单相交流电源自动稳压器

1、一、设计目的3二、设计内容33四、31、设计要求与原始材料32、系统总体设计32.1、系统总体结构图32.2、系统总体说明33、系统环节电路设计43.1、电源控制、显示与保护电路设计43.2、自耦变压器设计43.3、调压主电路设计53.4、调压算法设计53.5、调压控制电路63.6、输出电压电流表选择8五、系统电路图8六、元器件清单9七、相关性，调试，使用，改进说明10八、设计总结10九、电路主图11十、调压控制电路12单相交流电源自动稳压器调压方式：自耦变分级+晶闸管无触点开关+开环或闭环自动控制性能指标：容量3KVA，输入2000240V，输出220±5V1 设计要求与原始资料1

2、.1、容量：额定容量3KVA额定电压220V额定电流15A1.2、电源输入电压：单相交流50HZ，200240V1.3、输出空载电压：220±V=220±5V1.4、调压方式：自耦变压器分档+晶闸管无触点开关+开环或闭环自动控制1.5、电源控制：空气开关+接触器+ 起动/停止按钮1.6、保护：熔断器过流保护+压敏电阻过压保护1.7、显示：输入有电发光二极管显示，输出电压表，分流器+电流表显示2、系统总体设计2.1、系统总体结构图：2.2、系统总体说明：当输入电压ui=200240V时，电压经过开关控制。当开关闭合时，开关控制电路电源显示，说明电路正处于工作状态；然后电压经过

3、流过压保护装置，送到调压控制装置和自耦变压器，在调压控制下，触发晶闸管，从而控制自耦变压器的变比k；最后电压ui经过自耦变压器再经过电压电流显示，输出电压。3、系统环节电路设计3.1、电源控制、显示与保护电路设计：(1)、电路图（电源开关、接触器与起动/停止控制电路、发光二极管电路，熔断器、压敏电阻、电阻、电容）(2)、工作原理说明：1）、电路闭合工作原理：当电源开关S1闭合，输入电压ui经过电路熔断器（防止过流），按下起动按钮开关S2，接触器JC处于工作导通作态，使开关JC-1、JC-2，JC-3闭合，从而电路导通，发光二极光显示亮，工作状态正常。2）、电路断开工作原理：按下停止按钮开关S4

4、，开关电路断开，接触器J使开关K、S3断开，从而整个电路断开。3.2、自耦变压器设计(1)/输入额定电压 220V 电流 15A 。 (2)输出额定电压分档：非均匀分档设计:选取设计电路最终输出电压uo=216.5223.5V，变比K=223.5/216.5=1.0323。自藕变压器输出额定分档电压为：U1=K3*220V=242.0V; U2=K2*220V=234.5; U3=K*220V=227.0V; U4=220.0V;U5=220V/K=213.0V; U6=220V/K2=206.5V; U7= 220V/K3=200.0V;输出额定电压分档如下表： 分档1234567U0（V）

5、242.0234.5227.0220.0213.0206.5200.0(3)电路图：213.0V242.0V234.5V227.0V220.0V206.5V200.0V 3.3、调压主电路设计(1) 主电路图：(2)晶闸管选择：双向晶闸管电压: (23)*电源峰值电压=1000V 电流有效值: (23)*额定电流=50A。3.4、调压算法设计确定输入电压输出档/输出电压对应表：输入电压ui(V)242.0234.5234.5227.0227.0220.0220.0213.0213.0206.5206.5200.0200.0196.5输出档12345673.5、调压控制电路设计(1)输出电压检测

6、与控制电源电路设计（2）工作原理说明：输出电压检测与控制电源电路中，整流部分采用了四个整流二极管组成的IN4004型硅整流桥式二极管；W7805稳压器表示输出电压为VCC=5V，最大输出电流为1.5A；电路中电容C21选用耐压值为25V，100F的铝电解电容；电容C1，C2选用耐压值为16V，100F的铝电解电容器用于消除输出电压中的高频噪声，以便输出较大的脉冲电流；电源变压器T1选用35W、二次电压为12V的电源变压器。（3）输出电压判别电路设计1）、电路图：2）、工作原理说明：电路由电阻器R12，电位器RP1RP8,电容器C5C12和8片运算放大器N1N8集成的两片LM339集成片组成。电

7、路图中，VCC为控制电源电路中经过W7805输出电压为VCC=5V，经过可变电阻RP1RP8调压，得出每个给定参考电压。当输入电压低于196.5V时，N1N8均输出低电平。当输入电压为196.5V时，调整RP8的阻值，使N8输出高电平。当输入电压为200.0V时，调整RP7的阻值，使N7输出高电平。当输入电压为206.5V时，调整RP6的阻值，使N6输出高电平。当输入电压为213.0V时，调整RP5的阻值，使N5输出高电平。当输入电压为220.0V时，调整RP4的阻值，使N4输出高电平。当输入电压为227.0V时，调整RP3的阻值，使N3输出高电平。当输入电压为234.5V时，调整RP2的阻值

