电力电子课程设计.doc

电力电子技术电力电子技术 课程设计课程设计 单相交流电源自动稳压器 姓名张剑锋 院系信息学院 班级电气 1082 学号200811631231 指导教师刘丹 时间2010 年 12 月 23 日 目 录 目目 录录 课程设计任务书 1 课程设计大纲 2 1 1设计要求与原始资料设计要求与原始资料 3 2 2系统总体设计系统总体设计 3 3 3系统环节电路设计系统环节电路设计 4 3 1 电源控制 显示与保护电路设计 4 3 2 自耦变压器设计 4 3 3 调压主电路设计 6 3 4 调压算法设计 6 3 5 调压控制电路设计 6 3 6 输出电压电流表选择 9 4 4设计总结设计总结 9 5 5元器件清单元器件清单 11 6 6系统电路图系统电路图 12 课程设计任务书 1 课程设计任务书 课程编号 j1610004课程名称电力电子技术课程设计周数1 实施地点广东海洋大学班级电气 1081 2 自动化 1081 2 人数135 起止时间16 周 1 16 周 5形式 集中 分散指导教师刘 丹 设 计 进 度 安 排 16 周 1 上午 集中讲解 16 周 1 下午 16 周 4 下午 总体方案设计 环节设计 相关实验 16 周 5 上午 完成设计报告 16 周 5 下午 设计答辩 上交设计报告 设 计 内 容 单相交流电源自动稳压器 调压方式 自耦变分级 晶闸管无触点自动开关 性能指标 容量 3KVA 输入 200 240V 输出 220 5V 设计步骤 1 变压器设计 2 晶闸管计算 选择 冷却设计 3 控制电路设计 4 触发电路设计 5 开关保护与显示电路设计 6 相关实验 7 设计报告 要 求 1 按进度安排进行设计 2 个人独立为主完成全部设计 3 组织小组 5 7 人 讨论交流 每人至少作一次环节设计报告 4 答疑时间 16 周 2 5 每天上午 地点 科技楼 413 5 设计报告内容 1 设计任务 2 总体设计说明 3 各环节电路设计说明 4 相关实验 5 系统电路图 6 器件清单 课程设计任务书 2 注 本表按自然班填写 于动员时发给学生 不够纸请另附页 课程设计大纲 3 课程设计大纲 一一 设计目的设计目的 通过课程设计 掌握电力电子电路及综合模拟电路 数字电路 自动控制 设计的各环节基本内容与要求 完成将来实际工程设计的必需的基础训练 二二 设计内容设计内容 单相交流电源自动稳压器 调压方式 自耦变分级 晶闸管无触点开关 开环或闭环自动控制 性能指标 容量 3KVA 输入 200 240V 输出 220 5V 三三 设计要求设计要求 1 1 学生在教师指导下 参照设计程序 完成系统总体方案设计 各环节 主电路 自动调压与触发电路 电源控制及保护显示电路等 的结构设计 设计原理说明 电路图 各元件的计算选择 及相关实验或仿真 2 2 分组作设计报告 3 3 上交完整的设计报告书 广东海洋大学 电力电子技术 课程设计 4 单相交流电源晶闸管无触点自动稳压器单相交流电源晶闸管无触点自动稳压器 1 1设计要求与原始资料设计要求与原始资料 1 1 容量 额定容量 3KVA 额定电压 220V 额定电流 15A 1 2 电源输入电压 单相交流 50HZ 200 240V 1 3 输出空载电压 220 V 220 5V 1 4 调压方式 自耦变压器分档 晶闸管无触点开关 开环或闭环自动控制 1 5 电源控制 空气开关 接触器 起动 停止按钮 1 6 保护 熔断器过流保护 压敏电阻过压保护 1 7 显示 输入有电发光二极管显示 输出电压表 分流器 电流表显示 2 2系统总体设计系统总体设计 2 1 系统总体结构图 2 2 说明 系统总图如上图所示 220 240 的交流电从输入端口输入 经开关电路 后到晶闸管控制电路 然后就到输出端 在输出端和晶闸管间接入一个反馈控制电路 以调整电压符合设计要求 广东海洋大学 电力电子技术 课程设计 5 3 3系统环节电路设计系统环节电路设计 3 1 电源控制 显示与保护电路设计 1 电路图 2 工作原理说明 电源输入后 首先经空气总开关控制 然后就有熔断器的过流保护 接着就有二 极管的电源检测 紧接着就是交流接触器的开关控制电路 最后接个压敏电阻以实现 过压保护 3 2 自耦变压器设计 1 输入额定电压电流 220 240V 交流电 2 输出额定电压分档 采用均匀分档 设自耦变压器分档电压差 Va 6V 则输出偏差指标 V Va 2 240 220 3 3V 输入 220V 时输出电压 标准档 220V 广东海洋大学 电力电子技术 课程设计 6 升高档 VH 220 k Va 226 232 238 降低档 VL 220 