相控式单相交流调压电路设计
集美大学
电力电子课程设计报告题目：相控式单相交流调压电路设计
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2015年6月19日
目录：
0 概述-------------------------------------------------------------1
1 设计的目的-------------------------------------------------------1
2 设计的任务及要求-------------------------------------------------2
2.1 设计任务--------------------------------------------------- 2
2.2 设计要求--------------------------------------------------- 2 3主电路总体方案设计------------------------------------------------ 2
3.1 总体方案设计思路--------------------------------------------2 3.2 主电路工作原理----------------------------------------------3
3.2.1 主电路工作情况分析------------------------------------3
3.2.2 负载电流分析------------------------------------------4
3.3 主电路参数计算及元器件选择----------------------------------6
3.3.1 主电路参数计算----------------------------------------6
3.3.2 主电路元器件的选型------------------------------------7
3.3.3 芯片的详细介绍----------------------------------------8
4 基于MATLAB/Simulink的仿真设计-----------------------------------9 4.1 仿真模型建立------------------------------------------------9
4.2 仿真参数设置及仿真结果-------------------------------------10
4.3 仿真波形分析-----------------------------------------------12
5 实际电路设计----------------------------------------------------12
5.1 总电路设计-------------------------------------------------12
5.2 触发控制电路设计-------------------------------------------13
5.3 保护电路的设计---------------------------------------------14 设计总结-----------------------------------------------------------15 参考文献-----------------------------------------------------------15
0 概述
交流调压电路在广泛应用于生活生产当中，生活中小到调光台灯，大到舞台灯光控制，生产中异步电动机的启动与调速，电力系统中无功功率的连续调节，直流电源中调节变压器一次侧电压等。
单相交流调压电源中，调压和稳压是最基本的要求。目前基本的调压器类型有以下三种：
机械式调压器机械式调压器是由电动机带动碳刷来实现输出调压。机械式调压器的输出波形较好，但体积、重量大，动态性能差。
磁饱和式调压器磁饱和式调压器是通过控制主电路中电感的饱和程度，以改变电抗值以及电抗电压，从而实现输出调压。磁饱和式调压器具有一定的动态输出性能，但输出电压可调范围小，体积、重量较大。
电子式调压器电子式调压器是采用电力电子开关器件的控制来实现输出调压。电子式调压器具有较好的输出波形及动态响应性能，体积小，重量轻等优点，是目前应用较广泛的调压方式。
1课程设计的目的
本课程设计是电气工程及其自动化专业重要的实践教学环节之一。本课程设计的任务是培养学生综合运用《电力电子技术》、《电子技术》所学知识分析解决工程实际问题。使学生加深理解电力电子变换电路的基本原理及其在工程实际中的应用；掌握电力电子变换主电路的选型及参数计算方法；掌握电力电子器件和装置的控制电路设计方法；为今后从事与电力电子技术相关的科学研究工作打下良好的基础。
2 课程设计的任务及要求
2.1设计任务
相控式单相交流调压电路设计
2.2设计要求
（1）输入信号为电网电压，U=220V，f=50Hz，输出负载为阻感负载，R=50Ω，感抗=35Ω。
（2）设计出系统结构图，并用MATLAB/Simulink对单相交流调压进行仿真。
（3）设计出单相交流调压主电路和控制电路、保护电路等。
3 主电路总体方案设计
3.1 总体方案设计思路
本系统设计方案基本思路是：采用两个反向并联的晶闸管作为开关器件，负载为阻感负载组成的主电路，以及控制晶闸管导通的触发电路，其系统原理方框图如图3.1。
3.2 主电路工作原理 3.2.1 主电路工作情况分析
主电路如图3.2.1所示，由两个反向并联的晶闸管T1、T2，负载电感L 和电阻R 组成。
（1）晶闸管触发控制角（延迟触发角）φα=时
如图3.2.1（a ）所示，当控制角φα=，即αω=t 时T1开始导电，0s T1i i i ==从零上升，T1导电180o后在παω+=t 时0i i i 0s T1===，与此同时，T2被触发导通，0s T2i i i ==从零上升，T4导电180o后在παω2t +=时0i i i 0s T2===。因此，T1、T2的触发控制角φα=时，T1、T2依序轮流导电180o（导电角θ=180o），
0υ、0i
（2）φα?时
如图3.2.1（a ）所示，如果把T1、T2的触发信号的起点从φω=t 提前，即在φαω?'=t 时开始触发T1，在φπαπω+?'+=t 时开始触发T2。在φαω?'=t 时，由于0s i i =仍是负电流，即T2仍在导通，故此时的触发电流并不能使T1立即导
图3.2.1（a ）
图3.2.1 主电路
电，直到φω=t 时，0i i i 0s T2===，如果这时T1还有触发电流，才能开通T1。
因此，RL 负载、φα?时，如果要使电压控制器能起到相控作用正常工作，触发信号必须是宽脉冲。如果0=α，则宽脉冲应该超过φ，此时虽然φα?，但与φα=时一样，输出电压电流波形都是完整的正弦波。 （3）φα?时
如图3.2.1（b)所示，如果晶闸管的控制角α从φω=t 推迟，φα?，在φω=t 时T2i 已为零，但此刻T1触发脉冲尚未到达，因此在T1被触发开通之前一段时期中0i i 0s ==，电流断流。待αω=t （φα?）时T1才被触发开通，0s T1i i i ==从零上升，T1i 上升到最大值m i 后逐渐减小，并在απω+=t 之前就衰减到零，即导电角πθ?。在απω+=t 时，触发T2导通，在一个周期中T1、T2轮流导电θ(πθ?)角，因此负载电压0υ为正负对称的不完整正弦波，负载电流T2T10i i i +=为正负对称的非正弦电流。
3.2.2 负载电流分析
（1）φα≤时，θ=180o，即0υ、0i 为图3.2.1（a ）所示正弦波，T1、T2导电角θ=180o：
sin O S S v v t
ω==
)S O i i t ω?==
-
图3.2.1（b)
图3.2.2(a) 导通角θ与控制角α的关系曲线 （以负载阻抗角φ为参变量）
Z =
arctan L R ωφ??
=
???
（2）φα?时，0υ为图3.2.1（b ）所示的部分正弦波曲线，而0i 则为断流的非正弦波，半周中的导电角θ<180o：
101sin T S S T di v v t Ri L
dt ω==?=+
1
()1)sin()]
t a tg T i t a e ω?
ω??--=---
/sin()sin()tg a a e θφ
θφφ-+-=-
tan sin tan()cos e θ?
θ
α?θ--=-
（3）由（1）、（2）可求出负载阻抗角φ一定时导通角θ与触发控制角α的关系()αθf =，如图3.2.2（a ）所示：
由图3.2.2（a ）可以看出：
R
L
a r c t a n ωφ=， φα≤时，θ=180o， φα?时，θ<180o。
（4）φα?时非正弦负载电压有效值V o 、负载电流有效值Io 、晶闸管电流有效值T I 分别为：
O S V V =
=
O T I ===
T I =
若取晶闸管电流T I 的基准值为Z
V 2
s
，则T I 的相对值为
*/
T T T I I I ===
可画出以φ为参变量，*T I 与触发控制角α的函数关系，如图3.2.2（b ）所示：
3.3 主电路参数计算及元器件选择 3.3.1主电路参数计算 （1）α控制角范围：
45?0
60?75?180?
160?140?120?0.1
0.20.3
0.35
0.4
0.5
*T
I α
φ?
