電力電子技術課程設計--單相交流電源自動穩(wěn)壓器

1、<p>　　班級： </p><p>　　姓名： </p><p>　　學號： </p><p>　　指導老師： </p><p>　　成績： </p><p><b>　

2、　一、設計目的：</b></p><p>　　通過課程設計,掌握電力電子電路及綜合模擬電路,數(shù)字電路,自動控制設計的各環(huán)節(jié)基本內(nèi)容與要求,完成將來實際工程設計的必需的基礎訓練。</p><p><b>　　二、設計內(nèi)容：</b></p><p>　　單相交流電源自動穩(wěn)壓器</p><p>　　調壓方式：自耦變

3、分級+晶閘管無觸點開關+開環(huán)或閉環(huán)自動控制</p><p>　　性能指標：容量3KVA，輸入2000~240V，輸出220±5V</p><p><b>　　三、設計要求</b></p><p>　　1、學生在教師指導下，參照設計程序，完成系統(tǒng)總體方案設計、各環(huán)節(jié)(主電路、自動調壓與觸發(fā)電路、電源控制及保護顯示電路等)的結構設計、設計

4、原理說明、電路圖、各元件的計算選擇、及相關實驗或仿真</p><p>　　2、分組作設計報告。</p><p>　　3、上交完整的設計報告書</p><p><b>　　四、設計程序</b></p><p>　　1 設計要求與原始資料</p><p>　　1.1、容量：額定容量3KVA額定電壓22

5、0V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、輸出空載電壓：220±ΔV=220±5V</p><p>　　1.4、調壓方式：自耦變壓器分檔+晶閘管無觸點開關+開環(huán)或閉環(huán)自動控制</p><p>　　1.5、電源控制：空氣開關+接觸器+ 起動/

6、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，輸出電壓表，分流器+電流表顯示</p><p><b>　　2、系統(tǒng)總體設計</b></p><p>　　2.1、系統(tǒng)總體結構圖：</p><p>　　2.2、系

7、統(tǒng)總體說明：</p><p>　　當輸入電壓ui=200～240V時，電壓經(jīng)過開關控制。當開關閉合時，開關控制電路電源顯示，說明電路正處于工作狀態(tài)；然后電壓經(jīng)過流過壓保護裝置，送到調壓控制裝置和自耦變壓器，在調壓控制下，觸發(fā)晶閘管，從而控制自耦變壓器的變比k；最后電壓ui經(jīng)過自耦變壓器再經(jīng)過電壓電流顯示，輸出電壓。</p><p>　　3、系統(tǒng)環(huán)節(jié)電路設計</p><p

8、>　　3.1電源控制、顯示與保護電路設計</p><p>　?。?）電路圖（電源開關、電源控制電路、保護電路）</p><p>　　熔斷器：4.5~5A</p><p>　　壓敏電阻耐壓：450v</p><p>　　電阻阻值:R1:150Ω</p><p><b>　　R2:150Ω</b>

9、;</p><p>　　接觸器電壓：AC220V</p><p><b>　　電容：5μF</b></p><p>　?。?）工作原理說明：</p><p>　　1）、電路閉合：當電源開關S1閉合，電源輸入電壓經(jīng)過熔斷器，按下起動按鈕開關QA，接觸器JC處于工作導通作態(tài)，使開關JC1、JC2閉合，從而電路導通，發(fā)光二極光

10、顯示亮，工作狀態(tài)正常。</p><p>　　2）、電路關斷：按下停止按鈕開關TA，開關電路斷開，接觸器JC使開關JC1斷開，從而整個電路斷開。</p><p>　　3.2、自耦變壓器設計</p><p>　　(1)輸入額定電壓 220V 電流 15A 。 </p><p>　　(2)輸出額定電壓分檔：</p><

11、p>　　輸入電壓：200~240V 選取設計輸出電壓216~224V</p><p>　　則：K=224/216=1.037 </p><p><b>　　根據(jù)等差分檔原則：</b></p><p>　　最低檔Ul<=(220/240)*224=205.3</p><p>　　最高檔Um>=（2

12、20/200）*216/0.95=250</p><p>　　U2<k*U1=212.9 </p><p>　　△U=212.9-205.3=7.6V</p><p>　　取檔差△U=7V均勻分檔：220V、227V、234V、241V、248V、255V>250 V</p><p>　　213V、206V、199V<2

13、05.3V</p><p>　　檔間配合：206/199=1.035<1.037</p><p>　　輸出額定電壓分檔如下表： </p><p><b>　　電路圖：</b></p><p>　　3.3調壓主電路設計</p><p><b>　　（1）電路圖</b>&l

14、t;/p><p>　　.(2)晶閘管選擇：雙向晶閘管</p><p>　　電壓: (2~3)*電源峰值電壓=800V </p><p>　　電流有效值: (2~3)*額定電流=50A。</p><p>　　選型：確定觸發(fā)電流20mA</p><p>　　3.5輸出顯示與開關電路</p><p>　　

