电力电子课程设计Word下载.docx
《电力电子课程设计Word下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电力电子课程设计Word下载.docx（17页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
（70>
x≥60）
不及格（x<
60）
评分
参考标准
学习态度
15
学习态度认真，科学作风严谨，严格保证设计时间并按任务书中规定的进度开展各项工作
学习态度比较认真，科学作风良好，能按期圆满完成任务书规定的任务
学习态度尚好，遵守组织纪律，基本保证设计时间，按期完成各项工作
学习态度尚可，能遵守组织纪律，能按期完成任务
学习马虎，纪律涣散，工作作风不严谨,不能保证设计时间和进度
技术水平与实际能力
25
设计合理、理论分析与计算正确，实验数据准确，有很强的实际动手能力、经济分析能力和计算机应用能力，文献查阅能力强、引用合理、调查调研非常合理、可信
设计合理、理论分析与计算正确，实验数据比较准确，有较强的实际动手能力、经济分析能力和计算机应用能力，文献引用、调查调研比较合理、可信
设计合理，理论分析与计算基本正确，实验数据比较准确，有一定的实际动手能力，主要文献引用、调查调研比较可信
设计基本合理，理论分析与计算无大错，实验数据无大错
设计不合理，理论分析与计算有原则错误，实验数据不可靠，实际动手能力差，文献引用、调查调研有较大的问题
创新
10
有重大改进或独特见解，有一定实用价值
有较大改进或新颖的见解，实用性尚可
有一定改进或新的见解
有一定见解
观念陈旧
论文（计算书、图纸）撰写质量
50
结构严谨，逻辑性强，层次清晰，语言准确，文字流畅，完全符合规范化要求，书写工整或用计算机打印成文；
图纸非常工整、清晰
结构合理，符合逻辑，文章层次分明，语言准确，文字流畅，符合规范化要求，书写工整或用计算机打印成文；
图纸工整、清晰
结构合理，层次较为分明，文理通顺，基本达到规范化要求，书写比较工整；
图纸比较工整、清晰
结构基本合理，逻辑基本清楚，文字尚通顺，勉强达到规范化要求；
图纸比较工整
内容空泛，结构混乱，文字表达不清，错别字较多，达不到规范化要求；
图纸不工整或不清晰
指导教师评定成绩：
指导教师签名：
年月日
自动化学院2007级自动化专业
电力电子技术课程设计任务书
一、课程设计的教学目的和任务
电力电子技术是研究利用电力电子器件、电路理论和控制技术，实现对电能的控制、变换和传输的科学，其在电力、工业、交通、通信、航空航天等很多领域具有广泛的应用。
电力电子技术不但本身是一项高新技术，而且还是其它多项高新技术发展的基础。
因此，提高学生的电力电子领域综合设计和综合应用能力是教学计划中必不可少的重要一环。
通过电力电子技术的课程设计达到以下几个目的：
1、培养学生文献检索的能力，特别是如何利用Intel网检索需要的文献资料。
2、培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。
3、培养学生运用知识的能力和工程设计的能力。
4、提高学生的电力电子装置分析和设计能力。
5、提高学生课程设计报告撰写水平。
二、课程设计的基本要求
1.教师确定方向，在教师的指导下，学生自立题目
注意事项：
①所立题目必须是某一电力电子装置或电路的设计，题目难度和工作量要适应在一周内完成，题目要结合工程实际。
学生也可以选择规定题目方向外的其他电力电子装置设计，如开关电源、调光灯、镇流器、UPS电源等，但不允许选择其他班题目方向的内容设计（复合变换除外）。
②通过图书馆和Intel网广泛检索和阅读自己要设计的题目方向的文献资料，确定适应自己的课程设计题目。
自立题目后，首先要明确自己课程设计的设计内容。
要给出所要设计装置（或电路）的主要技术数据（如输入要求，输出要达到的目标，装置容量的大小以及装置要具有哪些功能）。
如：
直流电动机调压调速可控整流电源设计
主要技术数据
输入交流电源：
三相380V
10%f=50Hz
直流输出电压：
0~220V
50~220V范围内，直流输出电流额定值100A
直流输出电流连续的最小值为10A