=45φ?
=60φ?
=75φ?
=90φ?
=90?图3.2.2（b ） 晶闸管电流的标么值 *T
I 与控制角α的关系曲线
（2）min αα=时，最大电流有效值0I 为：
()
[][
]
A 6.32
1
3550220
L R
V
2
2
2
12
2
0≈+=
+=I ω
（3） 最大功率（min αα=时）：
W 6486.350RI P 22
max =?== （4）功率因数 818
.06.3220648
S P PF ≈?==
（5）电感大小：由35fL 2L ==πω
得 mH 5.11150
235
f 235L ≈??==ππ
3.3.2 主电路元器件的选型 （1）开关管的选择
可选用VMOSFET 开关管。它是具有输入阻抗高（≥108W ）、驱动电流小（0.1uA 左右）、耐高压（最高可耐压1200V ）、工作电流大（1.5A~100A ）、输出功率高（1~250W ）、跨导的线性好、开关速度快等优良特性。
φα≥时晶闸管电流最大有效值T I 为：
()()()A 55.22I t d e -sin --t sin Z V 221
I 02
tg -t -2
s T ≈=???
????????
? ??=
?+θ
αα
φ
α
ωωφαφωπ
因为输入电压为220V 的交流电，根据计算结果，故可以选用14A/500V 的N 沟道开关管IRFP450LC 。 （2）触发控制芯片的选择
选用芯片KJ004产生触发控制信号，来驱动MOSFET 实现触发控制，KJ004可控硅移相触发电路具有输出负载能力大、移相性能好、正负半周脉冲相位均衡
o 3550
35
arctan
R
L
arctan
min ≈===ωφαπ
α=m ax
性好、移相范围宽、对同步电压要求低、有脉冲列调制控制输出端等功能与特点，可输出两路相差180o的移相脉冲，具有广泛的应用。 3.3.3 芯片的详细介绍
（1）晶闸管也成为可控硅整流元件（SCR ），是由三个PN 结构成的一种大功率半导体器件。具有单向导电性和可控性。其内部电路可等效为两个晶体管V1和V2串接而成，如图3.3.3所示，只有在其阳极A 和阴极K 之间加正向电压，并且在触发级G 加一定大小电流的触发脉冲，才能使晶闸管导通；当其电流A I 减小到维持电流H I 一下时才能关断。
（2）
KJ004触发电路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分组成。 电路内部原理如图3.3.3（c ）所示：
图3.3.3（c ） KJ004内部原理图
图3.3.3 a ）晶闸管结构模型 b ）晶闸管等值电路
各引脚功能及连接：
2、6、10引脚：为空脚。
1、15同相、反相脉冲输出端：分别接脉冲功放晶体管及脉冲变压器。
3为锯齿波电容连接端：通过电容接引脚4，并通过一个电阻与可调电位器接负电源，可调节锯齿波的斜率。
4为同步锯齿波电压输出端：通过一个电阻接移相综合端（引脚9）。
5为工作负电源输入端：接-15V电源。
7为底端：芯片公共地。
8为同步电源信号输入端：接同步变压器二次侧，同步电压30V。
9为移相、偏置及同步信号综合端：分别通过一个等值电阻接移相控制端、偏置控制端及引脚4.
11为方波脉冲输出端：通过一只电容接引脚12，电容的大小决定输出脉冲的宽度。
12为脉冲信号输入端：通过一只电容接引脚11，另外通过一个电阻接正电源。
13为负脉冲调制及封锁控制端：通过该端输入信号的不同，可对负载输出脉冲进行调制或封锁。
16为工作正电源输入端：接+15V电源。
4 基于MATLAB/Simulink的仿真设计
4.1 仿真模型建立
建立一个仿真模型，在Simulink中找到所需的交流电源、电压表、电流表、示波器、电感电阻负载、触发源等。将找到的各个模型按电路正确连接起来，如图4.1所示：
注：为了方便观察，示波器通道所测波形由上到下分别为电压源、T1触发脉冲、T2触发脉冲、输出电压、输出电流。 4.2 仿真参数设置及仿真结果
按前面要求设置好仿真参数，电阻R=50Ω，电感L=111.5mH ，观察不同触发角时的仿真波形。
（1）φα=时的仿真波形如图4.2（a ）所示：
图4.1 Simulink 仿真模型图
图4.2（a ）o 35==φα
（2）窄脉冲触发信号，φα?时的仿真波形如图4.2（b ）所示：
（3）宽脉冲触发信号，φα?时的仿真波形如图4.2（c ）所示：
图4.2（b ）o o 355=?=φα 窄脉冲触发
图4.2（c ）o o 355=?=φα 宽脉冲触发
（4）φα?时的仿真波形如图4.2（d ）所示：
4.3 仿真波形分析
由仿真波形可知，示波器通道所测波形由上到下分别为电压源、T1触发脉冲、T2触发脉冲、输出电压、输出电流。此时的负载是电阻电感性负载，当触发控制角等于阻抗角时，即φα=时，输出电压、电流均为连续的正弦波；当触发控制角小于阻抗角时，即φα?时，若触发脉冲为窄脉冲时，输出电压、电流均为不连续波形；若触发脉冲为宽脉冲时，输出电压、电流均为连续的正弦波；当触发控制角大于阻抗角时，即φα?时，输出电压为不连续的正弦波，输出电流则为不连续的对称的非正弦波。
5 实际电路设计
5.1 总电路设计
如图5.1所示，总电路主要包括主电路、触发控制电路、和保护电路三部分：
图4.2（d ）o o 3590=?=φα
5.2 触发控制电路设计
如图5.2所示，由KJ004设计成的可控硅移相控制电路，主要由同步检测电路、锯齿波形成电路、偏形电路、移相电路及锯齿波电压综合比较放大电路和功率放大电路组成。锯齿波的斜率由外接电阻R6、RW1流出的充电电流和积分电容C1的大小决定。对不同移相控制电压Uy 由改变电阻R1、R2的比例调节响应的偏移电压Up 。同时RW1可以使不同移相控制电压获得整个移相范围。R7、C2形成微分电路，改变其值得大小可以获得不同的脉宽输出。
图5.1 总电路接线图
图5.2 触发电路接线图
5.3保护电路的设计
在电路中，由于过压、过流等容易造成整个电路或者元器件的损坏，造成损
失甚至产生危险，因此必须添加一定的保护措施，保护电路的设计成了在电路设
计中不可缺少的一部分。在电力电子中最主要的保护电路可分为过压保护电路、
过流保护电路和缓冲电路三种。
（1）过电压保护
电力电子设备中过电压的产生可分为外因过电压和内因过电压两种。外因过
电压有操作过电压与雷击过电压；内因过电压有二极管反向恢复过电压和开关管
关断过电压。过电压的常用保护措施是采用RC过电压抑制电路，如图5.3（a）。（2）过电流保护
电力电子线路中常采用的过电流保护措施有快速熔断器、直流快速熔断器和
过电流继电器三种。其中快速熔断器是电力电子电路中最有效、应用最广泛的一
种过电流保护措施，如图5.3（b）。
（3）缓冲电路
缓冲电路又称吸收电路。其作用是抑制电力电子器件的内因过电压、或者过
电流，减少器件的开关损耗。缓冲电路可分为关断缓冲电路和开通缓冲电路。关
断缓冲电路和开通缓冲电路结合在一起，又可称为复合缓冲电路。如图5.3（c）
为关断缓冲电路
通过分析可知在此交流调压电路中，只需对晶闸管进行过电压保护及过电流
保护即可，因此我们采用RC过电压抑制电路进行过压保护，采用快速熔断器进
行过流保护。
图5.3（a）过压保护电路
图5.3（b）过流保护电路图5.3（c）关断缓冲电路
设计总结
通过本次电力电子课程设计，加深了对电力电子专业知识的理解，通过广泛的查阅资料，一步一步的完成了本次课程设计。在本次的课程设计中，我深入了解了相控式单相调压电路的工作原理，以及触发电路的设计。掌握电力电子变换主电路的选型及参数计算方法等。与此同时，还掌握了MATLAB/Simulink在电力电子仿真中的应用，掌握了如何使用Altium_designer绘制电路原理图等。