15、3.6、控制電路設計</p><p>　?。?）電源與同步信號電路</p><p><b>　　電路圖</b></p><p><b>　　同步信號輸出波形：</b></p><p><b>　?。?）觸發(fā)電路</b></p><p><b>

16、　　輸出電壓檢測</b></p><p>　?。?）單片機電路設計</p><p><b>　　仿真電路圖：</b></p><p><b>　　工作原理說明</b></p><p>　　Uo=[199 206 213 220 227 234 241 248 255]</p>

17、<p>　　Uo=52.1674uo+18.8579</p><p>　　uo=(Uo-18.8579)/52.1674</p><p>　　uo=[3.4532 3.5873 3.7215 3.8557 3.9899 4.1241 4.2583 4.3924 4.5266]</p><p>　　本設計是八檔自動換檔調壓設計，對3.4532~5V的輸入

18、電壓分八檔，各檔電壓變化范圍分別為：</p><p>　　3.4532~3.5873 3.5873~3.7215 37215~3.8557 3.8557~3.9899, </p><p>　　3.9899~4.1241 4.1241~4.2583 4.2583~4.3924 4.3924~4.5266</p><p>　　本設計用的ADC0808為八位分

19、辨率的A/D轉換器，當輸入0~5V電壓時，對應的數(shù)字量為00H~FFH,即輸入每變化0.0196V時，數(shù)據(jù)變化1。</p><p>　　則用十六進制表示這八檔的為電壓變化范圍為：</p><p>　　B0H~B7H B7H~BEH BEH~C5H C5H~CCH</p><p>　　CCH~D3H D3H~DAH DAH~E1H E1H~E8H</

20、p><p>　　檔差為7。外部輸入電壓uo通過變壓器和整流器，轉化成A/D轉換器ADC0808可以接受的0~5V電壓，通過ADC0808按照我們設定的時間周期對輸出電壓進行掃描并將模擬信號轉化成數(shù)字信號，將轉換后的信號輸入到AT89C51芯片進行判斷電壓屬于哪個電壓范圍，當控制電路信號源us的下降沿到來時，啟動中斷，由C51的輸出口將信號輸出，單片機AT89C51的處理將實現(xiàn)該時刻系統(tǒng)電壓的顯示和對出現(xiàn)的電壓差進行修

21、正，做到自動穩(wěn)壓,同時顯示對應的輸出電壓。</p><p><b>　　流程圖</b></p><p><b>　　系統(tǒng)電路圖：附后</b></p><p><b>　　六、元器件清單:</b></p><p>　　相關性能，調試，使用：</p><p>

22、;　?。?）相關性能：采用單片機技術的交流全自控穩(wěn)壓器，實現(xiàn)穩(wěn)壓器閉環(huán)自動穩(wěn)壓，無須人為進行操作調壓。單片機穩(wěn)壓系統(tǒng)會按照設定好的掃描周期對系統(tǒng)電壓進行周期性掃描，并將掃描數(shù)據(jù)傳送到單片機AT89C51進行處理，根據(jù)電壓的比較來選擇觸發(fā)雙向晶閘管，實現(xiàn)電壓的調節(jié)。</p><p>　?。?）、調試，使用：</p><p>　　1）當輸入電壓ui=200~240V時，如235V（即在檔6內(nèi)）

23、，電壓經(jīng)過開關控制，電源開關S1閉合后，輸入電壓ui經(jīng)過電路熔斷器（防止過流），按下開關S2，接觸器J處于工作導通作態(tài)，使開關K、S3閉合，從而電路導通。開關控制電路電源顯示，說明電路正處于工作狀態(tài)；</p><p>　　2）然后電壓經(jīng)過過流過壓保護裝置，送到調壓控制裝置和自耦變壓器。在調壓控制電路，輸入電壓經(jīng)過變壓器與可變電阻，輸入給控制電路,由ADC0808掃描并進行A/D轉換，然后送到單片機AT89C51&

24、lt;/p><p>　　3）經(jīng)過單片機AT89C5處理，選擇輸出低電平給觸發(fā)電路，從而觸發(fā)選擇到的雙向晶閘管，實現(xiàn)調壓。</p><p>　　八、總結（設計過程，完成情況，收獲，體會，建議，意見）</p><p>　　經(jīng)過這段時間我們小組共同地努力，電力電子的課程設計最終都完成了！這個課程設計綜合了PLC、電力電子、單片機、自動控制等課程的知識，還運用到了Matlab、

25、Protues、DXP Protel、Multisim軟件進行仿真，所以在考試月的這段日子里做起這個設計真的十分費力！</p><p>　　在這個設計當中，我主要是負責單片機控制這塊的，在我理解了設計題目后就開始著手編程仿真，經(jīng)過不斷地學習和在張瑛老師的指導下，最終也成功的完成了單片機的調壓換檔設計。在做這個編程的過程雖然很痛苦，錯誤不斷地出現(xiàn)，然后又得要把程序修改一遍，把程序完善，做得幾乎腦袋都出現(xiàn)亂碼了，但是