摘要。交流调压电路广泛用于灯光控制（如调光灯和舞台灯光控制）及异步电动机的软启动，也用于异步电动机调速。在电力系统中，这种电路还常用于对无功功率的连续调节。此外，在高电压小电流或低电压大电流直流电源中，也常采用交流调压电路调节变压器一次电压。
在这些电源中如采用晶闸管相控整流电路，高电压小电流可控直流电源就需要很多晶闸管串联；同样，低电压大电流直流电源需要很多晶闸管并联。这都是十分不合理的。采用交流调压电路在变压器一次侧调压，其电压、电流值都比较适中，在变压器二次侧只要用二极管整流就可以了。
这样的电路体积小、成本低、易于设计制造。
单相交流调压电路是对单相交流电的电压进行调节的电路。用在电热制、交流电动机速度控制、灯光控制和交流稳压器等合。与自耦变压器调压方法相比，交流调压电路控制简便，调节速度快，装置的重量轻、体积小，有色金属耗也少。
关键词：交流；调压；电动机调速；电力系统；变压器；
前言。电力电子线路的基本形式之一，即交流—交流变换电路，它是将一种形式的交流电能变换成另一种形式交流电能电路。在进行交流—交流变换时，可以改变交流电的电压、电流、频率或相位等。
用晶闸管组成的交流电压控制电路，可以方便的调节输出电压有效值。可用于电炉温控、灯光调节、异步电动机的启动和调速等，也可用作调节整流变压器一次侧电压，其二次侧为低压大电流或高压小电流负载常用这种方法。采用这种方法，可使变压器二次侧的整流装置避免采用晶闸管，只需要二极管，而且可控级仅在一侧，从而简化结构，降低成本。
交流调压器与常规的交流调压变压器相比，它的体积和重量都要小得多。交流调压器的输出仍是交流电压，它不是正弦波，其谐波分量较大，功率因数也较低。
目录 一．设计任务书3
1.设计目的3
1.1要求分析3
1.2设计方案3
二．调压电路分析4
2.1电阻负载4
2.2阻负载感5
三．触发电路10 四．保护电路12
4.1保护电路设计12
4.2过电压保护12
4.3晶闸管过电流保护13
五．参数的计算与选定14
六．总结与体会16
七．致谢16
八。参考文献17
九．总电路图18
一．设计任务书。
1．设计目的。
电力电子技术是专业技术基础课，做课程设计是为了让我们运用学过的电路原理的知识，独立进行查找资料、选择方案、设计电路、撰写报告、制作电路等，进一步加深对变流电路基本原理的理解，提高运用基本技能的能力，为今后的学习和工作打下良好的基础，同时也锻炼了自己的实践能力。
1.1设计要求及分析：
设计一个单相交流调压电路，要求触发角为45度。反电势负载e=40伏，输入交流u2=210伏。分有lb和没有lb两种情况分析。l足够大，c足够大。
1. 单相交流调压主电路设计，原理说明；
2．触发电路设计，每个开关器件触发次序与相位分析；
3．保护电路设计，过电流保护，过电压保护原理分析；
4．参数设定与计算(包括触发角的选择，输出平均电压，输出平均电流，输出有功功率计算，输出波形分析，器件额定参数确定等可自己添加分析的参数)；
由以上要求可知该系统设计可分为四个部分：交流调压主电路设计、触发电路设计、保护电路设计及相关计算和波形分析部分。下面分别做详细的介绍。
1.2 设计方案选择。
采用两个普通晶闸管反向并联设计单相交流调压电路。
二．调压电路分析。
所谓交流调压就是将两个晶闸管反并联后串联在交流电路中，在每半个周波内通过控制晶闸管开通相位，可以方便的调节输出电压的有效值。交流调压电路广泛用于灯光控制及异步电动机的软启动，也用于异步电动机调速。此外，在高电压小电流或低电压大电流之流电源中，也常采用交流调压电路调节变压器一次电压。
本次课程设计主要是研究单相交流调压电路的设计。由于交流调压电路的工作情况与负载的性质有很大的关系，因此下面就反电势电阻负载予以重点讨论。
2.1电阻负载。
下图分别为反电势电阻负载单相交流调压电路图及其波形。图中的晶闸管 vt1和vt2也可以用一个双向晶闸管代替。在交流电源u2的正半周和负半周，分别对vt1和vt2的移相控制角进行控制就可以调节输出电压。
图1 反电势电阻负载单相交流调压电路图
