電力電子課程設(shè)計---單相交流電源自動穩(wěn)壓器

1、<p>　　《電力電子技術(shù)》課程設(shè)計</p><p>　單相交流電源自動穩(wěn)壓器</p><p>　姓名</p><p>　院系信息學院</p><p>　班級電氣1082</p><p>　學號</p><p>　指導(dǎo)教師</p><p>　時間2010年

2、 12 月 23日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　課程設(shè)計任務(wù)書1</b></p><p><b>　　課程設(shè)計大綱2</b></p><p>　　1設(shè)計要求與原始資料3</p><p>　　2

3、系統(tǒng)總體設(shè)計3</p><p>　　3系統(tǒng)環(huán)節(jié)電路設(shè)計4</p><p>　　3.1 電源控制、顯示與保護電路設(shè)計4</p><p>　　3.2 自耦變壓器設(shè)計4</p><p>　　3.3 調(diào)壓主電路設(shè)計6</p><p>　　3.4 調(diào)壓算法設(shè)計6</p><p>　　3.5

4、 調(diào)壓控制電路設(shè)計6</p><p>　　3.6 輸出電壓電流表選擇9</p><p><b>　　4設(shè)計總結(jié)9</b></p><p>　　5元器件清單11</p><p>　　6系統(tǒng)電路圖12</p><p><b>　　課程設(shè)計任務(wù)書</b></p

5、><p>　　注：本表按自然班填寫。于動員時發(fā)給學生。不夠紙請另附頁。</p><p><b>　　課程設(shè)計大綱</b></p><p><b>　　一 設(shè)計目的</b></p><p>　　通過課程設(shè)計,掌握電力電子電路及綜合模擬電路,數(shù)字電路,自動控制設(shè)計的各環(huán)節(jié)基本內(nèi)容與要求,完成將來實際工程設(shè)計

6、的必需的基礎(chǔ)訓練。</p><p><b>　　二 設(shè)計內(nèi)容</b></p><p>　　單相交流電源自動穩(wěn)壓器</p><p>　　調(diào)壓方式：自耦變分級+晶閘管無觸點開關(guān)+開環(huán)或閉環(huán)自動控制</p><p>　　性能指標：容量3KVA，輸入200~240V，輸出220±5V</p><p&

7、gt;<b>　　三 設(shè)計要求</b></p><p>　　1.學生在教師指導(dǎo)下，參照設(shè)計程序，完成系統(tǒng)總體方案設(shè)計、各環(huán)節(jié)(主電路、自動調(diào)壓與觸發(fā)電路、電源控制及保護顯示電路等)的結(jié)構(gòu)設(shè)計、設(shè)計原理說明、電路圖、各元件的計算選擇、及相關(guān)實驗或仿真</p><p>　　2. 分組作設(shè)計報告。</p><p>　　3. 上交完整的設(shè)計報告書<

8、;/p><p>　　單相交流電源晶閘管無觸點自動穩(wěn)壓器 </p><p><b>　　設(shè)計要求與原始資料</b></p><p>　　1.1 容量：額定容量3KVA額定電壓220V額定電流15A</p><p>　　1.2 電源輸入電壓：單相交流50HZ，200~240V</p><p>　　1.3輸

9、出空載電壓：220±ΔV=220±5V</p><p>　　1.4調(diào)壓方式：自耦變壓器分檔+晶閘管無觸點開關(guān)+開環(huán)或閉環(huán)自動控制</p><p>　　1.5電源控制：空氣開關(guān)+接觸器+ 起動/停止按鈕</p><p>　　1.6保護：熔斷器過流保護+壓敏電阻過壓保護</p><p>　　1.7顯示：輸入有電發(fā)光二極管顯示，

10、輸出電壓表，分流器+電流表顯示</p><p><b>　　系統(tǒng)總體設(shè)計</b></p><p>　　2.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　2.2 說明：系統(tǒng)總圖如上圖所示，220-240的交流電從輸入端口輸入，經(jīng)開關(guān)電路后到晶閘管控制電路，然后就到輸出端，在輸出端和晶閘管間接入一個反饋控制電路，以調(diào)整電壓符合設(shè)計要求。</p>

11、;<p><b>　　系統(tǒng)環(huán)節(jié)電路設(shè)計 </b></p><p>　　3.1 電源控制、顯示與保護電路設(shè)計</p><p><b>　　(1)電路圖：</b></p><p>　　(2)工作原理說明：</p><p>　　電源輸入后，首先經(jīng)空氣總開關(guān)控制，然后就有熔斷器的過流保護，接著

12、就有二極管的電源檢測，緊接著就是交流接觸器的開關(guān)控制電路，最后接個壓敏電阻以實現(xiàn)過壓保護。</p><p>　　3.2 自耦變壓器設(shè)計</p><p>　　(1)輸入額定電壓電流：220~240V交流電。</p><p>　　(2)輸出額定電壓分檔：</p><p><b>　　采用均勻分檔：</b></p>

13、<p>　　設(shè)自耦變壓器分檔電壓差⊿Va=6V。</p><p>　　則輸出偏差指標⊿V=(⊿Va/2)(240/220）=3.3V</p><p>　　輸入220V時輸出電壓:</p><p><b>　　標準檔: 220V</b></p><p>　　升高檔VH= 220+k⊿Va= 226，232，2

14、38，……</p><p>　　降低檔VL=220- k⊿V = 214，208，202， ......</p><p>　　對應(yīng)輸入允許最高最低電壓: UH=(220+⊿V )/(VL/220)</p><p>　　UL=(220-⊿V )/(VH/220)</p><p><b>　　參考計算M程序:</b><

