电力电子技术课程设计报告
电力电子课程设计报告

电力电子课程设计报告本文将介绍关于“电力电子课程设计报告”的内容。
首先,该课程设计报告要求完成一项电力电子领域中的具体工程项目,包括设计、仿真和实现。
本报告将以一个模拟摇摆调制电路设计为例进行介绍。
1. 设计目标本项目的设计目标是设计和实现一种基于模拟摇摆调制技术的开关电源。
该电源必须满足以下规格:输出电压:±15V额定输出电流:1A输出纹波:小于10mV 输入电压:24V直流电源2. 设计原理模拟摇摆调制(SIM) 调制技术是一种实用的用于开关电源和驱动电路的高效模拟调制技术。
在SIM调制中,参考波形是一个摇摆波形,它的幅度和频率都会变化。
在每一个时刻,该摇摆波形用来自适应地控制开关器件的导通和截止,以提供所需的输出电压。
在这个项目中,我们使用了一个基于SIM调制技术的开关电源设计方案。
该方案主要涉及到以下模块:输入滤波器、摇摆调制电路、开关电源步进电路和输出滤波器。
3. 电路设计我们首先设计了输入滤波器,以消除输入电源中的AC噪声和杂波。
在本项目中,我们使用了一个简单的低通滤波器来实现这个目标。
接下来,我们设计了模拟摇摆调制电路。
这个电路使用了一个简单的双稳态多谐振荡器作为摇摆信号发生器,并使用一个运算放大器来计算峰值电平。
运算放大器输出被馈入到一个比较器中,用来驱动开关电源的控制信号。
在此之后,我们设计了开关电源步进电路。
这个电路包括一个供电开关管和一个电感器,用来实现从输入电源到输出负载的能量转移。
最后,我们设计了一个输出滤波器。
该输出滤波器使电源输出的纹波降到接受范围之内,在这个项目中,我们使用了一个简单的Pi型低通滤波器来实现这个目标。
4. 仿真结果在我们完成设计之后,我们使用了LTSpice 仿真工具来模拟我们的设计。
下面是我们的仿真结果:输出电压:±15V额定输出电流:1A输出纹波:小于10mV 输入电压:24V直流电源通过仿真结果,我们可以看到output voltage,output current 和environmental temperature 的图表,证明了电路能够满足我们的规格要求。
电力电子技术课程设计报告

电力电子技术课程设计报告一、引言电力电子技术是现代电力系统中不可或缺的一部分。
它涉及到将电能转换为不同形式以满足不同需求的技术。
本文将介绍一个基于电力电子技术的课程设计报告,旨在帮助读者了解该设计的步骤和思考过程。
二、设计目标我们的设计目标是实现一个具有高效能转换和可靠性的电力电子系统。
该系统能够将直流电能转换为交流电能,并能够在不同负载条件下提供稳定的电力输出。
三、系统设计1. 选取合适的电力电子器件为了实现电能的转换,我们需要选取合适的电力电子器件。
在这个设计中,我们选择使用开关管作为主要的电力电子器件。
开关管具有快速开关和可控的特性,适合用于电能转换。
2. 设计电力电子控制电路为了控制开关管的工作,我们需要设计一个电力电子控制电路。
这个电路主要由控制芯片、传感器和驱动电路组成。
控制芯片用于生成控制信号,传感器用于监测电流和电压等参数,驱动电路用于控制开关管的导通和关断。
3. 进行系统建模和仿真在进行实际电路设计之前,我们需要对系统进行建模和仿真。
这可以帮助我们验证设计的正确性,并且可以提前发现潜在的问题和改进的空间。
我们可以使用电路仿真软件来进行系统建模和仿真。
4. PCB设计和元器件选型在完成系统建模和仿真后,我们需要进行PCB设计和元器件选型。
PCB设计是将电路设计转化为实际电路板的过程。
在PCB设计中,我们需要考虑电路的布局和走线,以及选择适当的元器件。
5. 制作和调试电路板在完成PCB设计后,我们可以开始制作电路板。
制作电路板可以通过将电路设计转移到电路板上,并使用电路板制作设备进行制作。
制作完成后,我们需要进行电路板的调试,以确保电路的正常工作。
