大同大学。
煤炭工程学院。
电力电子。课程设计任务书。
课程名称单相调压电路
专业自动化
班级 09自动化3 班。
姓名 **学号 09080602***
指导老师 **
目录。1 前言3
2 单相调压电路设计任务及要求4
3 设计方案及其选择5
4 单向调压电路单元电路的设计6
5 驱动电路的设计7
5. 1 晶闸管对触发电路的要求7
5.1.1触发信号的种类7
5.1.2触发电路的要求7
5. 2 触发电路8
5.2.1单结晶体管的工作原理8
5.2.2单结晶体管触发电路10
5.2.3单结晶体管自激**电路10
5.2.4同步电源11
5.2.5移相控制11
5.2.6脉冲输出11
6 保护电路的设计12
6. 1 过电压的产生与保护12
6. 2 过电流的产生与保护14
7 单相调压电路主电路的原理分析和各主要元器件的选择………15
7．1 主电路原理分析15
7．2 各主要元器件的选择18
8 参考文献20
9 心得体会21
1 前言。电力电子技术是将电子技术和控制技术引入传统的电力技术领域，利用半导体电力开关器件组成各种电力变换电路实现电能的变换和控制。它包括电力电子器件、电力电子电路和控制技术三部分，它的研究任务是电力电子器件的应用、电力电子电路的电能变换原理、控制技术以及电力电子装置的开发与应用。
电力电子技术的发展取决于电力电子器件的研制与应用，它是以低频技术处理问题为主的传统电力电子技术，向以高频技术处理问题为主的现代电力电子技术方向发展的。电力电子器件是电力电子技术的基础，也是电力电子技术发展的动力，电力电子技术的每一次飞跃都是以新器件的出现为契机的。它的根本任务是实现电能的变换和控制。
电力电子技术在一般工业、交通运输、电力系统、通信系统、计算机系统、新能源以及日常生活中得到了广泛的应用。总之，电力电子技术的应用范围十分广泛，激发人们学习、研究电力电子技术，并使其飞速发展。电力电子装置提供给负载的是各种不同的电源，因此可以说，电力电子技术研究的也就是电源技术。
电力电子技术对节省电能有重要意义。特别在大型风机、水泵采用变频调速，在使用量十分庞大的照明电源等方面，因此它也被称为是节能技术。能源是人类社会的永恒话题，电能是最优质的能源， 因此，电力电子技术在21世纪中将会起着十分重要的作用，有着十分光明的未来。
电力电子技术是一门崭新的技术，21世纪仍将以迅猛的速度发展。
此次电力电子设计课是学校特意给我们安排的的，以提高我们的实践动手能力，在此对学校的用意深有体会，表示感谢。
另外，由于自己有限的水平，加上时间又仓促，有很多东西是照搬过来的。错误肯定也少不了。在此深表歉意，希望老师有所谅解，加以批评。
2 单相调压电路设计任务及要求。
1设计任务：
a 进行设计方案的比较，并选定设计方案。
b 完成单元电路的设计和主要元器件说明。
c 完成主电路的原理分析，各主要元器件的选择。
d 驱动电路的设计，保护电路的设计。
2设计要求：
a 负载要求：
负载为感性负载，l=700mh,r=500欧。
b 技术要求：
(1) 电网供电电压为单相220v。
(2) 电网电压波动为+5%——10%。
(3) 输出电压为0～100v。
3 设计方案及其选择。
由于题目要求输出电压范围为0～100v，所以方案可选用电阻性负载或阻感性负载。
两种方案中：电阻性负载和阻感性负载都具有调压功能，都能调压到设计电压调压范围内，但是电阻性负载谐波电流含量要多些，当α相同时，阻感负载阻抗角增大，谐波含量也有所减少。考虑到性能指标、输出电压的稳定性、对电网的影响，所以选择方案二阻感性负载。
4 单向调压电路单元电路的设计。
电路采用单相交流调压器带阻感负载时的电路图如4.1所示，在负载和交流电源间用两个反并联的晶闸管t1、t2相连。
图4.1 带阻感负载单向交流调压电路
5 触发电路。
5.1单结晶体管的工作原理：
单结晶体管原理单结晶体管（简称ujt）又称基极二极管，它是一种只有pn结和两个电阻接触电极的半导体器件，它的基片为条状的高阻n型硅片，两端分别用欧姆接触引出两个基极b1和b2。在硅片中间略偏b2一侧用合金法制作一个p区作为发射极e。其结构，符号和等效电路如图5.