当然，在整个课程设计过程中也遇到了一些问题，如在Simulink中找不到元器件，仿真参数不会设置等问题，但通过大量查阅相关书籍，最终将问题逐一解决，并在最后取得了理想的结果，得到了正确的仿真结果，顺利的完成了本次课程设计。
经过本次电力电子课程设计，我不仅值理论知识上得到了巩固，更学会了如何查阅资料，如何总结经验，在问题面前学会如何正确分析问题的方法，并利用自己所掌握的知识，以及如何利用现成的资料去解决问题。为今后从事与电力电子技术相关的科学研究工作打下良好的基础。
参考文献
[1]陈坚、康永，电力电子学—电力电子变换和控制技术(第三版)[M]，高等教育出版社；
[2]张占松、蔡宣三，开关电源的原理与设计（修订版）[M]，电子工业出版社；
[3]洪乃刚，电力电子、电机控制系统的建模和仿真[M]，机械工业出版社；
[4]王兆安，电力电子技术[M]，机械工业出版社；
[5]王莉，浅谈单相交流调压电路的建模及matlab仿真[J],2012-6-15；
[6]KJ004可控硅移相触发电路[J]，2009-7-27；
单相交流调压电路课程设计完整版
单相交流调压电路课程 设计 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】
《电力电子技术》课程设计设计题目: 单相交流调压电路 院(系): 能源工程学院 专业年级: 13级电气二班 姓名: 徐刚刚 学号: 指导教师: 荆红莉 2015年12月 28日
课程设计（论文）任务及评语 院（系）：能源工程学院教研室：电气工程及其自动化 ： 成 绩 ： 平 时 20% 论 文 质 量 60% 答 辩 20% 以 百 分 制 计 算 前 言 电 力 电 子 技 术 是研究采用电力电子器件实现对电能的交换和控制的科学，是20世纪50年代诞生， 70年代迅速发展起来的一门多学科互相渗透的综合性技术学科。这些技术包括以节约 能源、提高照明质量为目的的绿色照明技术；以节约能源、提高运行可靠性并更好地 满足产要求为目的的交流变频调速技术，以提高电力系统运行的稳定性、可控制性为
目的，并可有效节能的灵括（柔性）交流输电技术等等。随着电力半导体制造技求、徽电子技术、汁算机技术，以及控制理论的不断进步。电力电子技求向着大功率、高频化及智能化方向发展，应用的领域将更加广阔。 交流调压电路广泛应用于灯光控制，如调光台灯和舞台灯光控制及其异步电动机的软启动，也应用于异步电机调速。在电力系统中，这种电路也用于对无功功率的调节。 目录
1 单相交流调压电路的设计 设计目的和要求分析 =210伏。要求分设计一个单相交流调压电路，要求触发角为60度。输入交流U 2 析： 1. 单相交流调压主电路设计，原理说明； 2．触发电路设计，每个开关器件触发次序与相位分析； 3．保护电路设计，过电流保护，过电压保护原理分析； 4．参数设定与计算(包括触发角的选择，输出平均电压，输出平均电流，输出有功功率计算，输出波形分析，器件额定参数确定等可自己添加分析的参数)； 5. 相关仿真结果。 由以上要求可知该系统设计可分为四个部分：交流调压主电路设计、触发电路设计、保护电路设计及相关计算和波形分析部分。 2 设计方案选择 本系统主要设计思想是：采用两个晶闸管反向并联加负载为主电路，外加触发电路；触发电路控制晶闸管的导通，从而控制输出。其系统框图如下所示： 3 控制电路。在每半个周波内通过对晶间管开通相位的控制，以方便地调节输出电压的有效值，这种电路称为交流调压电路。这种电路还用干对无功功率的连续调节。此外，在高电压小电流或低电压大电流直流电源中，也常采用交流调压电路调节变压器一次电压。采用晶闸管相控整流电路，高电压小电流可控直流电源就需要很多晶闸管串联；同样，低电压大电流直流电源需要很多晶闸管并联，这都是十分不经济的。采用交流调压电路在变压器一次侧调压，其电压电流值都不太大也不太小，在变压器二次侧只要用二极管整流就可以了。但这种交流调压电路控制方便，体积小、投资省计制造简单。因此广泛应用于需调温的工频加热、灯光调节及风机、泵类负载的异步电
基于matlab的单相交流调压电路的设计与仿真
目录 前言 (2) 1.主电路设计 (3) 1.1.设计内容及技术要求 (3) 1.2设计内容 (3) 1.3.工作原理 (3) 1.4.建模仿真 (9) 2.仿真 (11) 2.1.电阻性负载仿真波形 (11) 2.1.1.波形分析 (16) 2.2.阻感性负载（H=0.01） (16) 2.2.1.波形分析 (20) 2.3.阻感性负载（H=0.1） (20) 2.3.1.波形分析 (23) 3.触发电路的设计 (23) 4.保护电路的设计 (25) 4.1过电压的产生及过电压保护 (25) 4.2.晶闸管的过电流保护 (26) 5．设计体会 (27) 参考文献 (28)
前言 本次课程设计主要是研究单相交流调压电路的设计。由于交流调压电路的工作情况与负载的性质有很大的关系，交流调压电路可以带电阻性负载，也可以带电感性负载，如感应电动机或其它电阻电感混合负载等。交流调压电路是采用相位控制方式的交流电力控制电路，通常是将两个晶闸管反并联后串联在每相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，通过控制晶闸管开通时所对应的相位，可以方便的调节交流输出电压的有效值，从而达到交流调压的目的。其晶闸管可以利用电源自然换相，无需强迫关掉电路，并可实现电压的平滑调节，系统响应速度较快，但它也存在深控时功率因数较低，易产生高次谐波等缺点。交流调压电路主要应用在电热控制、交流电动机速度控制、交流稳压器等场合，主要有灯光调节，温度调节（如工频加热、感应加热、需控制的家用电器等），泵及风机等异步电动机的软起动，交流电机的调压调速，随电机负载大小自动调压，变压器初级调压（在高压小电流或低压大电流直流电源中，如采用晶闸管相孔整流电路，需要很多晶闸管串联或并联，若采用交流调压电路在变压器初级调压。其电压电流值都比较合理，在变压器次级只要用二极管整流即可，从而达到减少体积、减低成本的目的）。与自耦变压器调压方法相比，交流调压电路控制方便，调节速度快，装置的重量轻、体积小，有色金属消耗也少。
实验三--单相交流调压电路实验
信息科技大学 电力电子技术实验报告 实验项目：单相交流调压电路实验 学院：自动化 专业：自动化（信息与控制系统） /学号：贾鑫玉/2012010541 班级：自控1205班 指导老师：白雪峰 学期： 2014-2015学年第一学期
实验三单相交流调压电路实验 一．实验目的 1．加深理解单相交流调压电路的工作原理。 2．加深理解交流调压感性负载时对移相围要求。 二．实验容 1．单相交流调压器带电阻性负载。 2．单相交流调压器带电阻—电感性负载。 三．实验线路及原理 本实验采用了锯齿波移相触发器。该触发器适用于双向晶闸管或两只反并联晶闸管电路的交流相位控制，具有控制方式简单的优点。 晶闸管交流调压器的主电路由两只反向晶闸管组成。 四．实验设备及仪器 1．教学实验台主控制屏 2．NMCL—33组件 3．NMEL—03组件 4．NMCL-05(A)组件或NMCL—36组件 5．二踪示波器 6．万用表 五．注意事项 在电阻电感负载时，当α
电力电子课程设计单相交流调压电路
