晶闸管交流调压与调功电路设计讲解
辽宁工业大学
电力电子技术课程设计（论文）题目：晶闸管交流调压与调功电路设计
院（系）：工程技术学院
专业班级：
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指导教师：（签字）
起止时间：
课程设计（论文）任务及评语
院（系）：工程技术学院教研室：电气教研室Array
注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算
摘要
交流-交流变流电路，是把一种形式的交流变成另一种形式交流的电路，应用十分广泛。把两个晶闸管反并联后串联在交流电路中，通过对晶闸管的控制就可以控制交流电力。这种电路不改变交流电的频率，称为交流电力控制电路。在每半个周波内通过对晶闸管开通相位的控制，可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。
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。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，这样的电路体积小、成本低、易于设计制造。
关键词：晶闸管；交流调功；交流调压
第1章绪论 (1)
1.1电力电子技术概况 (1)
1.2本文研究内容 (2)
第2章晶闸管交流调功与调压电路设计 (3)
2.1调压电路原理简介 (3)
2.2交流调压电路总体设计方案 (3)
2.2.1 方案一电阻性负载 (3)
2.2.2 方案二阻感性负载 (5)
2.3主电路的设计 (9)
2.4调功电路的设计 (10)
2.5触发电路的设计 (11)
2.5.1芯片介绍 (11)
2.5.2触发电路图 (13)
2.6保护电路的设计 (14)
2.6.1过电压的产生及过电压保护 (14)
2.6.2过电流的产生及过电流保护 (14)
2.6.3计算 (15)
2.6.4保护电路图 (16)
2.7电阻炉负载过零控制特性分析 (17)
第3章仿真模型、仿真波形及其分析 (19)
第4章课程设计总结 (21)
参考文献 (22)
附录 (23)
第1章绪论
1.1电力电子技术概况
电力电子学这一名词是20世纪60年代出现的，“电力电子学”和“电力电子技术”在内容上并没有很大的不同，只是分别从学术和工程技术这2个不同角度来称呼。电力电子学可以用图1的倒三角形来描述，可以认为电力电子学由电力学、电子学和控制理论这3个学科交叉而形成的。这一观点被全世界普遍接受。
电力电子技术与电子学的关系是显而易见的。电子学可分为电子器件和电子电路两大部分，它们分别与电力电子器件和电力电子电路相对应。从电子和电力电子的器件制造技术上进两者同根同源，从两种电路的分析方法上讲也是一致的，只是两者应用的目的不同，前者用于电力变换，后者用于信息处理。
电力电子技术广泛应用于电气工程中，这就是电力电子学和电力学的主要关系。电力学就是电工科学或电气3工程，各种电力电子装置广泛应用于高压直流输电以及高性能交、直流电源等电力系统和电气工程中，因此，把电力电子技术归于电气工程学科。电力电子技术是电气工程学科中最为活跃的一个分支。电力电子技术的不断进步大大地推动了电气工程实现现代化的进程。
控制理论广泛用于电力电子技术中，它使电力电子装置和系统的性能日益优越和完善，可以满足人们的各种需求。电力电子技术可以看作弱电控制强电的技术，是弱电和强电之间的接口。而控制理论则是实现这种接口的强有力的纽带。此外，控制理论和自动化技术是密不可分的，而电力电子装置又是自动化技术的基础元件和重要支撑技术。
1.2本文研究内容
用晶闸管组成的交流电压控制电路，可以方便的调节输出电压有效值。可用于电炉温控、灯光调节、异步电动机的启动和调速等，也可用作调节整流变压器一次侧电压，其二次侧为低压大电流或高压小电流负载常用这种方法。采用这种方法，可使变压器二次侧的整流装置避免采用二极管，只需要晶闸管，而且可控级仅在一侧，从而简化结构，降低成本。交流调压器与常规的交流调压变压器相比，它的体积和重量都要小得多。交流调压器的输出仍是交流电压，它不是正弦波，其谐波分量较大，功率因数也较低。
第2章晶闸管交流调压与调功电路设计
2.1调压原理简介
交流调压电路是采用相位控制方式的交流电力控制电路，通常是将两个晶闸管反并联后串联在每相交流电源与负载之间。在电源的每半个周期内触发一次晶闸管，使之导通。与相控整流电路一样，通过控制晶闸管开通时所对应的相位，可以方便的调节交流输出电压的有效值，从而达到交流调压的目的。其晶闸管可以利用电源自然换相，无需强迫关掉电路，并可实现电压的平滑调节，系统响应速度较快。其结构框图如下2.1所示：
图2.1交流调压结构框图
2.2交流调压电路总体设计方案
根据项目设计的技术要求可以知道，方案可选用电阻性负载或阻感性负载。
2.2.1方案一电阻性负载
采用电阻性负载，电路由电阻和两个晶闸管反并联组成。
（1）原理分析
图2.2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α进行控制就可以调节输出电压。正负半周α起始时刻（α=0）均
R
图4-1
为电压过零时刻，稳态时，正负半周的α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α的变化就可实现输出电压的控制。
2.2电阻负载单相交流调压电路及其波形
（2）计算与分析
负载电压有效值：
o U =
故移相范围为0≤α≤π。α=0时，输出电压为最大， U0=U1。随着α的增大，U0降低，当α=π时，U0=0。
负载电流有效值：
o
o U I R =
(2-2)
晶闸管电流有效值：
T I =
功率因数：
图4-2
000101U I U P S U I U λ=
=== α=0时, 功率因数λ=1, α增大,输入电流滞后于电压且畸变,λ降低。
2.2.2方案二阻感性负载
采用阻感性负载，电路由电阻、电感和两个晶闸管反并联组成。 (1）原理分析
图2.3为带阻感负载的单相交流调压电路图及其波形。
设负载的阻抗角为 R)arctan(wL/
φ=。如果用导线把晶闸管完全短接，稳态时负载电流应是正弦波，其相位滞后于电源电压u1的角度为φ。在用晶闸管控制时，由于只能通过出发延迟角α推迟晶闸管的导通，所以晶闸管的触发脉冲应在电流过零点之后，使负载电流更为滞后，而无法使其超前。为了方便，把α=0的时刻仍定义在电源电压过零的时刻，显然，阻感负载下稳态时α的移相范围为φ ≤ α ≤π。但α<φ时，电路并非不能工作，后面第三小节会分析此种情况。
图2.3 阻感负载单相交流调压电路及其波形
（2）计算与分析
当在ωt=α时刻开通晶闸管VT1，负载电流应满足如下微分方程式和初始条件：
1sin |0o
o o t di L
Ri t dt i ωαω=+== (2-5)
解方程得：
tan )sin()]t
o i t e αω?ω?α?-=
--- t αωαθ≤≤+ (2-6)
式中，Z =θ为晶闸管导通角。 利用边界条件：t ωαθ=+时0o i =，可求得：
tan sin()sin()e
θ?
αθ?α?-+-=- （2-7）
以φ为参变量，利用上式可以把α和θ的关系用图的一簇曲线来表示，如图2.4所示。VT2导通时，上述关系完同，只是io 极性相反，相位差180°。 负载电压有效值：
o U U =
=（2-8）
图2.4以α为参变量的θ和α关系曲线 020100
60
140180
20
100图4-3
60θ /(°)
180140α /(°
)? = 90°75°60°45°30°15°0
°
?
θ?αθθπω?α?ωπθαα?
ωαcos )
2cos(sin 2)d()sin()sin(22112
tg 1
VT ++-
=??