8、，使N2输出高电平。当输入电压为242.0V时，调整RP1的阻值，使N1输出高电平。（4）调压控制电路设计1）、电路图：2）、工作原理说明：电路由U3AU16A CD4069型六非门,CD4011型2输入端与非门U17AU23A,二极管D1D7选用1N4148型开关二极管, 金属膜电阻器R1R7,涤纶电容器C13C19组成。N1N8输出端分别为A1A8，非门输出端分别为B1B7,则可列出真值表如下：输入端输出端A1A2A3A4A5A6A7A8B1B2B3B4B5B6B7100000001000000110000000100000111000000010000111100000001001111

9、10000000100111111000000010111111100000001（5）触发电路设计1)、电路图2）、工作原理说明电路由C8050型硅NPN晶体管Q8Q14，耐压值为400V以上的双向晶闸管Q1Q7和T2自耦变压器组成。电流经前面涤纶电容器C13C19滤波后，高电平导通NPN晶体管，能够导通的电流经过双向晶闸管触发自耦变压器，输出电压。3.6、输出电压、电流表选择输出电压表：量程为0300V输出电流表：选带电阻的分流器电流表，量程为020A五、系统电路图（附于最后）六、元器件清单：编号(图中)符号名称型号（规格）数量12R9电阻2K13R8电阻100K14R10电阻10015R

10、1R7电阻10K76R11压敏电阻10C221 耐压450V17R12电阻15K1891011121314低功率双电压比较器集成片15低功率双电压比较器集成片16U3AU16A非门CD4069型六17U17AU23A2输入端与非门CD4011718D1D8二极管1N4148型19Q8Q14硅NPN晶体管C8050型20Q1Q7双向晶闸管耐压值为400V以上21电源变压器35W、二次电压为12V22QZB-30KW23KSL 工作电流IF=2mA24U24三端稳压器LM7805 Uo=5V125D9整流二极管IN4004 最高反向峰值电压：400V 平均整流电流：1A最大峰值浪涌电流：30A 正

11、向压降：5V426S1空气开关DZ10-250 Ie=20127F1自恢复保险丝RF-090B 熔断电流I=25A128F2自恢复保险丝RF-090B 熔断电流I=25A129S4常闭开关QPM11-NC 工作电压：220V/AC额定电压=500V 额定电流=500mA 寿命：100万次130S2常开开关QPM11-NO 作电压：220V/AC额定电压=500V 额定电流=500mA 寿命：100万次131JC-3自锁开关KFT-7.0132JC接触器JGL-2型133A带电阻电流表量程为020A134V电压表量程为0300V1七、相关性能，调试，使用，改进说明：（1）相关性能：采用补偿式无触

12、头交流全自控稳压器，采用控制稳压器一次电压来改变二次补偿电压，解决线路调压瞬间断电现象。使用开环调节，调整输入电压而达到输出目的电压。使用大功率晶闸管来控制调压，因而工作十分可靠，使用寿命极长，能连续无故障运行。电源控制显示保护能够保证稳压器工作更加有保障和安全。采用空气无触点开关，响应速度极快，容量为30KVA，实现了无触点调压，具有稳定性能好，效率特高等优点，对电网无污染，能在各种恶劣的电网和复杂的负载下可靠地连续工作。（2）、调试，使用：1）当输入电压ui=200240V时，如230V（即在档2内），电压经过开关控制，电源开关S1闭合后，输入电压ui经过电路熔断器（防止过流），按下开关S

13、2，接触器J处于工作导通作态，使开关K、S3闭合，从而电路导通。开关控制电路电源显示，说明电路正处于工作状态； 2）然后电压经过过流过压保护装置，送到调压控制装置和自耦变压器。在调压控制电路，输入电压经过变压器与可变电阻，输入给电路中比较器,由LM339输出之前设计好的各档位。3）经过比较器，调压控制电路输入输出高低电平而触发电路，从而达到调档输出电压值。（3）、改进说明：电路控制方面可以改进为闭环控制，已达到全自动，由系统内部自己调节。调压控制电路部分可以采用集成片，使整个电路电路图显得更加简洁，原理更清晰。或者可以试着采用单片机调节控制整个电路，这样使用编程更加准确的控制调节电路 。八、总结（设计过程，完成情况，收获，体会，建议，意见）此次电力电子技术课程设计顺利完成，设计了单相交流电源自动稳压器。设计按照指导老师提示的课程设计指导书做参考综合了其他资料，并最终汇总成这一份