电力电子课程设计单相交流调压电路电力电子 课程设计说明书 题目: 单相交流调压电路课程设计 院系: 水能 专业班级: 学号: 学生姓名: 摘要 交流调压电路广泛用于灯光控制(如调光灯和舞台灯光控制)及异步电动机的软启动，也用于异步电动机调速。在电力系统中，这种电路还常用于对无功功率的连续调节。此外，在高电压小电流或低电压大电流直流电源中，也常采用交流调压电路调节变压器一次电压。在这些电源中如采用晶闸管相控整流电路，高电压小电流可控直流电源就需要很多晶闸管串联;同样，低电压大电流直流电源需要很多晶闸管并联。这都是十分不合理的。采用交流调压电路在变压器一次侧调压，其电压、电流值都比较适中，在变压器二次侧只要用二极管整流就可以了。这样的电路体积小、成本低、易于设计制造。单相交流调压电路是对单相交流电的电压进行调节的电路。用在电热制、交流电动机速度控制、灯光控制和交流稳压器等合。与自耦变压器调压方法相比，交流调压电路控制简便，调节速度快，装置的重量轻、体积小，有色金属耗也少。 目录
1、电路设计的目的及任 务 .................................................................... 1 1.1课程设计的目的与要 求 (1) 1.2课程设计的内 容 ..................................................................... (1) 1.3仿真软件的使 用 ..................................................................... (2) 1.4设计方案选 择 ..................................................................... ....... 2 2、单相交流调压主电路设计及分 析 (3) 2.1 电阻性负 载 ..................................................................... (3) 2.1.1 电阻性负载的交流调压器的原理分析 (3) 2.1.2 结果分 析 ..................................................................... (6)
单相交流调压电路
单相交流调压电路 一、工作原理 单相交流调压电路带组感性负载时的电路以及工作波形如下图所示。之所产生的滞后由于阻感性负载时电流滞后电压一定角度，再加上移相控制所产生的滞后，使得交流调压电路在阻感性负载时的情况比较复杂，其输出电压，电流与触发角α，负载阻抗角φ都有关系。当两只反并联的晶闸管中的任何一个导通后，其通态压降就成为另一只的反向电压，因此只有当导通的晶闸管关断以后，另一只晶闸管才有可能承受正向电压被触发导通。由于感性负载本身滞后于电压一定角度，再加上相位控制产生的滞后，使得交流调压电路在感性负载下大的工作情况更为复杂，其输出电压、电流波形与控制角ɑ、负载阻抗角φ都有关系。其中负载阻抗角)arctan(R wL =?,相当于在电阻电感负载上加上纯正弦交流电压时，其电流滞后于电压的角度为φ。为了更好的分析单相交流调压电路在感性负载下的工作情况，此处分φαφαφα<=>,,三种工况分别进行讨论。 （1）φα>情况 图1 电路图（截图） 图2 工作波形图φα>（截图）
上图所示为单相反并联交流调压电路带感性负载时的电路图，以及在控制角 触发导通时的输出波形图，同电阻负载一样，在i u 的正半周α角时， i T 触发导通，输出电压o u 等于电源电压，电流波形o i 从0开始上升。由于是感性负载，电流o i 滞后于电压o u ，当电压达到过零点时电流不为0，之后o i 继续下降，输出电压o u 出现负值，直到电流下降到0时，1T 自然关断，输出电压等于0，正半周结束，期间电流o i 从0开始上升到再次下降到0这段区间称为导通角0θ。由后面的分析可知，在φα>工况下，ο180<φ因此在2T 脉冲到来之前1T 已关断，正负电流不连续。在电源的负半周2T 导通，工作原理与正半周相同，在o i 断续期间，晶闸管两端电压波形如图2所示。 为了分析负载电流o i 的表达式及导通角θ与α、φ之间的关系，假设电压坐标原点如图所示，在αω=t 时刻晶闸管T 1导通，负载电流i 0应满足方程 L 0Ri d d t io +=i u =i U 2sin t ω 其初始条件为： i 0|αω=t =0, 解该方程，可以得出负载电流i 0在α≤t ω≤θα+区间内的表达式为 i 0=])sin()[sin()(2tan /)(2φαωφαφωω-----+t i e t L R U . 当t ω=θα+时，i 0=0，代入上式得，可求出θ与α、φ之间的关系为 sin （θα+-φ）=sin （α-φ）e φθtan /- 利用上式，可以把θ与α、φ之间的关系用下图的一簇曲线来表示。
单相交流调压电路的性能研究
单相交流调压电路的性能研究 摘要：随着用电设备种类的增加、功能的多样化，它们对电源的要求也就各不相同，普通的市交流电已经不能满足这些要求。因此，就需要对市交流电压进行调整以获取需要的电压。目前，较为常用的交流调压技术手段除了老式的电感式调压器外，主要就是采用晶闸管交流调压装置。交流调压电路是一个带有双向晶闸管的单相交流调压电路，其功能与一般的单相交流调压电路类似，但是它的控制电路与其他电路的控制电路相比起来要简单的多，更容易控制，故使用起来更加方便。 关键词：交流调压电路；单相交流调压电路；单相交流调压电路的谐波分析 0.前言 交流调压电路广泛应用于灯光控制（如调光台灯和舞台灯光控制）及异步电动机的软启动，也用于异步电动机调速。在电力系统中，这种电路还常用于对无功功率的连续调节。此外，在高电压小电流或低电压大电流直流电源中，也常采用交流调压电路调节变压器一次电压。交流调压电路可分为单相交流调压电路和三相交流调压电路。前者是后者的基础，所以对单相交流调压电路的性能研究十分重要。 1.交流调压电路 把两个晶闸管反并联后串联在交流电路中，通过对晶闸管的控制就可以控制交流输出，这种不改变交流电的频率电路称为交流电力控制电路。在每半个周波那通过对晶闸管开通相位的控制，可以方便地调节输出电压的有效值，这中电路称为交流调压电路。交流调压电路分为单相交流调压电路和三相交流调压电路。 2.单相交流调压电路 2.1单相交流调压电路的电路图 图1 单相交流调压电路图 2.2电阻负载
图2 电阻负载单相交流调压电路及其波形 在上图中晶闸管VT1 VT2 也可以用双向晶闸管代替。在电源U 的正半周内，晶闸管V 承受正向电压，当ωt=α时触发V 使其导通则负载上得到缺α角的正弦半波电压，当电源电压过0时，V 管电流下降为0而关断，在电源电压U 的负半周，V 晶闸管承受正向电压，当ωt=α+π时，触发V 使其导通，则负载上得到缺α角的正弦负半波电压，改变α角大小，就改变了输出电压有效值大小。 负载电压电压有效值为 ( ) ()π απαπ ωωπ πα -+ == ?2sin 21d sin 21 1 2 1o U t t U U 负载电流有效值 π απαπ -+ = = 2sin 21R U R U I o o 晶闸管电流有效值 ()) 22sin 1(2 1sin 22112 1π απ αωωππα+ - =??? ? ?? = ?R U t d R t U I T 电路功率因数 π απαπ λ-+ = = = = 2s i n 211 o o 1o o U U I U I U S P 由图和公式可以看出α移项范围从0到π，α=0时，相当于晶闸管一直接通，输出电压为最大值，U o =U I ，随着α的增大，U o 降低，直到α=π时，U o =0，此外，α=0时，功率因 数λ=1，随着α的增大，输入电流落后于电压并且发生畸变，λ也随之降低。 2.3阻感负载