???????
?
???????
?
---=
?+-Z
U t e t Z
U I
t 晶闸管电流有效值为：
负载电流有效值：
T o I I 2= （2-10）
设晶闸管电流VT I 的标么值为： （2-11）
则可绘出VTN I 和α的关系曲线，如图2.5所示。
图2.5单相交流调压电路φ为参变量时VTN I 和α的关系曲线
α<φ的情况，如前图2.4所示，α越小，θ越大；α继续减小到α<φ时，触发VT1，则VT1的导通时间将超过π。因为VT1提前导通，L 被过充电，放电时间延长， VT1的导通角超过π。触发VT2时， i0尚未过零， VT1仍导通， VT2不通；i0过零后， VT2开通， VT2导通角小于π，过渡过程和带R-L 负载的单相交流电路在ωt = (α<φ)时合闸的过渡过程相同，i0
由两个分量组成：正弦
VTN VT
I I =
稳态分量、指数衰减分量。衰减过程中， VT1导通时间渐短， VT2的导通时间渐
长，其稳态的工作情况和α=φ时完全相同。α<φ时工作波形如图2.6所示。
从方案一可以看出，随着α角的增大，U0逐渐减少。当α=π时，U0=0。因此，单相交流调压器对于电压负载，其电压可调范围为0～U1，控制角α移相范围为0～π。负载电流基波和各次谐波有效值是随着谐波次数ｎ的增加，谐波含量减少。
从方案二可以看出，在电感负载时，要实现交流调压的目的，最小控制角α=φ（负载功率因素角），所以α的移相范围为φ～180°。负载电流基波和各次谐波有效值是随着谐波次数n 的增加，谐波含量减少，并且阻感性负载电流谐波相对少些。
综合两种方案：电阻性负载和阻感性负载都具有调压功能，都能调压到设计电压调压范围内，但是电阻性负载谐波电流含量要多些。当α相同时，阻感负载阻抗角增大，谐波含量也有所减少。考虑到性能指标、输出电压的稳定性、对电网的影响，所以选择方案二阻感性负载。
图2.6 α<φ时阻感负载交流调压电路工作波形
图4-5i i
2.3主电路设计
电路为工频50HZ,220V 交流电输入，负载为R ＝10Ω，L ＝2mH 的阻感负载。故主电路图如下图：
图2.7 主电路图
（1）参数计算
10)(22=+=L R Z ω （2-12） 此单相交流调压电路的负载阻抗角为：
?
=??==59.3)10
002
.0502arctan()arctan(πω?R
L （2-13）
由图2.5知，?一定时，α越小，VTN I 越大，即VT I 越大。当?α≤时，VTN I 不变，为最大值0.5。故可求出晶闸管电流有效值VT I 的最大值：
A Z U I I VTN VT 56.1521
=?
= （2-14）
晶闸管的额定电流为：
A
I VT N 82.19~87.1457.156
.15)2~5.1(57.1=?==
（2-15）
晶闸管承受的最大反向电压为：
1220311.1V = （2-16） 所以考虑安全裕量，晶闸管的额定电压为：
N U (2~3)311.1622.16~933.24V
=?= （2-17）
因此，依据以上参数选择晶闸管，比如，可以选用额定电压为800V ，额定电流为20A 的晶闸管。
2.4调功电路的设计
以上的设计都是以交流调压为基础。交流调功电路与调压完全相同，只是本次设计条件中调功电路带电阻性负载R=4Ω。故电路中应将阻感性负载改为电阻性负载。
参数计算时，调功电路是以周期为单位控制的。故在晶闸管导通的周期内
α=0。又有Z=4Ω，?=0，此时VTN I 仍为0.5，故：
38.9VT VTN I I A == （2-18）
晶闸管的额定电流为：
(1.5~2)(1.5~2)38.9
37.2~49.61.57 1.57VT N I I A
??=
== （2-19）
而晶闸管承受的最大反向电压同调压电路相同，所以考虑安全裕量，晶闸管的额定电压为：
N U (2~3)311.1622.16~933.24V
=?= （2-30）
因此，依据以上参数选择晶闸管，比如，可以选用额定电压为800V ，额定电流为40A 的晶闸管。
2.5 触发电路的设计
2.5.1. 芯片介绍
触发单元以前都是由分立元件构成的，它的控制精度查，可靠性低，不便于维修，因此，触发电路集成化非常必要。可控硅移相触发器KJ004，与分立元件组成的触发电路相比，具有移相线性好、移相范围宽、温漂小、可靠性高、相位不均衡度小等优点。主要由同步检测电路、锯齿波形成电路、偏移电压、移电压综合比较放大电路和功相率放大电路四部分组成。
KJ004封装形式：
该电路采用双列直插C—16白瓷和黑瓷两种外壳封装，外型尺寸按电子工业部部颁标准。《半导体集成电路外型尺寸》SJ1100—76 。
图2.9 KJ004封装引脚图
KJ004的管脚功能如表1所示。
表1 KJ004的各管脚功能
芯片参数：
（1）电源电压：直流+15V、-15V,允许波动土5％(±10％时功能正常)。
（2）kj004 电源电流：正电流≤15mA,负电流≤10mA。
（3）同步电压：任意值。
（4）同步输入端允许最大同步电流：6mA(有效值)
（5）移相范围≥1700(同步电压30V,同步输入电阻15kΩ)
（6）锯齿波幅度：≥10V(幅度以锯齿波平顶为准)。
（7）输出脉冲：
宽度：400μS—2mS(通过改变脉宽阻容元件达到)。
幅度：≥13V。
最大输出能力100mA(流出脉冲电流)。
输出管反压：BVCEO≥18V(测试条件Ie≤100μA)。
（8）正负半周脉冲相位不均衡≤±30。
（9）使用环境温度为四级：C：0—70℃ R：-55—85℃ E：-40—85℃ M：-55—125℃2.5.2 触发电路图
由于交流调压调功电路中只用到两个晶闸管，而KJ004有两个输出口，故用一片KJ004即可。由KJ004的典型连接图画得此次触发电路如下图。
图2.10 触发单元接线图
其中，同步串联电阻R4的选择按下式计算：
3
1000
~
2/
R4）
（同步电压
1000
=
Ω
Ω
?