k V 214 208 202 对应输入允许最高最低电压 UH 220 V VL 220 UL 220 V VH 220 参考计算 M 程序 DVA 6 DV 240 220 DVA 2 VL 220 1 2 3 4 5 6 DVA UH 220 DV VL 220 VH 220 1 2 3 4 5 6 DVA UL 220 DV VH 220 计算结果 DV V 3 3V 满足 VL 214 208 202V 时 UH 246V VH 226 232 238V 时 UL 197V 满足 设计结果分 6 档 204 212 220 228 236 244V 3 电路图 广东海洋大学 电力电子技术 课程设计 7 3 3 调压主电路设计 1 主电路 如右图 2 晶闸管选择 参考 双向晶闸管 电压 2 3 电源峰值电压 800V 电流有效值 2 3 额定电流 50A 触发电流为 10mA 3 4 调压算法设计 1 闭环算法 离散 I 算法 输出电压 Uo 220 V 已输出最高档 Y 保持 N 上调 1 档 输出电压 Uo Uo 检测电路稳定时间 可取 20 个工频周期以上 3 5 调压控制电路设计 1 输出电压检测电路设计 广东海洋大学 电力电子技术 课程设计 8 2 控制电源电路设计 3 时钟电路 有 555 振荡器作时钟信号 4 输出电压判别电路设计 1 电路图如下图所示 2 原理 将经过降压的与主电压成 一定关系的电压输入到比较器中 当 检测到电压比设计理想值高时 输出 降档信号 当检测到电压比设计理想 值低时 输出升档信号 广东海洋大学 电力电子技术 课程设计 9 5 调压控制电路设计 1 电路图如右图所示 2 工作原理说明 当 输出电压判别电路 中的比较器输出降档信号时 即计 数器进行加计数 使得译码器向高一位输出信号 使得相应的晶闸管导通 当 输出 电压判别电路 中的比较器输出升档信号时 即计数器进行减计数 使得译码器向低 一位输出信号 使得相应的晶闸管导通 6 触发电路设计 1 电路图如图所示 左图为晶闸管电路 右图为对晶闸管进行触发的利用三极管的触发电路 广东海洋大学 电力电子技术 课程设计 10 3 6 输出电压电流表选择 电压表选择 600V 电流表选择 25A 4 4设计总结设计总结 1 本次课程设计顺利地成功完成 2 由于对课程设计的认识程度不是很足 所以一开始做的时候会有点无从下手 不知道应该从那里开始 后来经过了老师的讲解和自己对设计程序的理解 慢慢地就 有了总体的设计规划 确定系统总体结构 各环节分部设计 完成组合各环节 写设计报告解决一些自己无法解决的问题 广东海洋大学 电力电子技术 课程设计 11 3 在各环节的设计过程中 遇到了不少的问题 像开关控制电路的交流接触器的 接线 需要很好地理解了接触器的原理和构造才能连好接线 常开开关 常闭开关 启动 停止按键等都是要重点理解的 设计自耦变压器分挡时 对老师给出的分挡方 法不是很理解 尤其是不均匀分挡 不过后来请教了老师后均匀分挡的原理基本弄明 白了 设计中也是用了均匀分挡 输出电压检测电路设计中 检测电压的确定比较难 而直流电源的设计就比较简单一点 只要输出符合 5V 就行了 电压判别电路和调压控 制电路是一起设计的 一起设计会比较系统 而且不用预留太多的接线端口 最后就 是晶闸管触发电路的设计了 这个环节器件比较简单 就是三极管和晶闸管 不过由 于一开始没注意控制地和其他接地点的区别 接线出现了错误 不过后来都改正过来 了 4 由于在软件中很多器件都不能找到 所以想要仿真起来有点困难 而用实物仿 真更不可能了 所以这次设计没有仿真 5 通过这次实验 对变压器 晶闸管 整流桥等一些电力电子的重要器件和电路 都有了更深的了解 虽然不是应用在实践中 但对它们的认识比在课本理论上的理解 更深一层 相信对以后的学习甚至工作都会有很大的帮助 广东海洋大学 电力电子技术 课程设计 12 5 5元器件清单元器件清单 编号编号名称名称符号符号数量数量型号型号 1自耦变压器T11容量 15 KVA 2电压源5V15V 3电流计B1120A 4电容C1 C2 C33100pF 5二极管整流桥D1 D2210mA 6稳压管D3118V 7熔断器F1 F22250V 30A 8交流接触器KM1250V 50A 9双向晶闸管Q1 Q7810mA 10三极管Q8 Q1470 7V 11电阻R3 R5 R 8 31K 12滑动变阻器R6 R72100K 13压敏电阻RV1110K 14空气开关S1 S21250V 50A 15变压器T21容量 15 KVA 16变压器 1T31容量 15 KVA 17可逆计数器U1174LS193 1