2023年全國(guó)碩士研究生考試考研英語(yǔ)一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁(yè)
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文檔簡(jiǎn)介

1、<p>  電力電子課程設(shè)計(jì)報(bào)告</p><p><b>  ——交流調(diào)壓</b></p><p><b>  目 錄</b></p><p><b>  1 引言4</b></p><p>  2 電源設(shè)計(jì)的基本要求5</p><p&

2、gt;  3 電路總體方案的設(shè)計(jì)及相關(guān)原理5</p><p>  3.1 基本電路圖及相關(guān)原理5</p><p>  3.2 設(shè)計(jì)方案6</p><p>  4 主電路設(shè)計(jì)及參數(shù)計(jì)算8</p><p>  4.1 主電路設(shè)計(jì)8</p><p><b>  4.2參數(shù)計(jì)算8</b>&

3、lt;/p><p>  5 控制電路設(shè)計(jì)10</p><p>  5.1 控制電路10</p><p>  5.2 控制電路中需注意問(wèn)題10</p><p>  6 課程設(shè)計(jì)總結(jié)11</p><p><b>  參考文獻(xiàn)11</b></p><p><b&g

4、t;  1 引言</b></p><p>  電力電子技術(shù)是20世紀(jì)后半葉誕生和發(fā)展的一門(mén)嶄新的技術(shù),分為電力電子器件制造技術(shù)和交流技術(shù)(整流,逆變,斬波,變頻,變相等)兩個(gè)分支。一般情況下,它是將一種形式的工業(yè)電能轉(zhuǎn)換成另一種形式的工業(yè)電能的科學(xué),而它現(xiàn)已成為現(xiàn)代電氣工程與自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)不可缺少的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課,在培養(yǎng)該專(zhuān)業(yè)人才中占有重要地位。一般認(rèn)為,電力電子技術(shù)的誕生是以1957年美國(guó)通用電氣公司研

5、制出的第一個(gè)晶閘管為標(biāo)志的,電力電子技術(shù)的概念和基礎(chǔ)就是由于晶閘管和晶閘管變流技術(shù)的發(fā)展而確立的。此前就已經(jīng)有用于電力變換的電子技術(shù),所以晶閘管出現(xiàn)前的時(shí)期可稱(chēng)為電力電子技術(shù)的史前或黎明時(shí)期。70年代后期以門(mén)極可關(guān)斷晶閘管(GTO),電力雙極型晶體管(BJT),電力場(chǎng)效應(yīng)管(Power-MOSFET)為代表的全控型器件全速發(fā)展,使電力電子技術(shù)的面貌煥然一新進(jìn)入了新的發(fā)展階段。80年代后期,以絕緣柵極雙極型晶體管(IGBT)為代表的復(fù)合型

6、器件集驅(qū)動(dòng)功率小,開(kāi)關(guān)速度快,通態(tài)壓降小,在流能力大于一身,性能優(yōu)越使之成為現(xiàn)代電力電子技術(shù)的主導(dǎo)器件。為了使電力電子裝置的結(jié)構(gòu)緊湊,體積減小,常常把若干個(gè)電力電子器件及必要的輔助器件做成模塊的形式,后</p><p>  由此可以預(yù)見(jiàn),在21世紀(jì)電力電子技術(shù)仍將以迅猛的速度發(fā)展。電力電子器件的發(fā)展對(duì)電力電子技術(shù)的發(fā)展起著決定性的作用。</p><p>  而在此我們要討論的交流-交流變流

7、電路,是把一種形式的交流變成另一種形式交流的電路,應(yīng)用十分廣泛。我們將兩個(gè)晶閘管反并聯(lián)后串聯(lián)在交流電路中,通過(guò)對(duì)晶閘管的控制就可以控制交流電力。這種電路的特點(diǎn)是不改變交流電的頻率,因此稱(chēng)為交流電力控制電路。在每半個(gè)周波內(nèi)通過(guò)對(duì)晶閘管開(kāi)通相位的控制,就可以方便地調(diào)節(jié)輸出電壓的有效值,這種電路被稱(chēng)為交流調(diào)壓電路。</p><p>  交流調(diào)壓電路廣泛用于燈光控制(如調(diào)光臺(tái)燈和舞臺(tái)燈光控制)及異步電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng),也用于