=1500
~
这里R4选用15KΩ。
锯齿波的斜率决定于外接R6、RW1流出的充电电流和积分C1的数值。对不同的移项控制V1，只有改变R1、R2的比例，调节相应的偏移VP。同时调整锯齿波斜率电位器RW1，可以使不同的移相控制电压获得整个范围。触发电路为正极性型，即移相电压增加，导通角增大。R8和C2形成微分电路，改变R8和C2的值，可获得不同的脉宽输出。KJ004的同步电压为220V。
2.6保护电路的设计
在电力电子电路中，除了电力电子器件参数选择合适，驱动电路设计良好外，采用合适的过电压保护、过电流保护、 dt du 保护和dt di 保护也是必要的。
2.6.1过电压的产生及过电压保护
电力电子装置中可能发生的过电压分为外因过电压和内因过电压两类。外因过电压主要来自雷击和系统中的操作过程等外部原因，包括：操作过电压、雷击过电压；内因过电压主要来自电力电子装置内部器件的开关过程，包括：换相过电压、关断过电压。
过压保护的基本原则是：根据电路中过压产生的不同部位，加入不同的附加电路，当达到—定过压值时，自动开通附加电路，使过压通过附加电路形成通路，消耗过压储存的电磁能量，从而使过压的能量不会加到主开关器件上，保护了电力电子器件。保护电路形式很多。
这里主要考虑晶闸管在实际应用中一般会承受的换相过电压，故可用阻容保护电路来实现保护。当电路中出现电压尖峰时，电容两端电压不能突发的特性，可以有效地
抑制电路中的过压。与电容串联的电阻能消耗掉部分过压
能量，同时抑制电路中的电感与电容产生振荡。阻容保护电路如图2.11所示。
2.6.2过电流的产生及过电流保护
引起过流的原因：当电力电子变换器内部某一器件击穿或短路、触发电路或控制电路发生故障、出现过载、直流侧短路、可逆传动系统产生环流或逆变失败，以及交流电源电压过高或过低、缺相等，均可引起变换器内元件的电流超过正常工作电流，即出现过流。由于电力电子器件的电流过载能力比一般电气设备差得多，因此，必须对变换器进行适当的过流保护。常见的过电流保护电路有如下一些形式。
图2.12 过电流各种保护措施及配置位置
变换器的过流一般主要分为两类：过载过流和短路过流。在晶闸管变换器中，快速熔断器是应用最普遍的过流保护措施，可用于交流侧、直流侧和装置主电路中。其中交流侧接快速熔断器能对晶闸管元件短路及直流侧短路起保护作用，但要求正常工作时，快速熔断器电流定额要大于晶闸管的电流定额，这样对元件的短路故障所起的保护作用较差。直流侧接快速熔断器只对负载短路起保护作用，对元件无保护作用。只有晶闸管直接串接快速熔断器才对元件的保护作用最好，因为它们流过同—个电流。因而被广泛使用。
2.6.3计算
（1）阻容保护电路参数
RC 阻容保护电路参数根据经验值来选择。电容C 的选择为：
F I I C TV AV T 496.0~248.01057.1/)4~2(10)4~2(33)(=?=?=--
电阻一般取40Ω。 （2）快速熔断器的选用原则
和普通熔断器一样要考虑快速熔断器的额定电压应大于线路正常工作电压有效值，熔断器(安装熔体的外壳)的额定电流应大于或等于熔体额定电流值。此外，快速熔断器熔体的额定电流KR I 是指电流有效值，而晶闸管额定电流是指通态电流平均值T(AV)I ，其有效值为1.57T(AV)I 。
故选用时要求：
)(7.51AV T KR I I ≥
式中：
T(AV)I —晶闸管通态电流平均值，KR I —快速熔断器的熔体额定电流。 算得1.57T(AV)I 194.4A I TV ==。所以选取额定电流大于等于194.4A 的快速熔断器。
2.6.4保护电路图
将快速熔断器和RC 阻容保护电路放入电路中：
图2.13 保护电路图
2.7调功电路分析
电力电子课程设计单相交流调压电路
电力电子课程设计单相交流调压电路电力电子 课程设计说明书 题目: 单相交流调压电路课程设计 院系: 水能 专业班级: 学号: 学生姓名: 摘要 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
1、电路设计的目的及任 务 .................................................................... 1 1.1课程设计的目的与要 求 (1) 1.2课程设计的内 容 ..................................................................... (1) 1.3仿真软件的使 用 ..................................................................... (2) 1.4设计方案选 择 ..................................................................... ....... 2 2、单相交流调压主电路设计及分 析 (3) 2.1 电阻性负 载 ..................................................................... (3) 2.1.1 电阻性负载的交流调压器的原理分析 (3) 2.1.2 结果分 析 ..................................................................... (6)
三相晶闸管交流调压电路的设计与仿真
目录 1设计任务及分析 (1) 1.1 电路设计任务 (1) 1.2 电路设计的目的 (1) 2.1 主电路的原理分析 (2) 3 MATLAB建模与仿真 (5) 3.2 参数设置 (6) 3.3 仿真结果及分析 (7) 总结 (8) 参考文献 (9)
三相晶闸管交流调压电路的设计与 仿真 1设计任务及分析 1.1 电路设计任务 （1）用simulink设计系统仿真模型；能够正常运行得到仿真结果。 （2）比较理论分析结果与仿真结果异同，总结规律。 （3）设计出主电路结构图和控制电路结构图。 （4）根据结构图设计出主电路图和控制电路图，对主要器件进行选型。 1.2 电路设计的目的 电力电子装置及控制是我们大三下学期学的一门很重要的专业课，课本上讲了很多电路，比如各种单相可控整流电路，斩波电路，电压型逆变电路，三相整流电路，三相逆变电路，等各种电路，通过对这些电路的学习，让我们知道了如何将交流变为直流，又如何将直流变为交流。并且通过可控整流调节输出电压的有效值，以达到我们的目的。而本次三相交流调压电路的设计与仿真，我们需要用晶闸管的触发电路来实现调节输入电压的有效值，然后加到负载上。本次课程设计期间，我们自己通过老师提供的Matlab仿真技术的资料和我们在网上搜索相关的资料，到图书馆查阅书籍，以及同学之间的相互帮助，让我们学到了很多知识。通过对主电路的设计与分析，对晶闸管触发电路的设计与分析，了解了他们的工作原理，知道了该电路是如何实现所要实现的功能的，把课堂所学知识运用起来，使我更能深刻理解所学知识，这让我受益匪浅。通过写课程设计报告，电路的设计，提高了我的能力，为我以后的毕业设计以及今后的工作打下了坚实的基础。 2 主电路的设计
实验三--单相交流调压电路实验
信息科技大学 电力电子技术实验报告 实验项目：单相交流调压电路实验 学院：自动化 专业：自动化（信息与控制系统） /学号：贾鑫玉/2012010541 班级：自控1205班 指导老师：白雪峰 学期： 2014-2015学年第一学期