15、;/p><p><b>　　DVA=6 </b></p><p>　　DV=(240/220)* (DVA/2)</p><p>　　VL=220-[1,2,3,4,5,6]*DVA</p><p>　　UH=(220+DV)./(VL/220)</p><p>　　VH=220+[1,2,3,4,5

16、,6]*DVA</p><p>　　UL=(220-DV)./(VH/220)</p><p>　　計算結(jié)果: DV(ΔV)=3.3V --滿足</p><p>　　VL=214、208、202V時UH=246V , VH=226、232、238V,時UL=197V --滿足</p><p>　　設(shè)計結(jié)果分6檔: 204,212,2

17、20,228, 236,244V</p><p><b>　　(3)電路圖：</b></p><p>　　3.3 調(diào)壓主電路設(shè)計</p><p>　　(1) 主電路（如右圖）：</p><p>　　(2)晶閘管選擇：(參考) 雙向晶閘管</p><p>　　電壓: (2~3)*電源峰值電壓=800

18、V。</p><p>　　電流有效值: (2~3)*額定電流=50A。</p><p>　　觸發(fā)電流為：10mA。</p><p>　　3.4 調(diào)壓算法設(shè)計</p><p>　　(1)閉環(huán)算法: 離散I算法</p><p>　　輸出電壓Uo<220-ΔV ?已輸出最高檔: Y保持</p><

19、;p><b>　　N上調(diào)1檔</b></p><p>　　輸出電壓Uo<220+ΔV ?已輸出最低檔: Y保持</p><p><b>　　N下調(diào)1檔</b></p><p>　　(2)控制周期T > Uo檢測電路穩(wěn)定時間, 可取20個工頻周期以上.</p><p>　　3.5

20、 調(diào)壓控制電路設(shè)計</p><p>　　(1)輸出電壓檢測電路設(shè)計：</p><p>　　（2）控制電源電路設(shè)計：</p><p><b>　?。?）時鐘電路：</b></p><p>　　有555振蕩器作時鐘信號：</p><p>　　（4）輸出電壓判別電路設(shè)計：</p><

21、p>　　1）電路圖如下圖所示：</p><p>　　2）原理：將經(jīng)過降壓的與主電壓成</p><p>　　一定關(guān)系的電壓輸入到比較器中，當</p><p>　　檢測到電壓比設(shè)計理想值高時，輸出</p><p>　　降檔信號；當檢測到電壓比設(shè)計理想</p><p>　　值低時，輸出升檔信號。</p>

22、<p>　　(5) 調(diào)壓控制電路設(shè)計：</p><p>　　1）電路圖如右圖所示：</p><p>　　2）工作原理說明：當“輸出電壓判別電路”中的比較器輸出降檔信號時，即計數(shù)器進行加計數(shù)，使得譯碼器向高一位輸出信號，使得相應(yīng)的晶閘管導(dǎo)通；當“輸出電壓判別電路”中的比較器輸出升檔信號時，即計數(shù)器進行減計數(shù)，使得譯碼器向低一位輸出信號，使得相應(yīng)的晶閘管導(dǎo)通。</p>

23、<p>　　（6）觸發(fā)電路設(shè)計：</p><p>　　1）電路圖如圖所示：</p><p>　　左圖為晶閘管電路，右圖為對晶閘管進行觸發(fā)的利用三極管的觸發(fā)電路。</p><p>　　3.6 輸出電壓電流表選擇</p><p>　　電壓表選擇600V，電流表選擇25A</p><p><b>　　設(shè)計

24、總結(jié)</b></p><p>　　1.本次課程設(shè)計順利地成功完成。</p><p>　　2.由于對課程設(shè)計的認識程度不是很足，所以一開始做的時候會有點無從下手，不知道應(yīng)該從那里開始，后來經(jīng)過了老師的講解和自己對設(shè)計程序的理解，慢慢地就有了總體的設(shè)計規(guī)劃：</p><p>　　確定系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) 各環(huán)節(jié)分部設(shè)計 </p&

25、gt;<p><b>　　完成組合各環(huán)節(jié)</b></p><p>　　寫設(shè)計報告解決一些自己無法解決的問題</p><p>　　3.在各環(huán)節(jié)的設(shè)計過程中，遇到了不少的問題，像開關(guān)控制電路的交流接觸器的接線，需要很好地理解了接觸器的原理和構(gòu)造才能連好接線，常開開關(guān)、常閉開關(guān)、啟動、停止按鍵等都是要重點理解的；設(shè)計自耦變壓器分擋時，對老師給出的分擋方法不

26、是很理解，尤其是不均勻分擋，不過后來請教了老師后均勻分擋的原理基本弄明白了，設(shè)計中也是用了均勻分擋；輸出電壓檢測電路設(shè)計中，檢測電壓的確定比較難；而直流電源的設(shè)計就比較簡單一點，只要輸出符合5V就行了；電壓判別電路和調(diào)壓控制電路是一起設(shè)計的，一起設(shè)計會比較系統(tǒng)，而且不用預(yù)留太多的接線端口；最后就是晶閘管觸發(fā)電路的設(shè)計了，這個環(huán)節(jié)器件比較簡單，就是三極管和晶閘管，不過由于一開始沒注意控制地和其他接地點的區(qū)別，接線出現(xiàn)了錯誤，不過后來都改正

27、過來了。</p><p>　　4.由于在軟件中很多器件都不能找到，所以想要仿真起來有點困難，而用實物仿真更不可能了，所以這次設(shè)計沒有仿真。</p><p>　　5.通過這次實驗，對變壓器、晶閘管、整流橋等一些電力電子的重要器件和電路都有了更深的了解，雖然不是應(yīng)用在實踐中，但對它們的認識比在課本理論上的理解更深一層，相信對以后的學習甚至工作都會有很大的幫助。</p><p