单相交流调压电路仿真
目录 一、单相交流调压电路（电阻负载） (1) 1 原理图 (1) 2 建立仿真模型 (1) 3 仿真波形 (4) 4 小结 (6) 二、单相交流调压电路（阻感负载） (6) 1 原理图 (6) 2建立仿真模型 (7) 3 仿真波形 (8) 4 小结 (9)
一、 单相交流调压电路（电阻负载） 1 原理图 图1-1为纯电阻负载的单相调压电路。图中晶闸管VT1和VT2反并联连接与负载电阻R 串联接到交流电源U 2上。当电源电压正半周开始时出发VT1，负半周开始时触发VT2，形同一个无触点开关，允许频繁操作，因为无电弧，寿命特长。在交流电源的正半周αω=t 时，触发导通VT1，导通角为1θ= απ-；在负半周αω=t +π时，触发导通VT2，导通角为2θ= απ-。负载端电压U 为下图所示斜线波形。这时负载电压U 为正弦波的一部分，宽度为（απ-），若正负半周以同样的移相角α触发VT1和VT2，则负载电压U 的宽度会发生变化，那么负载电压有效值也将随α角而改变，从而实现交流调压。 图1 -1单相交流调压电路的电路（电阻负载）原理图 2 建立仿真模型 根据原理图用MATLAB 软件画出正确的仿真电路图，如图1-2。
图1-2 单相交流调压电路电路（电阻负载）的MATLAB仿真模型 仿真参数，算法（solver）ode15s，相对误差（relativetolerance）1e-3，开始时间0.0结束时间2.0如图1-3。 图1-3 仿真时间参数 电源参数，如图1-4。
图1-4 交流电源参数触发脉冲参数设置，如图1-5、1-6。 图1-5 触发脉冲参数
单相调压电路
电力电子技术课程设计说明书 单相交流调压电路 系部：电气与信息工程学院 学生姓名： 指导教师：肖文英职称副教授 专业：电气工程及其自动化 班级：电气本1105班 完成时间：2014年5月20
摘要 交流调压电路广泛用于灯光控制（如调光灯和舞台灯光控制）及异步电动机的软启动，也用于异步电动机调速。在电力系统中，这种电路还常用于对无功功率的连续调节。此外，在高电压小电流或低电压大电流直流电源中，也常采用交流调压电路调节变压器一次电压。在这些电源中如采用晶闸管相控整流电路，高电压小电流可控直流电源就需要很多晶闸管串联；同样，低电压大电流直流电源需要很多晶闸管并联。这都是十分不合理的。采用交流调压电路在变压器一次侧调压，其电压、电流值都比较适中，在变压器二次侧只要用二极管整流就可以了。这样的电路体积小、成本低、易于设计制造。单相交流调压电路是对单相交流电的电压进行调节的电路。用在电热制、交流电动机速度控制、灯光控制和交流稳压器等合。与自耦变压器调压方法相比，交流调压电路控制简便，调节速度快，装置的重量轻、体积小，有色金属耗也少。 本次试验的题目是单相交流调压电路的设计，主要是设计出主电路和触发电路，通过触发电路触发主电路中的反并联的晶闸管来控制负载电压电流。触发电路产生的触发脉冲的延迟角也是可以调节的，通过对它的调节来达到对输出控制的目的。在MATLAB中连接好总电路图，用示波器观察输出结果，直接方便。MATLAB这一功能强大的软件给我们带来了很多方便，让我们对于设计电路的结果分析更加清楚明确。 关键词：交流；调压；电动机调速；电力系统；变压器；示波器
ABSTRACT AC voltage regulation circuit is widely used in lighting control (such as dimmer and stage lighting control) and asynchronous motor soft start, also for adjustable speed asynchronous motor. In power system, the circuit is also often used forcontinuous adjustment of the wattless power. In addition, in the high voltage and low current or low voltage and high current DC power supply, often using AC voltage regulating transformer voltage regulating circuit. In these power such as using thyristor phase controlled rectifier circuit, high voltage and low currentcontrolled DC power supply needs many thyristor series; similarly, low voltage and high current DC power needs many thyristor parallel. This is veryunreasonable. The AC voltage regulation circuit on the primary side of atransformer voltage regulation are moderate, its voltage, current value, in the twoside of the transformer can be used as long as the diode rectifier. The size of a circuit is such a small, low cost, easy to design and manufacture. Single phaseAC voltage regulation circuit of single-phase AC voltage regulating circuit. Used in electric heating system, AC motor speed control, lighting control and AC stabilizer etc.. With self coupling transformer voltage regulating method, AC voltage regulation circuit of simple control, fast regulating speed, device, light weight and small size,less consumption of non-ferrous metals. The test of the topic is to design a single-phase AC voltage regulation circuit, is the design of main circuit and trigger circuit, to control the load voltage and current through the thyristor trigger circuit to trigger parallel reverse in the main circuit of the tube. The trigger circuit produces a trigger pulse delay angle isadjustable, adjust it to output control purposes. Connect the total circuit in MATLAB, observe the output using the oscilloscope, direct and convenient.Software MATLAB this powerful brings us a lot of convenience, let us for the design of circuit analysis results more clearly. Keywords: alternating current; voltage; motor; power system; transformer;oscilloscope