实验三单相交流调压电路实验 一．实验目的 1．加深理解单相交流调压电路的工作原理。 2．加深理解交流调压感性负载时对移相围要求。 二．实验容 1．单相交流调压器带电阻性负载。 2．单相交流调压器带电阻—电感性负载。 三．实验线路及原理 本实验采用了锯齿波移相触发器。该触发器适用于双向晶闸管或两只反并联晶闸管电路的交流相位控制，具有控制方式简单的优点。 晶闸管交流调压器的主电路由两只反向晶闸管组成。 四．实验设备及仪器 1．教学实验台主控制屏 2．NMCL—33组件 3．NMEL—03组件 4．NMCL-05(A)组件或NMCL—36组件 5．二踪示波器 6．万用表 五．注意事项 在电阻电感负载时，当α
简易单向可控硅交流调压器原理图及工作原理介绍
简易可控硅交流调压器原理图及工作原理介绍 本文介绍一台电路简单、装置容易、控制方便的可控硅交流调压器，这可用作家用电器的调压装置，进行照明灯调光，电风扇调速、电熨斗调温等控制。这台调压器的输出功率达100W，一般家用电器都能使用。 可控硅交流调压器电路原理： 电路图如下可控硅交流调压器由可控整流电路和触发电路两部分组成，其电路原里图如下图所示。从图中可知，二极管D1—D4组成桥式整流电路，双基极二极管T1构成张弛振荡器作为可控硅的同步触发电路。当调压器接上市电后，220V交流电通过负载电阻RL经二极管D1—D4整流，在可控硅SCR的A、K两端形成一个脉动直流电压，该电压由电阻R1降压后作为触发电路的直流电源。在交流电的正半周时，整流电压通过R4、W1对电容C 充电。当充电电压Uc达到T1管的峰值电压Up时，T1管由截止变为导通，于是电容C通过T1管的e、b1结和R2迅速放电，结果在R2上获得一个尖脉冲。这个脉冲作为控制信号送到可控硅SCR的控制极，使可控硅导通。可控硅导通后的管压降很低，一般小于1V，所以张弛振荡器停止工作。当交流电通过零点时，可控硅自关断。当交流电在负半周时，电容 。 C又从新充电……如此周而复始，便可调整负载RL上的功率了 调压器的调节电位器选用阻值为470KΩ的WH114-1型合成碳膜电位器，这种电位器可以直接焊在电路板上，电阻除R1要用功率为1W的金属膜电阻外，其佘的都用功率为1/8W 的碳膜电阻。D1—D4选用反向击穿电压大于300V、最大整流电流大于0.3A的硅整流二极管,如2CZ21B、2CZ83E、2DP3B等。SCR选用正向与反向电压大于300V、额定平均电流大于1A的可控硅整流器件，如国产3CT系例。
单相交流调压电路课程设计完整版
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《电力电子技术》课程设计设计题目: 单相交流调压电路 院(系): 能源工程学院 专业年级: 13级电气二班 姓名: 徐刚刚 学号: 指导教师: 荆红莉 2015年12月 28日
课程设计（论文）任务及评语 院（系）：能源工程学院教研室：电气工程及其自动化 ： 成 绩 ： 平 时 20% 论 文 质 量 60% 答 辩 20% 以 百 分 制 计 算 前 言 电 力 电 子 技 术 是研究采用电力电子器件实现对电能的交换和控制的科学，是20世纪50年代诞生， 70年代迅速发展起来的一门多学科互相渗透的综合性技术学科。这些技术包括以节约 能源、提高照明质量为目的的绿色照明技术；以节约能源、提高运行可靠性并更好地 满足产要求为目的的交流变频调速技术，以提高电力系统运行的稳定性、可控制性为
目的，并可有效节能的灵括（柔性）交流输电技术等等。随着电力半导体制造技求、徽电子技术、汁算机技术，以及控制理论的不断进步。电力电子技求向着大功率、高频化及智能化方向发展，应用的领域将更加广阔。 交流调压电路广泛应用于灯光控制，如调光台灯和舞台灯光控制及其异步电动机的软启动，也应用于异步电机调速。在电力系统中，这种电路也用于对无功功率的调节。 目录
1 单相交流调压电路的设计 设计目的和要求分析 =210伏。要求分设计一个单相交流调压电路，要求触发角为60度。输入交流U 2 析： 1. 单相交流调压主电路设计，原理说明； 2．触发电路设计，每个开关器件触发次序与相位分析； 3．保护电路设计，过电流保护，过电压保护原理分析； 4．参数设定与计算(包括触发角的选择，输出平均电压，输出平均电流，输出有功功率计算，输出波形分析，器件额定参数确定等可自己添加分析的参数)； 5. 相关仿真结果。 由以上要求可知该系统设计可分为四个部分：交流调压主电路设计、触发电路设计、保护电路设计及相关计算和波形分析部分。 2 设计方案选择 本系统主要设计思想是：采用两个晶闸管反向并联加负载为主电路，外加触发电路；触发电路控制晶闸管的导通，从而控制输出。其系统框图如下所示： 3 控制电路。在每半个周波内通过对晶间管开通相位的控制，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。这种电路还用干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。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，这都是十分不经济的。采用交流调压电路在变压器一次侧调压，其电压电流值都不太大也不太小，在变压器二次侧只要用二极管整流就可以了。但这种交流调压电路控制方便，体积小、投资省计制造简单。因此广泛应用于需调温的工频加热、灯光调节及风机、泵类负载的异步电
单相交流调压电路
单相交流调压电路 一、工作原理 单相交流调压电路带组感性负载时的电路以及工作波形如下图所示。之所产生的滞后由于阻感性负载时电流滞后电压一定角度，再加上移相控制所产生的滞后，使得交流调压电路在阻感性负载时的情况比较复杂，其输出电压，电流与触发角α，负载阻抗角φ都有关系。当两只反并联的晶闸管中的任何一个导通后，其通态压降就成为另一只的反向电压，因此只有当导通的晶闸管关断以后，另一只晶闸管才有可能承受正向电压被触发导通。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ɑ、负载阻抗角φ都有关系。其中负载阻抗角)arctan(R wL =?,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φ。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φαφαφα<=>,,三种工况分别进行讨论。 （1）φα>情况 图1 电路图（截图） 图2 工作波形图φα>（截图）
上图所示为单相反并联交流调压电路带感性负载时的电路图，以及在控制角 触发导通时的输出波形图，同电阻负载一样，在i u 的正半周α角时， i T 触发导通，输出电压o u 等于电源电压，电流波形o i 从0开始上升。由于是感性负载，电流o i 滞后于电压o u ，当电压达到过零点时电流不为0，之后o i 继续下降，输出电压o u 出现负值，直到电流下降到0时，1T 自然关断，输出电压等于0，正半周结束，期间电流o i 从0开始上升到再次下降到0这段区间称为导通角0θ。由后面的分析可知，在φα>工况下，ο180<φ因此在2T 脉冲到来之前1T 已关断，正负电流不连续。在电源的负半周2T 导通，工作原理与正半周相同，在o i 断续期间，晶闸管两端电压波形如图2所示。 为了分析负载电流o i 的表达式及导通角θ与α、φ之间的关系，假设电压坐标原点如图所示，在αω=t 时刻晶闸管T 1导通，负载电流i 0应满足方程 L 0Ri d d t io +=i u =i U 2sin t ω 其初始条件为： i 0|αω=t =0, 解该方程，可以得出负载电流i 0在α≤t ω≤θα+区间内的表达式为 i 0=])sin()[sin()(2tan /)(2φαωφαφωω-----+t i e t L R U . 当t ω=θα+时，i 0=0，代入上式得，可求出θ与α、φ之间的关系为 sin （θα+-φ）=sin （α-φ）e φθtan /- 利用上式，可以把θ与α、φ之间的关系用下图的一簇曲线来表示。
