電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)

1、 電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)題 目: 單相交流電源自動穩(wěn)壓器專 業(yè): 電氣工程及其自動化 班 級: 姓 名: 學(xué) 號: 指導(dǎo)教師: 完成時間: 電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課程編號j1610015課程名稱電力電子技術(shù)周數(shù)1實(shí)施地點(diǎn)廣東海洋大學(xué)班級人數(shù)起止時間17周117周5形式集中 分散指導(dǎo)教師設(shè)計(jì)進(jìn)度安排17周1上午：集中講解17周1下午18周4下午：總體方案設(shè)計(jì)，環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)，相關(guān)實(shí)驗(yàn)17周5上午：完成設(shè)計(jì)報告17周5下午：設(shè)計(jì)答辯，上交設(shè)計(jì)報告。設(shè)計(jì)內(nèi)容單相交流電源自動穩(wěn)壓器調(diào)壓方式：自耦變分級+晶閘管無觸點(diǎn)自動開關(guān)性能指標(biāo)：容量3KVA，輸入2000240V，輸出220±5V設(shè)計(jì)步驟：1

2、變壓器設(shè)計(jì)2晶閘管計(jì)算，選擇；冷卻設(shè)計(jì)3控制電路設(shè)計(jì)4觸發(fā)電路設(shè)計(jì)5開關(guān)保護(hù)與顯示電路設(shè)計(jì)6相關(guān)實(shí)驗(yàn)7設(shè)計(jì)報告要求1按進(jìn)度安排進(jìn)行設(shè)計(jì)。2個人獨(dú)立為主完成全部設(shè)計(jì)。3組織小組（57人）討論交流，每人至少作一次環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)報告。4答疑時間：17周25每天上午；地點(diǎn)：科技樓413。5 設(shè)計(jì)報告內(nèi)容:(1)設(shè)計(jì)任務(wù);(2)總體設(shè)計(jì)說明;(3)各環(huán)節(jié)電路設(shè)計(jì)說明;(4)相關(guān)實(shí)驗(yàn);(5)系統(tǒng)電路圖;(6)器件清單一 、設(shè)計(jì)目的： 通過課程設(shè)計(jì),掌握電力電子電路及綜合模擬電路,數(shù)字電路,自動控制設(shè)計(jì)的各環(huán)節(jié)基本內(nèi)容與要求,完成將來實(shí)際工程設(shè)計(jì)的必需的基礎(chǔ)訓(xùn)練。二 、設(shè)計(jì)內(nèi)容：單相交流電源自動穩(wěn)壓器調(diào)壓方式：自

3、耦變分級+晶閘管無觸點(diǎn)開關(guān)+開環(huán)或閉環(huán)自動控制性能指標(biāo)：容量3KVA，輸入200V240V，輸出220±5V三 、設(shè)計(jì)要求：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)原理說明、電路圖、各元件的計(jì)算選擇、及相關(guān)實(shí)驗(yàn)或仿真2. 分組作設(shè)計(jì)報告。3. 上交完整的設(shè)計(jì)報告書單相交流電源晶閘管無觸點(diǎn)自動穩(wěn)壓器 一、設(shè)計(jì)要求與原始資料：1.1 容量：額定容量3KVA額定電壓220V額定電流15A1.2 電源輸入電壓：單相交流50HZ，200240V1.3輸出空載電壓：220±V=220

4、7;5V1.4調(diào)壓方式：自耦變壓器分檔+晶閘管無觸點(diǎn)開關(guān)+開環(huán)或閉環(huán)自動控制1.5電源控制：空氣開關(guān)+接觸器+ 起動/停止按鈕1.6保護(hù)：熔斷器過流保護(hù)+壓敏電阻過壓保護(hù)1.7顯示：輸入有電發(fā)光二極管顯示，輸出電壓表，分流器+電流表顯示二、 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)：2.1、系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖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(jì)要求。三、系統(tǒng)環(huán)節(jié)電路設(shè)計(jì) ：3.1電源控制、顯示與保護(hù)電路設(shè)計(jì)：(1)電路圖：(2).工作原理說明：電源輸入后，首先經(jīng)空氣總開關(guān)控制，然后就有熔

5、斷器的過流保護(hù)，接著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(shí)現(xiàn)過壓保護(hù)。3.2 自耦變壓器設(shè)計(jì)(1) 輸入額定電壓電流：220240V交流電。(2)輸出額定電壓分檔： 采用均勻分檔：設(shè)自耦變壓器分檔電壓差Va=6V。則輸出偏差指標(biāo)V=(Va/2)(240/220）=3.3V輸入220V時輸出電壓:標(biāo)準(zhǔn)檔: 220V升高檔VH= 220+kVa= 226，232，238，。降低檔VL=220- kV = 214，208，202， .對應(yīng)輸入允許最高最低電壓: UH=(220+V )/(VL/220) UL=(220-V )/(VH/220)參考計(jì)算M程序:D