6. 测试和优化系统性能在完成电路板的制作和调试后,我们需要对系统进行测试和优化。
测试可以帮助我们评估系统的性能,并发现潜在的问题。
根据测试结果,我们可以进行优化,以提高系统的效率和可靠性。
四、总结本文介绍了一个基于电力电子技术的课程设计报告的步骤和思考过程。
电子行业电力电子技术课程设计

电子行业电力电子技术课程设计引言背景随着电子行业的蓬勃发展,电力电子技术在各个领域中扮演着重要的角色。
电力电子技术涉及到将电能进行转换、传递和控制,以满足各种应用的需求。
因此,对于从事电子行业的从业者来说,掌握电力电子技术是必不可少的。
目的本课程设计旨在帮助学生深入了解电力电子技术的基本原理和应用,并通过实际案例的设计和实施来提升学生的实践能力。
通过该课程,学生将能够独立设计和实现电力电子系统,提高其在电子行业就业的竞争力。
课程设计内容第一周:电力电子技术概述在第一周的课程中,学生将会对电力电子技术的基本概念和原理进行学习。
包括电力电子的发展历程、基本电力电子器件的特性和使用、常见的电力电子系统等内容。
此外,还将介绍电力电子技术在各个领域中的应用案例。
第二周:电力电子器件的特性和使用在第二周的课程中,学生将深入学习常见的电力电子器件的特性和使用。
包括二极管、晶闸管、场效应管等。
通过理论讲解和实验实践,学生将了解到这些器件在电力电子系统中的作用以及如何正确选择和使用它们。
第三周:电力电子系统设计基础在第三周的课程中,学生将学习电力电子系统的基本设计原则和方法。
包括电力电子系统的开关技术、控制电路设计、功率传递和转换等。
通过案例分析和实验演练,学生将能够独立设计和实现简单的电力电子系统。
第四周:电力电子系统可靠性和保护在第四周的课程中,学生将学习电力电子系统的可靠性和保护技术。
包括防雷保护、过流、过压和过温保护等。
通过理论学习和实践操作,学生将掌握电力电子系统故障排除和维修的基本方法。
第五周:电力电子系统的应用案例研究在第五周的课程中,学生将分组进行电力电子系统的应用案例研究。
每个小组将选择一个具体的应用场景,并进行系统设计和实施。
通过实践操作,学生将加深对电力电子技术的理解和掌握。
第六周:项目展示与总结在第六周的课程中,每个小组将展示他们的项目成果,并进行总结和讨论。
学生将有机会分享彼此的设计思路和经验,并从中获取更多的学习收获。
电力电子技术课程设计报告

前言电力电子技术又称为功率电子技术,他是用于电能变换和功率控制的电子技术。
电力电子技术是弱电控制强电的方法和手段,是当代高新技术发展的重要内容,也是支持电力系统技术革命发展的重要基础,并节能降耗、增产节约提高生产效能的重要技术手段。
微电子技术、计算机技术以及大功率电力电子技术的快速发展,极大地推动了电工技术、电气工程和电力系统的技术发展和进步。
电力电子器件是电力电子技术发展的基础。
正是大功率晶闸管的发明,使得半导体变流技术从电子学中分离出来,发展成为电力电子技术这一专门的学科。
而二十世纪九十年代各种全控型大功率半导体器件的发明,进一步拓展了电力电子技术应用和覆盖的领域和范围。
电力电子技术的应用领域已经深入到国民经济的各个部门,包括钢铁、冶金、化工、电力、石油、汽车、运输以及人们的日常生活。
功率范围大到几千兆瓦的高压直流输电,小到一瓦的手机充电器,电力电子技术随处可见。
电力电子技术在电力系统中的应用中也有了长足的发展,电力电子装置与传统的机械式开关操作设备相比有动态响应快,控制方便,灵活的特点,能够显著地改善电力系统的特性,在提高系统稳定、降低运行风险、节约运行成本方面有很大潜力。