可控硅调速电路
可控硅调压调速原理 小功率分体机室内风机目前用的是PG调速塑封电机，为单向异步电容运转电动机。为了满足空调正常的运转，达到制冷、制热能力的平衡，所以必须保证室内风机的转速满足系统的要求，并保持转速的稳定。因此采用可控硅调压调速的方法来调节风机的转速。 1.电路原理图 2.工作原理简介 可控硅调速是用改变可控硅导通角的方法来改变电动机端电压的波形，从而改变电动机端电压的有效值，达到调速的目的。 当可控硅导通角α1=180°时，电动机端电压波形为正弦波，即全导通状态；（图示两种状态）当可 控硅导通角α1 <180°时，电动机端电压波形如图实 线所示，即非全导通状态，有效值减小；α1越小， 导通状态越少，则电压有效值越小，所产生的磁场越 小，则电机的转速越低。但这时电动机电压和电流波 形不连续，波形差，故电动机的噪音大，甚至有明显 的抖动，并带来干扰。这些现象一般是在微风或低风 速时出现，属正常。由以上的分析可知，采用可控硅 调速其电机转速可连续调节。 3.各元器件作用及注意事项 3.1D15、R28、R29、E9、Z1、R30、C1组成降压、整流、虑波稳压电路，获得相对直流电压 12V，通过光电偶合器PC817给双向可控硅BT131提供门极电压； 3.2R25、C15组成RC阻容吸收网络，解决可控硅导通与截止对电网的干扰，使其符合EMI测试标准；同时防止可控硅两端电压突变，造成无门极信号误导通。 3.3TR1选用1A/400V双向可控硅，TR1有方向性，T1、T2不可接反，否则电路不能正常工作。 3.4L2为扼流线圈，防止可控硅回路中电流突变，保护TR1，由于它是储能元件，在TR1关断和导通过程中，尖峰电压接近50V，R24容易受冲击损坏，因此禁止将L2放置在TR1前端。
单相交流调压电路的设计
《电力电子变流技术》课程设计说明书 题目：单相交流调压电路的设计姓名： 学号： 指导教师： 二О年月日
一.设计任务书简介 1.1设计题目：单相交流调压电路的设计 1.2设计条件： (1)电网：220V，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η=0.5~0.8之间自选 (5)同步变压器的参数自定 1.3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R 及电容C的参数选择 e (4)主电路图的设计：包括触发电路及主电路 1.4具体要求： (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R 及电容C）。 e (5)画出完整的主电路图。 二.设计内容 2.1设计方案简介 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。本次课程设计主要是研究单相交流调压电路的设计。由于交流调压电路的工作情况与负载的性质有很大的关系。图1、图2分别阻感负载单相交流调压电路图及其波形。图中 U的正半周和的晶闸管VT1和VT2也可以用一个双向晶闸管代替。在交流电源 1
可控硅调压电路图
可控硅调压电路图 可控硅是一种新型的半导体器件，它具有体积小、重量轻、效率高、寿命长、动作快以及使用方便等优点，目前交流调压器多采用可控硅调压器。这里介绍一台电路简单、装置容易、控制方便的可控硅交流调压器，这可用作家用电器的调压装置，进行照明灯调光，电风扇调速、电熨斗调温等控制。这台调压器的输出功率达100W，一般家用电器都能使用。 1：电路原理： 可控硅交流调压器由可控整流电路和触发电路两部分组成，其电路原里图如下图所示。从图中可知，二极管D1—D4组成桥式整流电路，双基极二极管T1构成张弛振荡器作为可控硅的同步触发电路。当调压器接上市电后，220V交流电通过负载电阻RL经二极管D1—D4整流，在可控硅SCR的A、K两端形成一个脉动直流电压，该电
压由电阻R1降压后作为触发电路的直流电源。在交流电的正半周时，整流电压通过R4、W1对电容C充电。当充电电压Uc达到T1管的峰值电压Up时，T1管由截止变为导通，于是电容C通过T1管的e、b1结和R2迅速放电，结果在R2上获得一个尖脉冲。这个脉冲作为控制信号送到可控硅SCR的控制极，使可控硅导通。可控硅导通后的管压降很低，一般小于1V，所以张弛振荡器停止工作。当交流电通过零点时，可控硅自关断。当交流电在负半周时，电容C又从新充电……如此周而复始，便可调整负载RL上的功率了。 2：元器件选择 调压器的调节电位器选用阻值为470KΩ的WH114-1型合成碳膜电位器，这种电位器可以直接焊在电路板上，电阻除R1要用功率为1W的金属膜电阻外，其佘的都用功率为1/8W的碳膜电阻。D1—D4选用反向击穿电压大于300V、最大整流电流大于0.3A的硅整流二极管,如2CZ21B、2CZ83E、2DP3B等。SCR选用正向与反向电压大于300V、额定平均电流大于1A的可控硅整流器件，如国产3CT系例。
单相交流调压电路课程设计
新疆工业高等专科学校电气系课程设计说明书 题目：单项交流调压电路（反并联）设计（纯电阻负载） 专业班级： 学生姓名： 指导教师： 完成日期：2012-6-8
新疆工业高等专科学校 电气系课程设计任务书 2012学年2学期2012年6月6日专业供用电技术班级课程名称电力电子应用技术 设计题目单项交流调压电路（反并联）设计（纯电阻 负载） 指导教师 起止时间2012-6-4至2012-6-8周数一周设计地点新疆工程学校设计目的： 设计任务或主要技术指标： 设计进度与要求： 主要参考书及参考资料： 教研室主任（签名）系（部）主任（签名）年月日
新疆工业高等专科学校电气系 课程设计评定意见 设计题目：单相交流调压（反并联）设计（纯电阻负载） 学生姓名：专业班级供电 评定意见： 评定成绩： 指导教师（签名）：年月日 评定意见参考提纲： 1.学生完成的工作量与内容是否符合任务书的要求。 2.学生的勤勉态度。 3.设计或说明书的优缺点，包括：学生对理论知识的掌握程度、实践工作能力、表现出的创造性和综合应用能力等。
前言 电力电子线路的基本形式之一，即交流—交流变换电路，它是将一种形式的交流电能变换成另一种形式交流电能电路。在进行交流—交流变换时，可以改变交流电的电压、电流、频率或相位等。用晶闸管组成的交流电压控制电路，可以方便的调节输出电压有效值。可用于电炉温控、灯光调节、异步电动机的启动和调速等，也可用作调节整流变压器一次侧电压，其二次侧为低压大电流或高压小电流负载常用这种方法。采用这种方法，可使变压器二次侧的整流装置避免采用晶闸管，只需要二极管，而且可控级仅在一侧，从而简化结构，降低成本。交流调压器与常规的交流调压变压器相比，它的体积和重量都要小得多。交流调压器的输出仍是交流电压，它不是正弦波，其谐波分量较大，功率因数也较低。
十二篇可控硅交流调压电路解析
