课程设计---单相晶闸管交流调压电路的设计与仿真

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1、单相晶闸管交流调压电路的设计与仿真 1 交流调压电路 1.1 晶闸管交流调压电路概述 将一种交流电能转换为另一种交流电能的过程称为交流-交流变换过程， 凡能 实现这种变换的电路为交流变换电路。 把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对晶闸管开 通相位的控制， 可以方便地调节输出电压的有效值， 这种电路称为交流调压电路。 单相交流电的电压进行调节的电路与自耦变压器调压方法相比，交流调压电路控 制方便，调节速度快，装置重量轻、体积小，有色金属消耗也少。可用于灯光调 节、交流稳压器，异步电动机降压软启动和调压调速等，也可以用作调节变压器 一次侧电压。用晶闸管一次侧调压，省去了效率低

2、下的调压变压器，有利于简化 结构、降低成本和提高可靠性。 1.2 单相交流调压电路的理想模型 1.2.1 理想条件 理想电源：内阻为零、电压波形无畸变、tUu smi sin。 理想开关：无损耗、无惯性、双向导电。 理想负载：线性元件、RLC。 理想控制信号 G：等宽脉冲、占空比 c T D 、频率恒定。 1.2.2 工作原理 等效电路如图 1.1 所示： 图 1.1 单相交流调压等效电路 当 G=1 时，S1 合上，S2断开， i uu 0 当 G=0 时，S1 断开，S2合上，0 0 u续流 输出波形如图 1.2 所示： 图 1.2 单相交流调压电路工作波形 1.2.3 电压增益及输出电压

3、谐波含量 由于S1和S2的开关状态为互补，输出电压uo可表示为 式中，上标 0 代表开关闭合；1 则为断开，则uo=GuNmsint，G 为电路的 开关转移函数，定义为： 开关转移函数的频率分析：将 G 展开为傅立叶级数，由于 G 为偶函数，所以 只有余弦项。 c cnnc n n TT DDntn n D 2 , )cos( sin2 1 （1-1） 含有直流分量，频率为 c 的基波以及高次谐波。 1.2.4 输出电压 U0 的表达式及频率分析 （1-2） 令 uo1=DUNmsint：输入信号的频率分量，uo1 的幅值为 Uo1m=DUNm tDUuuLPF LPF tn tn uD DU

4、UutDUu tn n tn n tDU Guu smsc sc nsc nsc mmsm nsc n nsc n n sm i sin, , sin sin sin )sin( sin1 )sin( sin1 sin 010 01 010101 1 0 则而大于其截止频率小于如果输出采用 这两项均可用时当 差频信号）（ 和频信号）（ 。分量，实现了调压目的，可以改变输出电压的改变 的幅值为，：输入信号的频率分量令 1.2.5 输入电流 iN 和输出电流基波分量io1 （1-3） Z 为负载 当改变 D 可以改变输出电流 输入电流 io 基波分量的分析 （1-4） 输入电流的幅值INm=DIom 综上所述，可以得到： 1、输入电压和输出电压为同频同相信号，但幅值不同。 （1-5） 2、输入电流和输出电流为同频同相信号，但幅值不