单相交流调压电路课程设计.docVIP

单相交流调压电路课程设计 引言 交流调压电路广泛用于灯光控制（如调光灯和舞台灯光控制）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；同样，低电压大电流直流电源需要很多晶闸管并联。这都是十分不合理的。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。单相交流调压电路是对单相交流电的电压进行调节的电路。用在电热制、交流电动机速度控制、灯光控制和交流稳压器等合。与自耦变压器调压方法相比，交流调压电路控制简便，调节速度快，装置的重量轻、体积小，有色金属耗也少。 目录 一、电路设计的目的及任务 6 1.1设计 6 1.2设计要求及分析 6 1.3 电路设计任务 6 1.4 设计方案选择 7 二．单相交流调压主电路设计及分析 7 2.1 电阻性负载 7 2.1.1 电阻性负载的交流调压器的原理分析 8 2.1.2 结果分析 11 2.2阻感负载 12 2.2.1电路结构 13 2.2.2工作原理 13 2.2.3模型仿真图 14 2.2.4仿真图 14 四、 单相交流电压电路设计总电路图 16 五、单相交流调压电路总结及体会 17 参考文献 17 一、电路设计的目的及任务 1.1设计。 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。α触发VT1和VT2，则负载电压有效值随α角而改变，实现了交流调压。移相角为α时的输出电压u的波形， 波形如图2-2所示。 图2-2 输入输出电压及电流波形图 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， 图2-3 （2）仿真参数设置 设置触发脉冲α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 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 图2-7负载电压波形 2.1.2 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为正弦波。当0时，U、的波形为非正弦波，控制角从0~180度范围改变时，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 可得到 = 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。在Sim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 2.2阻感负载 由于感性负载本身滞后于电压一定角度，再加上相位控制产生的滞后，使得交流调压电路在感性负载下大的工作情况更为复杂，其输出电压、电流波形与控制角、负载阻抗角都有关系。其中负载阻抗角,相当于在电阻电感负载上加上纯正弦交流电压时，其电流滞后于电压的角度为。为了更好的分析单相交流调压电路在感性负载下的工作情况，此处分三种工况分别进行讨论。 2.2.1电路结构 当负载为电感线圈、交流电动机或变压器绕组时，这种负载称为阻感性负载，电路图如图2-8 图2-8 2.2.2工作原理 工作情况与单相半波整流电路带电阻性负载时相似。当电源电压反向过零时，由于负载电感产生感应电动势阻止电流变化，故电流不能立即为零，此时晶闸管导通角@的大小不但与控制角a有关，而且与负载阻抗角arctgwl/r有关。两只晶闸管门极的起始控制点分别定在电源电压每个半周的起始点，a的最大变化范围=a1