第一篇： 可控硅是一种新型的半导体器件，它具有体积小、重量轻、效率高、寿命长、动作快以及使用方便等优点，目前交流调压器多采用可控硅调压器。这里介绍一台电路简单、装置容易、控制方便的可控硅交流调压器，这可用作家用电器的调压装置，进行照明灯调光，电风扇调速、电熨斗调温等控制。这台调压器的输出功率达100W，一般家用电器都能使用。 1：电路原理：电路图如下 可控硅交流调压器由可控整流电路和触发电路两部分组成，其电路原里图如下图所示。从图中可知，二极管D1—D4组成桥式整流电路，双基极二极管T1构成张弛振荡器作为可控硅的同步触发电路。当调压器接上市电后，220V交流电通过负载电阻RL经二极管D1—D4整流，在可控硅SCR的A、K两端形成一个脉动直流电压，该电压由电阻R1降压后作为触发电路的直流电源。在交流电的正半周时，整流电压通过R4、W1对电容C充电。当充电电压Uc达到T1管的峰值电压Up时，T1管由截止变为导通，于是电容C通过T1管的e、b1结和R2迅速放电，结果在R2上获得一个尖脉冲。这个脉冲作为控制信号送到可控硅SCR的控制极，使可控硅导通。可控硅导通后的管压降很低，一般小于1V，所以张弛振荡器停止工作。当交流电通过零点时，可控硅自关断。当交流电在负半周时，电容C又从新充电……如此周而复始，便可调整负载RL上的功率了。 2：元器件选择 调压器的调节电位器选用阻值为470KΩ的WH114-1型合成碳膜电位器，这种电位器可以直接焊在电路板上，电阻除R1要用功率为1W的金属膜电阻外，其佘的都用功率为1/8W的碳膜电阻。D1—D4选用反向击穿电压大于300V、最大整流电流大于0.3A的硅整流二极管,如2CZ21B、2CZ83E、2DP3B等。SCR选用正向与反向电压大于300V、额定平均电流大于1A的可控硅整流器件，如国产3CT系例。 第二篇： 本例介绍的温度控制器，具有SB260取材方便、性能可靠等特点，可用于种子催芽、食用菌培养、幼畜饲养及禽蛋卵化等方面的温度控制，也可用于控制电热毯、小功率电暖器等家用电器。
单相交流调功电路正文
1概述 1.1晶闸管交流调功器 交流调功器：是一种以晶闸管为基础，以智能数字控制电路为核心的电源功率控制电器，简称晶闸管调功器，又称可控硅调功器，可控硅调整器，可控硅调压器，晶闸管调整器，晶闸管调压器，电力调整器，电力调压器，功率控制器。具有效率高、无机械噪声和磨损、响应速度快、体积小、重量轻等诸多优点。 1.2 交流调压与调功 交流调功电路的主电路和交流调压电路的形式基本相同，只是控制的方式不同，它不是采用移相控制而采用通断控制方式。交流调压是在交流电源的半个周期内作移相控制，交流调功是以交流电的周期为单位控制晶闸管的通断,即负载与交流电源接通几个周波，再断开几个周波，通过改变接通周波数和断开周波数的比值来调节负载所消耗的平均功率。如图3-21所示，这种电路常用于电炉的温度控制，因为像电炉这样的控制对象，其时间常数往往很大，没有必要对交流电源的各个周期进行频繁的控制。只要大致以周波数为单位控制负载所消耗的平均功率，故称之为交流调功电路。 1.3 过零触发和移相触发 过零触发是在设定时间间隔内，改变晶闸管导通的周波数来实现电压或功率的控制。过零触发的主要缺点是当通断比太小时会出现低频干扰，当电网容量不够大时会出现照明闪烁、电表指针抖动等现象，通常只适用于热惯性较大的电热负载。 移相触发是早期触发可控硅的触发器。它是通过调速电阻值来改变电容的充放电时间再来改变单结晶管的振荡频率，实际改变控制可控硅的触发角。早期可控可是依靠这样改变阻容移相线路来控制。所为移相就是改变可控硅的触发角大小，也叫改变可控硅的初相角。故称移相触发线路。
2系统总体方案 2.1交流调功电路工作原理 单相交流调功电路方框图如图2.1.1所示。 图2.1.1 交流调功电路的主电路和交流调压电路的形式基本相同，只是控制的方式不同，它不是采用移相控制而采用通断控制方式。交流调压是在交流电源的半个周期内作移相控制，交流调功是以交流电的周期为单位控制晶闸管的通断,即负载与交流电源接通几个周波，再断开几个周波，通过改变接通周波数和断开周波数的比值来调节负载所消耗的平均功率。如图2.1.2所示，这种电路常用于电炉的温度控制，因为像电炉这样的控制对象，其时间常数往往很大，没有必要对交流电源的各个周期进行频繁的控制。只要大致以周波数为单位控制负载所消耗的平均功率，故称之为交流调功电路。 图2.1.2 LO AD BCR TLC336A1 A2 g u 脉宽可调矩形波信号发生器
交流调压电源的设计与仿真
交流调压电源的设计 与仿真
任务书 一、设计内容： 1、查阅相关文献资料，掌握交流调压技术的发展与现状。 2、根据设计要求，确定功率电路的实现方案。 3、对交流调压电源的控制方案进行设计。 4、对交流调压电源的工作原理进行分析，并对功率电路和控制电路的电路参数进行设计。 5、在理论分析和设计的基础上，对交流调压电源进行仿真分析。 二、设计要求： 交流调压电源设计的具体要求是：输出功率P=500W，输入电压V in=220V AC,输出电压V o=110V AC,输出电流I o=4.5A,开关频率f s=100kHz。
AC-AC变换作为一种功率变换，其调压控制广泛用于交流电机调速、电加热的调温等，其稳压控制广泛用于交流稳压器、交流测试电源等。目前在电力电子及理论电工的研究领域中都是一个研究热点，它涵盖了电力电子、理论电工及控制理论中的众多内容。 目前，实现AC/AC电压变换的方案主要有工频变换器、矩阵变换器、高频交流环节AC/AC变换器和交-直-交变换器。工频变换器体积重量大，成本高，且没有稳压功能；矩阵变换器采用高频PWM技术，具有输入电流波形好、可实现高输入功率因数等优点，但由于其开关数量多，成本高，最大电压增益仅为0.866，控制策略复杂，同时需要复杂的钳位保护电路等问题，实际实现困难；高频交流环节的AC/AC变换器可实现电气隔离、高输入功率因数，但也存在电路和控制复杂等问题。 目前常用的AC/AC变换是交-直-交型变换，这种变换要经过一个直流的过程，也就是说先从交流电整流成直流电，通过对直流电的处理和控制，完成转换的过程，然后再逆变成交流电，输出给用电设备。采用这种方式主要是因为直流电易于控制。但是也有缺点，它仅能实现降压变换，变换级数过多，不但成本较高，而且电路复杂。其整流滤波环节对电网谐波污染严重，滤波电容会使电路的功率因数下降。 由于交-直-交型变换电路的上述缺点，设计直接的“交流一交流”电力电子功率变换电路成为一个新的研究领域。这种电路的主要优点有： ⑴省去中间的直流环节，可以使电路元件的数目上大大减少，电路的拓扑结构也简化了。 ⑵电路损耗大为减少，电路的转换效率相应提高。 ⑵由于转换环节的减少，转换的精度也有所提高。可以有效的简化电路和降低成本。 相关文献提出了一类基于DC/DC变换器拓扑的PWM AC/AC 变换器拓扑族，通过采用双向开关取代直流变换器中的单向开关，这类变换器能实现直接AC/AC 电压变换功能，并且开关数量少，电路结构简单，实现成本低，但由于单有源器件双向开关的使用，使变换器存在严重的换流问题，大大降低了变换器的可靠性和效率。
实验3三相交流调压电路实验
实验3 三相交流调压电路实验 一、实验目的 (1) 了解三相交流调压触发电路的工作原理。 (2) 加深理解三相交流调压电路的工作原理。 (3) 了解三相交流调压电路带不同负载时的工作特性。 二、实验所需挂件及附件 三、实验线路及原理 交流调压器应采用宽脉冲或双窄脉冲进行触发。实验装置中使用双窄脉冲。实验线路如图3-1所示。
图中晶闸管均在DJK02上，用其正桥，将D42三相可调电阻接成三相负载，其所用的交流表均在DJK01控制屏的面板上。 四、实验内容 (1)三相交流调压器触发电路的调试。 (2)三相交流调压电路带电阻性负载。 (3)三相交流调压电路带电阻电感性负载（选做）。 图3-1三相交流调压实验线路图 五、预习要求 (1)阅读电力电子技术教材中有关交流调压的内容，掌握三相交流调压的工作原理。 (2)如何使三相可控整流的触发电路用于三相交流调压电路。 六、实验方法 (1)DJK02和DJK02-1上的“触发电路”调试
