课程设计成果说明书。
设计题目：单向交流调压电路带阻感负载建模与**。
学生姓名。学号。
学院。班级。
指导教师。浙江海洋学院教务处。
2024年 10 月 30 日。
目录。1 单相交流调压电路设计要求1
2 设计题目分析1
3 主电路设计元器件选型及计算1
(1) 主电路设计1
（2）计算3
（3）元器件选型3
4主电路**分析3
5 控制电路的设计6
（1）触发信号的种类6
（2）触发信号的设计7
6 设计总结7
参考文献7一．单相交流调压电路设计要求。
1）完成单相交流调压电路的设计、**；
2）设计要求：
输入：ac220v，50hz； 触发延迟角α=30°；
电阻：电阻电感负载 r=10ω，l=100mh
二．题目分析
所谓交流调压电路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。交流调压电路可分为单相交流调压电路与三相交流调压电路。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侧电压，其电压，电流都比较适中，在变压器二次侧只要用二极管整流就行。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，因此下面就电势电阻负载予以重点讨论。
本次设计要求输入的电压为220v,频率50hz, 触发延迟角α=30°,所带阻感负载。本电路采用单相交流调压器带电阻负载时的电路图如图1所示，在负载和交流电源间用两个反并联的晶闸管vt1，vt2相连。
图1 电阻电感负载单相交流调压电路。
三．主电路设计、元器件选型及计算：
（1） 主电路设计。
图1、图2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u1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2 单相交流电压电路波形。
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，由于纯电阻负载与电流变化，故电流立即为零，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。
控制角的移相范围为0~180度， =0时，相当于晶闸管一直导通，输出电压为最大，u0=u1。随着的增大，u0逐渐减小。直到=180时，u0=0.
此外， =0时，功率因数λ=1,随着的增大，输入电流滞后于电压且发生畸变，λ也逐渐降低。从图2波形可以看出，负载电压和负载电流均不是正玄波，含有大量谐波，且均为奇次谐波。
2） 计算。
设计题目要求输入ac220v，50hz；触发延迟角α=30°；r=10ω，l=100mh
则有公式如下：
=2πf=2*3.14*50=314弧度/秒。
x=ωl=3.14ω
arctan(x/r)=arctan3.14=72.33°
＞α 所以需要使用宽脉冲 pw=8ms
延迟时间的计算：，得出 t=1.67ms
3）元器件选型。
交流电源选用vpulse,晶闸管选用2n1599。
四．主电路**分析。
单相交流调压电路**是在protal软件中的orcad库环境下组建的电路模型，图3为单相交流调压电路的**图，图中触发电源v2和触发电源v3分别是反向并联晶闸管模块vt1，vt2的触发脉冲电路。通过前面的计算得出延迟角和电阻以及延迟时间的数值。延迟时间有公式得出t=1.
67ms,脉冲宽度为8ms,下半周期t=11.67ms,脉冲宽度为8ms。
图3 单相交流电路的**图。
图4 输出电压**波形。
图5流过晶闸管的电流ivt波形。
图6两个晶闸管的门极电流波形分别为。
图7 电压傅立叶波形。
图8电流傅立叶波形。
五．控制电路设计。
5.1触发信号的种类。
晶闸管由关断到开通，必须具备两个外部条件：第一是承受足够的正向电压；第二是门极与阴极之间加一适当正向电压、电流信号(触发信号)。门极触发信号有直流信号、交流信号和脉冲信号三种基本形式。
1 直流信号：
在晶闸管加适当的阳极正向电压的情况下，在晶闸管门极与阴极间加适当的直流电压，则晶闸管将被触发导通。这种触发方式在实际中应用极少。因为晶闸管在其导通后就不需要门极信号继续存在。
若采用直流触发信号将使晶闸管门极损耗增加，有可能超过门极功耗；在晶闸管反向电压时，门极直流电压将使反向漏电流增加，也有可能造成晶闸管的损坏。
2 交流信号：
在晶闸管门极与阴极间加入交流电压，当交流电压uc=ut时，晶闸管导通。ut是保证晶闸管可靠触发所需的最小门极电压值，改变u。值，可改变触发延迟角α。
这种触发形式也存在许多缺点，如：在温度变化和交流电压幅值波动时，触发延迟角不稳定，可通过交流电压u。值来调节，调节的变化范围较小(0≤α≤90)。
3脉冲信号：
在晶闸管门极触发电路中使用脉冲信号，不仅便于控制脉冲出现时刻，降低晶闸管门极功耗，还可以通过变压器的双绕组或多绕组输出，实现信号的隔离输出。因此，触发信号多采用脉冲形式。
5.2触发电路设计。
晶闸管触发电路的作用是产生符合要求的门极触发脉冲，保证晶闸管在需要要的时刻有阻断转为导通。晶闸管触发电路往往还包括对其触发时刻进行控制的相位控制电路，但这里专指脉冲的放大和输出环节。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，对反电动势负载的变流器应采用宽脉冲或脉冲列触发；
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加为器件最大触发电流的3-5倍，脉冲前沿的陡度也许增加，一般需达1-2a/us；
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）应有的抗干扰性能、温度稳定性及与主电路的电气隔离。
六．设计总结。
通过这次电力电子技术课程设计，我深深知道了平时自己在这堂课上学到的知识还不扎实，所学还不能很熟练的被自己所运用。特别是在orcad这个**软件的运用上。因为平时听得不够仔细，当自己开始亲手操作时，就感到无从下手。
这里很是感谢汤老师不厌其烦的指导我，从软件的安装再到元件的选取和参数的调整都一一教会我。让我在这次课程设计中收获了很多。不仅平时所学能更扎实，还学到了很多新的知识。
虽然这次的课程设计题目是所有题目中比较简单的题目，但还是检验了我们队这门课程所学的知识和自己对课程设计的态度。那就是亡羊补牢，为时不晚。自己还在大学中学习，既然平时学的不扎实，那么现在又有机会让自己再学一遍，那就认真学习，努力赶上其他同学。
再次感谢在这次课程设计中给我很大帮助的老师和各位同学，谢谢。
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