1所示。
图5.1 单结晶体管结构、符号、等效电路。
（1）单结晶体管的特性：
从图5.1（c）中可以看出，两基极b1和b2之间的电阻称为基极电阻。
rbb=rb1+rb25.1
式中：rb1——第一基极与发射结之间的电阻，其数值随发射极电流ie而变化，rb2为第二基极与发射结之间的电阻，其数值与ie无关；发射结是pn结，与二极管等效。
若在两面三刀基极b2，b1间加上正电压vbb，则a点电压为：
va=[rb1/（rb1+rb2）]vbb=（rb1/rbb）vbb=ηvbb5.2
式中：η—称为分压比，其值一般在0.3—0.85之间，如果发射极电压ve由零逐渐增加，就可测得单结晶体管的伏安特性，见图5.2
图5.2 单结晶体管的伏安特性。
a）当ve〈ηvbb时，发射结处于反向偏置，管子截止，发射极只有很小的漏电流iceo。
b）当ve≥ηvbb+vd vd为二极管正向压降（约为0.7v），pn结正向导通，ie显著增加，rb1阻值迅速减小，ve相应下降，这种电压随电流增加反而下降的特性，称为负阻特性。管子由截止区进入负阻区的临界p称为峰点，与其对应的发射极电压和电流，分别称为峰点电压ip和峰点电流ip。
ip是正向漏电流，它是使单结晶体管导通所需的最小电流，显然vp=ηvbb。
c）随着发射极电流ie的不断上升，ve不断下降，降到v点后，ve不再下降了，这点v称为谷点，与其对应的发射极电压和电流，称为谷点电压vv和谷点电流iv。
d）过了v后，发射极与第一基极间半导体内的载流子达到了饱和状态，所以uc继续增加时，ie便缓慢的上升，显然vv是维持单结晶体管导通的最小发射极电压，如果ve〈vv，管子重新截止。
2)单结晶体管的主要参数：
a）基极间电阻rbb发射极开路时，基极b1，b2之间的电阻，一般为2-10千欧，其数值随温度的上升而增大。
b）分压比η由管子内部结构决定的参数，一般为0.3--0.85。
c）eb1间反向电压vcb1 b2开路，在额定反向电压vcb2下，基极b1与发射极e之间的反向耐压。
d）反向电流ieo b1开路，在额定反向电压vcb2下，eb2间的反向电流。
e）发射极饱和压降veo在最大发射极额定电流时，eb1间的压降。
f）峰点电流ip单结晶体管刚开始导通时，发射极电压为峰点电压时的发射极电流。
5.2 单结晶体管触发电路。
由单结晶体管构成的触发电路具有简单、可靠、抗干扰能力强、温度补偿性能好，脉冲前沿徒等优点，在容量小的晶闸管装置中得到了广泛应用。他由自激**、同步电源、移相、脉冲形成等部分组成，电路图如5.3（a）所示。
图4.3 单结晶体管触发电路及波形。
图5.3 单晶体触发电路2.
5．3 单结晶体管自激**电路：
利用单结晶体管的负阻特性与rc电路的充放电可组成自激振荡电路，产生频率可变的脉冲。
从图4.3（a）可知，经d1-d2整流后的直流电源uz一路径r2、r1加在单结晶体管两个基极b1、b2之间，另一路通过re对电容c充电，发射极电压ue=uc按指数规律上升。uc刚冲点到大于峰点转折电压up的瞬间，管子e-b1间的电阻突然变小，开始导通。
电容c开始通过管子e-b1迅速向r1放电，由于放电回路电阻很小，故放电时间很短。随着电容c放电，电压ue小于一定值，管子bt又由导通转入截止，然后电源又重新对电容c充电，上述过程不断重复。在电容上形成锯齿波**电压，在r1上得到一系列前沿很陡的触发尖脉冲us， 如图5.
3（b）所示，其**频率为：
f=1/t=1/recln(1/15.3
式中η=0.3～0.9是单结晶体管的分压比。即调节re，可调节振荡频率。
5.4同步电源：
步电压又变压器tb获得，而同步变压器与主电路接至同一电源，故同步电压于主电压同相位、同频率。同步电压经桥式整流、稳压管dz削波为梯形波udz,而削波后的最大值uz既是同步信号，又是触发电路电源。当udz过零时，电容c经e-b1、r1迅速放电到零电压。
这就是说，每半周开始，电容c都从零开始充电，进而保证每周期触发电路送出第一个脉冲距离过零的时刻(即控制角α)一致，实现同步。
5.5移相控制。
当re增大时，单结晶体管发射极充电到峰点电压up的时间增大，第一个脉冲出现的时刻推迟，即控制角α增大，实现了移相。
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