标准档:
220;
升高档:
220*K=228.14,取228;228*K=236.44取236;然后为244;253
降低档:
220/K213,(/K)206200
即分档:
200,206,213,220,228,236,244,253
3.2.3电路图
综上所述:
与均匀分档相比,非均匀分档性能更好,但均匀分档制造方便,于是,本设计采用了均匀分档的自耦变压器。
(右图所示)
本变压器,在次级分5档(204,212,220,228,236),档差8V。
每档后面均接双向晶闸管。
3.3调压主电路设计
(1)主电路
(2)晶闸管选择:
双向晶闸管
电压:
(2~3)*电源峰值电压,选800V
电流有效值:
(2~3)*额定电流,选50A
选型:
确定触发电流。
实验数据:
晶闸管
自耦变压器输出(V)
加触发(V)
管压降(V)
触发电流(mA)
VT1
231
229
1.01
7.19
VT2
225
223
1.35
7.12
VT3
220
217
1.15
7.13
VT4
214
212
1.37
7.07
VT5
209
207
1.26
7.14
3.4输出显示与开关电路
电路图:
电压表,电流表分别用于检测输出电压和电流的大小。
电压表用量程为500V的;电流表用量程为20V以上的。
3.5调压控制电路设计
3.5.1控制电源电路
变比为220/9的变压器T1,初级由端口IN3和IN4输入,输出经整流,滤波后由IC1三端稳压器7805输出稳定电压VCC(+5V)。
该电压用于单片机电源,放大器比较电路和三极管触发电路中。
切换晶闸管时,同步信号us下沿用于关断原导通管的触发并开通新导通管的触发。
3.5.2触发电路
3.5.3输出电压检测电路
该部分属于控制环节的反馈环节,系统能正常工作的重要环节。
采样电压由晶闸管输出电压(OUT1和OUT2两个端口)提供,经降压和分压(稳压管与可调电阻)后,得到了可以让后面的电压判别电路处理的小电压信号:
范围控制目标
Uo:
200~240V(设)215~225V,
uf=0.1Uo:
20~24V21.5~22.5V
uo=uf-20V:
0~4V1.5~2.5V
原理图如下:
3.5.4输出电压判别电路
工作原理说明:
比较电压从左端输入,是输出电压检测电路提供的。
输出端UH为高电平时,表示U0过高,要减一档;输出端UL为高电平时,表示U0过低,要加一档;如UH,UL均为低电平时,表明输出电压在允许的范围类,不需换挡。
电路如下:
3.5.5单片机电路设计
本电路使用的处理单元是AT89C52单片机。
单片机的工作电压是+5V,左上角的是电源显示电路(也可作为总电路的电源显示电路)。
电解电容、电阻及开关组成复位电路。
晶振和瓷片电容组成晶振电路,为单片机提供振荡周期。
在32个I/O口中,我们用到了7个:
P1口中用了2个端口,UH,UL信号(反馈电压信号)从此输入,是档位切换的重要依据。
P2口中用了5个端口,用于控制五个档位的三极管,从而驱动相应的晶闸管的工作。
稳压器的控制程序在KEIL软件的环境下编译并调试。
如下图:
3.6软件设计
(1)调压算法设计
闭环离散I算法
输出电压Uo<220-ΔV?
已输出最高档:
Y保持
N上调1档
输出电压Uo<220+ΔV?
