1、洛陽理工學院課程設計報告書科 目：電力電子技術題 目：單相相控整流電路的應用班 級：學 號： 學生姓名: TOC o 1-5 h z 課程設計的目的3課程設計的任務、指標內容及要求3方案的設計31主電路的設計463.2觸發(fā)電路的設計683.3繪制完整的主電路電氣原理圖和觸發(fā)電路原理框圖9103.4介紹電路工作原理，繪制電路各點電壓波形圖10133.5編制論證本方案所需的儀器器材、元件和工具14方案論證151元件的檢測15164.2安裝元件164.3通電調試16課程設計心得體會1617討論題1718參考文獻18-附錄1819單相相控整流電路的應用一 .課程設計的目的在學習完電力電子技術相關課程之

2、后進行的一個重要的實踐性教學環(huán)節(jié)，是電氣 自動化專業(yè)學生在整個學習過程中一項綜合性實踐環(huán)節(jié)，是工程技術應用型人才培養(yǎng)目標 的重要組成部分，是走向工作崗位、從事專業(yè)技術之前的一項綜合性技能訓練，對學生的 職業(yè)能力培養(yǎng)和實踐技能訓練具有相當重要的意義。1、通過課題設計，可提高學生綜合運用知識的能力，能鞏固課程知識，加深對理論 知識的理解，鞏固和擴展學生的知識領域、訓練學生綜合運用所學的理論知識，培養(yǎng)學生 嚴謹的科學態(tài)度和提高獨立工作的能力，提升學生發(fā)現問題和解決問題的能力，從而能初 步解決一些實際問題。2、通過設計，能初步掌握電力電子系統設計方法，培養(yǎng)學生查閱資料，文獻檢索的 能力，特別是如何利用

3、Internet檢索需要的文獻資料。獨立獲取新知識、新信息的能力， 熟悉國家有關技術和經濟方而的方針政策和安全規(guī)程，訓練使用設計手冊的技術資料的能 力；3、提高學生課程設計報告撰寫水平，為以后其它學科寫課程設計實驗報告積累經驗。4、培養(yǎng)學生設計和繪制電路圖的能力。二.設計的任務、指標內容及要求。（1）采用單相相控整流電路，主要由主電路、觸發(fā)電路組成。（2）觸發(fā)電路不采用單結晶體管自激振蕩觸發(fā)電路。（3）同步輸入電源：單相交流工頻電源,220V, 50HZ。（4）負載為40W白熾燈。三.方案的設計根據課題要求正確選擇上電路形式；單相相控整流電路主電路有單相半波、單相橋式全控、單相橋式半控等。1、

4、單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路的優(yōu)點是線路簡單、調整方便，其缺點是輸出電壓脈動大，負 載電流脈動大(電阻性負載時)，且整流變壓器二次繞組中存在直流電流分量，使鐵心磁 化，變壓器容量不能充分利用。若不用變壓器，則交流回路有直流電流，使電網波形畸 變引起額外損耗。因此單相半波相控整流電路只適用于小容量，波形要求不高的的場合。(a)2、單相橋式全控整流電路此電路對每個導電回路進行控制，無須用續(xù)流二極管，也不會失控現象，負載形式多 樣，整流效果好，波形平穩(wěn)，成用廣泛。變壓器二次繞組中，正負兩個半周電流方向相反 且波形對稱，平均值為零，即直流分量為零，不存在變壓器直流磁化問題，變壓器的利用 率

5、也高。并且單相橋式全控整流電路具有輸出電流脈動小，功率因素高的特點。但是，電 路中需要四只晶閘管，且觸發(fā)電路要分時觸發(fā)一對晶閘管，電路復雜，兩兩晶閘管導通的 時間差用分立元件電路難以控制。3單項全破可控整流電路此電路變壓器是帶中心抽頭的，結構比較復雜，。不存在直流磁化的問題，適用于輸出低壓的場合作電流脈沖大（電阻性負載時），且整流變壓器二次繞組中存在直流分星，使鐵 心磁化，變壓器不能充分利用。而單相全控式整流電路具有輸出電流脈動小，功率因數高， 變壓器二次電流為兩個等大反向的半波，沒有直流磁化問題，變壓器利用率高的優(yōu)點。相同 的負載下流過晶閘管的平單相全控式整流電路其輸出平均電壓是半波整流電路