目录1.设计任务说明 (3)2.方案选择 (4)2.1器件的介绍 (4)2.2单相可控整流电路的比较 (6)3.辅助电路的设计 (12)3.1驱动电路的设计 (12)3.2保护电路的设计 (13)3.3过流保护 (14)3.4过压保护 (14)3.5 电流上升率、电压上升率的抑制保护 (14)4.主体电路的设计 (15)4.1主要电路原理及说明 (15)4.2主电路的设计 (16)4.3主要元器件的说明 (16)4.4元器件清单 (19)5.性能指标分析 (19)6. 设计心得 (21)7. 参考文献 (22)1、设计任务书一、课程设计的目的:1、培养学生文献检索的能力,特别是如何利用 Internet 检索需要的文献资料。
电力电子技术基础课程设计

电力电子技术基础课程设计一、设计背景电力电子技术是现代电力系统运行、传输、转换、控制等方面的重要技术,是推进电力系统安全、稳定、节能、环保等方面的关键技术之一。
本课程设计旨在通过基础电力电子器件的设计和仿真,使学生深入了解电子元器件特性与运行原理,提高学生的电力电子技术理论和实践能力,为其今后进一步从事该领域的研究和应用提供必要的基础。
二、课程设计内容1. 设计任务设计一个电源电路,要求输入交流电压230V,输出稳定的直流电压5V、1A。
设计过程中需要包括选型、分析、仿真等环节,最终完成基于电阻、电容等电力电子器件的电源电路。
2. 设计流程2.1 电路选型通过分析电源电路需要的功能和特性,确定需要使用的元器件类型。
根据输入输出电压、电流等参数,选择合适的器件型号。
2.2 电路原理图设计根据电路选型,使用电路设计软件(如Multisim等)进行原理图设计,将所需元器件拖入工作区域并进行连线、参数设置等操作。
2.3 电路仿真在Multisim等软件上进行电路仿真,并通过仿真结果调整电路中各元器件的参数。
2.4 PCB版图设计在电路仿真和参数调整完毕后,根据电路原理图进行PCB版图设计,并导入PCB设计软件进行布局和布线等操作。
2.5 PCB板上电路的组装与测试完成PCB版图设计后,将电路中的器件安装到PCB板上,进行电路测试并调查是否达到预期目标。
3. 作品展示最终成品应能够将输入的交流电压转换成稳定的5V直流电压,并能够提供至少1A的电流输出。
学生可在作品展示环节进行电路说明和参数分析,以展现其深入学习电力电子技术的优秀成果。
三、思考题1.在设计电源电路时,需要考虑哪些因素?2.在Multisim软件进行仿真电路时,应该如何对仿真结果进行分析和评估?3.在硬件实际搭建电路时,应注意哪些事项?如何快速排错?四、总结本课程设计要求学生深入学习电力电子技术的理论与实践,并且应用软件进行电路仿真与测试。
其设计思路清晰,流程简洁清晰,体现出了电子电路设计的全流程与实践过程,为学生今后进一步从事该领域的研究和应用提供必要的基础。
电力电子技术课程设计

电力电子技术课程设计一、教学目标本课程旨在让学生掌握电力电子技术的基本概念、原理和应用,培养学生分析和解决电力电子技术问题的能力。
具体目标如下:1.知识目标:–了解电力电子技术的基本原理和特性;–掌握电力电子器件的工作原理和选用方法;–熟悉电力电子电路的分析和设计方法。
2.技能目标:–能够分析简单的电力电子电路;–能够选用合适的电力电子器件进行电路设计;–能够进行电力电子设备的安装、调试和维护。
3.情感态度价值观目标:–培养学生的创新意识和团队合作精神;–增强学生对电力电子技术领域的兴趣和自信心;–培养学生对电力电子技术应用的的责任感和使命感。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括电力电子技术的基本原理、电力电子器件、电力电子电路的分析与设计以及电力电子技术的应用。
具体安排如下:1.电力电子技术的基本原理:–电力电子器件的工作原理;–电力电子电路的特性与分类。
2.电力电子器件:–晶闸管及其驱动电路;–整流器、逆变器及其控制电路。
3.电力电子电路的分析与设计:–电力电子电路的基本分析方法;–电力电子电路的设计原则与步骤。
4.电力电子技术的应用:–电力电子设备的功能与结构;–电力电子技术的应用领域。
三、教学方法本课程采用多种教学方法,以激发学生的学习兴趣和主动性。
