单相交流调压电路

电力电子课程设计

——单相交流调压电路

学院：工程学院

班级：12电气2班

姓名：

2015年6月

摘要

本次课程设计，先明确了实验的要求和设计目的设计一个单相交流调压电路。然后根据要求进行电路设计，包括主电路、触发电路。排版等等。设计并发现、解决相应的问题。之后对电路进行了实验仿真，通过仿真实验，再发现其中的问题和不足，进行更改和完善。然后确定实验所需的元器件。确定之后，进行器件的购买，之后进行电路板实物的焊接。焊接后要进行调试。发现和排除错误，调试时，发现了问题，然后经过实验仪器的排错，线路元器件的排错，发现了两处问题，更改之后就正常了。接着是对波形的观察和数据的记录。完成这些后，对数据进行处理，整理结论。最后是我们的心得体会和收获。以及完成报告总结。

关键词主电路触发电路波形负载电压调压

目录

一、设计任务及目的 (4)

（一）设计要求任务 (4)

（二）设计目的 (4)

二、实验器件、设备及所用软件 (4)

（一）实验材料的选择 (5)

（二）实验所需设备 (5)

（三）所用软件 (5)

三、电路设计方案的设计和选择 (5)

（一）方案的确立 (5)

（二）实验电路的设计 (6)

1、触发电路的设计 (6)

1.1触发信号的种类 (6)

1.2触发电路的设计 (6)

2、主电路的设计 (9)

四、完整电路图及实物图 (11)

五、实验波形及数据 (12)

（一）α=30°时 (12)

（二）α=60°时 (13)

（三）α=90°时 (15)

（四）α=120时 (17)

六、实验数据处理 (19)

七、结论总结 (20)

八、心得体会 (21)

参考文献 (22)

单相交流调压电路

前言

电力电子线路的基本形式之一，即交流—交流变换电路，它是将一种形式的交流电能变换成另一种形式交流电能电路。在进行交流—交流变换时，可以改变交流电的电压、电流、频率或相位等。用晶闸管组成的交流电压控制电路，可以方便的调节输出电压有效值。可用于电炉温控、灯光调节、异步电动机的启动和调速等，也可用作调节整流变压器一次侧电压，其二次侧为低压大电流或高压小电流负载常用这种方法。采用这种方法，可使变压器二次侧的整流装置避免采用晶闸管，只需要二极管，而且可控级仅在一侧，从而简化结构，降低成本。交流调压器与常规的交流调压变压器相比，它的体积和重量都要小得多。交流调压器的输出仍是交流电压，它不是正弦波，其谐波分量较大，功率因数也较低。

一、设计任务及目的

（一）设计要求任务

1.设计一个单相交流调压电路。输入电压为36V交流，输出交流电压可变，带

纯电阻性负载。

2.提出电路设计方案，比较不同的方案并选定方案。

3.完成电路的设计和主要元器件的选择及说明。

4.进行实验仿真及电路板的焊接和测试性能。

5.分析实验数据，得出结论。

（二）设计目的

使学生熟悉各种电力电子器件的特性和使用方法；掌握各种电力电子变流电路的结构、工作原理、控制方法、设计计算方法及实验技能；熟悉各种电力电子变流装置的

应用范围及技术经济指标。训练学生综合运用学过的变流电路原理的基础知识，通过资料查找、方案选择、电路设计，进一步加深对变流电路基本理论的理解，提高动手动脑的基本应用技能。

二、实验器件、设备及所用软件

（一）实验材料的选择

根据我们的设计需要，确定如下的器材：

表1 实验所需元件表

（二）实验所需设备

电烙铁焊锡导线万用表脉冲示波器36V交流电源

（三）所用软件

Multisim12.0

三、电路设计方案的设计和选择

（一）方案的确立

题目要求为：输入电压为36V交流，输出交流电压可变，带纯电阻性负载。所以根据上课所学知识和查阅相关资料，我们初步选定了方案：如图，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。

图1电阻负载单相交流调压电路

（二）实验电路的设计

1、触发电路的设计

1.1触发信号的种类

晶闸管有关断到开通,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的正向电压、电流信号。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。这种方式实际应用中最少。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耗。

(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，可改变触发延迟角。这种触发形式也存在许多的缺点，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uo值来调节，调节的变化范围较小。

(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。

1.2触发电路的设计

方案一

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下图。

图2 单相交流调压触发电路原理图

方案二

采用KJ004可控硅移相触发电路。该电路适用于单相、三相全控桥式供电装置中，