①打开DJK01总电源开关，操作“电源控制屏”上的“三相电网电压指示”开关，观察输入的三相电网电压是否平衡。 ②将DJK01“电源控制屏”上“调速电源选择开关”拨至“直流调速”侧。 ③用10芯的扁平电缆，将DJK02的“三相同步信号输出”端和DJK02-1“三相同步信号输入”端相连,打开DJK02-1电源开关，拨动“触发脉冲指示”钮子开关，使“窄”的发光管亮。 ④观察A、B、C三相的锯齿波，并调节A、B、C三相锯齿波斜率调节电位器（在各观测孔左侧），使三相锯齿波斜率尽可能一致。 ⑤将DJK06上的“给定”输出U g直接与DJK02-1上的移相控制电压U ct 相接，将给定开关S2拨到接地位置（即U ct=0），调节DJK02-1上的偏移电压电位器，用双踪示波器观察A相同步电压信号和“双脉冲观察孔”VT1的输出波形，使α=180°。 ⑥适当增加给定U g的正电压输出，观测DJK02-1上“脉冲观察孔”的波形，此时应观测到单窄脉冲和双窄脉冲。 ⑦将DJK02-1面板上的U 端接地，用20芯的扁平电缆，将DJK02-1的 lf “正桥触发脉冲输出”端和DJK02“正桥触发脉冲输入”端相连，并将DJK02“正桥触发脉冲”的六个开关拨至“通”，观察正桥VT1～VT6晶闸管门极和阴极之间的触发脉冲是否正常。 (2)三相交流调压器带电阻性负载 使用正桥晶闸管VT1～VT6，按图3-21连成三相交流调压主电路，其触发脉冲己通过内部连线接好，只要将正桥脉冲的6个开关拨至“接通”，“U lf”端接地即可。接上三相平衡电阻负载，接通电源，用示波器观察并记录α=30°、60°、90°、120°、150°时的输出电压波形，并记录相应的输出电压有效值，填入下表:
交流调压原理—可控硅
6.1 交流调压电路 交流调压电路采用两单向晶闸管反并联（图6-1(a)）或双向晶闸（图6-1（b）），实现对交流电正、负半周的对称控制，达到方便地调节输出交流电压大小的目的，或实现交流电路的通、断控制。因此交流调压电路可用于异步电动机的调压调速、恒流软起动，交流负载的功率调节，灯光调节，供电系统无功调节，用作交流无触点开关、固态继电器等，应用领域十分广泛。 图6-1 交流调压电路 交流调压电路一般有三种控制方式，其原理如图6-2所示。 图6-2 交流调压电路控制方式 （1）通断控制 通断控制是在交流电压过零时刻导通或关断晶闸管，使负载电路与交流电源接通几个周波，然后再断开几个周波，通过改变导通周波数与关断周波数的比值，实现调节交流电压大小的目的。 通断控制时输出电压波形基本正弦，无低次谐波，但由于输出电压时有时无，电压调节不连续，会分解出分数次谐波。如用于异步电机调压调速，会因电机经常处于重合闸过程而出现大电流冲击，因此很少采用。一般用于电炉调温等交流功率调节的场合。 （2）相位控制 与可控整流的移相触发控制相似，在交流的正半周时触发导通正向晶闸管、负半周时触发导通反向晶闸管，且保持两晶闸的移相角相同，以保证向负载输出正、负半周对称的交流电压波形。 相位控制方法简单，能连续调节输出电压大小。但输出电压波形非正弦，含有
丰富的低次谐波，在异步电机调压调速应用中会引起附加谐波损耗，产生脉动转矩等。 （3）斩波控制 斩波控制利用脉宽调制技术将交流电压波形分割成脉冲列，改变脉冲的占空比即可调节输出电压大小。 斩波控制输出电压大小可连续调节，谐波含量小，基本上克服了相位及通断控制的缺点。由于实现斩波控制的调压电路半周内需要实现较高频率的通、断，不能采用晶闸管，须采用高频自关断器件，如GTR、GTO、MOSFET、IGBT等。 实际应用中，采取相位控制的晶闸管型交流调压电路应用最广，本章将分别讨论单相及三相交流调压电路。 6.1.1 单相交流调压电路 单相交流调压电路原理图如图6-1所示，其工作情况与负载性质密切相关。 1．电阻性负载 纯电阻负载时交流调压电路输出电压、输出电流波形如图6-3所示。电路 工作过程是：在电源电压正半周、移相控制角时刻，触发导通晶闸管VT1，使正半周的交流电压施加到负载电阻上，电流、电压波形相同。当电压过零时，VT1 因电流为零而关断。在控制角为时触发导通VT2，负半周交流电压施加在负载上，当电压再次过零时，VT2因电流为零而关断，完成一个周波的对称输出。 当时，输出电压最大；当时。改变控制角大小可获得大小可调的交流电压输出，其波形为“缺块”正弦波。正因为电压波形有缺损，
单相交流调压电路设计
1 设计目的和要求分析 设计一个单相交流调压电路，要求触发角为45 度. 反电势负载E=40伏，输入交流U2=210伏。分有LB和没有LB两种情况分析.L足够大，C足够大要求分析： 1. 单相交流调压主电路设计，原理说明； 2．触发电路设计，每个开关器件触发次序与相位分析； 3．保护电路设计，过电流保护，过电压保护原理分析； 4．参数设定与计算(包括触发角的选择，输出平均电压，输出平均电流，输出有功功率计算，输出波形分析，器件额定参数确定等可自己添加分析的参数) ； 由以上要求可知该系统设计可分为四个部分：交流调压主电路设计、触发电路设计、保护电路设计及相关计算和波形分析部分。下面分别做详细的介绍。 2 设计方案选择采用两个普通晶闸管反向并联设计单相交流调压电路 3 单相交流调压主电路设计及分析 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。由于交流调压电路的工作情况与负载的性质有很大的关系，因此下面就反电势电阻负载予以重点讨论。 1
图1、图2分别为反电势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U2的正半周和负半周，分别对VT1 和VT2 的移相控制角进行控制就可以调节输出电压。 图1 反电势电阻负载单相交流调压电路图图2 输入输出电压及电流波形图 正、负半周起始时刻（=0），均为电压过零时刻。在t 时，对VT1施加触发脉冲，当VT1正向偏置而导通时，负载电压波形与电源电压波形相同；在 t 时，电源电压过零，因电阻性负载，电流也为零，VT1 自然关断。在 t 时，对VT2 施加触发脉冲，当VT2正向偏置而导通时，负载电压波形 与电源电压波形相同；在t 2 时，电源电压过零，VT2自然关断。 当电源电压反向过零时，由于反电动势负载阻止电流变化，故电流不能立即为零，此时晶闸管导通角的大小，不但与控制角有关，而且与负载阻抗角 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。稳态时，正负半周的相等，负载电压波形是电源电压波形的一部分，负载电流（电源电流） 和负载电压的波形相似。 4 触发电路设计
晶闸管单相交流调压及调功电路课程设计
目录 绪论 (1) 1 调压调功原理简介 (2) 2 交流调压电路波形及相控特性分析 (3) 2.1 带电阻性负载 (3) 2.1.1 原理 (3) 2.1.2 计算与分析 (3) 2.2 带阻感性负载 (4) 2.2.1 原理分析 (4) 2.2.2 计算与分析 (4) 2.2.3 α<φ的情况 (6) 3 方案设计 (7) 3.1 主电路的设计 (7) 3.1.1 主电路图 (7) 3.1.2 参数计算 (7) 3.1.3 调功电路的设计 (8) 3.2 触发电路的设计 (9) 3.2.1 芯片介绍 (9) 3.2.2 触发电路图 (10) 3.3 保护电路的设计 (11) 3.3.1 原理 (11) 3.3.2 计算 (12) 3.3.3 保护电路图 (13) 4 电阻炉负载过零控制特性分析 (14) 5 MATLAB仿真 (15) 6个人小结 (17) 参考文献 (18)