6、2倍，在均電 流減小一半；且功率因數提高了一半。但觸發(fā)電路若采用分立元件觸發(fā)電路，時間差問題難 以解決，且根據兩個晶閘管的接線方式有時可能則會導致電路短路。故也不用此電路。U?u2T,4單相橋式半控整流電路單相橋式半控整流電路用二只晶閘管和二只二極管，根據兩個晶閘管的接線方式，可以使用分立元件觸發(fā)電路，且觸發(fā)電路相對簡單，當兩個晶閘管被同時導通時，由二極管在電源電壓過零時自然換流其性能和單相橋式全控整流電路相同，具有同等優(yōu)點。故采用此電路作為本次課程設計的主電路?！皁rRP,WE旃%斗-1220V 36VW士c 土C&ATIVD&lc44&17vd,4%。豐qTWZ以B VD,J VDI5_K

7、IvDo+15VIsRVD916接封鎖信號-15Vb觸發(fā)電路的選擇和設il可供選擇的觸發(fā)電路有同步信號為鋸齒波的觸發(fā)電路，同步信號為正弦波的觸發(fā)電路，KC01集成移相觸發(fā)器，六路雙脈沖發(fā)生器。1、同步信號為鋸齒波的觸發(fā)電路基本環(huán)節(jié)：脈沖形成與放大環(huán)節(jié)鋸齒波形成和脈沖移相環(huán)節(jié)同步環(huán)節(jié)強觸發(fā)脈沖形成環(huán)節(jié)雙窄脈沖形成環(huán)節(jié)2、同步信號為正弦波的觸發(fā)電路三個基本環(huán)節(jié)：同步移相脈沖形成整形脈沖功放輸出工作原理晶體管VI左邊部分為同步移相環(huán)節(jié)，在VI的基極上綜合了同步信號UT, 偏移電壓Ub及控制電壓Uc。利用垂直控制原理，將兒條支路進行并聯電流疊 加。本電路中RP2可調節(jié)Ub,也可調節(jié)Uc改變晶體管VI從

8、截止到導通的翻轉 時刻，來產生觸發(fā)電路不同的控制角。脈沖形成放大環(huán)節(jié)是一集基耦合單襁態(tài)脈沖電路，V2的集電極通過VD5 耦合到V3的基極，V3的集電極通過C4、RP3耦合到V2的基極。當同步移相 環(huán)節(jié)送出負脈沖時，使單襁態(tài)電路翻轉，從而輸出脈寬可調的、幅值足夠的觸 發(fā)脈沖，起到脈沖整形與放大作用。KC04集成移相觸發(fā)器可分為同步、鋸齒波形成、移相、脈沖形成脈沖輸出等兒部分電路C：繪制完整的主電路電氣原理圖和觸發(fā)電路原理框圖:1.主電路電氣原理圖OF2.觸發(fā)電路電氣原理圖d.介紹主主路各兀件功能和整體電路I:作原理，繪制電路各點點壓波形圖:(1)分別說明主電路和觸發(fā)電路的工作原理。其中要說明主電

9、路的基本計算關系。主電路工作原理：在u 2的正半周，控制角為時，觸發(fā)晶閘管T1，則T1和D 2導電，此時整流橋輸出電壓lld= U2 o當U2下降到零并開始變負時，由于電感的作用，T1將繼續(xù)導 通，但此時b點點位高于a點點位使Di正偏導通，而D 2反偏截止，電流從D2轉 換到Di ,負載電流id從a點經Di、Ti繼續(xù)流通回到a點，形成不經過變壓器的自 然續(xù)流，此時整流橋輸出電壓為Ti和D】的正向壓降，接近于零，所以Ud沒有負半 波。在u 2的負半周，具有與正半周相似的情況。t時觸發(fā)T: , T2、Di在導通，T1受反壓而關斷，此時整流橋輸出電壓Ud= u 2 o后而同理。同步信號為正弦波的觸發(fā)