主要包括:1.讲授法:通过教师的讲解,让学生掌握电力电子技术的基本概念和原理;2.讨论法:通过小组讨论,培养学生分析问题和解决问题的能力;3.案例分析法:通过分析实际案例,让学生了解电力电子技术的应用;4.实验法:通过实验操作,让学生熟悉电力电子器件和电路的工作原理。
四、教学资源本课程的教学资源包括教材、参考书、多媒体资料和实验设备。
教材选用《电力电子技术》一书,参考书包括《电力电子器件》和《电力电子电路设计》。
多媒体资料包括教学PPT、视频动画等。
实验设备包括晶闸管、整流器、逆变器等实验装置。
这些资源能够支持教学内容和教学方法的实施,丰富学生的学习体验。
电力电子技术课程设计

1 综述在交流—交流变流电路中,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。
根据不同的控制方式可以将交流电力控制系统分为以下几种基本类型:交流调压电路、交流调功电路、交流电力电子开关。
交流调压电路应用最为广泛。
交流调压电路广泛应用于灯光控制及异步电动机的软启动,交流电机的调压调速上。
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。
对本次设计的亮度可连续调节灯光电路,用单相交流调压电路就可实现。
单相交流调压电路的工作情况和负载性质有很大关系。
并且电路中需要使用晶闸管,对晶闸管使用相控方式,需要触发电路提供脉冲信号。
在电力电子电路中,除了电力电子器件参数选择合适、驱动电路设计良好外,采用合适的过电压、过电流、du/dt保护和di/dt保护也是必要的。
本次设计将对这些问题进行设计。
2 单相交流调压电路原理2.1 电路原理采用两个晶闸管反向并联设计单相交流调压电路。
电阻负载(a)主电路(b)工作波形2-1 电阻负载时的主电路与工作波形阻感负载(a)主电路(b)工作波形2-2 阻感负载时的主电路与工作波形2.2 工作情况分析和整流电路一样,交流调压电路的工作情况也和负载性质有很大的关系,因此分别予以讨论。
2.2.1 电阻负载工作情况分析当负载为纯电阻负载时,图2-1(a)中T1和T2也可以用一个双向晶闸管代替。
在交流电源i u 的正半周α角时,T1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。
在交流电源i u 的负半周α角时,T2触发导通,工作原理与正半周相同,其工作波形如图2-1(b)所示。
2.2.2 阻感负载工作情况分析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。
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α、负载阻抗角φ都有关系。
电力电子技术课程设计报告

电力电子技术课程设计报告.doc本次课程设计的主题是电力电子技术,旨在通过实践操作及深入研究,掌握电力电子器件和系统的运行原理、设计与控制方法。
本报告将详细介绍本次课程设计的内容、目的及实施过程,并对结果进行总结与展望。
一、课程设计的内容及目的本次课程设计的主要内容为电力电子器件模块的设计及控制,具体包括以下内容:(1)电力电子器件模块的设计:本次课程设计的目标是实现一个电力电子器件模块,该模块采用的器件是MOSFET,要求能够实现输入电压与输出电压的变化控制,并具有良好的稳定性和可靠性。
(2)控制电力电子器件模块:本次课程设计还要求实现对电力电子器件模块的控制,包括输出电压的变化控制和保护性措施的设计等。
通过本次课程设计,学生可以了解电力电子器件的工作原理、性能特点和设计方法,掌握电力电子器件的调节和控制技术,提高学生的综合实践能力和创新能力。
二、课程设计的实施过程本次课程设计主要分为设计、制作及测试三个阶段。