已输出最低档:
Y保持
N下调1档
(2)控制周期T>Uo检测电路稳定时间,可取20个工频周期以上。
本设计采用了基于AT89C52单片机的闭环控制,具有响应速度快,控制器可靠性高的特点。
四、设计总结
此次《电力电子技术》课程设计顺利完成,设计了单相交流电源自动稳压器。
设计按照指导老师提示的课程设计指导书做参考综合了其他资料,并最终汇总成这一份完整的课程设计报告。
此次课程设计内容个人觉得相对还是有点难度和深度,运用到的知识面比较广,综合了电力电子电路及综合模拟电路,数字电路,自动控制原理各门学科,所以完成起来有了一定的困难,也碰到很多设计中不懂的问题。
特别是对每部分电路设计的原理说明和工作过程都比较模糊。
自耦变压器分档时采用非均匀分档,所以碰到难以分档合理,最后才根据导师提供的程序编好分档。
触发电路设计时也要考虑很多因素,最起码的一点就是双向晶闸管要接地。
本次课程设计利用了DXPProtel设计软件为辅助完成电路图设计,很多元器都要查找和查阅资料才能找到,花费也较长时间,而且有一些需要自己画。
列元件清单时,元件的型号,参数设计也是较头疼的部分,需要结合实际配元器件,还要符合设计要求。
通过此次课程设计掌握电力电子电路及综合模拟电路,数字电路,自动控制设计的各环节基本内容与要求,完成将来实际工程设计的必需的基础训练。
也对有关单相交流电源自动稳压器的知识有更多的了解,深深体会到了设计需要的知识面有多广,需要较强的自学和选读参考资料的能力。
由于此课程设计涉及的知识难度较大,设计需要较长时间,在学期末紧张的情况下完成起来相当吃力。
所以建议老师以后可以提前把课程设计让同学们接触,让我们可以在比较空闲的时间段去一步步完成,并且可以掌握的更加扎实,合理。
附录2(元器件清单)
编号
名称
型号(规格)
数量
1
瓷片电容
30pF
2
2
钽电容
100uF
3
3
电解电容
10uF
1
4
发光二级管
LED红色
1
5
全桥整流堆
3A
2
6
稳压管
20V
1
7
熔断器
15A
2
8
稳压芯片
7805
1
9
单片机
AT89C52
1
10
单相交流接触器
500V/30A
1
11
接触器主触点
500V/30A
2
12
双向晶闸管
800V/30A
5
13
电阻
100K
1
14
可调电阻
1K
3
15
电阻
360R
10
16
电阻
500R
5
17
电阻
1K
3
18
电阻
10K
1
19
二极管
1
20
压敏电阻
450V
1
21
开关
1
22
按钮开关(常闭)
30A
1
23
按钮开关
30A
2
24
接触器的辅助触点
500V/30A
25
自耦变压器
220V/15A/3KW
1
26
降压变压器
220V/20V
1
27
降压变压器
220V/9V
1
28
运算放大器
LM2903D
2
29
一个发光二极管与一个晶闸管组成
5
30
电压表
500V量程
1
31
电流表
30A
1
32
晶振
11.0592M
1
附录3(稳压器控制程序与说明)
#include
sbitUH=P1^3;
sbitUL=P1^5;/*电压比较信号从P1^3,P1^5输入*/
/*输出控制端*/
sbitLCT1=P2^0;
sbitLCT2=P2^2;
sbitLCT3=P2^3;
sbitLCT4=P2^4;
sbitLCT5=P2^5;
#definedelay_ms(int)
main()
{intout,n=3;
out=n;
P2=0xf7;
while
(1)
{delay_ms(1000);
if(UH==1)
{out--;/*UH为高电平时,表示输出电压过高,应减1挡*/
if(out<1)out=1;/*设定最低档为1,即最低输出档为204V*/
}
elseif(UL==1)
{out++;/*UH为高电平时,表示输出电压过低,应加1挡*/
if(out>5)out=5;/*设定最高档为5,即最高输出档为236V*/
}/*说明:
该段程序,根据UH和UL信号的取值,改变档位(变量out)*/
if(out!
=n)/*当档位变化时,即输出电压不在(220-5)~(220+5)V*/
{
if(out{P2>>=1;P2|=0x80;/*P2右移一位,高位补1,如11111011,输出n-1档*/
n=out;/*n设为当前档,输出(220-5)~(220+5)V*/}
elseif(out>n)/*加一挡*/
{P2<<=1;P2|=0x01;/*P2左移一位,低位补1,如11101111,输出n+1档*/
n=out;/*n设为当前档,输出(220-5)~(220+5)V*/
}}}}
/*说明:
当当前的档位(out)有变化时,将采取减一挡或加一档的措施。
当输出电压过高时,档位变量out加一,于是,就加一档;
反之,则减一挡。
档位变换后,能自动把当前的档位保存,作为下一次判断档位变量(out)是否有变化的根据。
*/