基于MATLAB的无级调速器.doc

电风扇无级调速模糊控制电风扇无级调速器在日常生活中随处可见。而它与模糊控制也有密不可分的关系，它并不像传统的调速器按档进行调速，不再只是只有弱、中、强风，而是可以进行弱、弱中、中、中强、强调速。图1（a）是常见的电风扇无级调速器。旋动旋钮便可以调节电风扇的速度。图1（b）为电路原理图。触发电路调速旋钮保护电路调速电位器 主电路（a） (b) 图1电风扇无级调速器(a) 电风扇无级调速器 (b) 电风扇无级调速器电路原理图如图1(b)所示，调速器电路由主电路和触发电路两部分构成，在双向晶闸管的两端并接RC元件，是利用电容两端电压瞬时不能突变，作为晶闸管关断过电压的保护措施。一、双向晶闸管的工作原理1 双向晶闸管的结构双向晶闸管的内部结构、等效电路及图形符号如图2所示。（a） 内部结构 （b） 等效电路 （c）图形符号图2双向晶闸管内部结构、等效电路及图形符号从图2可见，双向晶闸管相当于两个晶闸管反并联（P1N1P2N2和P2N1P1N4），不过它只有一个门极G，由于N3区的存在，使得门极G相对于T1端无论是正的或是负的，都能触发，而且T1相对于T2既可以是正，也可以是负。表1 双向晶闸管的主要参数2 双向晶闸管的触发方式双向晶闸管正反两个方向都能导通，门极加正负电压都能触发。主电压与触发电压相互配合，可以得到四种触发方式：1）+触发方式 主极T1为正，T2为负；门极电压G为正，T2为负。特性曲线在第象限。2）-触发方式 主极T1为正，T2为负；门极电压G为负，T2为正。特性曲线在第象限。3）+触发方式 主极T1为负，T2为正；门极电压G为正，T2为负。特性曲线在第象限。4）-触发方式 主极T1为负，T2为正；门极电压G为负，T2为正。特性曲线在第象限。由于双向晶闸管的内部结构原因，四种触发方式中灵敏度不相同，以+触发方式灵敏度最低，使用时要尽量避开，常采用的触发方式为+和-。二、单相交流调压电路电风扇无级调速器实际上就是负载为电感性的单相交流调压电路。交流调压是将一种幅值的交流电能转化为同频率的另一种幅值的交流电能。1 电阻性负载图3-9(a)所示为一双向晶闸管与电阻负载RL组成的交流调压主电路，图中双向晶闸管也可改用两只反并联的普通晶闸管，但需要两组独立的触发电路分别控制两只晶闸管。在电源正半周t时触发VT导通，有正向电流流过RL，负载端电压uR为正值，电流过零时VT自行关断；在电源负半周t时，再触发VT导通，有反向电流流过RL，其端电压uR为负值，到电流过零时VT再次自行关断。然后重复上述过程。改变角即可调节负载两端的输出电压有效值，达到交流调压的目的。电阻负载上交流电压有效值为电流有效值电路功率因数电路的移相范围为0。 （a） (b)图39 单相交流调压电路电阻负载电路及波形（a）电路图 (b)波形图通过改变可得到不同的输出电压有效值，从而达到交流调压的目的。由双向晶闸管组成的电路，只要在正负半周对称的相应时刻（、）给触发脉冲，则和反并联电路一样可得到同样的可调交流电压。交流调压电路的触发电路完全可以套用整流移相触发电路，但是脉冲的输出必须通过脉冲变压器，其两个二次线圈之间要有足够的绝缘。2电感性负载图310所示为电感性负载的交流调压电路。由于电感的作用，在电源电压由正向负过零时，负载中电流要滞后一定角度才能到零，即管子要继续导通到电源电压的负半周才能关断。晶闸管的导通角不仅与控制角有关，而且与负载的功率因数角有关。控制角越小则导通角越大，负载的功率因数角越大，表明负载感抗大，自感电动势使电流过零的时间越长，因而导通角越大。下面分三种情况加以讨论。（1） 由图311可见，当时，180。如果触发脉冲为窄脉冲，当ug2出现时，VT1管的电流还未到零，VT1管关不断，VT2管不能导通。当VT1管电流到零关断时，ug2脉冲已消失，此时VT2管虽已受正压，但也无法导通。到第三个半波时，ug1 又触发VT1导通。这样负载电流只有正半波部分，出现很大直流分量，电路不能正常工作。因而电感性负载时，晶闸管不能用窄脉冲触发，可采用宽脉冲或脉冲列触发。 综上所述，单相交流调压有如下特点： 电阻负载时，负载电流波形与单相桥式可控整流交流侧电流一致。改变控制角可以连续改变负载电压有效值，达到交流调压的目的。 电感性负载时，不能用窄脉冲触发。否则当时，会出现一个晶闸管无法导通，产生很大直流分量电流，烧毁熔断器或晶闸管。电感性负载时，最小控制角min(阻抗角)。所以的移相范围为180，电阻负载时移相范围为0180。图310 单相交流调压电感负载电路图图311 单相交流调压电感负载波形图(a) (b) (c) MATLAB的仿真模型图：仿真程序clearspeed = 100;t = 0;Y_a = 4;Y_b = 4;Y_c = 4;y0 = figure;axis equal;axis offaxis(-6 6 -10 6)title(可调速电风扇,fontsize,15);grid off;x1,y1,z1=sphere(30); 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