1、设计阶段在设计阶段,学生需按照要求完成电力电子器件模块的设计,具体包括以下内容:(1)设计输入输出电压的大小和变化范围。
(2)选择合适的电力电子器件,确定电路拓扑结构。
(3)设计电力电路的关键参数,包括电流、电压、功率等。
(4)根据设计参数选择合适的控制电路,包括开关电路、反馈电路等。
(5)通过电路仿真软件进行仿真分析,调整电路参数,保证各项参数性能合理、稳定、可靠。
2、制作阶段在设计阶段完成电路模块的主要参数设定后,开始实际制作电路模块。
具体操作流程如下:(1)选购相关器件,如MOSFET、电容、电感等。
(2)通过电路图纸完成电路板原理图和PCB布局设计。
(3)利用PCB设计软件进行图纸制作,并进行打样检验。
(4)进行电路元器件焊接。
(5)检查焊接后电路元器件的连接情况是否正确。
(6)测试电路模块的基本性能,包括输入输出电压的测试、开关信号测试等。
3、测试阶段在电路模块制作完成后,需要进行测试,以检验电路的性能是否满足要求。
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课程设计说明书设计题目:单相交流调压技术专业班级: 2009级电气工程及其自动化姓名:王昊学号: 0915140068 指导教师:褚晓锐2011年12月23日(提交报告时间)一.课程设计题目:单项交流调压技术的工程应用二.课程设计日期: 2011年12月19日三.课程设计目的:“电力电子技术”课程设计是在教学及实验基础上,对课程所学理论知识的深化和提高。
因此,要求学生能综合应用所学知识,设计出具有电压可调功能的直流电源系统,能够较全面地巩固和应用本课程中所学的基本理论和基本方法,并初步掌整流电路设计的基本方法。
培养学生独立思考、独立收集资料、独立设计的能力;培养分析、总结及撰写技术报告的能力。
四.课程设计要求::按课程设计指导书提供的课题,根据第下表给出的基本要求及参数独立完成设计,课程设计说明书应包括以下内容:1、方案的经济技术论证。
2、主电路设计。
3、通过计算选择整流器件的具体型号。
4、确定变压器变比及容量。
5、确定平波电抗器。
7、触发电路设计或选择。
8、课程设计总结。
9、完成4000字左右说明书,有系统电气原理图,内容完整、字迹工整、图表整齐规范、数据详实。
设计技术参数工作量工作计划1、单相交流220V电源。
2、交流输出电压Ud在0~220V连续可调。
3、交输出电2000W。
1、方案的经济技术论证。
2、主电路设计。
3、通过计算选择整流器件的具体型号。
第一周:周一:收集资料。
周二~三:方案论证。
周四:主电路设计。
4、触发电路设计。
5、绘制主电路图。
周五:理论计算。
第二周:周一:选择器件的具体型号 周二~三:触发电路设计。
周四~五:总结并撰写说明书。
五.课程设计内容:设计方案图及论证将一种交流电能转换为另一种交流电能的过程称为交流-交流变换过程,凡能实现这种变换的电路为交流变换电路。
对单相交流电的电压进行调节的电路。
用在电热控制、交流电动机速度控制、灯光控制和交流稳压器等场合。
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。
结构原理简单。
该方案是由变压器、触发电路、整流器、以及一些电路构成的,为一台电阻炉提供电源。
输入的电压为单相交流220V ,经电路变换后,为连续可调的交流电。
各部分电路作用220V 交流输入部分作用:为电路提供电源,主要是市电输入。
调压环节的作用:将交流220V 电源经过变压器、整流器等电路转换为连续可调的交220V 交流输入调压环节输出连续可调的交流电触发电路流电输出。
触发电路部分作用:为主电路提供触发信号。
输出连续可调的交流电源部分作用:为电阻炉提供电源。
总体电路与分析触发电路与变压器变比的设计闸管触发电路的作用是产生符合要求的门极触发脉冲,保证晶闸管在需要的时刻由阻断转为导通。