正、负半周起始时刻（=0），均为电压过零时刻。在时，对vt1施加触发脉冲，当vt1正向偏置而导通时，负载电压波形与电源电压波形相同；在时，电源电压过零，因电阻性负载，电流也为零，vt1自然关断。在时，对vt2施加触发脉冲，当vt2正向偏置而导通时，负载电压波形与电源电压波形相同；在时，电源电压过零，vt2自然关断。
当电源电压反向过零时，由于反电动势负载阻止电流变化，故电流不能立即为零，此时晶闸管导通角的大小，不但与控制角有关，而且与负载阻抗角有关。两只晶闸管门极的起始控制点分别定在电源电压每个半周的起始点。稳态时，正负半周的相等，负载电压波形是电源电压波形的一部分，负载电流（电源电流）和负载电压的波形相似。
2．2 阻感负载。
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、负载阻抗角都有关系。其中负载阻抗角，相当于在电阻电感负载上加上纯正弦交流电压时，其电流滞后于电压的角度为。为了更好的分析单相交流调压电路在感性负载下的工作情况，此处分三种工况分别进行讨论。
1） 情况。
上图所示为单相反并联交流调压电路带感性负载时的电路图，以及在控制角触发导通时的输出波形图，同电阻负载一样，在的正半周角时，触发导通，输出电压等于电源电压，电流波形从0开始上升。由于是感性负载，电流滞后于电压，当电压达到过零点时电流不为0，之后继续下降，输出电压出现负值，直到电流下降到0时，自然关断，输出电压等于0，正半周结束，期间电流从0开始上升到再次下降到0这段区间称为导通角。由后面的分析可知，在工况下，因此在脉冲到来之前已关断，正负电流不连续。
在电源的负半周导通，工作原理与正半周相同，在断续期间，晶闸管两端电压波形如图1-4所示。
为了分析负载电流的表达式及导通角与、之间的关系，假设电压坐标原点如图所示，在时刻晶闸管t导通，负载电流i应满足方程。
l==sin
其初始条件为i|=0,解该方程，可以得出负载电流i在≤≤区间内的表达式为。
i=.当=时，i=0，代入上式得，可求出与、之间的关系为。
sin（-）sin（-）e
利用上式，可以把与、之间的关系用下图的一簇曲线来表示。
图1-5与、之间的关系曲线。
图中以为参变量，当=0时代表电阻性负载，此时=180-；若为某一特定角度，则当时， =180，当》时，随着的增加而减小。
上述电路在控制角为时，交流输出电压有效值u、负载电流有效值i、晶闸管电流有效值i分别为。
u=ui=2i
i= i式中，i为当=0时，负载电流的最大有效值，其值为。
i=为晶闸管有效值的标玄值，其值为。
由上式可以看出，是及的函数下图给出了以负载阻抗角为参变量时，晶闸管电流标幺值与控制角的关系曲线。
图1-6 晶闸管电流标幺值与控制角的关系曲线。
当、已知时，可由该曲线查出晶闸管电流标幺值，进而求出负载电流有效值i及晶闸管电流有效值i。
2）=情况。
当控制角=时，负载电流i的表达式中的第二项为零，相当于滞后电源电压角的纯正弦电流，此时导通角=180，即当正半周晶闸管t关断时，t恰好触发导通，负载电流i连续，该工况下两个晶闸管相当于两个二极管，或输入输出直接相连，输出电压及电流连续，无调压作用。
图1-7=情况下的输出波形。
3)情况。在工况下，阻抗角相对较大，相当于负载的电感作用较强，使得负载电流严重滞后于电压，晶闸管的导通时间较长，此时式仍然适用，由于，公式右端小于0，只有当时左端才能小于0，因此，如图所示，如果用窄脉冲触发晶闸管，在时刻被触发导通，由于其导通角大于180，在负半周时刻为发出出发脉冲时，还未关断，因受反压不能导通，继续导通直到在时刻因电流过零关断时，的窄脉冲已撤除，仍然不能导通，直到下一周期再次被触发导通。这样就形成只有一个晶闸管反复通断的不正常情况，始终为单一方向，在电路中产生较大的直流分量；因此为了避免这种情况发生，应采用宽脉冲或脉冲列触发方式。
图1-8窄脉冲触发方式。
综上所述，当单相交流调压电路带感性负载时，为了可靠、有效的工作，并实现调压的目的，应使控制角的移相范围保持在之间，同时为了避免出现直流分量，晶闸管的控制脉冲应采用宽脉冲或脉冲列触发。
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