单相交流调压电路课程设计
新疆工业高等专科学校电气系课程设计说明书 题目：单项交流调压电路（反并联）设计（纯电阻负载） 专业班级： 学生姓名： 指导教师： 完成日期：2012-6-8
新疆工业高等专科学校 电气系课程设计任务书 2012学年2学期2012年6月6日专业供用电技术班级课程名称电力电子应用技术 设计题目单项交流调压电路（反并联）设计（纯电阻 负载） 指导教师 起止时间2012-6-4至2012-6-8周数一周设计地点新疆工程学校设计目的： 设计任务或主要技术指标： 设计进度与要求： 主要参考书及参考资料： 教研室主任（签名）系（部）主任（签名）年月日
新疆工业高等专科学校电气系 课程设计评定意见 设计题目：单相交流调压（反并联）设计（纯电阻负载） 学生姓名：专业班级供电 评定意见： 评定成绩： 指导教师（签名）：年月日 评定意见参考提纲： 1.学生完成的工作量与内容是否符合任务书的要求。 2.学生的勤勉态度。 3.设计或说明书的优缺点，包括：学生对理论知识的掌握程度、实践工作能力、表现出的创造性和综合应用能力等。
前言 电力电子线路的基本形式之一，即交流—交流变换电路，它是将一种形式的交流电能变换成另一种形式交流电能电路。在进行交流—交流变换时，可以改变交流电的电压、电流、频率或相位等。用晶闸管组成的交流电压控制电路，可以方便的调节输出电压有效值。可用于电炉温控、灯光调节、异步电动机的启动和调速等，也可用作调节整流变压器一次侧电压，其二次侧为低压大电流或高压小电流负载常用这种方法。采用这种方法，可使变压器二次侧的整流装置避免采用晶闸管，只需要二极管，而且可控级仅在一侧，从而简化结构，降低成本。交流调压器与常规的交流调压变压器相比，它的体积和重量都要小得多。交流调压器的输出仍是交流电压，它不是正弦波，其谐波分量较大，功率因数也较低。
单相交流调功电路正文
1概述 1.1晶闸管交流调功器 交流调功器：是一种以晶闸管为基础，以智能数字控制电路为核心的电源功率控制电器，简称晶闸管调功器，又称可控硅调功器，可控硅调整器，可控硅调压器，晶闸管调整器，晶闸管调压器，电力调整器，电力调压器，功率控制器。具有效率高、无机械噪声和磨损、响应速度快、体积小、重量轻等诸多优点。 1.2 交流调压与调功 交流调功电路的主电路和交流调压电路的形式基本相同，只是控制的方式不同，它不是采用移相控制而采用通断控制方式。交流调压是在交流电源的半个周期内作移相控制，交流调功是以交流电的周期为单位控制晶闸管的通断,即负载与交流电源接通几个周波，再断开几个周波，通过改变接通周波数和断开周波数的比值来调节负载所消耗的平均功率。如图3-21所示，这种电路常用于电炉的温度控制，因为像电炉这样的控制对象，其时间常数往往很大，没有必要对交流电源的各个周期进行频繁的控制。只要大致以周波数为单位控制负载所消耗的平均功率，故称之为交流调功电路。 1.3 过零触发和移相触发 过零触发是在设定时间间隔内，改变晶闸管导通的周波数来实现电压或功率的控制。过零触发的主要缺点是当通断比太小时会出现低频干扰，当电网容量不够大时会出现照明闪烁、电表指针抖动等现象，通常只适用于热惯性较大的电热负载。 移相触发是早期触发可控硅的触发器。它是通过调速电阻值来改变电容的充放电时间再来改变单结晶管的振荡频率，实际改变控制可控硅的触发角。早期可控可是依靠这样改变阻容移相线路来控制。所为移相就是改变可控硅的触发角大小，也叫改变可控硅的初相角。故称移相触发线路。
2系统总体方案 2.1交流调功电路工作原理 单相交流调功电路方框图如图2.1.1所示。 图2.1.1 交流调功电路的主电路和交流调压电路的形式基本相同，只是控制的方式不同，它不是采用移相控制而采用通断控制方式。交流调压是在交流电源的半个周期内作移相控制，交流调功是以交流电的周期为单位控制晶闸管的通断,即负载与交流电源接通几个周波，再断开几个周波，通过改变接通周波数和断开周波数的比值来调节负载所消耗的平均功率。如图2.1.2所示，这种电路常用于电炉的温度控制，因为像电炉这样的控制对象，其时间常数往往很大，没有必要对交流电源的各个周期进行频繁的控制。只要大致以周波数为单位控制负载所消耗的平均功率，故称之为交流调功电路。 图2.1.2 LO AD BCR TLC336A1 A2 g u 脉宽可调矩形波信号发生器
单相晶闸管调压电路
单向可控硅调压电路 可控硅交流调压器由可控整流电路和触发电路两部分组成，其电路原里图如下图所示。从图中可知，二极管D1—D4组成桥式整流电路，双基极二极管T1构成张弛振荡器作为可控硅的同步触发电路。当调压器接上市电后，220V交流电通过负载电阻RL经二极管D1—D4整流，在可控硅SCR的A、K两端形成一个脉动直流电压，该电压由电阻R1降压后作为触发电路的直流电源。在交流电的正半周时，整流电压通过R4、W1对电容C充电。当充电电压Uc达到T1管的峰值电压Up时，T1管由截止变为导通，于是电容C通过T1管的e、b1结和R2迅速放电，结果在R2上获得一个尖脉冲。这个脉冲作为控制信号送到可控硅SCR的控制极，使可控硅导通。可控硅导通后的管压降很低，一般小于1V，所以张弛振荡器停止工作。当交流电通过零点时，可控硅自关断。当交流电在负半周时，电容C又从新充电……如此周而复始，便可调整负载RL上的功率了。
双向可控硅的工作原理及原理图 2007年12月09日09:11 来源：本站整理作者：本站我要评论(1) 标签：可控硅(358) 双向可控硅的工作原理 1.可控硅是P1N1P2N2四层三端结构元件，共有三个PN结，分析原理时，可以把它看作由一个PNP管和一个NPN 管所组成 当阳极A加上正向电压时，BG1和BG2管均处于放大状态。此时，如果从控制极G输入一个正向触发信号，BG2便有基流ib2流过，经BG2放大，其集电极电流ic2=β2ib2。因为BG2的集电极直接与BG1的基极相连，所以ib1=ic2。此时，电流ic2再经BG1放大，于是BG1的集电极电流ic1=β1ib1=β1β2ib2。这个电流又流回到BG2的基极，表成正反馈，使ib2不断增大，如此正向馈循环的结果，两个管子的电流剧增，可控硅使饱和导通。 由于BG1和BG2所构成的正反馈作用，所以一旦可控硅导通后，即使控制极G的电流消失了，可控硅仍然能够维持导通状态，由于触发信号只起触发作用，没有关断功能，所以这种可控硅是不可关断的。 由于可控硅只有导通和关断两种工作状态，所以它具有开关特性，这种特性需要一定的条件才能转化 2,触发导通 在控制极G上加入正向电压时（见图5）因J3正偏，P2区的空穴时入N2区，N2区的电子进入P2区，形成触发电流IGT。在可控硅的内部正反馈作用（见图2）的基础上，加上IGT的作用，使可控硅提前导通，导致图3的伏安特性OA段左移，IGT越大，特性左移越快。 一、可控硅的概念和结构？ 晶闸管又叫可控硅。自从20世纪50年代问世以来已经发展成了一个大的家族，它的主要成员有单向晶闸管、双向晶闸管、光控晶闸管、逆导晶闸管、可关断晶闸管、快速晶闸管，等等。今天大家使用的是单向晶闸管，也就是人们常说的普通晶闸管，它是由四层半导体材料组成的，有三个PN结，对外有三个电极〔图2(a)〕：第一层P型半导体引出的电极叫阳极A，第三层P 型半导体引出的电极叫控制极G，第四层N型半导体引出的电极叫阴极K。从晶闸管的电路符号〔图2(b)〕可以看到，它和二极管一样是一种单方向导电的器件，关键是多了一个控制极G，这就使它具有与二极管完全不同的工作特性。 图2 二、晶闸管的主要工作特性