晶闸管触发电路应满足下列要求:1) 触发脉冲的宽度应保证晶闸管可靠导通,对感性和反电动势负载的变流器应采用宽脉冲或脉冲列触发,对变流器的起动、双星形带平衡电抗器电路的触发脉冲应宽于30o,三相全控桥式电路应采用宽于60o 或采用相隔60o 的双窄脉冲。
2) 触发脉冲应有足够的幅度,对户外寒冷场合,脉冲电流的幅度应增大为器件最大触发电流的3~5倍,脉冲前沿的陡度也需增加,一般需达1~2A/μs 。
3) 所提供的触发脉冲应不超过晶闸管门极的电压、电流和功率定额,且在门极伏安特性的可靠触发区域之内。
4) 应有良好的抗干扰性能、温度稳定性及与主电路的电气隔离。
变压器变比的计算: 当1000W 全桥软开关电源采用PQ50/50芯片时先给出主功率变压器原边绕组的圈数计算公式和计算过程。
考虑到UC3875的最佳工作频率,又因为采用了高频开关特性良好的MOSFET 功率管,所以选取开关频率为100KHZ 。
首先根据功率容量Ap 乘积公式来进行估算。
为了多留些余地,可再减小主功率变压器的最大工作磁通密度Bm=1000GS,由计算式得到:Ap=Ae*Aq=Pt*10KmKc fBm Pt δη210*6=1*5.0*2*1000*10*100*9.0*210*100036=5.56 当最大磁通密度选用1500GS 时,功率容量降低到3.7。
若开关频率降低到50KHZ ,则功率容量乘机增大一倍约11.12,余量就小了。
PQ50/50铁氧体磁芯的有效中心柱截面积为Ae=3.1416cm 2它的磁芯窗口面积为Aq= 4.18 cm 2,因此PQ50/50的功率容量乘积为: Ap=Ae*Aq=3.1416*418=13.2可见,在开关频率为100KHZ 时,采用PQ50/50铁氧体磁芯做1000W 主功率变压器,它的功率容量是合理的。
再来计算原边绕组的匝数值:Np=fBmAeVin 410max*8=15.271416.3*1000*10*100*410*31438=单向晶闸管交流调压电路如图所示。
负载RL 串接在交流回路中,流过它的电流受控于单向晶闸管VS 的导通与截止。
交流 电压经整流后加在VS 的A-K 极间的电压是单向脉动电压UAK ,如图所示。
只要改变单向晶闸管导通角θ的大小,就可以改变负载RL 两端交流电压的有效值,达到交流调压的目的。
如图所示的是一种家用电器调压装置,它适用于电宠斗、电热毯的调温,也可用于台灯的调光。
由VD1~VD4整流输出的脉动直流电除供晶闸管VS 使用外,它还经稳压二极管VD5削波,得到梯形波电压供触发电路使用。
触发电路由VT1、VT2、RP 、R1~R6、C 组成,在R5上获得的放电脉冲经VT1放大后触发晶闸管使其导通。
改变RP 阻值的大小,就接在负载两端的电压发生变化,达到调压的目的。
单相交流调压电路的理想模型电路及其波形如下⎪⎩⎪⎨⎧双向导电无惯性无损耗理想开关:⎪⎩⎪⎨⎧=tU u s m iωsin 电压波形无畸变内阻为零理想电源:⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=⎩⎨⎧频率恒定占空比等宽脉冲:理想控制信号线性元件理想负载:cT D G RLC τ工作原理:当G=1时,S1合上,S2断开,U0=U i 当G=0时,S1断开,S2合上,U0=0续流实际实现电路及工作原理前面分析了理想条件下单相调压电路的工作原理,理想条件中假设的主电路功率器件具有理想功能,实际上这种器件是不不存在的,因此必须根据电路的特点和器件的实际性能来组构电路。
iu Gu tωtωτcTU01是U0的基波分量,i01是i0的基波分量;i01与u01将产生 Ø 的滞后角。
在过零点附近出现;i01与u01不同相问题。
在ax ¢[0,∮],u>0,u1>0,而i<0,电流为负值,由于T1恒通T2横断,u=ui 无斩波。
