危害。过零控制为零电压、零电流控制，它是在电压过零时 给晶闸管以触发脉冲，使晶闸管工作状态始终处于全导通或者全阻断 状态，这是经过实践检验、抑制晶闸管导通时产生干扰的一种行之有 效的方法。
图（b）为三相三线制交流调压电路。这种 电路的负载可为星型或者三角形，若负载为星型 负载，触发电路应与三相全控整流电路一样采用 宽脉冲或者双窄脉冲，通过改变触发脉冲的相位 控制角α ，便可以控制加在负载上的电压大小， 对。于不带零线的调压电路，为了使三相电源构 成通路，在任何时刻至少有两个晶闸管同时导通， 这就要求触发电路必须满足以下条件：（1）三 相正或者负触发脉冲依次间隔120°，每一相的 正、负触发脉冲间隔180°。（2）为了保证电路 起始工作时以及在感性负载或者控制角较大时两 相能同时导通，必须采用宽脉冲或者双窄脉冲。 （3）为了保证输出三相电压对称，应保证触发 脉冲与电源电压同步。
电流自T1流入，T2流出。
（2）第Ⅰ象限负触发方式(Ⅰ-触发) ： 主极T1为正，T2为负；门极电压G为负，T2为正。 （3）第Ⅲ象限正触发方式(Ⅲ +触发) ： 主极T1为负，T2为正；门极电压G为正，T2为负。 （4）第Ⅲ象限负触发方式(Ⅲ -触发) ： 主极T1为负，T2为正；门极电压G为负，T2为正。
电风扇用电动机——单相电动机的调速控制
电风扇用电动机——单相电动机的调速控制对于采用电容分相式单相异步电动机拖动的电风扇，为了达到控制风量和风速的目的，需要对电动机调速。
单相电动机的调速一般是采用降压调速，即利用加在主绕组上的电压变化来改变旋转磁场的强弱，从而达到调速的目的。
电抗器调速是在电容式单相异步电动机的电路中串联一个有抽头的电抗器，改变电抗器的抽头即改变了加在主、副绕组两端的电压。
通常利用调速开关换接抽头，使电抗器的线圈全部、局部、或不接入电路，由此改变加在电动机两端的电压，从而实现降压调速。
图5.3.2是台风扇的调速电路。
利用转换开关或琴键开关来控制电抗器的不同抽头以实现快、中、慢三种不同的转速。
该调速法，电动机和电抗器是分离的，调速部分维修方便，但体积大，成本高，效率低。
调速绕组抽头法调速是在电动机定子铁芯内再嵌放一个有抽头的调速绕组，与主绕组串联，改变抽头的位置即可达到调速目的。
图5.3.3的吊风扇调速电路就是采用这种调速方法。
利用电抗器的不同抽头，可获得五种不同的转速。
当开关处于1位置时，电源电压全部加在主绕组上，转速最高；当开关处于2位置、3、4、5等位置时，由于调速绕组的降压作用，主绕组只承受电源电压的一部分，因此能起到调速作用。
调速绕组抽头法调速成本低，体积小，用电省，效率高，这种方法比较常用。
利用双向晶闸管调速：改变晶闸管的导通角可以改变晶闸管输出电压的大小，从而改变加在单相异步电动机主、副绕组电路两端的电压实现调速的目的。
图5.3.4是电容式单相异步电动机利用晶闸管调速的简化示意图。
有关晶闸管交流调压的内容将在模拟电子学部分介绍。
利用晶闸管交流调压可以实现单相异步电动机的无级调速，如果与其它电子线路相配合，可使电风扇送出凉爽柔和的模拟自然风。
《电力电子技术》—电风扇无级调速器
4．双向晶闸管的触发电路
（1）简易触发电路 双向晶闸管的简易触发电路
《电力电子技术》—电风扇无级调速器
4．双向晶闸管的触发电路
双向晶闸管的简易触发电路分析 电风扇无级调速电路图，接通电源后，电容C1充电，当电容C1两端电 压的峰值达到氖管HL的阻断电压时，HL亮，双向晶闸管VT被触发导通， 电扇转动。改变电位器RP的大小，即改变了C1的充电时间常数，使VT 的导通角发生变化，也就改变了电动机两端的电压，因此电扇的转速 改变。由于RP是无级变化的，因此电扇的转速也是无级变化的。
例如，一个100A的双向晶闸管与两个反并联45A的普通晶 闸管电流容量相等。 例如型号KS50-10-21表示额定电流50A，额定电压10级
