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电力电子课程设计--晶闸管调压与调功电路设计?
时间: 2024-10-27 20:08:03
作者: 半岛官网入口网页版
图中以 为参变量,当 =0 时代表电阻性负载,此时 =180 - ;若 为某一特定角度,则当 时, =180 ,当 时, 随着 的增加而减小。
上述电路在控制角为 时,交流输出电压有效值U 、负载电流有效值I 、晶闸管电流有效值I 分别为
电路采用双列直插C—16白瓷和黑瓷两种外壳封装,外观尺寸按电子工业பைடு நூலகம்部颁标准。《半导体集成电路外观尺寸》SJll00—76
1.电源电压:直流15V、-15V,允许波动土5%(±10%时功能正常)。
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。交流调压电路主要使用在在电热控制、交流电动机速度控制、交流稳压器等场合,主要有灯光调节(如调光台灯、舞台灯光控制等),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(如纺织、造纸、冶金等领域的调压调速),随电机负载大小自动调压(对于起动机等有较长时间空载或轻载的负荷,自动调压能节约电能),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。其电压电流值都是合理的,在变压器次级只要用二极管整流即可,进而达到减少体积、减低成本的目的)。
当控制角 = 时,负载电流i 的表达式中的第二项为零,相当于滞后电源电压 角的纯正弦电流,此时导通角 =180 ,即当正半周晶闸管T 关断时,T 恰好触发导通,负载电流i 连续,该工况下两个晶闸管相当于两个二极管,或输入输出直接相连,输出电压及电流连续,无调压作用。
电力电子技术是20世纪后半叶诞生和发展的一门崭新的技术。能预见,在21世纪电力电子技术仍将以迅猛的速度发展。电力电子器件的发展对电力电子技术的发展起着决定性的作用。
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,减少相关成本。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
交流调功电路常用于电炉的温度控制,因其直接调节对象就是电路的平均输出功率,所以被称为交流调功电路。
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。
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能控制交流电力。这种电路不改变交流电的频率,称为交流电力控制电路。在每半个周波内通过对晶闸管开通相位的控制,可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。
课程设计说明书应严格按统一格式打印,资料齐全,坚决杜绝抄袭,雷同现象。应画出单元电路图和整体电路原理图,给出系统参数计算过程,图纸、元器件符号及文字符号符合国家标准。
最后,向此次课程设计的指导老师以及在课程设计中帮助、支持我的同学表示衷心的感谢。由于本次课程设计时间仓促且自己水平有限,难免还存在一些错误和不妥之处,恳请老师批评指正。
交流电力控制电路是指通过晶闸管等电力电子器件对输入输出之间的交流电能进行变换与控制的电路形式,其常用的控制方式有四种:① 相位控制;② 周期控制;③ 通断控制;④ 斩波控制。根据不同的控制方式能将交流电力控制管理系统分为以下几种基本类型。
交流调功电路跟交流调压电路的电路形式完全相同,只是控制方法不一样。交流调功电路不是在每个交流电源周期都通过触发延迟角a对输出电压波形来控制,而是将负载与交流电源接通几个整周波,在断开几个整周波,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。
可控硅移相触发电路适用于单相、三相全控桥式供电装置中,作可控硅的双路脉冲移相触发。器件输出两路相差180度的移相脉冲,可以方便地构成全控桥式触发器线路。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性好、移相范围宽、对同步电压要求低,有脉冲列调制输出端等功能与特点。常用的有kj004和kc05。基于kj004的优点,下面就对kj004z作简要介绍。
交流调压电路大范围的使用在灯光控制(如调光台灯和舞台灯光控制)及异步电动机的软起动,也用于异步电动机调速。
交流调功电路跟交流调压电路的电路形式完全相同,只是控制方法不一样。交流调功电路不是在每个交流电源周期都通过触发延迟角a对输出电压波形来控制,而是将负载与交流电源接通几个整周波,在断开几个整周波,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。
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 的正半
周 角时, 触发导通,输出电压 等于电源电压,电流波形 从0开始上升。由于是感性负载,电流 滞后于电压 ,当电压达到过零点时电流不为0,之后 继续下降,输出电压 出现负值,直到电流下降到0时, 自然关断,输出 电压等于0,正半周结束,期间电流 从0开始上升到再次下降到0这段区间称为导通角 。由后面的分析可知,在 工况下, 因此在 脉冲到来之前 已关断,正负电流不连续。在电源的负半周 导通,工作原理与正半周相同,在 断续期间,晶闸管两端电压波形如(b)图所示。
为了分析负载电流 的表达式及导通角 与 、 之间的关系,假设电压坐标原点如图所示,在 时刻晶闸管T 导通,负载电流i 应满足方程
交流-交流变流电路,是把一种形式的交流变成另一种形式交流的电路,应用十分广泛。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能控制交流电力。这种电路不改变交流电的频率,称为交流电力控制电路。在每半个周波内通过对晶闸管开通相位的控制,可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。
当 、 已知时,可由该曲线查出晶闸管电流标幺值,进而求出负载电流有效值I 及晶闸管电流有效值I 。
电源为工频380/220V,阻性负载R=4Ω,交流输出0-220V可调。采用单相或三相交流调压与调功主电路。
上述四种交流电力控制管理系统中,交流调压电路应用最为广泛。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,经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,进而达到交流调压的目的。其晶闸管可通过电源自然换相,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。
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感应电动机或其它电阻电感混合负载等。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复杂,其输出电压、电流波形与控制角 、负载阻抗角 都有关系。其中负载阻抗角 ,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 。为越来越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 三种工况分别进行讨论。
电路由同步检测电路、锯齿波形成电路、偏形电压、移相电压及锯齿波电压综合比较放大电路和功率放大电路四部分所组成。电原理见下图:锯齿波的斜率决定于外接电阻R6、RW1,流出的充电电流和积分电容C1的数值。对不同的移相控制电压VY,只有改变权电阻R1、R2的比例,调节相应的偏移电压VP。同时调整锯齿波斜率电位器RW1,可以使不同的移相控制电压获得整个移相范围。触发电路为正极性型,即移相电压增加,导通角增大。R7和C2形成微分电路,改变R7和 C2的值,可获得不同的脉宽输出的同步电压为任意值。