10、電路工作原理：同步信號為正弦波UT ,由同步變壓器副邊提供。同少移相環(huán)節(jié)：晶體管VI左邊部分為同步移相環(huán)節(jié)，在VI的基極上綜合了同步信號UT,偏移電 壓Ub及控制電壓Uc利用垂直控制原理，將兒條支路進行并聯電流疊加。本電路 中RP2可調節(jié)Ub,也可調節(jié)Uc改變晶體管從截止到導通的翻轉時刻，來產生觸發(fā) 電路不同的控制角。脈沖形成放大環(huán)節(jié)是一集基耦單穩(wěn)態(tài)脈沖電路，V2的集電極通過VD5耦合到V3 的基極，V3的集電極通過C4、RP3耦合到V2的基極。當同步移相環(huán)節(jié)送出負脈 沖時，使單穩(wěn)態(tài)電路翻轉，從而輸出脈寬可調的、幅值足夠的觸發(fā)脈沖，起到脈沖 整形與放大作用。1 L -、1 COSUd A/2U

11、2SU1 td（ t） 2LU2（1 cos ）0.9U ?, 22）整流輸出電壓的有效值為L （加2Sin t）zd（ t） U: jSm23）輸出電流的平均值和有效值分別為UdU 1 cos 0.9T- RdRd2uu： Jsin2 Rd Rd24）流過晶閘管的電流有效值為/J半血dg（2）電路中各處電壓波形的分析。主電路各點波形(b)(0(d)1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1nnnL1 一 8L B1 1 wt r*r*1 1(e)t】，(f)觸發(fā)電路務點波形 wtwtwt-wtwt TOC o 1-5 h z F71ri口I II -wt（3）說明所用晶閘管元器件型號選擇

12、方法。額定電壓：晶閘管T可能承受的正反向峰值電壓2*u= Vu：額定電流：晶閘管的額定電流為lT3V）（正弦半波電流平均值），它的額定電流有效值為I T 1.57 I TlAV)e：編制論證本方案所需的儀崩器材、元件和I：具；a)工具：電烙鐵、測電筆、旋具、尖嘴鉗、銳子、剝線鉗、小刀、針頭等。b)儀表：F47萬用表一個。c) 器材：導線、焊接板、而包板。d) 儀器：示波器e):元器件清單：元器件清單列表序號代號名稱型號數量1VD1-VD7二極管1N100772VI、V2三極管3GD12B23V3三極管3DD414T1變壓器220V/50V15RP2電位器2. 2K16RP3電位器47K17R1

13、電阻2K18R2電阻51K19R3電阻6. 8K110R4電阻5. 1K111R5電阻15K112R6電阻47K113R7電阻3. 9K114R8電阻390115R9電阻20/2W116R10電阻30117R11電阻2K118C1電容1U119C2電容1000p120C3電容473121C4電容474122C5電容1041四、方案論證1、檢驗元件（1）晶閘管管腳判別根據普通晶閘管的結構可知，其門極G與陰極K極之間為一個PN結，具有 單向導電特性，而陽極A與門極之間有兩個反極性串聯的PN結。因此，通過用 萬用表R 100A或R 1k檔測量普通晶閘管各引腳之間的電阻值，即能確定三個 電極。具體方法

14、是：將萬用表黑表筆任接晶閘管某一極，紅表筆依次去觸碰另外兩個電極。若測量結果有一次阻值為兒千歐姆（kQ）而另一次阻值為凡百歐姆，（C）, 則可判定黑表筆接的是門極Go在阻值為兒白歐姆的測量中，紅表筆接的是陰極 K,而在阻值為兒千歐姆的那次測量中，紅表筆接的是陽極A,若兩次測出的阻 值均很大，則說明黑表筆接的不是門極G,應用同樣方法改測其它電極，直到找 出三個電極為止。也可以測任兩腳之間的正、反向電阻，若正、反向電阻均接近無窮大，則兩極即為陽極A和陰極K,而另一-腳即為門極G,螺栓形普通晶閘管的螺栓一端為陽極A,較細的引線端為門極G,較粗的引 線端為陰極K。（2）單節(jié)晶體管管腳的判斷判別單節(jié)晶體

