單相交流調(diào)壓電路的設(shè)計(jì)

1、電力電子變流技術(shù)課程設(shè)計(jì)說明書題目：?jiǎn)蜗嘟涣髡{(diào)壓電路的設(shè)計(jì)姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：二。年月日,設(shè)計(jì)任務(wù)書簡(jiǎn)介1.1 設(shè)計(jì)題目：?jiǎn)蜗嘟涣髡{(diào)壓電路的設(shè)計(jì)1.2 設(shè)計(jì)條件：(1)電網(wǎng)：220V,50Hz(2)負(fù)載：阻感負(fù)載，電阻和電感參數(shù)自定，阻抗角不要太大，可在1030度之問采用兩個(gè)晶閘管反向并聯(lián)結(jié)構(gòu)采用單節(jié)晶體管簡(jiǎn)易觸發(fā)電路，單節(jié)晶體管分壓比刀=0.50.8之間自選(5)同步變壓器的參數(shù)自定1.3 設(shè)計(jì)任務(wù)：(1)品閘管的選型。(2)控制角移相范圍的計(jì)算。(3)觸發(fā)電路自振蕩頻率的選擇：電位器R及電容C的參數(shù)選擇主電路圖的設(shè)計(jì)：包括觸發(fā)電路及主電路1.4 具體要求：(1)根據(jù)設(shè)計(jì)條件計(jì)算品閘管可能

2、流過的最大有效電流，選擇品閘管的額定電流。(2)分析晶閘管可能承受到的最大正向、反向電壓，選擇品閘管的額定電壓。(3)計(jì)算負(fù)載阻抗角，得到控制角的實(shí)際移相范圍。為了保證調(diào)壓裝置能夠正常工作，應(yīng)使得控制角大于負(fù)載阻抗角，根據(jù)這個(gè)條件合理選擇觸發(fā)電路的自振蕩參數(shù)(電位器R及電容C)。(5)畫出完整的主電路圖。二.設(shè)計(jì)內(nèi)容2.1 設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介所謂交流調(diào)壓就是將兩個(gè)品閘管反并聯(lián)后串聯(lián)在交流電路中，在每半個(gè)周波內(nèi)通過控制品閘管開通相位，可以方便的調(diào)節(jié)輸出電壓的有效值。本次課程設(shè)計(jì)主要是研究單相交流調(diào)壓電路的設(shè)計(jì)。由于交流調(diào)壓電路的工作情況與負(fù)載的性質(zhì)有很大的關(guān)系。圖1、圖2分別阻感負(fù)載單相交流調(diào)壓電路圖

3、及其波形。圖中的晶閘管VT1和VT2也可以用一個(gè)雙向晶閘管代替。在交流電源3的正半周和負(fù)半周，分別對(duì)VT1和VT2的移相控制角進(jìn)行控制就可以調(diào)節(jié)輸出電壓。2.2 控制角移相范圍的計(jì)算(1)兩只晶閘管門極的起始控制點(diǎn)應(yīng)分別定在電源電壓每個(gè)半周的起始點(diǎn),的最大范圍是0,正、負(fù)半周有相同的角。在一個(gè)晶閘管導(dǎo)電時(shí),它的壓降成為另一品閘管的反向電壓而使其截止。于是在一個(gè)晶閘管導(dǎo)電時(shí)，電路工作情況和單相半波整流時(shí)相同，其波形如圖2。另一晶閘管導(dǎo)通時(shí)，情況完全相同，只是io相位相差1800(2)控制角，導(dǎo)通角與負(fù)載阻抗角之間的關(guān)系為sin()sin()1(3)當(dāng)時(shí)，由上式可以算出每個(gè)晶閘管的導(dǎo)通角180,此

4、時(shí)每個(gè)品閘管輪流導(dǎo)通180,相當(dāng)于兩個(gè)晶閘管輪流被短接，負(fù)載電流處于連續(xù)狀態(tài)，輸出完整的正弦波，不具有調(diào)壓效果。當(dāng)時(shí)，180,正負(fù)半波電流斷續(xù)，越大，越小，波形斷續(xù)越嚴(yán)重，選擇合適的角，可以實(shí)現(xiàn)調(diào)壓效果。當(dāng)時(shí)，180,電路中會(huì)形成單相半波整流現(xiàn)象，會(huì)形成很大的直流分量，無法維持電路的正常工作。(4)根據(jù)以上分析，當(dāng)并采用寬脈沖觸發(fā)時(shí)，負(fù)載電壓電流總是完整的正弦波，改變控制角，負(fù)載電流電壓的有效值不會(huì)隨之改變，故電路失去交流調(diào)壓的作用，所以在感性負(fù)載時(shí)為了達(dá)到交流調(diào)壓的目的控制角的實(shí)際移相范圍為。2.3 負(fù)載電抗及電阻的選擇1取定電阻值R9,電感值L14mH，由ZR2L22,tg1,R覆行1Zr

5、2l2210,26.10即負(fù)載阻抗角為26.10；同時(shí)可知控制角的實(shí)際移相范圍為，即26.1018002.3晶閘管的參數(shù)計(jì)算及選擇2.3.1 晶閘管的額定電流計(jì)算及選擇根據(jù)設(shè)計(jì)條件計(jì)算品閘管可能流過的最大有效電流，選擇品閘管的額定電流用標(biāo)么值求晶閘管可能流過的最大有效電流，并計(jì)及180,可得到Itn的上限值，即11ITNsin2(t)d(t)2180sin2(t)d(t)2=0.5故流過晶閘管的最大電流有效值為,2.2I|TNU.0.5220V=15.56A,TZ110考慮到品閘管的過流情況，其額定電流留有一定的余量，一般取其正常電流值的1.52倍，在本設(shè)計(jì)中取2倍，所以品閘管的額定電流為In

