单相风扇无级调速电路Word下载.docx
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3、输出电流最大值1A。
4、负载为100W电风扇，功率因数。
5、根据实际工作情况，最小控制角取200～300左右。
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注：
平常成绩占20%，答辩成绩占40%，论文成绩占40%。
摘要
把两个晶闸管反并联后串联在交流电路中，通过对晶闸管的操纵就能够够操纵交流输出。
这种电路不改变交流电频率，称为交流电力操纵电路。
在每半个周波内通过对晶闸管开通相位的操纵称为交流调压电路。
交流调压电路应用十分普遍，本文所设计的单相风扇无级调速确实是其在异步电动机调速中的应用。
电机属于阻感负载，能够等效看做电阻与电感的串联。
设计风扇调速电路简单且有效，主电路是交流调压电路负载为阻感负载时的情形，电路简单，所用器件少，晶闸管所需的触发电路和爱惜电路亦不能缺少，本文也做了介绍，最后讨论电路参数的计算和器件的选择。
风扇是最经常使用的家用电器之一，市场上各类各样造型，功率，品牌的风扇也应有尽有。
通过利用晶闸管组成的调压电路，能够实现对负载电压的操纵，从而实现风扇无级调速，知足人们对风扇转速的要求。
如此电路的优势在于体积小，本钱低，电路简单，易于设计制造。
关键词：
晶闸管；
交流调压；
爱惜电路；
谐波分析
Abstract
Thetwo
thyristorinverseparallel
afterthe
series
inACcircuits,
bycontrollingthe
thyristor
cancontrol
ACoutput.
This
circuitdoesnotchange
thefrequencyofthealternatingcurrent,
calledthe
ACpowercontrolcircuit.
Bycontrollingthe
opening
phaseofthe
thyristors
ineach
halfacycle
knownasthe
ACvoltageregulation
circuit.
circuit
iswidelyused,
single-phase
steplessspeedregulatingelectricfan
designedinthispaper
isits
application
in
inductionmotordrive.
Electricfan
motor
coil,
whichbelongstothe
inductiveload,
canbeequivalent
asa
resistorand
inductorinseries.
100Wsingle-phaseelectricfan
isa
householdelectricalappliance,
designedinthispaperissimple
andmorepractical,
themaincircuit
is
circuitloadis
thestructureissimple,
andthethyristor
requiredtotrigger
circuitandtheprotectioncircuitalso
cannotlack,
thispaperalsointroduces
calculation
device,
and
finally
discussthe
selectionofthe
circuitparameters.
Theelectricfan
isoneof
themostcommonlyused
household
appliances,
themarket
variousshapes,
power,
electricfan
brandwill
haveeverythingthatoneexpectstofind.Throughtheuseof
voltagecircuit
composedof
adjustable,
canrealizethecontrolofthe
loadvoltage,
soastorealizethe
steplessspeedregulatingelectricfan,
satisfytherequirements
offan
hastheadvantagesofsmallvolume,
lowcost,
thecircuitisrelativelysimple,
easyto
designandmanufacture.
Keywords：
Thyristor;
ACvoltage;
protectioncircuit;
harmonicanalysis
第1章绪论
电力电子技术概况
电力是一门新兴的应用于电力领域的电子技术，确实是利用电力电子器件（如晶闸管，GTO，IGBT等）对电能进行变换和操纵的技术。
电力电子技术所变换的“电力”功率可大到数百MW乃至GW，也能够小到数W乃至1W以下，和以信息处置为主的信息电子技术不同，电力电子技术要紧用于电力变换。