设计内容：
整流电路的选择
整流变压器额定参数的计算
晶闸管电流、电压额定的选择
平波电抗器电感值的计算
保护电路的设计
触发电路的设计
画出完整的主电路原理图和控制电路原理图
列出主电路和控制电路所用元器件的明细表
2.在整个设计中要注意培养灵活运用所学的电力电子技术知识和创造性的思维方式以及创造能力。
要求具体电路方案的选择必须有论证说明，要说明其有哪些特点。
具体电路元器件的选择应有计算和说明。
课程设计从确定方案到整个系统的设计，必须在检索、阅读及分析研究大量的相关文献的基础上，经过刨析、提炼，设计出所要求的电路（或装置）。
课程设计中要不断提出问题，并给出这些问题的解决方法和自己的研究体会。
（注意：
所确定的主电路方案如果没有论证说明，成绩不能得优；
设计报告最后给出设计中所查阅的参考文献最少不能少于5篇，且文中有引注，否则也不能得优）。
3.在整个设计中要注意培养独立分析和独立解决问题的能力。
要求学生在教师的指导下，独力完成所设计的系统主电路和控制电路等详细的设计（包括计算和器件选型），严禁抄袭。
4.课题设计的主要内容是主电路的设计，主电路的分析说明，主电路元器件的计算和选型，以及控制电路设计。
5.课题设计报告要求图表规范，文字通顺，逻辑性强。
三、课程设计的工作计划
课程设计时间6天。
第1天上午，指导教师向学生讲授课程设计的目的、任务、设计方法和注意事项。
第1天下午和第2天学生到图书馆和Intel网上按照指导教师的要求查找所需要的文献，并在阅读分析中确定自己的研究题目、技术数据和设计内容，交指导教师审阅。
第3天学生的主要任务是确定方案。
第4天和第5天上午，学生的任务是综合所学知识，进行主电路和控制电路的设计。
第5天下午和第6天学生的主要任务是撰写课程设计报告。
四、各班的题目方向
4班题目方向：
可控整流技术的工程应用（AC-DC）
5班题目方向：
交流调压或交流调功技术的工程应用（AC-AC）或无源逆变技术的工程应用（DC-AC）
6班题目方向：
直流斩波技术的工程应用（DC-DC）。
目录
引言2
1参数指标2
2整流电路的设计2
2.1整流电路的介绍2
2.2工作原理3
2.2.1全波可控整流电路模式3
2.2.2全控桥式整流模式4
2.2.3新型单相可控整流电路输出波形5
2.3电路参数计算5
3触发控制电路的设计8
4保护电路的设计9
4.1电路原理9
4.2主要元器件选择10
5温度控制系统设计10
5.1AD590工作原理10
5.2AD590的参数计算12
6整体电路的设计13
7课程设计总结14
参考文献14
引言
在我们的现实生活中，电源的用途十分广泛，各种家用电器都会用到功率不同的各种类型的电源，所有工厂里的生产机械及各种用电设备也都离不开电源。
电力设备主要有直流和交流之分，一般小功率的应用会使用直流电，虽然生活中交流电的应用最广泛，交流电最方便得到，但有一些场合，使用直流电源是必须的，由于生产的需要，对产品工艺的要求，需要使用特定的直流电源且需要电源稳定，这就用到了直流稳压电源。
1参数指标
（1）交流输入电压AC220V±
15％
（2）直流输出电压13．8V
（3）输出电流15～20A
（4）电压调整率≥85％
（5）功耗≤40W
2整流电路的设计
2.1采用整流电路介绍
单相可控整流电路有半波、全波、半控桥、全控桥和桥式整流输出端有一个晶闸管等五种基本电路。
本文设计的是一种新型单相可控整流电路，该电路包含有全波可控整流电路和全控桥式整流电路两种基本电路。
与全波可控整流电路和全控桥式整流电路比较,该电路具有较高的功率因数和整流效率。
因此，它是一种具有更为普遍意义的基本电路。
现将该电路的工作原理和主要参数叙述如下。
2.2工作原理
新型单相可控整流电路，如图2-1所示。
图2-1新型单相可控整流电路
2.2.1全波可控整流电路模式
单相全波可控整流电路中，变压器T带中心抽头，在u2正半周，vt1工作，变压器二次绕组上半部分流过电流。
u2负半周，vt2工作，变压器二次绕组下半部分流过反向电流。
图2-2b给出了ud和变压器一次侧的电流i1的波形。
由波形可知，单相全波可控整流电路的ud波形与单相全控桥的一样，交流输入端电流波形一样，变压器也不存在直流磁化的问题。
