相控式单相交流调压电路设计说明

集美大学

电力电子课程设计报告题目：相控式单相交流调压电路设计

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指导教师：_________________________ 时间：____________________________

2015 年6 月19 日

目录：

0 概述------------------------------------------- 1

1 设计的目的--------------------------------------- 1

2 设计的任务及要求-------------------------------- 2

2.1设计任务-----------------------------------

2.2设计要求-----------------------------------

3主电路总体方案设计---------------------------------- 2

3.1总体方案设计思路----------------------------- 2

3.2主电路工作原理-------------------------------- 3

3.2.1主电路工作情况分析 -------------------------- 3

3.2.2负载电流分析 --------------------------- 4

3.3 主电路参数计算及元器件选择-------------------------- 6

3.3.1主电路参数计算 ---------------------------- 6

3.3.2主电路元器件的选型 -------------------------- 7

3.3.3芯片的详细介绍 ---------------------------- 8 4基于MATLAB/Simulink 的仿真设计 ------------------------ 9

4.1仿真模型建立------------------------------- 9

4.2仿真参数设置及仿真结果--------------------------- 10

4.3仿真波形分析------------------------------- 12

5实际电路设计------------------------------------ 12

5.1 总电路设计---------------------------------- 12

5.2触发控制电路设计----------------------------- 13

5.3保护电路的设计------------------------------- 14

设计总结--------------------------------------- 15

参考文献--------------------------------------- 15

0 概述

交流调压电路在广泛应用于生活生产当中，生活中小到调光台灯，大到舞台

灯光控制，生产中异步电动机的启动与调速，电力系统中无功功率的连续调节，直流电源中调节变压器一次侧电压等。

单相交流调压电源中，调压和稳压是最基本的要求。目前基本的调压器类型有以下三种：

机械式调压器机械式调压器是由电动机带动碳刷来实现输出调压。机械式调压器的输出波形较好，但体积、重量大，动态性能差。

磁饱和式调压器磁饱和式调压器是通过控制主电路中电感的饱和程度，以改变电抗值以及电抗电压，从而实现输出调压。磁饱和式调压器具有一定的动态输出性能，但输出电压可调围小，体积、重量较大。

电子式调压器电子式调压器是采用电力电子开关器件的控制来实现输出调压。电子式调压器具有较好的输出波形及动态响应性能，体积小，重量轻等优点，是目前应用较广泛的调压方式。

1 课程设计的目的

本课程设计是电气工程及其自动化专业重要的实践教学环节之一。本课程设计的任务是培养学生综合运用《电力电子技术》、《电子技术》所学知识分析解决工程实际问题。使学生加深理解电力电子变换电路的基本原理及其在工程实际中的应用；掌握电力电子变换主电路的选型及参数计算方法；掌握电力电子器件和装置的控制电路设计方法；为今后从事与电力电子技术相关的科学研究工作打下良好的基础。

2课程设计的任务及要求

2.1设计任务

相控式单相交流调压电路设计

2.2设计要求

（1）输入信号为电网电压，U=220Vf=50Hz,输出负载为阻感负载，R=50 , 感抗=35 。

（2）设计出系统结构图，并用MATLAB/Simulink对单相交流调压进行仿真。

（3）设计出单相交流调压主电路和控制电路、保护电路等。

3主电路总体方案设计

3.1总体方案设计思路

本系统设计方案基本思路是：采用两个反向并联的晶闸管作为开关器件，负

载为阻感负载组成的主电路，以及控制晶闸管导通的触发电路，其系统原理方框

图如图3.1 o

图3.1系统原理方框图

3.2主电路工作原理 321主电路工作情况分析

主电路如图3.2.1所示，由两个反向并联的晶闸管 T1、T2,负载电感L 和

电阻R 组成。

U1

图3.2.1主电路

（1）晶闸管触发控制角（延迟触发角）

时，T1、T2依序轮流导电180o （导电角B =180

(2)

如图3.2.1 （a ）所示，如果把T1、T2的触发信号的起点从 t

提前，即

T1

如图 3.2.1（a ）所示，当控制角

时T1开始导电,

i

T1 i s i 0

从零上升，T1导电180o 后在t

时 i

T1 i

s

i 。 0

，与此同时,

T2被触发

导通，4 i

s i s i

0从零上升，T4导电180o 后在t 2 时 i T2 i

s

i 。 0。因

在t

时开始触发T1,在t 时开始触发T2。在t 时, 此，T1、T2的触发控制角

由于i s

i

0仍是负电流，即T2仍在导通，故此时的触发电流并不能使 T1立即导

o )

时 图 3.2.1 (a )