電力電子課程設(shè)計(jì)---單相交流電源自動(dòng)穩(wěn)壓器

1、<p>　　《電力電子技術(shù)》課程設(shè)計(jì)</p><p>　單相交流電源自動(dòng)穩(wěn)壓器</p><p>　姓名</p><p>　院系信息學(xué)院</p><p>　班級(jí)電氣1082</p><p>　學(xué)號(hào)</p><p>　指導(dǎo)教師</p><p>　時(shí)間2010年

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

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

4、 調(diào)壓控制電路設(shè)計(jì)6</p><p>　　3.6 輸出電壓電流表選擇9</p><p><b>　　4設(shè)計(jì)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(jì)任務(wù)書(shū)</b></p

5、><p>　　注：本表按自然班填寫(xiě)。于動(dòng)員時(shí)發(fā)給學(xué)生。不夠紙請(qǐng)另附頁(yè)。</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)大綱</b></p><p><b>　　一 設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　通過(guò)課程設(shè)計(jì),掌握電力電子電路及綜合模擬電路,數(shù)字電路,自動(dòng)控制設(shè)計(jì)的各環(huán)節(jié)基本內(nèi)容與要求,完成將來(lái)實(shí)際工程設(shè)計(jì)

6、的必需的基礎(chǔ)訓(xùn)練。</p><p><b>　　二 設(shè)計(jì)內(nèi)容</b></p><p>　　單相交流電源自動(dòng)穩(wěn)壓器</p><p>　　調(diào)壓方式：自耦變分級(jí)+晶閘管無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)+開(kāi)環(huán)或閉環(huán)自動(dòng)控制</p><p>　　性能指標(biāo)：容量3KVA，輸入200~240V，輸出220±5V</p><p&

7、gt;<b>　　三 設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　1.學(xué)生在教師指導(dǎo)下，參照設(shè)計(jì)程序，完成系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)、各環(huán)節(jié)(主電路、自動(dòng)調(diào)壓與觸發(fā)電路、電源控制及保護(hù)顯示電路等)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)原理說(shuō)明、電路圖、各元件的計(jì)算選擇、及相關(guān)實(shí)驗(yàn)或仿真</p><p>　　2. 分組作設(shè)計(jì)報(bào)告。</p><p>　　3. 上交完整的設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)<

8、;/p><p>　　單相交流電源晶閘管無(wú)觸點(diǎn)自動(dòng)穩(wěn)壓器 </p><p><b>　　設(shè)計(jì)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：?jiǎn)蜗嘟涣?0HZ，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(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)+開(kāi)環(huán)或閉環(huán)自動(dòng)控制</p><p>　　1.5電源控制：空氣開(kāi)關(guān)+接觸器+ 起動(dòng)/停止按鈕</p><p>　　1.6保護(hù)：熔斷器過(guò)流保護(hù)+壓敏電阻過(guò)壓保護(hù)</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(jì)</b></p><p>　　2.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　2.2 說(shuō)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(kāi)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(gè)反饋控制電路，以調(diào)整電壓符合設(shè)計(jì)要求。</p>

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

12、就有二極管的電源檢測(cè)，緊接著就是交流接觸器的開(kāi)關(guān)控制電路，最后接個(gè)壓敏電阻以實(shí)現(xiàn)過(guò)壓保護(hù)。</p><p>　　3.2 自耦變壓器設(shè)計(jì)</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(biāo)⊿V=(⊿Va/2)(240/220）=3.3V</p><p>　　輸入220V時(shí)輸出電壓:</p><p><b>　　標(biāo)準(zhǔn)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(duì)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(jì)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(jì)算結(jié)果: DV(ΔV)=3.3V --滿(mǎn)足</p><p>　　VL=214、208、202V時(shí)UH=246V , VH=226、232、238V,時(shí)UL=197V --滿(mǎn)足</p><p>　　設(shè)計(jì)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(jì)</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(jì)</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(cè)電路穩(wěn)定時(shí)間, 可取20個(gè)工頻周期以上.</p><p>　　3.5

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

21、p>　　1）電路圖如下圖所示：</p><p>　　2）原理：將經(jīng)過(guò)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(dāng)</p><p>　　檢測(cè)到電壓比設(shè)計(jì)理想值高時(shí)，輸出</p><p>　　降檔信號(hào)；當(dāng)檢測(cè)到電壓比設(shè)計(jì)理想</p><p>　　值低時(shí)，輸出升檔信號(hào)。</p>

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

23、<p>　　（6）觸發(fā)電路設(shè)計(jì)：</p><p>　　1）電路圖如圖所示：</p><p>　　左圖為晶閘管電路，右圖為對(duì)晶閘管進(jìn)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(jì)

24、總結(jié)</b></p><p>　　1.本次課程設(shè)計(jì)順利地成功完成。</p><p>　　2.由于對(duì)課程設(shè)計(jì)的認(rèn)識(shí)程度不是很足，所以一開(kāi)始做的時(shí)候會(huì)有點(diǎn)無(wú)從下手，不知道應(yīng)該從那里開(kāi)始，后來(lái)經(jīng)過(guò)了老師的講解和自己對(duì)設(shè)計(jì)程序的理解，慢慢地就有了總體的設(shè)計(jì)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(jì) </p&

25、gt;<p><b>　　完成組合各環(huán)節(jié)</b></p><p>　　寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告解決一些自己無(wú)法解決的問(wèn)題</p><p>　　3.在各環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，遇到了不少的問(wèn)題，像開(kāi)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(kāi)開(kāi)關(guān)、常閉開(kāi)關(guān)、啟動(dòng)、停止按鍵等都是要重點(diǎn)理解的；設(shè)計(jì)自耦變壓器分擋時(shí)，對(duì)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(guò)后來(lái)請(qǐng)教了老師后均勻分擋的原理基本弄明白了，設(shè)計(jì)中也是用了均勻分擋；輸出電壓檢測(cè)電路設(shè)計(jì)中，檢測(cè)電壓的確定比較難；而直流電源的設(shè)計(jì)就比較簡(jiǎn)單一點(diǎn)，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(jì)的，一起設(shè)計(jì)會(huì)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(jì)了，這個(gè)環(huán)節(jié)器件比較簡(jiǎn)單，就是三極管和晶閘管，不過(guò)由于一開(kāi)始沒(méi)注意控制地和其他接地點(diǎn)的區(qū)別，接線出現(xiàn)了錯(cuò)誤，不過(guò)后來(lái)都改正

27、過(guò)來(lái)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(lái)有點(diǎn)困難，而用實(shí)物仿真更不可能了，所以這次設(shè)計(jì)沒(méi)有仿真。</p><p>　　5.通過(guò)這次實(shí)驗(yàn)，對(duì)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(shí)踐中，但對(duì)它們的認(rèn)識(shí)比在課本理論上的理解更深一層，相信對(duì)以后的學(xué)習(xí)甚至工作都會(huì)有很大的幫助。</p><p