单相交流调压电路的设计说明

√2
√2
I T = I TN × Z ×U1 = 0.5 ×10.5 ×220 A = 14.81 A
为了避免过电流造成的影响， 其额定电流要留有一定的余量， 通常取
其正常电流值的 1.5 ～2 倍，此处取 1.7 ，可得该晶闸管的额定电流
为：
14.8
I N = 1.7 ×1.57 ≈ 16 A 即取晶闸管的额定电流Ｉ N = 20 A 。
对于晶闸管的额定电压，要先求晶闸管可能承受到的最大正、 反向电压。 由晶闸管的控制角移相围 17.4° ≤α ≤ π及图 2 可知，在 该电路中，晶闸管可能承受的最大正、反压均为 2 U1 。 同样为防止晶闸管因过流而被损坏，其额定电压要留有一定的余量，
通常取正常电压值的 2～3 倍，此处取 2.8 倍，即晶闸管的额定电压
单相交流触发电路波形如下：
图 4 单相交流调压触发电路波形
该设计的主回路为单相交流调压电路，根据设计条件，对于单 结晶体管取分压比 0.8 。为了使 VT1 和 VT2 每次导通后的控制角 相同并稳定， 触发脉冲须在电源电压过零后滞后 角后出现。 采用变
...
.
压器一次侧接主电路电源， 二次侧经处理作为触发电路电源， 即为同
闸管的额定电流。 （2） 分析晶闸管可能承受到的最大正向、反向电压，选择晶闸管
的额定电压。 （3） 计算负载阻抗角，得到控制角的实际移相围。 （4） 为了保证调压装置能够正常工作，应使得控制角大于负载阻
...
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抗角，根据这个条件合理选择触发电路的自振荡参数（电位 器 Re 及电容 C）。 （5） 画出完整的主电路图。
...
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五．设计总结
这次电力电子技术课程设计， 让我们有机会将课堂上所学的理论
知识运用到实际中。并通过对知识的综合利用，进行必要的分析，比
较。从而进一步验证了所学的理论知识。同时，这次课程设计也为我
们以后的学习打下基础。指导我们在以后的学习，多动脑的同时，要
善于自己去发现并解决问题。 这次的课程设计， 还让我知道了最重要
为：
UN = 2.8 ×√2 ×U1 = 2.5 ×√2 ×220 ≈778V 即可取晶闸管的额定电压 U N 800V 。 综上可知， 应选取额定电流为 I N 20A ，额定电压为 U N 800V 的晶闸 管。
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三．晶闸管触发电路的设计 单相交流调压电路触发电路电路图：
图 3 单相交流调压触发电路
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一 . 设 计任务书简介
设计题目 ：单相交流调压电路的设计 设计条件 ：
（1） 电网： 220V，50Hz （2） 负载：阻感负载，电阻和电感参数自定，阻抗角不要太大，
可在 10~30 度之间 （3） 采用两个晶闸管反向并联结构 （4） 采 用 单 节 晶 体 管 简 易 触 发 电 路 ， 单 节 晶 体 管 分 压 比 η
二. 设计容 本次课程设计主要是研究单相交流调压电路的设计。 根据本
设计任务书的设计条件， 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大电流之流电源中， 也常采用交流调压电 路调节变压器一次电压。 （1）关于负载 的计算
值及式Ｚ= √( ωＬ)2 + R2，可得：
负载阻抗Ｚ = √( ωＬ)2 + R2=√102 + (2 ×3.14 ×50 ×0. )2=10.5 Ω
（ 2）关于控制角移相围的计算
1、 将两只晶闸管门极的起始控制点应分别定在电源电压每个半周的
起始点， 的最大围是 0
，正、负半周有相同的 角。在一
个晶闸管导电时，它的压降成为另一晶闸管的反向电压而使其截止。
的是心态，在你拿到题目时会觉得困难，但是只要充满信心，就肯定
会完成的。
六．参考资料
1. 王云亮 《电力电子技术》
北京 : 电子工业
2．黄俊、王兆安《电力电子交流技术》北京：机械工业
3．良炳 《现代电力电子技术基础》北京：清华大学
...