（1000V）断态电压临界上升率du/dt为2级（不小于200V/ μs）,换向电流临界下降率di/dt为1级（不小于1％
IT(RMS)）的双向晶闸管。
《电力电子技术》—电风扇无级调速器
【课题描述】
电风扇无级调速器在日常生活中随处可见。常见的电风扇无级调速器。 旋动旋钮便可以调节电风扇的速度。 电风扇无级调速器调速旋钮触发电路保护电路
(a) 电风扇无级调速器 理图
《电力电子技术》—电风扇无级调速器
(b) 电风扇无级调速器电路原
【课题描述】
调速器电路由主电路和触发电路两部分构成。 在双向晶闸管的两端并接RC元件，是利用电容两端电压瞬时不能突变， 作为晶闸管关断过电压的保护措施。
双向晶闸管的额定电流定义为：在标准散热条件下， 当器件的单向导通角大于170°，允许流过器件的最大交流
正弦电流的有效值，用IT(RMS)表示。
双向晶闸管额定电流与普通晶闸管额定电流之间的换
大功率可控硅触发交流单相电机无级调速电路
大功率可控硅触发交流单相电机无级调速电路大功率可控硅无级调速触发电路
一般书刊介绍的大功率可控硅触发电路都比较复杂，而且有些元件难以购买。
笔者仅花几元钱制作的触发电路已成功触发100A以上的可控硅模块，用于工业淬火炉上调节380V电压，又装一套用于大功率鼓风机作无级调速用，效果非常好。
本电路也可用作调节220V交流供电的用电器。
电路见图。
将两只单向可控硅SCRl、SCR2反向并联．再将控制板与本触发电路连接，就组成了一个简单实用的大功率无级调速电路。
这个电路的独特之处在于可控硅控制极不需外加电源，只要将负载与本电路串联后接通电源，两个控制极与各自的阴极之间便有5V~8V脉动直流电压产生，调节电位器R2即可改变两只可控硅的导通角，增大R2的阻值到一定程度,便可使两个主可控硅阻断，因此R2还可起开关的作用。
该电路的另一个特点是两只主可控硅交替导通，一个的正向压降就是另一个的反向压降，因此不存在反向击穿问题。
但当外加电压瞬时超过阻断电压时，SCR1、SCR2会误导通，导通程度由电位器R2决定。
SCR3与周围元件构成普通移相触发电路，其原理这里从略。
SCR1、SCR2笔者选用的是封装好的可控硅模块(110A／1000V)，
SCR3选用BTl36，即600V的双向可控硅。
本电路如用于感性负载，应增加R4，C3阻容吸收电路及压敏电阻RV作过压保护，防止负载断开和接通瞬间产生很高的感应电压损坏可控硅。
风扇无极调速器原理
风扇调速器工作原理—电子调速器工作原理我们通过电风扇电子调速器的电路来分析，以说明风扇调整器的工作原理，引电路能对风扇电动机进行无级调速，还能使电风扇产生模拟自然风。
该电风扇电子调速器电路由电源电路、可控振荡器和控制执行电路组成，如图所示.电源电路由降压电容器Cl、整流二极管VDl、VD2、滤波电容器C2、电源指示发光二极管VL和稳压二极管VS组成。
可控振荡器由时基集成电路IC、电阻器RI、R2、电容器C3、电位器RP和二极管VD3、VD4组成。
控制执行电路由风扇我们通过电风扇电子调速器的电路来分析，以说明风扇调整器的工作原理，引电路能对风扇电动机进行无级调速，还能使电风扇产生模拟自然风。
该电风扇电子调速器电路由电源电路、可控振荡器和控制执行电路组成，如图所示。
电源电路由降压电容器Cl、整流二极管VDl、VD2、滤波电容器C2、电源指示发光二极管VL和稳压二极管VS组成。
可控振荡器由时基集成电路IC、电阻器RI、R2、电容器C3、电位器RP和二极管VD3、VD4组成。
控制执行电路由风扇电动机M、晶闸管VT、电阻器R3和IC第3脚内电路组成。
交流220V电压经Cl降压、VDl和VD2整流、VL和VS稳压及C2滤波后，为IC提供约8V的直流电压。
可控振荡器振荡工作后，从IC的3脚输出周期为105、占空比连续可调的振荡脉冲信号，利用此脉冲信号去控制晶闸管VT的导通状态。