出现了失控现象,即;u01的控制信号不能实现斩波。
位控制调压 利用控制触发滞后角α的方法,控制输出电压。
晶闸管承受正向电压开始到触发点之间的电角度称为触发滞后角α。
在有效移相范围内改变触发滞后角,即能改变输出电压。
有效移相范围随负载功率因数不同而不同,电阻性负载最大,纯感性负载最小。
图3是阻性负载时相控方式的交流调压电路的输出电压波形。
相控交流调压电路输出电压包含较多的谐波分量,当负载是电动机时,会使电动机产生脉动转矩和附加谐波损耗。
另外它还会引起电源电压畸变。
为减少对电源和负载的谐波影响,可在电源侧和负载侧分别加滤波网络。
斩波控制调压 使开关在一个电源周期中多次通断,将输入电压切成几个小段,用改变小段的宽度或开关通断的周期来调节输出电压。
斩控调压电路输出电压的质量较高,对电源的影响也较小。
图4是斩波控制的交流调压电路的输出电压波形。
在斩波控制的交流调压电路中,为了在感性负载下提供续流通路,除了串联的双向开关S 1外,还须与负载并联一只双向开关S 2。
当开关 S 1导通,S 2关断时,输出电压等于输入电压;开关S 1关断,S 2导通时,输出电压为零。
控制开关导通时间与关断时间之比即能控制交流调压器的输出电压。
开关 S 1、S 2ou01i动作的频率称斩波频率。
斩波频率越高,输出电压中的谐波电压频率越高,滤波较容易。
当斩波频率不是输入电源频率的整数倍时,输出电压中会产生分数次谐波。
当斩波频率较低时,分数次谐波较大,对负载产生恶劣的影响。
将斩波信号与电源电压锁相,可消除分数次谐波。
斩波控制的交流调压电路的功率开关元件必须采用功率晶体管或其他自关断元件,所以成本较高。
参数计算负载电压有效值(4-1)负载电流有效值 (4-2)晶闸管电流有效值(4-3)功率因数;; (4-4)输出电压与α 的关系: 移相范围为0≤α ≤π。
α =0时U o =U 1,最大,α的增大,U o 降低,α =π时,U o =0λ与α 的关系:α =0时,λ=1,α 增大,输入电流滞后于电压且畸变,λ降低一、电阻性负载在电源u 的正半周内,晶闸管V 1承受正向电压,当ωt =α时,触发V 1使其导通,则负载上得到缺α角的正弦半波电压, 当电源电压过零时,V 1管电流下降为零而关断。
在电源电压u 的负半周,V 2晶闸管承受正向电压,当ωt =π+α时,触发V 2使其导通,则负载上又得到缺α角的正弦负半波电压。
持续这样的控制, 在负载电阻上便得到每半波缺α角的正弦电压。
改变α角的大小,便改变了输出电压有效值的大小。
设2sin u U t ω=, 则负载电压的有效值为从上式中可以看出,随着α角的增大,U o 逐渐减小; 当α=π时,U o =0。
因此,单相交流调压器对于电阻性负载, 其电压的输出调节范围为0~U , 控制角α的移相范围为0~π。
二、电感性负载Ru ouV 1V 2παπαπ-+==2sin 21R U R U I o o晶闸管的导通角θ的大小,不但与控制角有关,而且与负载阻抗角有关。
一个晶闸管导通时,其负载电流i o 的表达式为当ωt =α+θ时,i o =0。
将此条件代入可求得导通角θ与控制角α、负载阻抗角φ之间的定量关系表达式为 针对交流调压器,其导通角θ≤180°,再根据上式可绘出θ=f (α,φ)曲线,单相交流调压电路以φ为参变量时θ与α的关系。
0uαα+πωt0u g1ωt0u g2ωti o θωtRLL R Z t ωϕωθαωαarctan])([2122=+=+≤≤040801201401804080120140180α / °θ / (° 15°30°45°60°75°ϕ=90°)ϕθϕαϕθαtan )sin()sin(--=-+e下面分别就α>φ、α=φ、α<φ三种情况来讨论调压电路的工作情况。
(1) 当α>φ时,由式可以判断出导通角θ<180°, 正负半波电流断续。
α越大,θ越小,波形断续愈严重。