电力电子技术课程设计

1、 电力电子技术课程设计题 目: 单相交流电源自动稳压器专 业: 电气工程及其自动化 班 级: 姓 名: 学 号: 指导教师: 完成时间: 电力电子技术课程设计任务书课程编号j1610015课程名称电力电子技术周数1实施地点广东海洋大学班级人数起止时间17周117周5形式集中 分散指导教师设计进度安排17周1上午：集中讲解17周1下午18周4下午：总体方案设计，环节设计，相关实验17周5上午：完成设计报告17周5下午：设计答辩，上交设计报告。设计内容单相交流电源自动稳压器调压方式：自耦变分级+晶闸管无触点自动开关性能指标：容量3KVA，输入2000240V，输出220±5V设计步骤：1

2、变压器设计2晶闸管计算，选择；冷却设计3控制电路设计4触发电路设计5开关保护与显示电路设计6相关实验7设计报告要求1按进度安排进行设计。2个人独立为主完成全部设计。3组织小组（57人）讨论交流，每人至少作一次环节设计报告。4答疑时间：17周25每天上午；地点：科技楼413。5 设计报告内容:(1)设计任务;(2)总体设计说明;(3)各环节电路设计说明;(4)相关实验;(5)系统电路图;(6)器件清单一 、设计目的： 通过课程设计,掌握电力电子电路及综合模拟电路,数字电路,自动控制设计的各环节基本内容与要求,完成将来实际工程设计的必需的基础训练。二 、设计内容：单相交流电源自动稳压器调压方式：自

3、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200V240V，输出220±5V三 、设计要求：1.学生在教师指导下，参照设计程序，完成系统总体方案设计、各环节(主电路、自动调压与触发电路、电源控制及保护显示电路等)的结构设计、设计原理说明、电路图、各元件的计算选择、及相关实验或仿真2. 分组作设计报告。3. 上交完整的设计报告书单相交流电源晶闸管无触点自动稳压器 一、设计要求与原始资料：1.1 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

4、7;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+电流表显示二、 系统总体设计：2.1、系统总体结构图2.2、说明：系统总图如上图所示，220-240的交流电从输入端口输入，经开关电路后到晶闸管控制电路，然后就到输出端，在输出端和晶闸管间接入一个反馈控制电路，以调整电压符合设计要求。三、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：(2).工作原理说明：电源输入后，首先经空气总开关控制，然后就有熔

5、断器的过流保护，接着就有二极管的电源检测，紧接着就是交流接触器的开关控制电路，最后接个压敏电阻以实现过压保护。3.2 自耦变压器设计(1) 输入额定电压电流：220240V交流电。(2)输出额定电压分档： 采用均匀分档：设自耦变压器分档电压差Va=6V。则输出偏差指标V=(Va/2)(240/220）=3.3V输入220V时输出电压:标准档: 220V升高档VH= 220+kVa= 226，232，238，。降低档VL=220- kV = 214，208，202， .对应输入允许最高最低电压: UH=(220+V )/(VL/220) UL=(220-V )/(VH/220)参考计算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)计算结果: DV(V)=3.3V -满足VL=214、208、202V时UH=246V , VH=226、232、238V,时UL=197V -满足设计结果分6档: 204,212,220,228, 236,244V(3)电路图：3.4 调压主电路设计 (1) 主电路（如右图）： (2)晶闸管选择：(参考) 双向晶闸管电压: (23)*电源峰值电压=800V。电流有效值:

7、(23)*额定电流=50A。触发电流为：10mA。3.5 调压算法设计(1)闭环算法: 离散I算法输出电压Uo<220-V à ?已输出最高档: Yà保持Nà上调1档输出电压Uo<220+V à ?已输出最低档: Yà保持Nà下调1档(2)控制周期T > Uo检测电路稳定时间, 可取20个工频周期以上.3.6 调压控制电路设计：(1)输出电压检测电路设计：（2）、控制电源电路设计：（3）、时钟电路：有555振荡器作时钟信号： （3）输出电压判别电路设计：1）、电路图如右图所示：2）、原理：将经过降压的与主电压成一定关

8、系的电压输入到比较器中，当检测到电压比设计理想值高时，输出降档信号；当检测到电压比设计理想值低时，输出升档信号。(4) 调压控制电路设计：1）、电路图如右图所示：2）、工作原理说明：当“输出电压判别电路”中的比较器输出降档信号时，即计数器进行加计数，使得译码器向高一位输出信号，使得相应的晶闸管导通；当“输出电压判别电路”中的比较器输出升档信号时，即计数器进行减计数，使得译码器向低一位输出信号，使得相应的晶闸管导通。（4）触发电路设计：1）、电路图如右图所示：上图为晶闸管电路，下图为对晶闸管进行触发的利用三极管的触发电路。2）、工作原理说明：当译码器向相应三极管输出信号时，就会使相应三极管导通，

9、使得三极管向晶闸管流出触发电流，从而使相应的晶闸管导通，以实现升档、降档控制。 3.7 输出电压电流表选择：电压表选择600V，电流表选择25A.四、系统电路图：五、元器件清单：编号名称符号数量型号1自耦变压器T11容量15（KVA）2电压源5V15V3电流计B1120A4电容C1、C2、C33100pF5二极管整流桥D1、D2210mA6稳压管D3118V7熔断器F1、F22250V、30A8交流接触器KM1250V、50A9双向晶闸管Q1Q7810mA10三极管Q8Q1470.7V11电阻R3、R5、R831K12滑动变阻器R6、R72100K13压敏电阻RV1110K14空气开关S1、S

10、21250V、50A15变压器T21容量15（KVA）16变压器1T31容量15（KVA）17可逆计数器U1174LS193183-8译码器U2174LS13819比较器U3A、U3B2LM2903VN20555振荡器U41TS555MD217805电源U81LM7805CT22电压表V11600V23保护电阻R11100K24发光二极管LED1110mA25启动按键S4150A26停止按键S3150A六、设计总结：1、本次课程设计顺利地成功完成。2、由于对课程设计的认识程度不是很足，所以一开始做的时候会有点无从下手，不知道应该从那里开始，后来经过了老师的讲解和自己对设计程序的理解，慢慢地就有

11、了总体的设计规划：确定系统总体结构 各环节分部设计 完成组合各环节写设计报告解决一些自己无法解决的问题3、在各环节的设计过程中，遇到了不少的问题，像开关控制电路的交流接触器的接线，需要很好地理解了接触器的原理和构造才能连好接线，常开开关、常闭开关、启动、停止按键等都是要重点理解的；设计自耦变压器分挡时，对老师给出的分挡方法不是很理解，尤其是不均匀分挡，不过后来请教了老师后均匀分挡的原理基本弄明白了，设计中也是用了均匀分挡；输出电压检测电路设计中，检测电压的确定比较难；而直流电源的设计就比较简单一点，只要输出符合5V就行了；电压判别电路和调压控制电路是一起设计的，一起设计会比较系统，而且不用预留太多的接线端口；最后就是晶闸管触发电路的设计了，这个环节器件比较简单，就是三极管和晶闸管，不过由于一开始没注意控制地和其他接地