绪论 交流-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，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。
7单相交流调压电路实验报告
实验报告 课程名称：现代电力电子技术 实验项目：单相交流调压电路实验 实验时间： 实验班级： 总份数： 指导教师：朱鹰屏 自动化学院电力电子实验室 二〇〇年月日
广东技术师范学院实验报告 学院：自动化学院专业：电气工程及其自 动化 班级：成绩： 姓名：学号：组别：组员： 实验地点：电力电子实验室实验日期：指导教师签名： 实验（七）项目名称：单相交流调压电路实验 1.实验目的和要求 (1)加深理解单相交流调压电路的工作原理。 (2)加深理解单相交流调压电路带电感性负载对脉冲及移相范围的要求。 (3)了解KC05晶闸管移相触发器的原理和应用。 2.实验原理 三、实验线路及原理 本实验采用KCO5晶闸管集成移相触发器。该触发器适用于双向晶闸管或两个反向并联晶闸管电路的交流相位控制，具有锯齿波线性好、移相范围宽、控制方式简单、易于集中控制、有失交保护、输出电流大等优点。 单相晶闸管交流调压器的主电路由两个反向并联的晶闸管组成，如图3-15所示。 图中电阻R用D42三相可调电阻，将两个900Ω接成并联接法，晶闸管则利用DJK02上的反桥元件，交流电压、电流表由DJK01控制屏上得到，电抗器L d从DJK02上得到，用700mH。 图 3-15 单相交流调压主电路原理图
3.主要仪器设备 1.电路调试
主电路放大电路： (1)KC05集成移相触发电路的调试。 (2)单相交流调压电路带电阻性负载。 (3)单相交流调压电路带电阻电感性负载。 (l)KCO5集成晶闸管移相触发电路调试 将DJK01电源控制屏的电源选择开关打到“直流调速”侧使输出线电压为200V，用两根 导线将200V交流电压接到DJK03的“外接220V”端，按下“启动”按钮，打开DJK03电源开关，
单相交流调压电路课程设计
《电力电子技术》课程设计设计题目:单相交流调压电路 院(系):能源工程学院 专业年级:13级电气二班 姓名:徐刚刚 学号: 指导教师:荆红莉 2015年12月28日
课程设计（论文）任务及评语 院（系）：能源工程学院教研室：电气工程及其自动化 成 绩： 平时 20% 论文 质量 60% 答辩 20% 以百 分制 计算 前 言 电 力 电 子 技 术 是 研 究 采 用 电 力 电子器件实现对电能的交换和控制的科学，是20世纪50年代诞生，70年代迅速发展 起来的一门多学科互相渗透的综合性技术学科。这些技术包括以节约能源、提高照明
质量为目的的绿色照明技术；以节约能源、提高运行可靠性并更好地满足产要求为目的的交流变频调速技术，以提高电力系统运行的稳定性、可控制性为目的，并可有效节能的灵括（柔性）交流输电技术等等。随着电力半导体制造技求、徽电子技术、汁算机技术，以及控制理论的不断进步。电力电子技求向着大功率、高频化及智能化方向发展，应用的领域将更加广阔。 交流调压电路广泛应用于灯光控制，如调光台灯和舞台灯光控制及其异步电动机的软启动，也应用于异步电机调速。在电力系统中，这种电路也用于对无功功率的调节。 目录
1单相交流调压电路的设计 设计目的和要求分析 =210伏。要求分析：设计一个单相交流调压电路，要求触发角为60度。输入交流U 2 1.单相交流调压主电路设计，原理说明； 2．触发电路设计，每个开关器件触发次序与相位分析； 3．保护电路设计，过电流保护，过电压保护原理分析； 4．参数设定与计算(包括触发角的选择，输出平均电压，输出平均电流，输出有功功率计算，输出波形分析，器件额定参数确定等可自己添加分析的参数)； 5.相关仿真结果。 由以上要求可知该系统设计可分为四个部分：交流调压主电路设计、触发电路设计、 2 图系统整体框图 3单向调压电路单元电路的设计 单相调压主电路 如果在交流电源和负载之间之间用两个晶间管反并联后串联到交流电路中，通过对晶闸管的控制就可以控制交流电力。这种电路不改变交流电的频率，称为交流电力控制电路。在每半个周波内通过对晶间管开通相位的控制，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。这种电路还用干对无功功率的连续调节。此外，在
单相交流调压电路
电力电子课程设计 ——单相交流调压电路 学院：工程学院 班级：12电气2班 姓名：
2015年6月 摘要 本次课程设计，先明确了实验的要求和设计目的设计一个单相交流调压电路。然后根据要求进行电路设计，包括主电路、触发电路。排版等等。设计并发现、解决相应的问题。之后对电路进行了实验仿真，通过仿真实验，再发现其中的问题和不足，进行更改和完善。然后确定实验所需的元器件。确定之后，进行器件的购买，之后进行电路板实物的焊接。焊接后要进行调试。发现和排除错误，调试时，发现了问题，然后经过实验仪器的排错，线路元器件的排错，发现了两处问题，更改之后就正常了。接着是对波形的观察和数据的记录。完成这些后，对数据进行处理，整理结论。最后是我们的心得体会和收获。以及完成报告总结。 关键词主电路触发电路波形负载电压调压
目录 一、设计任务及目的 (4) （一）设计要求任务 (4) （二）设计目的 (4) 二、实验器件、设备及所用软件 (4) （一）实验材料的选择 (5) （二）实验所需设备 (5) （三）所用软件 (5) 三、电路设计方案的设计和选择 (5) （一）方案的确立 (5) （二）实验电路的设计 (6) 1、触发电路的设计 (6) 1.1触发信号的种类 (6) 1.2触发电路的设计 (6) 2、主电路的设计 (9) 四、完整电路图及实物图 (11) 五、实验波形及数据 (12) （一）α=30°时 (12) （二）α=60°时 (13) （三）α=90°时 (15) （四）α=120时 (17) 六、实验数据处理 (19)
七、结论总结 (20) 八、心得体会 (21) 参考文献 (22) 单相交流调压电路 前言 电力电子线路的基本形式之一，即交流—交流变换电路，它是将一种形式的交流电能变换成另一种形式交流电能电路。在进行交流—交流变换时，可以改变交流电的电压、电流、频率或相位等。用晶闸管组成的交流电压控制电路，可以方便的调节输出电压有效值。可用于电炉温控、灯光调节、异步电动机的启动和调速等，也可用作调节整流变压器一次侧电压，其二次侧为低压大电流或高压小电流负载常用这种方法。采用这种方法，可使变压器二次侧的整流装置避免采用晶闸管，只需要二极管，而且可控级仅在一侧，从而简化结构，降低成本。交流调压器与常规的交流调压变压器相比，它的体积和重量都要小得多。交流调压器的输出仍是交流电压，它不是正弦波，其谐波分量较大，功率因数也较低。 一、设计任务及目的 （一）设计要求任务 1.设计一个单相交流调压电路。输入电压为36V交流，输出交流电压可变，带 纯电阻性负载。 2.提出电路设计方案，比较不同的方案并选定方案。 3.完成电路的设计和主要元器件的选择及说明。 4.进行实验仿真及电路板的焊接和测试性能。 5.分析实验数据，得出结论。 （二）设计目的 使学生熟悉各种电力电子器件的特性和使用方法；掌握各种电力电子变流电路的结构、工作原理、控制方法、设计计算方法及实验技能；熟悉各种电力电子变流装置的