6、VA=6 DV=(240/220)* (DVA/2)VL=220-1,2,3,4,5,6*DVAUH=(220+DV)./(VL/220)VH=220+1,2,3,4,5,6*DVAUL=(220-DV)./(VH/220)計(jì)算結(jié)果: DV(V)=3.3V -滿足VL=214、208、202V時UH=246V , VH=226、232、238V,時UL=197V -滿足設(shè)計(jì)結(jié)果分6檔: 204,212,220,228, 236,244V(3)電路圖：3.4 調(diào)壓主電路設(shè)計(jì) (1) 主電路（如右圖）： (2)晶閘管選擇：(參考) 雙向晶閘管電壓: (23)*電源峰值電壓=800V。電流有效值:

7、(23)*額定電流=50A。觸發(fā)電流為：10mA。3.5 調(diào)壓算法設(shè)計(jì)(1)閉環(huán)算法: 離散I算法輸出電壓Uo<220-V à ?已輸出最高檔: Yà保持Nà上調(diào)1檔輸出電壓Uo<220+V à ?已輸出最低檔: Yà保持Nà下調(diào)1檔(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.3.6 調(diào)壓控制電路設(shè)計(jì)：(1)輸出電壓檢測電路設(shè)計(jì)：（2）、控制電源電路設(shè)計(jì)：（3）、時鐘電路：有555振蕩器作時鐘信號： （3）輸出電壓判別電路設(shè)計(jì)：1）、電路圖如右圖所示：2）、原理：將經(jīng)過降壓的與主電壓成一定關(guān)

8、系的電壓輸入到比較器中，當(dāng)檢測到電壓比設(shè)計(jì)理想值高時，輸出降檔信號；當(dāng)檢測到電壓比設(shè)計(jì)理想值低時，輸出升檔信號。(4) 調(diào)壓控制電路設(shè)計(jì)：1）、電路圖如右圖所示：2）、工作原理說明：當(dāng)“輸出電壓判別電路”中的比較器輸出降檔信號時，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，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時，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，使得相應(yīng)的晶閘管導(dǎo)通。（4）觸發(fā)電路設(shè)計(jì)：1）、電路圖如右圖所示：上圖為晶閘管電路，下圖為對晶閘管進(jìn)行觸發(fā)的利用三極管的觸發(fā)電路。2）、工作原理說明：當(dāng)譯碼器向相應(yīng)三極管輸出信號時，就會使相應(yīng)三極管導(dǎo)通，

9、使得三極管向晶閘管流出觸發(fā)電流，從而使相應(yīng)的晶閘管導(dǎo)通，以實(shí)現(xiàn)升檔、降檔控制。 3.7 輸出電壓電流表選擇：電壓表選擇600V，電流表選擇25A.四、系統(tǒng)電路圖：五、元器件清單：編號名稱符號數(shù)量型號1自耦變壓器T11容量15（KVA）2電壓源5V15V3電流計(jì)B1120A4電容C1、C2、C33100pF5二極管整流橋D1、D2210mA6穩(wěn)壓管D3118V7熔斷器F1、F22250V、30A8交流接觸器KM1250V、50A9雙向晶閘管Q1Q7810mA10三極管Q8Q1470.7V11電阻R3、R5、R831K12滑動變阻器R6、R72100K13壓敏電阻RV1110K14空氣開關(guān)S1、S

10、21250V、50A15變壓器T21容量15（KVA）16變壓器1T31容量15（KVA）17可逆計(jì)數(shù)器U1174LS193183-8譯碼器U2174LS13819比較器U3A、U3B2LM2903VN20555振蕩器U41TS555MD217805電源U81LM7805CT22電壓表V11600V23保護(hù)電阻R11100K24發(fā)光二極管LED1110mA25啟動按鍵S4150A26停止按鍵S3150A六、設(shè)計(jì)總結(jié)：1、本次課程設(shè)計(jì)順利地成功完成。2、由于對課程設(shè)計(jì)的認(rèn)識程度不是很足，所以一開始做的時候會有點(diǎn)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(jì)程序的理解，慢慢地就有

11、了總體的設(shè)計(jì)規(guī)劃：確定系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) 各環(huán)節(jié)分部設(shè)計(jì) 完成組合各環(huán)節(jié)寫設(shè)計(jì)報告解決一些自己無法解決的問題3、在各環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)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(diǎn)理解的；設(shè)計(jì)自耦變壓器分擋時，對老師給出的分擋方法不是很理解，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(jì)中也是用了均勻分擋；輸出電壓檢測電路設(shè)計(jì)中，檢測電壓的確定比較難；而直流電源的設(shè)計(jì)就比較簡單一點(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