调节RP的阻值，即可改变脉冲信号的占空比（调节范围为1%—99%），控制风扇电动机M转速的高低，产生模拟自然风(周期为10s的阵风).改变C3的电容量，可以改变振荡器的振荡周朔，从而改变模拟自然风的周期。
元器件选择R1—R3选用1/4W碳膜电阻器或金属膜电阻器.RP选用合成膜电位器或有机实心电位器。
C1选用耐压值为450V的涤纶电容器或CBB电容器；C2和C3均选用耐压值为16V的铝电解电容器.VDl和VD2均选用lN4007型硅整流二极管;VD3和VD4均选用1N4148型硅开关二极管。
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辽宁工业大学电力电子技术课程设计（论文）题目：单相电风扇无级调速电路院（系）：电气工程学院专业班级：电气094学号：090303111学生姓名：姜佩君指导教师：（签字）起止时间：2011-12-26至2011-01-06课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院 教研室： 电气注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算 学 号090303111 学生姓名 姜佩君 专业班级 电气094 课程设计（论文）题目单相电风扇无级调速电路 课程设计（论文）任务 课题完成的设计任务及功能、要求、技术参数实现功能利用晶闸管构成交流调压电路，调节电风扇电动机电压，从而改变电风扇的转速，可实现无级变速，满足人们对电风扇风速的不同要求，且此调速装置寿命长。
设计任务与要求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、触发电路设计5、绘制相关电路图6、保护电路设计7、电路调试或仿真8、完成4000字左右说明书。
技术参数1、交流电源：单相220V 。
2、输出电压在0～220V 连续可调。
3、输出电流最大值1A 。
4、负载为100W 电风扇。
5、根据实际工作情况，最小控制角取20～300左右。
工作计划第1天：集中学习；第2天：收集资料；第3天：方案论证；第4天：主电路设计；第5天：选择器件；第6天：触发电路设计；第7天：保护电路设计；第8天：电路调试或仿真；第9天：总结并撰写说明书；第10天：答辩指导教师评语及成绩平时： 论文质量： 答辩：总成绩： 指导教师签字：年 月 日摘要随着科技的发展，技术的进步，人类在许多领域已取得较大的成功，并且成功的使用这些技术为人类的生活所服务。
本课设在电力电子的发展基础上，运用晶闸管的特点以及与其相关的触发电路和保护电路的相关知识，在考虑到实际应用中注重的经济性和可控性以及器件的选择等方面的相关知识，设计了单相电风扇无级调速电路的方案，同时也分别设计了主电路、触发电路以及保护电路等电路的方案，同时运用工程技术中较多使用的matlab软件进行相关的电路调试或仿真，并结合设计的技术参数要求，给出一个较合理的设计方案，以完成利用晶闸管构成交流调压电路，调节电风扇电动机电压，从而改变电风扇的转速，可实现无级变速的功能，满足人们对电风扇风速的不同要求，从而实现满足人们需要的电路设计方案。
关键词：晶闸管；晶闸管的触发与保护；器件选取；电路调试与系统仿真目录第1章绪论 (1)1.1电力电子技术概况 (1)1.2本文设计内容 (3)第2章单相电风扇无级调速电路设计 (4)2.1单相电风扇无级调速电路总体设计方案 (4)2.2具体电路设计 (5)2.2.1 主电路设计 (5)2.2.2 控制设计 (8)2.2.3 保护电路设计 (10)2.3元器件型号选择 (11)2.4系统调试或仿真、数据分析 (12)第3章课程设计总结 (15)参考文献 (16)第1章绪论1.1电力电子技术概况电力电子技术是一门新兴的应用于电力领域的电子技术，就是使用电力电子器件（如晶闸管，GTO，IGBT等）对电能进行变换和控制的技术。
