1、 電力電子技術課程設計題 目: 單相交流電源自動穩壓器專 業: 電氣工程及其自動化 班 級: 姓 名: 學 號: 指導教師: 完成時間: 電力電子技術課程設計任務書課程編號j1610015課程名稱電力電子技術周數1實施地點廣東海洋大學班級人數起止時間17周117周5形式集中 分散指導教師設計進度安排17周1上午：集中講解17周1下午18周4下午：總體方案設計，環節設計，相關實驗17周5上午：完成設計報告17周5下午：設計答辯，上交設計報告。設計內容單相交流電源自動穩壓器調壓方式：自耦變分級+晶閘管無觸點自動開關性能指標：容量3KVA，輸入2000240V，輸出220±5V設計步驟：1

2、變壓器設計2晶閘管計算，選擇；冷卻設計3控制電路設計4觸發電路設計5開關保護與顯示電路設計6相關實驗7設計報告要求1按進度安排進行設計。2個人獨立為主完成全部設計。3組織小組（57人）討論交流，每人至少作一次環節設計報告。4答疑時間：17周25每天上午；地點：科技樓413。5 設計報告內容:(1)設計任務;(2)總體設計說明;(3)各環節電路設計說明;(4)相關實驗;(5)系統電路圖;(6)器件清單一 、設計目的： 通過課程設計,掌握電力電子電路及綜合模擬電路,數字電路,自動控制設計的各環節基本內容與要求,完成將來實際工程設計的必需的基礎訓練。二 、設計內容：單相交流電源自動穩壓器調壓方式：自

3、耦變分級+晶閘管無觸點開關+開環或閉環自動控制性能指標：容量3KVA，輸入200V240V，輸出220±5V三 、設計要求：1.學生在教師指導下，參照設計程序，完成系統總體方案設計、各環節(主電路、自動調壓與觸發電路、電源控制及保護顯示電路等)的結構設計、設計原理說明、電路圖、各元件的計算選擇、及相關實驗或仿真2. 分組作設計報告。3. 上交完整的設計報告書單相交流電源晶閘管無觸點自動穩壓器 一、設計要求與原始資料：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調壓方式：自耦變壓器分檔+晶閘管無觸點開關+開環或閉環自動控制1.5電源控制：空氣開關+接觸器+ 起動/停止按鈕1.6保護：熔斷器過流保護+壓敏電阻過壓保護1.7顯示：輸入有電發光二極管顯示，輸出電壓表，分流器+電流表顯示二、 系統總體設計：2.1、系統總體結構圖2.2、說明：系統總圖如上圖所示，220-240的交流電從輸入端口輸入，經開關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，以調整電壓符合設計要求。三、系統環節電路設計 ：3.1電源控制、顯示與保護電路設計：(1)電路圖：(2).工作原理說明：電源輸入后，首先經空氣總開關控制，然后就有熔

5、斷器的過流保護，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控制電路，最后接個壓敏電阻以實現過壓保護。3.2 自耦變壓器設計(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：設自耦變壓器分檔電壓差Va=6V。則輸出偏差指標V=(Va/2)(240/220）=3.3V輸入220V時輸出電壓:標準檔: 220V升高檔VH= 220+kVa= 226，232，238，。降低檔VL=220- kV = 214，208，202， .對應輸入允許最高最低電壓: UH=(220+V )/(VL/220) UL=(220-V )/(VH/220)參考計算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)計算結果: DV(V)=3.3V -滿足VL=214、208、202V時UH=246V , VH=226、232、238V,時UL=197V -滿足設計結果分6檔: 204,212,220,228, 236,244V(3)電路圖：3.4 調壓主電路設計 (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。觸發電流為：10mA。3.5 調壓算法設計(1)閉環算法: 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1檔輸出電壓Uo<220+V à ?已輸出最低檔: Yà保持Nà下調1檔(2)控制周期T > Uo檢測電路穩定時間, 可取20個工頻周期以上.3.6 調壓控制電路設計：(1)輸出電壓檢測電路設計：（2）、控制電源電路設計：（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計：1）、電路圖如右圖所示：2）、原理：將經過降壓的與主電壓成一定關

8、系的電壓輸入到比較器中，當檢測到電壓比設計理想值高時，輸出降檔信號；當檢測到電壓比設計理想值低時，輸出升檔信號。(4) 調壓控制電路設計：1）、電路圖如右圖所示：2）、工作原理說明：當“輸出電壓判別電路”中的比較器輸出降檔信號時，即計數器進行加計數，使得譯碼器向高一位輸出信號，使得相應的晶閘管導通；當“輸出電壓判別電路”中的比較器輸出升檔信號時，即計數器進行減計數，使得譯碼器向低一位輸出信號，使得相應的晶閘管導通。（4）觸發電路設計：1）、電路圖如右圖所示：上圖為晶閘管電路，下圖為對晶閘管進行觸發的利用三極管的觸發電路。2）、工作原理說明：當譯碼器向相應三極管輸出信號時，就會使相應三極管導通，

9、使得三極管向晶閘管流出觸發電流，從而使相應的晶閘管導通，以實現升檔、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、系統電路圖：五、元器件清單：編號名稱符號數量型號1自耦變壓器T11容量15（KVA）2電壓源5V15V3電流計B1120A4電容C1、C2、C33100pF5二極管整流橋D1、D2210mA6穩壓管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可逆計數器U1174LS193183-8譯碼器U2174LS13819比較器U3A、U3B2LM2903VN20555振蕩器U41TS555MD217805電源U81LM7805CT22電壓表V11600V23保護電阻R11100K24發光二極管LED1110mA25啟動按鍵S4150A26停止按鍵S3150A六、設計總結：1、本次課程設計順利地成功完成。2、由于對課程設計的認識程度不是很足，所以一開始做的時候會有點無從下手，不知道應該從那里開始，后來經過了老師的講解和自己對設計程序的理解，慢慢地就有

11、了總體的設計規劃：確定系統總體結構 各環節分部設計 完成組合各環節寫設計報告解決一些自己無法解決的問題3、在各環節的設計過程中，遇到了不少的問題，像開關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造才能連好接線，常開開關、常閉開關、啟動、停止按鍵等都是要重點理解的；設計自耦變壓器分擋時，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，設計中也是用了均勻分擋；輸出電壓檢測電路設計中，檢測電壓的確定比較難；而直流電源的設計就比較簡單一點，只要輸出符合5V就行了；電壓判別電路和調壓控制電路是一起設計的，一起設計會比較系統，而且不用預留太多的接線端口；最后就是晶閘管觸發電路的設計了，這個環節器件比較簡單，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