顾名思义，单相交流调压电路是对单相交流电的电压进行调剂的电路。
普遍用在电热操纵、交流电动机速度操纵、灯光操纵和交流稳压器等场合。
与自耦变压器调压方式相较，交流调压电路操纵方便，调剂速度快，装置的重量轻、体积小，有色金属消耗也少。
电力电子装置是静止式装置，占地面积小，重量轻，安装方便（以焊接电源为例,与旋转焊机相较，重量减轻80%,节能15%）。
同时，电力电子装置往往对频率、电压等的调剂比较容易，响应快，功能多，自动化程度高，因此用于工业上不但明显节能，还往往能提高生产率和产品质量，节省原材料，并常能改善工作环境。
但电力电子装置大多为电子开关式装置，它往往对电网和负载产生谐波干扰，有时还对周围环境引发必然的高频干扰，这是在设计这些装置和系统时必需妥帖解决的。
本文研究内容
采纳晶闸管组成的交流调压电路，通过计算正确选择器件、操纵电路，通过设计实现风扇电动机电压的调剂，从而改变风扇的转速，可实现无级变速，知足人们对风扇风速的不同要求，且此调速装置寿命长。
一、交流电源：
二、输出电压在0～220V持续可调。
4、负载为100W风扇，功率因数。
五、依如实际工作情形，最小操纵角取200～300左右。
第2章单相风扇无级调速电路设计
电路整体设计方案
本文研究的内容是100W单相风扇无级调速电路。
依照要求，利用晶闸管组成的单相交流调压电路，来调剂风扇电动机电压，从而改变风扇的转速，即可实现无级调速的要求。
方案论证
方案一：
晶闸管反并联后串联在交流电路中，通过对晶闸管的操纵就能够够操纵交流输出，负载为阻感负载，操纵角20～30度左右，电阻800Ω左右，电感，总功率为100W,功率因数，电流小于1A，电压不超过220V，可调剂，操纵角20～30度时，输出电压符合要求。
方案二：
利用IGBT组成斩控式交流调压电路，如下图，图中Q一、Q二、D一、D2组成一双向可控开关，Q一、Q2进行斩波操纵，Q3、Q4给负载电流提供续流通道。
与直流斩波电路一样，能够通过改变操纵角调剂输出电压。
IGBT价钱昂贵，斩控电路需要的器件明显多于交流调压电路，晶闸管各类爱惜电路和触发电路较IGBT更简单，因此从经济和电路元件数和操纵电路分析。
采纳方案一，即：
晶闸管交流调压电路。
整体设计框图及分析
整体设计方案包括交流调压主电路设计，精闸管触发电路设计和爱惜电路设计，其中交流调压部份由两个晶闸管反并联后串在交流电路中，通过对晶闸管的操纵就能够够操纵交流输出。
晶闸管触发电路用集成电路KJ004，其电路由同步检测电路、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份组成。
KJ004器件输出两路相差180度的移项脉冲，能够方便地组成全控桥式触发器线路。
该电路具有输出负载能力大，移项性好，正负半周脉冲相位均衡性好、移相范围宽、对同步电压要求低，有脉冲列调制输出端等功能与特点。
性能靠得住，调试方便。
KJ004电路原理与分立式锯齿波移相触发电路相似，分为同步，锯齿波形成，移相，脉冲形成、分选、放大几个环节。
爱惜电路要紧有过电压爱惜、过电流爱惜、du/dt爱惜和di/dt爱惜。
在本文中要紧涉及前二者。
过电流爱惜采纳快速熔断器，在各晶闸管电路串联熔断器，还可采纳过电流继电器、直流快速断路器等用于过载和短路爱惜，但爱惜速度和成效不如快速熔断器。
过电压爱惜目前最经常使用的是在主电路回路中接入吸收能量的元件，使能量得以耗散，称之为吸收回路或缓冲电路，本文采纳电容作为吸收元件，但为避免振荡，增加阻尼电阻，组成R、C吸收回路。
整体设计方框图如下图
图整体设计方框图
具体电路设计
主电路设计
单相风扇无级调速电路的主电路事实上确实是负载为阻感负载的单相交流调压电路即电动机。
交流调压是将一种幅值的交流电能转化为同频率的另一种幅值的交流电能。
其主电路图如下图。
图单相交流调压主电路图
u是交流电源，市电220V，两个反并联的晶闸管与负载（单相风扇）串接,组成主电路，将一种幅值的交流电能转化为同频率的另一种幅值的交流电能。
当负载纯电阻负载时，在交流电源u的正半周和负半周，别离对VT1和VT2的触发延迟角进行操纵就能够够调剂输出电压。
正负半周的触发角起始时刻均为电压过零时刻。
在稳态情形下，应是正负半周的触发角相等，负载电压波形是电源波形的一部份，负载电流（电源电流）波形和负载电压波形一致，因此通过触发延迟角的转变就能够够实现输出电压的操纵。
负载电压有效值
=
负载电流有效值
=
晶闸管电流有效值
功率因数
触发角的移相范围是0到,触发角为0时，输出电压最大为电源电压，功率因数为1，随着触发角增大，输出电压减小，直到时，输出电压为零。
功率因数慢慢降低。
当负载为阻感负载，设负载阻抗角
，若是用导线把晶闸管完全短接，稳态时负载电流是正弦波，相位滞后电源电压角度确实是负载阻抗角，在用晶闸管操纵时，只能通过触发延迟角推延其导通，因此触发脉冲应在电流过零点以后，负载电流加倍滞后，无法使其超前。
因此晶闸管触发角移相范围是
。