电力电子技术所变换的“电力”功率可大到数百MW甚至GW，也可以小到数W甚至1W 以下，和以信息处理为主的信息电子技术不同电力电子技术主要用于电力变换。
电力电子技术分为电力电子器件制造技术和交流技术（整流，逆变，斩波，变频，变相等）两个分支。
现已成为电气工程与自动化专业不可缺少的一门专业基础课，在培养该专业人才中占有重要地位。
电力电子学（Power Electronics）这一名称是在上世纪60年代出现的。
1974年，美国的W.Newell对电力电子学进行了描述，认为它是由电力学、电子学和控制理论三个学科交叉而形成的。
这一观点被全世界普遍接受。
“电力电子学”和“电力电子技术”是分别从学术和工程技术2个不同的角度来称呼的一般认为，电力电子技术的诞生是以1957年美国通用电气公司研制出的第一个晶闸管为标志的，电力电子技术的概念和基础就是由于晶闸管和晶闸管变流技术的发展而确立的。
此前就已经有用于电力变换的电子技术，所以晶闸管出现前的时期可称为电力电子技术的史前或黎明时期。
70年代后期以门极可关断晶闸管（GTO），电力双极型晶体管（BJT），电力场效应管（Power-MOSFET）为代表的全控型器件全速发展（全控型器件的特点是通过对门极既栅极或基极的控制既可以使其开通又可以使其关断），使电力电子技术的面貌焕然一新进入了新的发展阶段。
80年代后期，以绝缘栅极双极型晶体管（IGBT 可看作MOSFET和BJT的复合）为代表的复合型器件集驱动功率小，开关速度快，通态压降小，在流能力大于一身，性能优越使之成为现代电力电子技术的主导器件。
为了使电力电子装置的结构紧凑，体积减小，常常把若干个电力电子器件及必要的辅助器件做成模块的形式，后来又把驱动，控制，保护电路和功率器件集成在一起，构成功率集成电路（PIC）。
目前PIC的功率都还较小但这代表了电力电子技术发展的一个重要方向。
利用电力电子器件实现工业规模电能变换的技术，有时也称为功率电子技术。
一般情况下，它是将一种形式的工业电能转换成另一种形式的工业电能。
例如，将交流电能变换成直流电能或将直流电能变换成交流电能；将工频电源变换为设备所需频率的电源；在正常交流电源中断时，用逆变器（见电力变流器）将蓄电池的直流电能变换成工频交流电能。
应用电力电子技术还能实现非电能与电能之间的转换。
例如，利用太阳电池将太阳辐射能转换成电能。
与电子技术不同，电力电子技术变换的电能是作为能源而不是作为信息传感的载体。
因此人们关注的是所能转换的电功率。
电力电子技术是建立在电子学、电工原理和自动控制三大学科上的新兴学科。
因它本身是大功率的电技术，又大多是为应用强电的工业服务的，故常将它归属于电工类。
电力电子技术的内容主要包括电力电子器件、电力电子电路和电力电子装置及其系统。
电力电子器件以半导体为基本材料，最常用的材料为单晶硅；它的理论基础为半导体物理学；它的工艺技术为半导体器件工艺。
近代新型电力电子器件中大量应用了微电子学的技术。
电力电子电路吸收了电子学的理论基础，根据器件的特点和电能转换的要求，又开发出许多电能转换电路。
这些电路中还包括各种控制、触发、保护、显示、信息处理、继电接触等二次回路及外围电路。
利用这些电路，根据应用对象的不同，组成了各种用途的整机，称为电力电子装置。
这些装置常与负载、配套设备等组成一个系统。
电子学、电工学、自动控制、信号检测处理等技术常在这些装置及其系统中大量应用。
从20世纪50年代中到70年代末，以大功率硅二极管、双极型功率晶体管和晶闸管应用为基础（尤其是晶闸管）的电力电子技术发展比较成熟。
70年代末以来，两个方面的发展对电力电子技术引起了巨大的冲击。
其一为微机的发展对电力电子装置的控制系统、故障检测、信息处理等起了重大作用,今后还将继续发展;其二为微电子技术、光纤技术等渗透到电力电子器件中，开发出更多的新一代电力电子器件。