单相斩控式交流调压电源设计
课程设计 课程名称电力电子技术 课题名称单相斩控式交流调压电源设计 专业 班级 学号 姓名 指导教师 2013年1月4日
设计内容与设计要求 一．设计内容 1.设计方案：用PWM控制获得所需要的等效电压或电流波 形。 2.设计包括： 1)IGBT电流、电压额定的选择 2)电力二极管，电抗器电感值的计算 3)输出电压可调 4)驱动电路的设计 5)画出完整的主电路原理图和控制电路原理图 6)画出程序流程图 7)列出主电路所用元器件的明细表 二．设计要求 1.设计思路清晰，给出整体设计框图； 2.单元电路设计，给出具体设计思路和电路； 3.分析所有单元电路与总电路的工作原理，并给出必要的波 形分析； 4.同一个课题考虑不同的设计方案，并用MATLAB仿真； 5.绘制总电路图； 6.写出设计报告； 主要设计条件 1.输入交流电源： 单相220V f=50Hz 2.输出电压： 电压范围50 V-220V连续可调
说明书格式 1.课程设计封面； 2.任务书； 3.说明书目录； 4.设计总体思路，基本原理和框图； 5.相关计算及器件选型; 6.电路设计；MATLAB 仿真； 7.总结与体会； 8.附录； 9.参考文献； 10.课程设计的原理图。 进度安排 十七周 星期一：下达设计任务书，介绍课题内容与要求； 星期一~~星期五：查找资料，确定设计方案，画出草图。十八周 星期一~~星期二：电路设计，打印出图纸。 星期三：书写设计报告； 星期四：书写设计报告； 星期五：答辩。
目录 第1章概述 (1) 第2章系统总体方案 (2) 2.1 设计总体思路 (2) 2.2 基本工作原理 (2) 2.3系统设计总方案确定 (4) 第3章硬件设计 (5) 3.1 主电路设计 (5) 3.2 控制电路设计 (6) 3.3 主电路计算及元器件参数选型 (7) 3.4 谐波分析 (7) 第4章调试测试与仿真 (10) 4.1 建立仿真模型 (10) 4.2 仿真结果 (11) 第5章总结与体会 (13) 附录 (14) 参考文献： (15) 电气信息学院课程设计评分表 (16)
单相交流调压电路
电力电子课程设计 ——单相交流调压电路 学院：工程学院 班级：12电气2班 姓名：
2015年6月 摘要 本次课程设计，先明确了实验的要求和设计目的设计一个单相交流调压电路。然后根据要求进行电路设计，包括主电路、触发电路。排版等等。设计并发现、解决相应的问题。之后对电路进行了实验仿真，通过仿真实验，再发现其中的问题和不足，进行更改和完善。然后确定实验所需的元器件。确定之后，进行器件的购买，之后进行电路板实物的焊接。焊接后要进行调试。发现和排除错误，调试时，发现了问题，然后经过实验仪器的排错，线路元器件的排错，发现了两处问题，更改之后就正常了。接着是对波形的观察和数据的记录。完成这些后，对数据进行处理，整理结论。最后是我们的心得体会和收获。以及完成报告总结。 关键词主电路触发电路波形负载电压调压
目录 一、设计任务及目的 (4) （一）设计要求任务 (4) （二）设计目的 (4) 二、实验器件、设备及所用软件 (4) （一）实验材料的选择 (5) （二）实验所需设备 (5) （三）所用软件 (5) 三、电路设计方案的设计和选择 (5) （一）方案的确立 (5) （二）实验电路的设计 (6) 1、触发电路的设计 (6) 1.1触发信号的种类 (6) 1.2触发电路的设计 (6) 2、主电路的设计 (9) 四、完整电路图及实物图 (11) 五、实验波形及数据 (12) （一）α=30°时 (12) （二）α=60°时 (13) （三）α=90°时 (15) （四）α=120时 (17) 六、实验数据处理 (19)
七、结论总结 (20) 八、心得体会 (21) 参考文献 (22) 单相交流调压电路 前言 电力电子线路的基本形式之一，即交流—交流变换电路，它是将一种形式的交流电能变换成另一种形式交流电能电路。在进行交流—交流变换时，可以改变交流电的电压、电流、频率或相位等。用晶闸管组成的交流电压控制电路，可以方便的调节输出电压有效值。可用于电炉温控、灯光调节、异步电动机的启动和调速等，也可用作调节整流变压器一次侧电压，其二次侧为低压大电流或高压小电流负载常用这种方法。采用这种方法，可使变压器二次侧的整流装置避免采用晶闸管，只需要二极管，而且可控级仅在一侧，从而简化结构，降低成本。交流调压器与常规的交流调压变压器相比，它的体积和重量都要小得多。交流调压器的输出仍是交流电压，它不是正弦波，其谐波分量较大，功率因数也较低。 一、设计任务及目的 （一）设计要求任务 1.设计一个单相交流调压电路。输入电压为36V交流，输出交流电压可变，带 纯电阻性负载。 2.提出电路设计方案，比较不同的方案并选定方案。 3.完成电路的设计和主要元器件的选择及说明。 4.进行实验仿真及电路板的焊接和测试性能。 5.分析实验数据，得出结论。 （二）设计目的 使学生熟悉各种电力电子器件的特性和使用方法；掌握各种电力电子变流电路的结构、工作原理、控制方法、设计计算方法及实验技能；熟悉各种电力电子变流装置的
完整word版单相交流调压电路Matlab仿真
单相交流调压电路的设计与仿真 一．实验目的 1）单相交流调压电路的结构、工作原理、波形分析。 2) 在仿真软件Matlab中进行单相交流调压电路的建模与仿真，并分析其波形。二．实验内容 （一）单相交流调压电路电路(纯电阻负载) 1电路的结构与工作原理 1.1电路结构 )(截图单相交流调压电路的电路原理图（电阻性负载）1.2 工作原理 电阻负载单相交流调压电路中，VT1和VT2可以用一个双向晶闸管代替，在交流电源的正半周和负半周，分别对晶闸管的开通叫进行控制就可以调节输出电压。正负半周触发角时刻起均为过零时刻。在稳态情况下。应使正负半周的触发角相同。可以看出。负载电压波形是电源电压波形的一部分，负载电流和负载电压的波形相同。 2建模 在MATLAB新建一个Model，同时模型建立如下图所示： - 1 -
MATLAB仿真模型单相交流调压电路的模型参数设置2.1A.Pulse Generator B.Pulse Generator 1
- 2 - C.示波器参数 第一个波形为晶闸管电流的波形，第二个波形为晶闸管电压的波形，第三个波形为负载电流的波形，第四个波形为负载电压的波形，第五个波形为电源电压的波形，第六个波形为触发脉冲的波形。 3仿真结果与分析 °，MATLAB仿真波形如下： a. 触发角α=0
α=0°单相交流调压电路仿真结果(截图) °，MATLAB仿真波形如下： b. 触发角α=60 )截图°单相交流调压电路仿真结果α =60(- 3 -