图阻感负载单相交流调压波形
在
时刻开通晶闸管VT1,负载电流知足如下方程和初始条件
解方程可得
其中；
是晶闸管导通角。
上述电路在触发延迟角为
时，负载电压有效值
、晶闸管电流有效值
、负载电流有效值别离为
晶闸管电流标幺值为:
若是把交流调压电路负载的阻抗角作为参变量，那么
的关系曲线可绘出，如下图
图单相交流调压电路晶闸管电流标幺值与触发角的关系曲线
不论负载时阻性仍是感性，负载电压和负载电流都不是正弦波，含有大量谐波。
本文简单的电阻负载为例谐波分析，因为负载电压
正负半波对称，不含有直流分量和偶次谐波，用傅立叶级数可表示为
式中
基波和各次谐波的电压电流有效值为
图给出电流基波与各次谐波的百分数随
的转变的曲线，基准电流为
时电流有效值。
负载是感性负载时，方式与分析电阻负载相同，公式将变得超级复杂，谐波次数与电阻负载一致，不同的是，阻感负载的谐波电流含量要少，而且
相同时，随负载阻抗角增大，含量减少。
图谐波占比
操纵电路设计
同步信号为锯齿波的触发电路，共包括三个大体环节，脉冲形成与放大，锯齿波形成和脉冲移相、同步环节，电路中还包括强触发和双窄脉冲形成环节。
集成电路靠得住性高，技术性能好，体积小，功耗低，调试方便，随着集成电路制作技术的提高，精闸管触发电路的集成化已经慢慢普及，慢慢取代分立式电路，如KJ和KC系列，KJ004电路原理与分立式锯齿波移相触发电路相似，分为同步，锯齿波形成，移相，脉冲形成、分选、放大几个环节。
触发电路必需定相，向晶闸管调压电路供电的交流测电压来源于电网，电网电压的频率并非固定不变，而是在必然范围内波动，要保正触发电路的频率和主电路频率一致外，还应该保证每一个晶闸管触发脉冲施加于其上的交流电压维持固定、正确的相位关系。
为使触发电路和主电路频率一致，应利用一个同步变压器，将一次侧接入主电路供电的电网，由其二次侧提供同步电压信号。
下面确实是触发电路的定相，选择同步电压信号的相位，以保证触发脉冲相位正确。
如下图
图触发电路
图中变压器一次侧与晶闸管主电路为同一电压源，G一、K1与接其中一个晶闸管的门级和阴极，G二、K2接另一个晶闸管的门级和阴极。
爱惜电路设计
在电力电子电路中，除电力电子器件参数选择适合，驱动电路设计良好，采纳适合的过电压爱惜、过电流爱惜、du/dt爱惜和di/dt爱惜也是必要的。
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。
本文要紧考虑操作过电压（外因）。
电力电子电路运行不正常或发生故障，可能发生过电流，过电流分为过载和短路两种情形，采纳快速熔断器，直流快速断路器和过电流继电器较为常见，一样装置会同时采纳几种过电流爱惜方法，提高爱惜的靠得住性和合理性。
采纳快速熔断器是最有效，应用最普遍的爱惜方法。
本文即采纳快速熔断器作为过电流爱惜装置。
图爱惜电路
元器件型号选择
因为触发角
为，因此功率因数确实是负载阻抗角的余弦值，通过计算可明白晶闸管的触发角的转变范围是至
，当
时，由于
因此晶闸管调压器全开放，输出电压是完整的正弦波，负载电流为最大值。
负载阻抗值负载电流
、
电路功率因数为,因此输入功率=100/=
因此输入电流
晶闸管经受最大反向
因此晶闸管的额定电压
晶闸管的额定电流
由于器件规格的限制应选择额定电压是1000V，额定电流是1A的晶闸管。
快速熔器应按要求选择最大电流是1A的。
第3章课程设计总结
交流-交流变流电路，即把一种形式交流电变成另外一种形式的交流电的电路。
这种电路有两种形式，别离是直接方式（无中间直流环节）和间接方式（有中间直流环节）。
交流调压电路作为直接变流方式的一种，普遍应用于各电力系统及现实生活中。
交流调压电路是采纳相位操纵方式的交流电力操纵电路，一般是将两个晶闸管反并联后串联在每相（三相为3组6个晶闸管）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，通过操纵晶闸管开通时所对应的相位，能够方便的调剂交流输出电压的有效值，从而达到交流调压的目的。
其优势很多，晶闸管能够利用电源自然换相，无需强迫关掉电路，并可实现电压的滑腻调剂，系统响应速度较快，电路简单，容易操纵。
但它也存在深控时功率因数较低，易产生高次谐波等缺点。
交流调压电路要紧应用在电热操纵、交流电动机速度操纵、交流稳压器等场合，普遍用于灯光调剂（如调光台灯、舞台灯光操纵等），温度调剂（如工频加热、感应加热、需操纵的家用电器等），泵及风机等异步电动机的软起动，交流电机的调压调速（如纺织、造纸、冶金等领域的调压调速）。
风扇无级调速本质上来讲确实是单相交流调压电路的一种或在电动机调速这一类电路中的应用。
通过改变晶闸管的导通状态操纵交流电压输出有效值，从而实现电风的无级调速。
本人签字：
参考文献
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附录
主电路、触发电路和爱惜电路
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