黑龙江大学电力电子课程设计.pdf

黑龙江大学黑龙江大学课程设计说明书课程设计说明书 学 院：机电工程学院专 业：电气工程及其自动化课程名称：电力电子技术设计题目：单相交流调压电路的设计（设计二）姓 名：徐关祥学 号：20124064指导教师：靖澎 王世刚 袁明成 绩：2目目 录录 一、电路设计的目的及任务.31.1 设计目的.31.2 设计要求及分析.31.3 电路设计任务.31.4 设计方案选择.4 二单相交流调压主电路设计及分析.42.1 电阻性负载.42.1.1 电阻性负载的交流调压器的原理分析.42.1.2 结果分析.8三、单相交流调压电路总结及体会.10参考文献.103一、电路设计的目的及任务一、电路设计的目的及任务1.1 设计目的设计目的 电力电子技术是专业技术基础课，做课程设计是为了让我们运用学过的电路原理的知识，独立进行查找资料、选择方案、设计电路、撰写报告、制作电路等，进一步加深对变流电路基本原理的理解，提高运用基本技能的能力，为今后的学习和工作打下良好的基础，同时也锻炼了自己的实践能力。1.2 设计要求及分析设计要求及分析单相交流调压电路的设计设计二：（1）电源电压：交流 120V/50Hz R=10 欧 90 （2）移相范围0180，观察输出电压和电流波形。（3）计算负载功率1.3 电路设计任务电路设计任务1 进行设计方案的比较，并选定设计方案。2 完成单元电路的设计和主要元器件的说明。3 完成主电路的原理分析，各主要元器件的选择。4 驱动电路的设计。5 电路的仿真。1.4 设计方案选择设计方案选择采用两个普通晶闸管反向并联设计单相交流调压电路。4二单相交流调压主电路设计及分析二单相交流调压主电路设计及分析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。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。本次课程设计主要是研究单相交流调压电路的设计。由于交流调压电路的工作情况与负载的性质有很大的关系，因此下面就反电势电阻负载予以重点讨论。2.1 电阻性负载电阻性负载由于题目要求输出电压范围为 0100V，所以方案可选电阻性负载或阻感性负载。本电路采用单相交流调压器带阻感负载时的电路图如图 2-1 所示，在负载和交流电源间用两个反并联的晶闸管 VT1，VT2 相连。图 2-12.1.1 电阻性负载的交流调压器的原理分析电阻性负载的交流调压器的原理分析 其晶闸管 VT1 和 VT2 反并联连接，与负载电阻 R 串联接到交流电源上。当电源电压 U2 正半周开始时刻触发 VT1，负半周开始时刻触发 VT2，形同一个无触点开关。若正、负半周以同样的移相角 触发 VT1 和 VT2，则负载电压有效值随 角而改变，实现了交流调压。移相角为 时的输出电压 u 的波形，波形如图 2-2 所示。5图 2-2 输入输出电压及电流波形图（1）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 2-3 6图 2-3（2）仿真参数设置设置触发脉冲 分别为 30、60、90、120。与其产生的相应波形分别如图 2-4、图 2-5、图 2-6、图 2-7。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7图 2-4 晶闸管电流波形图 2-5 晶闸管电压波形图 2-6 负载电流波形8图 2-7 负载电压波形2.1.2 结果分析结果分析上面图 2-4-图 2-7 给出了分别为 0 度、30 度，60 度，90 度、150度和 180 度时单相交流调压电路的纯电阻负载的电压和电流的仿真波形。当晶闸管触发控制角=0 时，U=U2，负载两端的电压 U 和流过其电流的波形均LRI为正弦波。当0 时，U、的波形为非正弦波，控制角从 0180 度范围改LRI变时，输出电压有效值 U 从 U2 下降到 0，控制角对输出电压 U 的移相可控区域是 0-180 度。把角等于 0 度、30 度，60 度，90 度、150 度和 180 度分别代入下式 2sinsin2212221UtdtUU9可得到0U22021210sinUUU=30U265432621299.0)2sin(6UUU23243232126090.0)2sin(3UUUU221222129071.00)2sin(2UUUU2212125212150671.00)2sin(125UUUU000)2sin(2212180UUU图 2-4-图 2-7 的仿真波形，可得到随着角增大，负载两端电压 U 的波形的曲线部分的宽度越来越窄，则其有效值将不断减小。由此可知，理论分析与仿真结果是一致的。库环境下利用电力系统模块库中的电力电子器件组建单相交流调压纯电阻电路，并对电路进行相应的理论分析和仿真实验。仿真实验结果表明，通过控制角的大小，单相交流调压电路能够得到很好的调压结果10三、单相交流调压电路总结及体会三、单相交流调压电路总结及体会通过电力电子技术课程设计，我加深了对课本专业知识的理解，平常都是理论知识的学习，在此次课程设计中，真正做到了自己查阅资料、完成一个基本汇编程序的设计。在此次的设计过程中，我更进一步地熟悉了单相交流调压电路的原理以及触发电路的设计。当然，在这个过程中我也遇到了困难，通过查阅资料，相互讨论，我准确地找出错误所在并及时纠正了，这也是我最大的收获，使自己的实践能力有了进一步的提高，让我对以后的工作学习有了更大的信心。通过这次课程设计使我懂得了只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，通过这次课程设计，把以前所学过的知识重新温故，巩固了所学的知识。参考文献参考文献1 王兆安，刘进军.电力电子技术（第 5 版）.北京：机械工业出版社.2009.52 电力电子技术计算机仿真实验 电子工业出版社 2006.2