15、管發(fā)射極E的方法：把萬用表轉換開關置于R*100檔，黑表筆 接假設的發(fā)射極，紅表筆接另外的兩極，當出現兩次低阻時，黑表筆接的就是單 節(jié)晶體管的發(fā)射極。單節(jié)晶體管B1和B2的判斷方法：把萬用表置于R*100檔，用黑表筆姐發(fā)射極E, 紅表筆分別接觸另外兩極，兩次測量中，電阻大的一次，紅表筆接的就是B1極。特別提示：上述判別B1和B2的方法，不一定對所有的單節(jié)晶體管都適用，有個別管子的 E-B1間的正向電阻值較小，不過準確的判斷哪極是B1,哪極是B2在實際使用中并不特別重要。即使B1、B2用顛倒了，也不會使管子損壞，只影響輸出脈沖 的幅度（單節(jié)晶體管多作脈沖發(fā)生器使用），當發(fā)現輸出的脈沖幅度偏小時，

16、只 要將原來假設的B1和B2對調過來就可以了。（3）三極管管腳的判斷基極的確定將萬用表打在R*1K檔。將黑表筆接假設的基極，紅表筆分別接觸另外兩個引腳， 直到測出兩個電阻都很小，黑表筆接的就是基極。c、e極的確定將萬用表打在R*10K檔，以三極管基本放大電路為基礎，假設其中一個引腳為c 極，另外一個為e極，用黑表筆接假設的c極，紅表筆接觸假設的e極，同時通 過人體電阻連接b、c兩極，得到一個數據R1：再把假設情況互換，方法一樣， 得到另一個數據R2.比較Rl、R2,以阻值小的假設正確，即此時黑表筆接的是c極, 紅表筆接的是e極。2、安裝元件按照電路圖中元件的位置，將各元件安裝到焊接板上。仔細檢

17、查是否有位置錯誤 或元件弄錯的，確認一切無誤后。將元件焊接到焊接板上，注意不要有未焊，虛焊， 假焊的。并且焊點要美觀。3、通電調試將焊接好的電路正確連接到電源箱上，插好插座。看到燈亮，且調節(jié)電位器可以 改變燈的亮度，則證明實驗成功了。本次課程設計心得體會心得體會終于要做實驗了，學了好久理論總是盼望著自己動手做，心理無比的激動和期 待，把理論應用于實踐是我們的難點也是重中之重，所以我盡最大的努力完成了這 次實驗。這周，老師組織我們進行實驗設計，有關于電力電子技術的單相相控整流電路的應用，我感觸很多！畢竟也學了一年，總要學點東西，今天就是見證的時候了，開始摩拳擦掌，做好 充足的準備。因為沒有經常動

18、手實踐，所以很生疏！希望以后能多點這樣實踐的機會！經過這次的實踐我真的學到了很多，動手能力比以前好多了，檢查問題的能力也增強了，而且耐心也比以前好多，希望以后能有更多這樣的機會，學習更多的東西， 我會更努力的學習電力電子這門功課，為以后而努力！我是和秦進一組的，總是把二極管的管腳搞反，現在我知道了，當我們理論部足 的時候做的就只能叫做體力活了，也使我們花了更多的時間去了解這些電路和電子元 件，避免在以后犯同一種錯誤。一周的課程設計結束了，在這次的課程設計中不僅檢驗了我所學習的知識，也培 養(yǎng)了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，乂如何完成一件事情。在設計過程 中，與同學共同分工設計，和同學們相互探討，相互學習，相互監(jiān)督。學會了合作， 學會了運籌帷幄，學會了寬容，學會了理解，也學會了做人。課程設計是我們專業(yè)課程知識綜合應用的實踐訓練，雖然我們實驗所需電源都是 經過降壓的，但劉老師乂給我們深刻的上了一次怎么安全用電，對我們以后的工作很 有教誨。在這次設計過程中，體現出自己單獨設計的能力以及綜合運用知識的能力，體會 了學以致用、突出自己勞動成果的喜悅心情，從中發(fā)現自己平時學習的不足和薄弱環(huán) 節(jié)，從而加以彌補。通過這次實