单相交流调压电路的课程设计.docx
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单相交流调压电路的课程设计
交流调压/调功电路设计
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
关键词：
交流；调压；电力系统；变压器；
ABSTRACT
Acvoltagecircuitiswidelyusedinlightingcontrol（suchasdimmerandstagelightingcontrol）andasynchronousmotor,alsousedinthesoftstart-upinductionmotordrive.Inthepowersystem,thecircuitisalsooftenusedtoreactivepowerofcontinuousadjustment.Inaddition,inhighvoltageandlowvoltage,current,orsmallcurrentdcpowersupply,oftenalsoadoptacvoltagetransformervoltageregulatingcircuit.Inthesepowersuchasusingthyristorrectifiercircuitcontrolofhighvoltage,lowcurrentcontrolleddcpowerneedsmanythyristorseries,Similarly,lowvoltagedccurrentneedsmanythyristorparallel.Thisisveryreasonable.Adoptacvoltagetransformervoltagecircuitintheside,thevoltageandcurrentaremoderate,asintransformerwithdioderectifierside.Thiscircuit,smallvolume,lowcost,easytodesignandmanufacture.
Single-phaseacvoltagecircuitofsingle-phaseacvoltageistoadjustthecircuit.Usedinelectricheatingsystem,acmotorspeedcontrol,lightingcontrolandacstabilizeretc.Sincethevoltagetransformerwithdecouplingmethod,exchangeregulatingcircuitcontrolandspeedregulation,thedevice,lightweight,smallsize,non-ferrousmetalconsumptionisless
Keywords:
communication;Voltageregulation;Powersystem;Transformer;
目录
1单相交流调压电路设计目的及务
1.1设计目的
1.2设计要求及分析
1.3设计方案选择
2单相交流调压主电路设计及分析
2.1电阻负载
2.1.1建立模型仿真
2.1.2仿真参数设置
2.1.3结果分析
2.2阻负载感
3总结与体会
参考文献
1单相交流调压电路设计目的及任务
1.1设计目的
电力电子技术是专业技术基础课，做课程设计是为了让我们运用学过的电路原理的知识，独立进行查找资料、选择方案、设计电路、撰写报告、制作电路等，进一步加深对变流电路基本原理的理解，提高运用基本技能的能力，为今后的学习和工作打下良好的基础，同时也锻炼了自己的实践能力。
1.2设计要求
在理解单向调压、调功电路原理的基础上，设计出单相调功、调压电路的电路原理图，使用PSIM软件对所设计的电路进行仿真，给定两种不同的触发角、分别获得Uo、Io波形，并计算上述数值。
要求成果：
1）设计出合理的电路图。
2）仿真出波形并作计算。
3）给出详细的仿真过程描述和详细的计算步骤和过程。
1.3设计方案选择
本课程设计方法：
采用两个普通晶闸管反向并联设计单相交流调压电路。
2．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。
2.1电阻负载
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
2.1.1建立模型仿真
根据原理图用PSIM软件画出正确的仿真电路图
2.1.2仿真参数设置
设置触发脉冲α分别为30°、90°。
与其产生的相应波形分别如图4、图5
图3PSIM电路仿真图
图430°时，单相交流调压电路波形
图590°时，单相交流调压电路波形
2.1.3结果分析
上面图4—图5,给出了
分别为30度，90度时单相交流调压电路的纯电阻负载的电流的仿真波形。
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
可求得：
=
观察图4—图5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。
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。
（1）
情况
图6阻感负载电路图
图6阻感负载工作波形图
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
的正半周
角时，
触发导通，输出电压
等于电源电压，电流波形
从0开始上升。
由于是感性负载，电流
滞后于电压
，当电压达到过零点时电流不为0，之后
继续下降，输出电压
出现负值，直到电流下降到0时，
自然关断，输出
电压等于0，正半周结束，期间电流
从0开始上升到再次下降到0这段区间称为导通角
。
由后面的分析可知，在
工况下，
因此在
脉冲到来之前
已关断，正负电流不连续。
在电源的负半周
导通，工作原理与正半周相同，在
断续期间，晶闸管两端电压波形如图6所示。
（2）阻感负载下，PSIM仿真图，以及设置触发脉冲α分别为30°、90°。
与其产生的相应波形分别如图8、图9。
图7阻感负载PSIM电路仿真图
图830°时，单相交流调压电路波形
图990°时，单相交流调压电路波形
7．总结与体会
这次电力电子技术课程设计，让我们有机会将课堂上所学的理论知识运用到实际中。
并通过对知识的综合利用，进行必要的分析，比较。
从而进一步验证了所学的理论知识。
同时，这次课程设计也为我们以后的学习打下基础。
指导我们在以后的学习，多动脑的同时，要善于自己去发现并解决问题。
这次的课程设计，还让我知道了最重要的是心态，在你拿到题目时会觉得困难，但是只要充满信心，就肯定会完成的。
通过电力电子技术课程设计，我加深了对课本专业知识的理解，平常都是理论知识的学习，在此次课程设计中，真正做到了自己查阅资料、完成一个基本汇编程序的设计。
在此次的设计过程中，我更进一步地熟悉了单相交流调压电路的原理以及触发电路的设计。
当然，在这个过程中我也遇到了困难，通过查阅资料，相互讨论，我准确地找出错误所在并及时纠正了，这也是我最大的收获，使自己的实践能力有了进一步的提高，让我对以后的工作学习有了更大的信心。
通过这次课程设计使我懂得了只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
在设计的过程中难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，通过这次课程设计，把以前所学过的知识重新温故，巩固了所学的知识。
参考文献
[1]王兆安，刘进军.电力电子技术[M]第五版北京：
机械工业出版社，2011年
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