单相全波可控整流电路及波形，如图2-2所示。
图2-2单相全波可控整流电路及波形
2.2.2全控桥式整流模式
在单相桥式全控整流电路中，晶闸管VT1和VT4组成一对桥臂，VT2和VT3组成另一对桥臂。
在u2正半周，若4个晶闸管均导通，负载电流id为零，ud也为零，VT1、VT4串联承受电压u2，设VT1和VT4的漏电阻相等，则个承受u2的一半。
若在触发角处给VT1和VT4加触发脉冲，VT1和VT4即导通，电流从电源a端经VT1、R、VT4流回电源b端。
当u2过零时，流经晶闸管的电流也降到零，VT1和VT4关断。
在u2负半周，仍在触发角@处触发VT2和VT3，VT2和VT3导通，电流从电源b端流出，经VT3、R、VT2流回电源a端。
到u2过零时，电流又降为零，VT2和VT3关断。
此后又是VT1和VT4导通，如此循环地工作下去，单项桥式全控整流电路带电阻负载时的电路及波形，如图2-3所示。
图2-3单项桥式全控整流电路带电阻负载时的电路及
2.2.3新型单相可控整流电路输出波形
图2-4新型单相可控整流电路的输出波形
2.3电路参数计算：
（1）整流电路平均电压Ud整流电路的输出电压波形如图2所示。
由图2可得：
（2）整流电路平均电流Id：
（3）整流电路输出电压有效值：
（4）整流电路输出电流有效值：
（5）整流电路平均功率：
由上面的计算我们可以看出：
（1）新型单相可控整流电路的触发电路是一种特殊的触发电路。
它在半个周期内产生两个具有相位差的触发信号，即全波整流电路和桥式可控整流电路的触发信号。
设a1为全波可控整流电路的控制角，a2为桥式可控整流电路的控制角，a为a1和a2之间的相位差，即
a=a2-a1当a值等于0时，全波电路不工作，输出电压为桥式可控整流电路电压。
当a值等于兀时，桥式可控整流电路不工作，输出电压为全波可控整流电路电压。
当0<
a<
π时，输出电压才如图7所示。
由此可见，对于新型可控整流电路来说，要求:
a1<
a2
（2）新型可控整流电路要比桥式电路更为优越。
在调压范围相同时，新型可控整流电路具有整流效率高，功率因数高等优点。
（3）新型可控整流电路应用范围较广，凡单相可控桥式电路可以应用的领域，均可应用。
例如，可以应用于整流、调速、调压、调光以及家电设备的电源电路中。
3触发控制电路的设计
本文设计采用的是一种防误触发的新型可控硅控制电路，它包括单稳态脉冲发生器、光电耦合电路、以及可控硅电路。
单稳态脉冲发生器根据一弱电控制信号的上升沿或下降沿产生一单稳态脉冲信号；
光电耦合电路连接该单稳态脉冲发生器，将该单稳态脉冲信号转换成强电的可控硅驱动信号；
可控硅电路连接该光电耦合电路，依据该可控硅驱动信号控制可控硅的开启与关断。
通过弱电控制信号产生脉冲来控制可控硅，可避免因单片机死机造成的误触发，如图3-1所示。
图3-1防误触发主路图及可控硅控制电路
4.保护电路的设计
过流保护用PTC热敏电阻是一种对异常温度及异常电流自动保护、自动恢复的保护元件，俗称"
自复保险丝"
"
万次保险丝"
。
它取代传统的保险丝，可广泛用于马达、变压器、开关电源、电子线路等的过流过热保护，过流保护用PTC热敏电阻通过其阻值突变限制整个线路中的消耗来减少残余电流值。
传统的保险丝在线路熔断后无法自行恢复，而过流保护用PTC热敏电阻在故障撤除后即可恢复到预保护状态，当再次出现故障时又可以实现其过流过热保护功能。
4.1电路原理
当电路处于正常状态时，通过过流保护用PTC热敏电阻的电流小于额定电流，过流保护用PTC热敏电阻处于常态，阻值很小，不会影响被保护电路的正常工作。
当电路出现故障，电流大大超过额定电流时，过流保护用PTC热敏电阻陡然发热，呈高阻态，使电路处于相对"
断开"
状态，从而保护电路不受破坏。
当故障排除后，过流保护用PTC热敏电阻亦自动回复至低阻态，电路恢复正常工作。
过电流保护电路如图4-1。
图4-1过电流保护电路原理图
4.2主要元器件选择
1.最大工作电压
PTC热敏电阻器串联在电路中，正常工作时仅有一小部分电压保持在PTC热敏电阻器上，当PTC热敏电阻器启动呈高阻态时，必须承受几乎全部的电源电压，因此选择PTC热敏电阻器时，要有足够高的最大工作电压，同时还要考虑到电源电压可能产生的波动。