8、異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速。在供電系統(tǒng)中,這種電路還常用于對(duì)無(wú)功功率的連續(xù)調(diào)節(jié)。</p><p>  交流調(diào)壓電路可分為單相交流調(diào)壓電路和三相交流調(diào)壓電路。對(duì)亮度可連續(xù)調(diào)節(jié)燈光電路,用單相交流調(diào)壓電路就能夠?qū)崿F(xiàn)。</p><p>  2 亮度調(diào)節(jié)電路的基本要求</p><p>  本次設(shè)計(jì)的亮度可連續(xù)調(diào)節(jié)的燈光電路的基本要求為:</p><p>  1.

9、輸入220v單相交流電,負(fù)載(燈泡)的規(guī)格:額定電壓110V,額定功率100 W;</p><p>  2.燈泡的亮度要能根據(jù)周?chē)h(huán)境的亮暗程度來(lái)自動(dòng)的進(jìn)行調(diào)節(jié),保證能夠照亮周?chē)h(huán)境,同時(shí)也能適當(dāng)?shù)墓?jié)約電能;</p><p>  3.最好使電路能構(gòu)成手動(dòng)調(diào)節(jié)部分,在不需要自動(dòng)調(diào)節(jié)的時(shí)候能對(duì)其進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)亮暗;</p><p>  4.保護(hù)電路,對(duì)于電路而言,為了防止

10、短路電流過(guò)大,基本都要進(jìn)行過(guò)電流保護(hù),同時(shí),某些重要的電力電子器件也要對(duì)其進(jìn)行保護(hù),以保證電路功能的良好實(shí)現(xiàn)。</p><p>  3 電路總體方案的設(shè)計(jì)及相關(guān)原理</p><p>  3.1基本電路圖及相關(guān)原理</p><p>  3.1.1 單相交流調(diào)壓</p><p>  單相交流調(diào)壓在負(fù)載和交流電源間用兩個(gè)反向并聯(lián)的晶閘管VT1、VT

11、2或采用雙向晶閘管VT相聯(lián)。</p><p>  當(dāng)電源處于正半周的時(shí)候,觸發(fā)VT1導(dǎo)通,電源的正半周施加到負(fù)載上;當(dāng)電源處于負(fù)半周的時(shí)候,觸發(fā)VT2導(dǎo)通,電源負(fù)半周便加到負(fù)載上。電壓過(guò)零時(shí)交替觸發(fā)VT1、VT2,則電壓全部加到負(fù)載。</p><p>  通過(guò)控制晶閘管在每個(gè)電源周期內(nèi)的導(dǎo)通角的大小來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓的大小。</p><p>  3.1.2 單相交流調(diào)壓

12、原理(電阻負(fù)載) </p><p> ?。▓D1 電阻負(fù)載單相交流調(diào)壓電路及其波形)</p><p>  根據(jù)該電路圖分析可知:</p><p>  電源在正半周時(shí),晶閘管VT1承受正向電壓,當(dāng)?shù)臅r(shí)候,觸發(fā)VT1使其導(dǎo)通,則負(fù)載上得到了缺角的正弦半波電壓;</p><p>  當(dāng)電源電壓過(guò)零時(shí),VT1管的電流下降為零而關(guān)斷;</p&g

13、t;<p>  在電源電壓u的負(fù)半周,晶閘管VT2承受正向電壓,當(dāng)時(shí),觸發(fā)VT2使其導(dǎo)通,則負(fù)載上又得到了缺 角的正弦半波電壓。</p><p>  如此往復(fù),則在負(fù)載電阻上得到了每半波缺角的正弦電壓。</p><p>  此時(shí),負(fù)載電壓有效值U0、負(fù)載電流有效值I0、晶閘管電流有效值IVT和電路的功率因數(shù)分別為:</p><p><b>