其中除普通晶闸管向更大容量（6500伏、3500安）发展外，门极可关断晶闸管(GTO)电压已达4500伏，电流已达2500～3000安；双极型晶体管也向着更大容量发展，80年代中后期其工业产品最高电压达1400伏，最大电流达400安,工作频率比晶闸管高得多,采用达林顿结构时电流增益可达75～200。
随着光纤技术的发展，美国和日本于1981～1982年间相继研制成光控晶闸管并用于直流输电系统。
这种光控管与电触发的晶闸管相比，简化了触发电路，提高了绝缘水平和抗干扰能力，可使变流设备向小型、轻量方向发展，既降低了造价，又提高运行的可靠性。
同时，场控电力电子器件也得到发展，如功率场效应晶体管(power MOSFET)和功率静电感应晶体管(SIT)已达千伏级和数十至数百安级的电压、电流等级，中小容量的工作频率可达兆赫级。
由场控和双极型合成的新一代电力电子器件，如绝缘栅双极型晶体管（IGT或IGBT）和MOS控制晶闸管（MCT）也正在兴起,容量也已相当大。
这些新器件均具有门极关断能力，且工作频率可以大大提高，使电力电子电路更加简单，使电力电子装置的体积、重量、效率、性能等各方面指标不断提高，它将使电力电子技术发展到一个更新的阶段。
与此同时，电力电子器件、电力电子电路和电力电子装置的计算机模拟和仿真技术也在不断发展。
1.2本文研究内容本课设研究的内容是单相电风扇无级调速电路。
根据电力电子技术的相关知识与要求，利用晶闸管构成的单相交流调压电路，来调节电风扇电动机电压，从而改变电风扇的转速，即可实现无级调速的要求。
具体研究内容可分为以下部分：1、单相电风扇无级调速电路总体设计方案的经济技术论证。
2、单相电风扇无级调速电路主电路设计及各部分简要说明。
3、触发电路的设计，每个晶闸管触发的顺序及相位分析。
4、保护电路的设计，过电压保护，过电流保护的分析5、通过计算选择器件的具体型号。
6、绘制相关电路图。
7、电路调试或系统的仿真与图像分析。
由以上要求可以具体将此装置设计分为以下四个部分：主电路的设计、触发电路设计、保护电路设计，系统参数的计算和仿真分析。
下面分别作详细介绍。
第2章单相电风扇无级调速电路设计2.1单相电风扇无级调速电路总体设计方案利用晶闸管构成交流调压电路，调节电风扇电动机电压，从而改变电风扇的转速，可实现无极变速，满足人们对电风扇风速的不同要求。
在考虑到电路还应满足易操作实用、经济实惠、可靠性强等诸多因素的情况下，设计出如图2.1所示的电路。
图2.1 单相电风扇无级调速电路总电路图该电路图由中间的带阻容吸收的过压保护电路和带熔断器的过流保护电路作为交流调压主电路的保护电路，上下两个电路为相同的触发脉冲为锯齿波的触发电路作为整个电路的触发电路。
通过触发电路的触发脉冲，使得晶闸管的开通时刻可以得以进行人为的控制，并根据使用者的需要进行调控。
而交流调压主电路则是根据触发角的大小调节输出电压的大小，从而控制电风扇的转速，达到满足使用者的需要，并根据使用者的要求对电风扇的转速进行具体的调控。
而过压过流保护电路具有对电力电子器件的保护左右，以及对整体电路的保护作用，使得电路能够较好的工作。
2.2 具体电路设计2.2.1主电路设计单相电风扇无级调速电路的主电路实际上就是负载为电感性的单相交流调压电路即电动机。
交流调压是将一种幅值的交流电能转化为同频率的另一种幅值的交流电能。
其主电路图如图2.2所示。
图2.2 单相电风扇无级调速电路主电路图（1）电阻性负载图2.3（a）所示为两只反并联的普通晶闸管与电阻负载R L组成的交流调压主电路，也可用一个双向晶闸管代替两个反并联的晶闸管但需要两组独立的触发电路分别控制两只晶闸管，也可用一个双向晶闸管代替两个反并联的晶闸管，本课设的主电路选择两只反并联的普通晶闸管的主电路。