2.不动作电流和动作电流
为得到可靠的开关功能，动作电流至少要超过不动作电流的两倍。
3.在最大工作电压时允许的最大电流
需要PTC热敏电阻器执行保护功能时，要检查电路中是否有产生超过允许的最大电流的条件，一般是指用户存在产生短路可能性的情况。
规格书已经给出了最大电流值，超过这个值使用时，可导致PTC热敏电阻器破坏或早期失效。
5温度控制系统设计
5.1AD590工作原理
由于该稳压电源是大功率电源，有发热量较大的变压器、整流二极管、可控硅、集成稳压器等，更主要的是，调整管是大功率晶体管，发热较大。
因此该稳压电源中，采用风扇送风，选择价格便宜、性能很好的热敏元件AD590，将其加装在调整管的散热片上。
当温度达60℃左右时，启动风扇降温，当温度回落至40℃左右时，关闭风扇。
当温度高达85℃时，给可控硅触发回路发出封锁信号，关断可控硅，进而关断电路，避免调整管过热损坏。
AD590外型如图、AD590的内部电路、感温部分的核心电路分别如图5-1、5-2、5-3所示。
图5-1AD590的外型
图5-2AD590的内部电路
图5-3感温部分的核心电路
AD590的外部特性：
0℃时，其电流为273μA；
温度每上升1℃，电流增加1μA；
温度每下降1℃，电流减小1μA；
工作温度为－50℃～＋150℃；
为避免比较器频繁动作或误动作，选择滞环宽度为1V。
5.2AD590的参数计算
取R＝40kΩ；
选择集成运放由单电源＋5V供电，可由CW78M15分压得到。
设温度65℃时比较器基准电压为EmH，有：
设温度40℃时比较器基准电压为EmL，有
取：
R1=2k;
Rf=10k
校验：
约为61C
约为40C
所以：
当温度为61℃时，启动风扇；
当降低为40℃时，关闭风扇。
当调整管温度达80℃左右时，比较器输出零电平，封锁可控硅，进而关断电路。
6整体电路的设计
综合整流主电路、触发控制电路、过电流保护电路、温度控制电路，有以下整体电路框架图：
7课程设计总结
（1）通过这次为期一周电力电子技术的课程设计,我学会了很多的东西，增强了自己利用internet检索文献资料,以及独立思考,分析和筛选对自己有用的资源的能力，在这次的设计中,我阅读了很多的优秀的论文,从中学习了相当多的思想和理念,为自己的课程设计报告撰写水平做了很好的指导作用,为以后在撰写论文表达能力上打下了坚实的基础.
（2）增强了自己搜索有用知识的能力，从网上找到自己需要的资料后，并不是照搬网上所有的，而是根据所得资料学会了如何分析问题，发现问题和解决问题的能力，将网上资料真正转化为自己的知识。
（3）能够很好的运用所学的电力电子、数字电子技术和模拟电子技术等知识解决了一些问题，体会到了将知识用于实际的快乐感。
（4）通过这次设计，我提高了自己的课程设计报告撰写水平，增强了运用计算机及互联网丰富的知识来设计和分析问题、解决问题独立完成工作任务的能力，为以后的学习工作中解决更多的、更困难的问题打了很好的基础。
最后我感谢我们学校、学院为我们安排了这么好的一次设计周，感谢校图书馆为我们提供了那么多的书，可以让我们获取很多的知识，同时，图书馆开通了无线网络，极大的方便了我们在图书馆使用英特网搜索和参阅数字资源。
还感谢我的指导老师戴欣老师，他不仅仅传授了我们专业知识，更要我们自己动手去查询自己所需要的东西，很好的培养了我们自己动手的能力，也为我们以后工作时可以继续学习打好了坚实的基础。
参考文献
[1].苏玉刚、陈渝光.电力电子技术.重庆大学出版社.2003
[2].赵学泉，张国华．电源电路．北京：
电子工业出版社，1995．3
[3].薛学明，王志宏．稳定电源及其电路实例．中国铁道出版社，1990．7
[4].王其英．可控硅稳压电源．北京：
人民邮电出版社，1984．6
[5].吴润宇，轩荫华，苗银梅．实用稳定电源．北京：
人民邮电出版社，1994．5
[6].曲学基，王增福，．稳定电源实用手册．北京：
电子工业出版社，1994．11
[7].张安康，谭锡林．电子工程师技术手册．南京：
江苏科学技术出版社，1993．4
升级会员 