14、  (1)</b></p><p><b> ?。?)</b></p><p><b>  (3) </b></p><p><b> ?。?)</b></p><p>  由以上四式可以看出,的移相范圍為。當(dāng)時(shí),相當(dāng)于晶閘管一直接通,輸出電壓為最大值。隨著

15、的增大,逐漸降低。直到時(shí),。此外,時(shí),功率因數(shù),隨著的增大,輸入電流滯后于電壓,且發(fā)生畸變,也逐漸降低。</p><p>  因此,通過(guò)對(duì)導(dǎo)通角的控制,就能實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓有效值的連續(xù)控制,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)燈亮暗的控制。</p><p><b>  3.2 設(shè)計(jì)方案</b></p><p>  3.2.1 總體設(shè)計(jì)方案</p><p

16、>  總體的基本設(shè)計(jì)方案如下流程所示:</p><p>  (圖2 總體設(shè)計(jì)方框圖)</p><p>  通過(guò)該方框圖可知,該電路主要由變壓器、交流調(diào)壓電路和觸發(fā)電路,以及負(fù)載電路四個(gè)部分組成,其總電路圖3所示:</p><p> ?。▓D3 總體電路設(shè)計(jì)圖)</p><p>  如圖所示,電網(wǎng)電壓220V經(jīng)過(guò)一個(gè)2:1的交流變壓器被

17、降為110V的,適合負(fù)載的電壓。然后通過(guò)四個(gè)二極管組成的整流器將交流轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷?,再進(jìn)行調(diào)壓處理??刂齐娐分校饕δ苡晒饷綦娮韪чl管實(shí)現(xiàn),通過(guò)光敏電阻阻值的變化,其與R2的分壓比發(fā)生變化,導(dǎo)致電容充放電,而電容的充放電對(duì)晶閘管的導(dǎo)通角進(jìn)行控制,從而控制了負(fù)載電壓的大小,實(shí)現(xiàn)了光亮度的自動(dòng)控制功能。</p><p>  3.2.2 設(shè)計(jì)方案改進(jìn)完善</p><p>  1.根據(jù)負(fù)載(燈泡)

18、的要求的電壓范圍為:0—110V,因此電壓要控制在110V一下。那么,可以通過(guò)一簡(jiǎn)單的交流變壓器實(shí)現(xiàn)對(duì)其電壓的降壓功能;</p><p>  2.由于負(fù)載(燈泡),甚至整個(gè)電路對(duì)電流也有一定的要求,即不能過(guò)高。當(dāng)電流高于6A時(shí)就有可能損壞電路元件,甚至將整個(gè)電網(wǎng)燒毀。為了解決這個(gè)問(wèn)題,可以設(shè)計(jì)一個(gè)電流保護(hù)裝置。在這里呢,我選用的是保險(xiǎn)絲,對(duì)整個(gè)工作電路能起到一個(gè)電流保護(hù)作用;</p><p&g

19、t;  3.在該電路圖中,起重要調(diào)壓作用的晶閘管并沒(méi)有任何保護(hù)裝置對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的保護(hù),因此,這里需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn),用RC對(duì)其進(jìn)行過(guò)電壓保護(hù);</p><p>  4.電容的充放電實(shí)現(xiàn)了對(duì)晶閘管導(dǎo)通角的控制,但是,一旦電容被擊穿,那么,整個(gè)電路的功能就無(wú)法實(shí)現(xiàn)。所以,這里,我們用了一個(gè)雙觸發(fā)二極管,利用導(dǎo)通0.7V的壓降來(lái)保護(hù)其能正常工作。</p><p>  綜上可知,經(jīng)過(guò)一定改進(jìn)的電路

20、如下所示</p><p>  (圖4 改進(jìn)之后的總體電路圖)</p><p>  4 主電路設(shè)計(jì)及參數(shù)計(jì)算</p><p><b>  4.1主電路設(shè)計(jì)</b></p><p>  主電路如上圖所示,各個(gè)參數(shù)如下:</p><p>  燈泡參數(shù):110V,100W</p><