...
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于是在一个晶闸管导电时， 电路工作情况和单相半波整流时相同， 其 波形如图 2。另一晶闸管导通时， 情况完全相同，只是 i0 相位相差 1800 。 控制角 ，导通角 与负载阻抗角 之间的关系为
sin( 2、 当
) sin(
e) tg
时，由上式可以算出每个晶闸管的导通角
180 ，此时
每个晶闸管轮流导通 180 ，相当于两个晶闸管轮流被短接，负载电流
四．主电路图的设计
单相交流调压电路主电路图如下：
...
.
图 5 单相交流调压电路主电路
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。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。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。
f
600
据f 1
1
及
T
1 ReC ln( 1 )
0.8 可得：
Re C= 1.04 ×10- 3 选择稳压二极管 VS的额定电压为 5V,由于二极管Ｄ1、D2 的削峰使 得触发电路波形均为梯形波， 即同步信号波形。 将电源同步变压器变
比定为 22 ∶1，则同步变压器二次测电压Ｕ 2 = 10V，经过二级管及电阻 作用，可使稳压二极管两端电压变为 5V，满足触发电路需要。
根据设计条件及要求，本课程设计所连负载为电阻电感性 负载如下图所示：
图 1 电阻电感性负载
单相交流调压阻感性负载个参数波形如下：
...
.
图 2 阻感性负载波形
根据设计条件阻抗角 ?的围是 10 ° ~ 30°之间，所以令 R=10 ， L = 10mH，据 tan ? = ωＬ?R知 , ? = 17.4° 。据所取电阻电抗参数
处于连续状态，输出完整的正弦波，不具有调压效果。
当 时， 180 ，正负半波电流断续， 越大， 越小，波形断续
越严重，选择合适的 角，可以实现调压效果。
当 时， 180 ，电路中会形成单相半波整流现象，会形成很大
的直流分量，无法维持电路的正常工作。
3、综上可知，当
并采用宽脉冲触发时，负载电压电流总是完整
的正弦波，改变控制角 ，负载电流电压的有效值不会随之改变，故
电路失去交流调压的作用， 所以在阻感性负载时要想达到交流调压的
目的控制角 的实际移相围为
即17.4° ≤ α ≤180° 。
（ 3）关于晶闸管的选型
要想对晶闸管进行选型， 须先知道晶闸管的额定电压和额定电
流。
要想求得额定电流需先计算计算晶闸管可能流过的最大有效
步信号。当主电路的电压过零点时，保证触发电路的电压，单结晶管
保持同步， 使电容 C放电完毕， 在下一个半波从零开始充电以起到同
步作用。
改变Ｒe即可改变电容充电速度，达到改变 角的目的。由于控
制角的移相围
, 即17 .4° ≤α ≤ π。此处取α = 30° ，据
t 2 ft 可知：
1
1
T= = t = s
电流，即用标么值形式求晶闸管可能流过的最大有效电流，即取
180 ,
时最大有效电流标幺值 I TN 的上限值，即
...
.
1
I TN =
1 α+ θ [ ∫ sin 2π α
2( ωｔ-
2
? ) d(ωｔ) ]
1
=[ 1
2π
?
∫?
+π
sin
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2( ωｔ-
? )d( ωｔ) ] 2=0.5 A
即可求得流过晶闸管的最大电流有效值Ｉ T为：
=0.5~0.8 之间自选 （5） 同步变压器的参数自定 设计任务 ： （1） 晶闸管的选型。 （2） 控制角移相围的计算。 （3） 触发电路自振荡频率的选择：电位器 Re 及电容 C的参数选择 （4） 主电路图的设计：包括触发电路及主电路 设计要求 ： （1） 根据设计条件计算晶闸管可能流过的最大有效电流，选择晶