°，MATLAB仿真波形如下： c. 触发角α=120 )截图°单相交流调压电路仿真结果(α=1204小结 通过设计可以总结出，ɑ的移相范围为0≤ɑ≤π。ɑ=0时，相当于晶闸管一直导通，输出电压为最大值，U。=U1。随着ɑ的增大，U。逐渐减小。知道ɑ=π时，U。=0。此外，ɑ=0时，功率因数=1，随着ɑ的增大，输入电流滞后于电压且发生畸变，也逐渐降低。 （二）单相交流调压电路(阻感负载) 1电路的结构与工作原理 1.1电路结构 )截图( 单相交流调压电路的电路原理图（阻感性负载） - 4 - 1.2 工作原理
单相电机调速电路
单相电机调速电路 发布: 2011-6-14 | 作者: —— | 来源: 华强电子网用户| 查看: 333次 本文介绍一种简易电机调速电路，不用机械齿轮转化来变速，改善了机械设备使用的效率。 此简易电子调速电路适用于220V市电的单相电动机，电机额定电流在6.5A以内，功率在1kW左右，适用于家庭电风扇、吊扇电机及其它单相电机，若电路加以修改，则可作调光、电磁振动调压、电风扇温度自动变速器等用途。其电路如图1所示。 硅二极管VD1~VD4构成一个桥式全波整流电路，电桥与电机串联在电路中，电桥对可控硅VS提供全波整流电压。当VS接通时，电桥呈现本电机串联的低阻电路。当图1中A点为负半周时，电流经电机、VD1、VS、R1、VD3构成回路，当B 点为正半周时电流经VD2、VS、R1、VD4、电机M构成回路，电机端得到的是交变电流。电机两端的电压大小主要决定于可控硅VS的导通程度，只要改变可控硅的导通角，就可以改变VS 的压降，电机两端的电压也变化，达到调压调速的目的，电机端电压 Um=U1-UVD1-Uvs-UR1-UVD3，上式中，UVD1、UVD3的压降均很小，而反馈UR1也不大，故电机端电压就简化为Um=U1-Uvs。
可控硅VS的触发脉冲靠一只简单的单结晶体管VS电路产生，电容器C2通过电阻R4、R5充电到稳压管DW的稳定电压UZ，当C2充电到单结晶体管的峰点电压时，单结晶体管就触发，输出脉冲而使可控硅导通。在单结晶体管发射极电压充分衰减后，单结晶体管就断开，VS一经接通，那么a、b两点之间的电压就下降到稳压管DW的稳定电压UZ以下，电容器C2再充电就依赖于点a到b点间的电压，因稳压管的电压已经降低到它的导通区域以外，点a到b点的电压取决于电动机的电流、R1和VS 导通时的电压降。这样，当VS 导通时，电容器C2的充电电流取决于电动机的电流，在这种情况下便得到了反馈，这就使得电动机在低速时转矩所受损失的问题得到补救。 反馈电阻R1的数值经过实验得出，因此，VS在导通周期的时间内，电容C2便不能充电到足以再对单结晶体管触发的高压，然而，电容C2 会充电到电动机电流所决定的某一数值。如果在某一导通周期电动机的电流增加，则C2上的电压也增加，故在下一周期开始时，C2就不需那么长的时间才能充电到单晶体的峰点电压。这种情况下，触发角就被减少了（导通角更大），加到电机上的方根电压就成比例增加，致使有效转矩增加。二极管VD5和电容器C1防止在导通期中由于触发单结晶体所造成的反
7单相交流调压电路实验报告
实验报告 课程名称：现代电力电子技术 实验项目：单相交流调压电路实验 实验时间： 实验班级： 总份数： 指导教师：朱鹰屏 自动化学院电力电子实验室 二〇〇年月日
广东技术师范学院实验报告 学院：自动化学院专业：电气工程及其自 动化 班级：成绩： 姓名：学号：组别：组员： 实验地点：电力电子实验室实验日期：指导教师签名： 实验（七）项目名称：单相交流调压电路实验 1.实验目的和要求 (1)加深理解单相交流调压电路的工作原理。 (2)加深理解单相交流调压电路带电感性负载对脉冲及移相范围的要求。 (3)了解KC05晶闸管移相触发器的原理和应用。 2.实验原理 三、实验线路及原理 本实验采用KCO5晶闸管集成移相触发器。该触发器适用于双向晶闸管或两个反向并联晶闸管电路的交流相位控制，具有锯齿波线性好、移相范围宽、控制方式简单、易于集中控制、有失交保护、输出电流大等优点。 单相晶闸管交流调压器的主电路由两个反向并联的晶闸管组成，如图3-15所示。 图中电阻R用D42三相可调电阻，将两个900Ω接成并联接法，晶闸管则利用DJK02上的反桥元件，交流电压、电流表由DJK01控制屏上得到，电抗器L d从DJK02上得到，用700mH。 图 3-15 单相交流调压主电路原理图
3.主要仪器设备 1.电路调试
主电路放大电路： (1)KC05集成移相触发电路的调试。 (2)单相交流调压电路带电阻性负载。 (3)单相交流调压电路带电阻电感性负载。 (l)KCO5集成晶闸管移相触发电路调试 将DJK01电源控制屏的电源选择开关打到“直流调速”侧使输出线电压为200V，用两根 导线将200V交流电压接到DJK03的“外接220V”端，按下“启动”按钮，打开DJK03电源开关，
晶闸管单相交流调压及调功电路课程设计
目录 绪论 (1) 1 调压调功原理简介 (2) 2 交流调压电路波形及相控特性分析 (3) 2.1 带电阻性负载 (3) 2.1.1 原理 (3) 2.1.2 计算与分析 (3) 2.2 带阻感性负载 (4) 2.2.1 原理分析 (4) 2.2.2 计算与分析 (4) 2.2.3 α<φ的情况 (6) 3 方案设计 (7) 3.1 主电路的设计 (7) 3.1.1 主电路图 (7) 3.1.2 参数计算 (7) 3.1.3 调功电路的设计 (8) 3.2 触发电路的设计 (9) 3.2.1 芯片介绍 (9) 3.2.2 触发电路图 (10) 3.3 保护电路的设计 (11) 3.3.1 原理 (11) 3.3.2 计算 (12) 3.3.3 保护电路图 (13) 4 电阻炉负载过零控制特性分析 (14) 5 MATLAB仿真 (15) 6个人小结 (17) 参考文献 (18)
绪论 交流-交流变流电路，即把一种形式的交流变成另一种形式交流的电路。在进行交流-交流变流时，可以改变相关的电压（电流）、频率和相数等。交流-交流变流电路可以分为直接方式（无中间直流环节方式）和间接方式（有中间直流环节方式）两种。而间接方式可以看做交流-直流变换电路和直流-交流变换电路的组合，故交-交变流主要指直接方式。其中，只改变电压、电流或对电路的通断进行控制，而不改变频率的电路称为交流电力控制电路，改变频率的电路称为变频电路。采用相位控制的交流电力控制电路，即交流调压电路；采用通断控制的交流电力控制电路，即交流调功电路和交流无触点开关。 交流调压电路广泛用于灯光控制（如调光台灯和舞台灯光控制）及异步电动机的软启动也用于异步电动机调速。在电力系统中，这种电路还常用于对无功功率的连续调节。此外，在高电压小电流或低电压大电流直流电源中，也常采用交流调压电路调节变压器一次电压。在这些电源中如果采用晶闸管相控整流电路，高电压小电流可控直流电源就需要很多晶闸管串联，低电压大电流直流电源需要很多晶闸管并联，十分不合理。采用交流调压电路在变压器一次侧调压，其电压、电流值都比较适中，在变压器二次侧只要用二极管整流就可以了。这样的电路体积小、成本低、易于设计制造。其分为单相和三相交流调压电路，前者是后者基础，这里只讨论单相问题。 交流调功电路常用于电炉的温度控制，其直接调节对象是电路的平均输出功率。像电炉温度这样的控制对象，其时间常数往往很大，没有必要对交流电源的每个周期进行频繁的控制，只要以周波数为单位进行控制就足够了。通常控制晶闸管导通的时刻都是在电源电压过零的时刻，这样，在交流电源接通期间，负载电压电源都是正弦波，不对电网电压电流造成通常意义的谐波污染。