21、p>  電阻:R1=100K,R2=45K</p><p>  光敏電阻RL: 0—100K</p><p><b>  電容C:0.02F</b></p><p><b>  4.2 參數(shù)計(jì)算</b></p><p>  4.2.1 變壓器部分</p><p>  變

22、壓器部分相對(duì)比較簡(jiǎn)單,變壓器直接用單相變壓器就可以,使用變壓器就是為了達(dá)到降壓的目的,使電壓能滿足設(shè)計(jì)要求的110V。</p><p>  根據(jù)公式: (5)</p><p>  其中,為輸入的220v單相交流電壓;為單相交流調(diào)壓電壓的輸入電壓110V。</p><p>  則可可

23、以求出 ,可令 匝,匝。</p><p>  4.2.2 燈泡參數(shù)設(shè)定</p><p>  根據(jù)前面的信息可得,燈泡參數(shù)為:額定電壓為110V,額定功率為 100 W,</p><p>  根據(jù) (6)</p><p>  可求得,R=

24、121 。</p><p>  4.2.3 調(diào)壓電路原理</p><p>  調(diào)壓電路如圖5所示,對(duì)于一般調(diào)壓電路的計(jì)算過(guò)程如下:</p><p>  單相相控交流調(diào)壓電路中,通過(guò)改變控制角來(lái)調(diào)節(jié)晶閘管的導(dǎo)通時(shí)間,進(jìn)而起到調(diào)節(jié)負(fù)載電壓有效值的作用。 </p><p> ?。▓D5 調(diào)壓電路

25、圖)</p><p>  電源正半周VT1承受正向電壓,在ωt=α?xí)r,觸發(fā)VT1導(dǎo)通,負(fù)載電壓uo=u,由于是電阻性負(fù)載,負(fù)載電流io= u/R,到ωt=π時(shí),正半周結(jié)束,io=0,VT1關(guān)斷。此后uo=0。在電源負(fù)半周,VT2承受正向電壓,ωt=π+α?xí)rVT2被觸發(fā)導(dǎo)通,uo=u,ωt=2π時(shí),VT2關(guān)斷。負(fù)載電壓的波形如圖所示。</p><p>  根據(jù)以上過(guò)程可知,負(fù)載電壓的有效值U

26、o的大小為:</p><p><b> ?。?) </b></p><p>  隨著控制角的增大,負(fù)載電壓減小,控制角的移相范圍為0<α<π。由于是純電阻負(fù)載,負(fù)載電流瞬時(shí)值io與負(fù)載電壓uo呈正比關(guān)系,而負(fù)載電壓有效值與負(fù)載電流有效值的關(guān)系為:。</p><p>  4.2.4 晶閘管參數(shù)計(jì)算</p><p&

27、gt;  額定電壓: (8)</p><p><b>  其中;</b></p><p><b>  所以,取</b></p><p>  額定電流: (9)<

28、/p><p><b> ?。?0)</b></p><p>  其中,R=121Ω,=0</p><p>  代入式(10)中可求得 。則,取。</p><p><b>  5 控制電路設(shè)計(jì)</b></p><p><b>  5.1 控制電路</b><

29、;/p><p>  如圖6所示,通過(guò)電容的充放電的速度來(lái)控制晶閘管的導(dǎo)通角,雙向觸發(fā)二極管適當(dāng)保護(hù)電容,防止電容被擊穿,而使電路失去調(diào)壓功能。同時(shí),此雙觸發(fā)二極管也具有一定調(diào)節(jié)控制角的功能。</p><p> ?。▓D6 控制電路簡(jiǎn)圖)</p><p>  5.2 控制電路中要注意的問(wèn)題</p><p>  1.根據(jù)實(shí)際分析,在現(xiàn)實(shí)生活中,110