6、=2X|T15.56219.83A1.571.57可以取晶閘管的額定電流|N20A2.3.2晶閘管的額定電壓的計(jì)算及選擇計(jì)算品閘管可能承受到的最大正向、反向電壓，選擇品閘管的額定電壓：在單相調(diào)壓電路中，晶閘管可能承受的最大正、反壓為JEU?？紤]到品閘管的過流情況，其額定電壓留有一定的余量，一般取其正常電壓值的23倍，在本設(shè)計(jì)中取2.5倍，所以品閘管的額定電流為UN2.52U12.52220V777.8V可以取晶閘管的額定電壓UN800V綜上所述，選擇額定電流為In20A,額定電壓為Un800V的晶閘管三.晶閘管觸發(fā)電路的設(shè)計(jì)3.1 單結(jié)晶體管簡(jiǎn)易觸發(fā)電路圖的選擇(1)單結(jié)晶體管簡(jiǎn)易觸發(fā)電路如圖

7、3所示VD1電發(fā)路蟲角4單結(jié)晶體管的脈沖輸出波形如圖4所示wtUcJwtUWwt圖4單結(jié)晶體管的脈沖輸出波形3.2 觸發(fā)電路圖及其波形說明(1)單結(jié)晶體管的分壓比0.6(2)設(shè)計(jì)的主回路為單相交流調(diào)壓電路，品閘管VT1和VT2門極的起始控制點(diǎn)應(yīng)分別定在電源電壓每個(gè)半周期的起始點(diǎn)，正、負(fù)半周有相同的角。為了使VT1和VT2每次導(dǎo)電的控制角都相同并固定下來，觸發(fā)脈沖必須在電源電壓過零后滯后角出現(xiàn)。觸發(fā)脈沖與電源電壓的相位配合需要同步。采用變壓器一次側(cè)接主電路電源，二次側(cè)經(jīng)整流、穩(wěn)壓削波，得到梯形波，作為觸發(fā)電路電源，也作為同步信號(hào)。當(dāng)主電路的電壓過零點(diǎn)時(shí)，觸發(fā)電路的電壓也過零，單結(jié)晶管的的Ebb也

8、降到零，滿足電容C放電完畢，在下一個(gè)半波從零開始充電以起到同步作用。從波形圖中還可以看到，每半周中電容充放電不止一次，品閘管由第一個(gè)脈沖觸發(fā)導(dǎo)通，后面的脈沖是不起作用的，所以說第一個(gè)脈沖是很關(guān)鍵的。改變Re,就可以改變電容充電速度，達(dá)到改變角的目的。圖4給出改變Re后,Uc、Ub1和Ud波形。3.3 觸發(fā)電路的參數(shù)說明3.3.1觸發(fā)電路振蕩頻率f的計(jì)算由于控制角的移相范圍，可得移相范圍26.10180,可取300,由可以得出ft,3(01S6003.3.2電位器Re及電容器C的計(jì)算因?yàn)閒1-71，ReCln(-)0.6,代入數(shù)據(jù)可得RCe1.8210-3選擇穩(wěn)壓二極管VS的額定電壓為5V,由于

9、二極管VD1、VD2的削峰使得UZ、Us都是梯形波。選擇電源同步變壓器變比n22:1,則同步變壓器二次側(cè)電壓U210/,經(jīng)過VD1、VD2的削峰作用，電阻上產(chǎn)生的壓降作用，完全可以使穩(wěn)壓二極管VS兩端的電壓達(dá)到5V。四.主電路圖的設(shè)計(jì)4.1完整的主電路圖如圖ECCCCCCCCCCrrwwwwwA圖5單相交流調(diào)壓觸發(fā)電路主電路圖4.2 300時(shí)的負(fù)載電壓、電流輸出波形如圖6wt圖63C0時(shí)的負(fù)載電壓、電流輸出波形五.設(shè)計(jì)總結(jié)這次電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)，讓我們有機(jī)會(huì)將課堂上所學(xué)的理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際中。并通過對(duì)知識(shí)的綜合利用，進(jìn)行必要的分析，比較。從而進(jìn)一步驗(yàn)證了所學(xué)的理論知識(shí)。同時(shí)，這次課程設(shè)計(jì)也為

10、我們以后的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。指導(dǎo)我們?cè)谝院蟮膶W(xué)習(xí)，多動(dòng)腦的同時(shí)，要善于自己去發(fā)現(xiàn)并解決問題。這次的課程設(shè)計(jì)，還讓我知道了最重要的是心態(tài)，在你拿到題目時(shí)會(huì)覺得困難，但是只要充滿信心，就肯定會(huì)完成的。通過電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)，我加深了對(duì)課本專業(yè)知識(shí)的理解，平常都是理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，在此次課程設(shè)計(jì)中，真正做到了自己查閱資料、完成一個(gè)基本匯編程序的設(shè)計(jì)。在此次的設(shè)計(jì)過程中，我更進(jìn)一步地熟悉了單相交流調(diào)壓電路的原理以及觸發(fā)電路的設(shè)計(jì)。當(dāng)然，在這個(gè)過程中我也遇到了困難，通過查閱資料，相互討論，我準(zhǔn)確地找出錯(cuò)誤所在并及時(shí)糾正了，這也是我最大的收獲，使自己的實(shí)踐能力有了進(jìn)一步的提高，讓我對(duì)以后的工作學(xué)習(xí)有了更大的信心。通過這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過程中難免會(huì)遇到過各種各樣的問題，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，通過這次課程設(shè)計(jì)，把以前所學(xué)過的知識(shí)重新溫故，鞏固了所學(xué)的知識(shí)。