单相交流调压及调功电路课程设计

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1、 1 电力电子技术课程设计报告 题 目题 目 ：单相交流调压及调功电路课程设计单相交流调压及调功电路课程设计 姓 名 学 号 年 级 专 业 系（院） 指导教师 2 一、引言一、引言 较流-交流变流电路，即把一种形式的交流变成另一种形式交流的电路。在进行交流- 交流变流时，可以改变相关的电压（电流） 、频率和相数等。交流-交流变流电路可以分为 直接方式（无中间直流环节方式）和间接方式（有中间直流环节方式）两种。而间接方式 可以看做交流-直流变换电路和直流-交流变换电路的组合， 故交-交变流主要指直接方式。 其中，只改变电压、电流或对电路的通断进行控制，而不改变频率的电路称为交流电力控 制电路，

2、改变频率的电路称为变频电路。采用相位控制的交流电力控制电路，即交流调压 电路；采用通断控制的交流电力控制电路，即交流调功电路和交流无触点开关。 交流调压电路广泛用于灯光控制（如调光台灯和舞台灯光控制）及异步电动机的软启 动也用于异步电动机调速。在电力系统中，这种电路还常用于对无功功率的连续调节。此 外， 在高电压小电流或低电压大电流直流电源中， 也常采用交流调压电路调节变压器一次 电压。 在这些电源中如果采用晶闸管相控整流电路， 高电压小电流可控直流电源就需要很 多晶闸管串联，低电压大电流直流电源需要很多晶闸管并联，十分不合理。采用交流调压 电路在变压器一次侧调压，其电压、电流值都比较适中，在

3、变压器二次侧只要用二极管整 流就可以了。这样的电路体积小、成本低、易于设计制造。其分为单相和三相交流调压电 路，前者是后者基础，这里只讨论单相问题。 交流调功电路常用于电炉的温度控制，其直接调节对象是电路的平均输出功率。像电 炉温度这样的控制对象， 其时间常数往往很大， 没有必要对交流电源的每个周期进行频繁 的控制， 只要以周波数为单位进行控制就足够了。 通常控制晶闸管导通的时刻都是在电源 电压过零的时刻，这样，在交流电源接通期间，负载电压电源都是正弦波，不对电网电压 电流造成通常意义的谐波污染。 3 二、二、设设 计计 任任 务务 1设计目的： 1）培养学生文献检索的能力，特别是如何利用 I

4、nternet 检索需要的文献资 料。 2）培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。 3）培养学生运用知识的能力和工程设计的能力。 4）提高学生课程设计报告撰写水平。 2设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等） ： 设计内容： 1、设计一个单相交流调压电路 交-交变流主要指直接方式。其中，只改变电压、电流或对电路的通断进行控 制， 而不改变频率的电路称为交流电力控制电路， 改变频率的电路称为变频电路。 采用相位控制的交流电力控制电路，即交流调压电路；采用通断控制的交流电力 控制电路，即交流调功电路和交流无触点开关。 3 设计工作任务及工作量的要求 包括课程设计说明书、

5、 图纸、 实物样品等 ： 设计工作任务及工作量的要求： 1）根据课程设计题目，收集相关资料、设计主电路和触发电路； 2）用 Multisim 等软件制作主电路和控制电路原理图； 3）撰写课程设计报告画出主电路、控制电路原理图，说明主电路的工作 原理， 完成元器件参数计算， 元器件选型， 说明控制电路的工作原理， 用 Multisim 或 EWB 等软件绘出主电路典型的输出波形（比较实际波形与理论波形） ，绘出触 发信号（驱动信号）波形，说明设计过程中遇到的问题和解决问题的方法，附参 考资料。 R O 图 4 - 1 u 1 u o io V T 1 V T 2 u 1 u o io u V T

6、 t Ot Ot Ot 三、设计方案选择及论证三、设计方案选择及论证 3 3.1 .1 带电阻性负载带电阻性负载 3.1.1 原理 图 1 为电阻负载单相交流调压电路图及其波 形。图中的晶闸管 VT1 和 VT2 也可以用一个双向 晶闸管代替。在交流电源 u1 的正半周和负半周， 分别对VT1和VT2的开通角进行控制就可以调 节输出电压。正负半周 起始时刻（=0）均为 电压过零时刻，稳态时，正负半周的 相等。可 以看出， 负载电压波形是电源电压波形的一部分， 负载电流（也即电源电流）和负载电压的波形相 同， 因此通过触发延迟角 的变化就可实现输出 电压的控制。 图 1 电阻负载单相交流调压电路及其波形 3.1.2 计算与分析 负载电压有效值： 2 11 11 (2sin)()sin 2 2 o UUtdtU