单相交流调压电路的设计.docVIP

单相交流调压电路的设计 目 录 摘 要 - 1 - 一、设计条件 - 2 - 二、设计任务 - 2 - 三、设计要求 - 2 - 四、调压电路相关元件和参数的选定 - 3 - 4.1 晶闸管的选择 - 3 - 4.2 控制角移相范围的计算 - 4 - 4.3 触发电路自振荡f及电位器R，电容器C的选择 - 7 - 五、调压电路的设计 - 8 - 5.1主电路的设计 - 8 - 5.2触发电路的设计 - 9 - 六、设计总结 - 10 - 参考文献 - 12 - 摘 要 用晶闸管组成的交流调压控制电路，可以方便地调节输出电压的有效值。单相交流电的与自耦变压器调压相比，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，省去了效率低下的调压变压器，有利于简化结构、降低成本和提高可靠性。V，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=0.5～0.8之间自选 5、同步变压器的参数自定 二、设计任务 1、晶闸管的选型 2、控制角移相范围的计算 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（见教材第2章第4节） 4、主电路图的设计：包括触发电路及主电路 三、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范围。 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。 四、调压电路相关元件和参数的选定 取阻抗角，负载阻抗。 由， 可得， 所以可得 4.1 晶闸管的选择 ﹙1﹚ 晶闸管承受的正相反 由波形图可知晶闸管可能承受的最大反向电压为，最大的反向电压为。取安全裕量为3，则。 ﹙2﹚ 晶闸管可能流过的最大有效电流 当 ，可以得到的上限值，用标幺值表示为 由此可以得到流过闸管的最大电流有效值为 （其中） 考虑到安全裕量取为2，则有 根据课本表1-1选定的通态平均电流为10A晶闸管，其相关的参数如表1-1所示。 表1-1 晶闸管参数 10 100~2000 其门极参数查课本P13表1-4，相关参数如表1-2所示。 表1-2 门极参数 10 5 10 4.2 控制角移相范围的计算 负载阻抗角：。 显然，两只晶闸管门极的起始控制点应分别设定在电源电压每个半周的起始点，的最大移相范围为。正负半周具有相同的角。 在一个晶闸管导通时，它的管压降成为另一只晶闸管的反向电压，于是在一个晶闸管导电时，负载电流的表达式为： 解得 此时有 另一只晶闸管导通时，情况完全相同，只是的相位相差。与半波整流不同的是，现在两个晶闸管，分别在电源正负两个半周，以每个晶闸管的导通角不可能大于，而单相半波整流时视不同的可以大于。 当时，=0，对于阻感性负载其控制角，导通角，阻抗角三者的关系如下： 三者的关系曲线如图4-1所示。 图4-1 单相交流调压电路以a为参变量的θ和a关系曲线 讨论与的关系 ﹙1﹚ 当时，，正负半波电流断续，越大，越小，此时负电流既不连续，又非正弦。其输出波形图如图4-2所示。 图4-2 输出波形图 ﹙2﹚ 当时，，此时每个晶闸管轮流导通，负载电流处于连续状态，输出完整的正弦波。其波形图如图4-3所示。 图4-3 输出波形图 ﹙3﹚ 当时，，此时分两种情况，一种情况是门极窄脉冲触发，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；另一种情况是门极用宽脉冲或脉冲列触发，电路的工作情况和两只晶闸管被短接时一样，也就是电路在时的工作状态。这种状态下，电路失去调压作用，所以在感性负载时为了到达交流调压的目的控制角的实际移相的范围为。其输出波形如图4-4所示。 4.3 触发电路自振荡f及电位器R，电容器C的选择 触发电路在时产生的触发脉冲，又，，取=，则有； 即自振荡触发电路的周期，所以自振荡触发电路的频率为 取=0.5，则有 五、调压电路的设计 5.1主电路的设计 对于交流调压电路主电路负载为阻感负载时，如电路图5-1所示 5.2触发电路的设计 晶闸管触发电路应满足下列要求：触发脉冲应有足够的频率，触发脉冲的电压和电流应大于晶闸管要