30、V的用電器一般是很少見(jiàn)到的,也就是說(shuō),這里為了保護(hù)每個(gè)電子元件,使其所受電壓相對(duì)較低而設(shè)定的電壓值110V在現(xiàn)實(shí)生活中是沒(méi)有多大的意義的。所以在這里,首先要對(duì)其進(jìn)行更正,將負(fù)載,也就是燈泡改為220V,40W,作為臺(tái)燈用電器使用;</p><p>  2.由于對(duì)主要用電器參數(shù)的改動(dòng),那么其他的電路參數(shù)也要適當(dāng)進(jìn)行更改,改動(dòng)后的參數(shù)如下:</p><p>  電阻:R1=100K, R2=4

31、5K</p><p>  光敏電阻RL: 4—150K</p><p>  電容C:0.022F</p><p><b>  晶閘管參數(shù):</b></p><p> ?、?由(8)式可得,額定電壓:,而此時(shí)</p><p><b>  所以,取</b></p>

32、<p>  ② 由(9)式可得,額定電流:,代入式(10)中,式中,R=1210Ω,=0,則可求得 。則,取。</p><p><b>  6 設(shè)計(jì)總結(jié)與體會(huì)</b></p><p>  本次課程設(shè)計(jì),雖然總體來(lái)說(shuō),都是紙上談兵,但是對(duì)于我們來(lái)講,還是有很多的收獲的。</p><p>  首先,設(shè)計(jì)過(guò)程中,我們需要查閱很多資料,書(shū)本的

33、,網(wǎng)上的,等等很多資料,我們就不得不用到手邊的很多工具,像圖書(shū)館還有網(wǎng)絡(luò)檢索功能等一些工具,鍛煉了我們自己查資料的能力。</p><p>  其次,對(duì)我們提出問(wèn)題,分析問(wèn)題,解決問(wèn)題的能力有了一定程度上的提高。對(duì)于初次做這種設(shè)計(jì)的我們來(lái)說(shuō),我們的很多能力都需要提高,尤其像這幾種能力,也是在日常生活中很重要的幾個(gè)方面要設(shè)計(jì)一個(gè)產(chǎn)品,首先就要知道他的功能,那么,我們要如何實(shí)現(xiàn)呢?在實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中,或多或少會(huì)遇到這樣那樣

34、的問(wèn)題,我們就必須一個(gè)一個(gè)的分析這些問(wèn)題,然后想辦法去解決他。在這一系列的過(guò)程中,自然而然的就提高了我們這幾方面的能力。同時(shí)呢,為了解決某些問(wèn)題,這些問(wèn)題很可能是我們根本就不熟悉,甚至是沒(méi)有見(jiàn)過(guò)的問(wèn)題,這樣我們就需要查資料去解決,不知不覺(jué)中,又提升了查資料相關(guān)的本領(lǐng)。</p><p>  最后,熟悉了很多軟件,尤其是Visio作圖軟件。在此之前,我只知道Visio能畫(huà)流程圖,不知道它還能畫(huà)電路圖。所以說(shuō)經(jīng)過(guò)這次課

35、程設(shè)計(jì),又多學(xué)到了一個(gè)軟件的用途,也熟悉了它的用法,對(duì)我們來(lái)說(shuō),是一個(gè)很好的嘗試與應(yīng)用。</p><p>  總的來(lái)說(shuō),這次設(shè)計(jì)的收獲很大,雖然最終還是有很多不足,自己不是很滿意的地方需要進(jìn)一步解決,但是畢竟時(shí)間有限,所學(xué)的知識(shí)也是非常的不足,需要慢慢積累,希望在以后的學(xué)習(xí)中,能得到更多的長(zhǎng)足的進(jìn)步與收獲。</p><p><b>  參考文獻(xiàn)</b></p&g

36、t;<p>  [1]王兆安,黃俊.電力電子技術(shù).機(jī)械工業(yè)出版社,第四版</p><p>  [2] 龔素文.電力電子技術(shù).北京:北京理工大學(xué)出版社,2009</p><p>  [3] 黃繼昌,張海貴.北京:人民郵電出版社,2000</p><p>  [4] 電力電子實(shí)用技術(shù).黃詩(shī)萱.北京:中國(guó)電力出版社, 2010 </p><

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