单相交流电源自动稳压器设计

1、 单相交流电源自动稳压器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2000240V，输出2205V设计程序单相交流电源晶闸管无触点自动稳压器 1 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15A1.2 电源输入电压：单相交流50HZ，200240V1.3输出空载电压：220V=2205V1.4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

2、，分流器+电流表显示2 系统总体设计2.1系统总体结构图2.2说明当LN两端输入电压ui=200240V时，电路经过了过流保护装置，按下启动开关，开关控制电路电源显示，说明电路正处于工作状态，按下停止开关，则电路开关断开，电路停止工作； 然后电压经过过压保护装置，送到调压控制装置和自藕变压器，在调压控制下，触发晶闸管，从而控制自藕变压器变比k，选择输出档位，最后电压ui经过自藕变压器，输出电压范围为：uo=215225V3 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（电源开关、接触器与起动/停止控制电路、发光二极管电路，熔断器、压敏电阻）过压保护：压敏电阻耐压450V。

3、RC： C=15F R=100200，20W(2).工作原理说明发光二极管和电阻组成显示电路, 过流保护可用，熔断器, ，熔断电流要大约是额定电流的两倍, 熔断电流=2*3000/220=30A3.2 自耦变压器设计(1) 输入额定电压电流。 (2)输出额定电压分档：A. 均匀分档设自耦变压器分档电压差Va(如=8V)则输出偏差指标V=(Va/2)(240/220）=4.4V输入220V时输出电压:标准档: 220V升高档VH= 220+kVa= 220，228，236，。降低档VL=220- kV = 212 , 204, . 对应输入允许最高最低电压: UH=(220+V )/(VL/22

4、0) UL=(220-V )/(VH/220) -应满足设计要求,否则应增加VH, 降低VL 参考计算M程序:DVA=8 DV=(240/220)* (DVA/2)VL=220-1,2,3,4,5,6*DVAUH=(220+DV)./(VL/220)VH=220+1,2,3,4,5,6*DVAUL=(220-DV)./(VH/220) 计算结果: DV(V)=4.4V -满足 VL=212,204V时UH=241V , VH=228,236,244V,时UL=195V -满足 设计结果分6档: 204,212,220,228, 236,244V3.4 调压主电路设计(1) 主电路 用双向晶闸管

5、(2)晶闸管选择：(参考) 双向晶闸管电压: (23)*电源峰值电压= 1000V电流有效值: (23)*额定电流= 50A选型: 确定触发电流1.5A3.5 调压算法设计(1)闭环算法: 离散I算法输出电压Uo220-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,.我在设计中用25个工频周期.3.6 调压控制电路设计(1)输出电压检测与控制电源电路设计1.检测电路的原理:变压器把200240V的电压变成2024V再经过二极管桥式不可控整流电路把交流电变成直流电,再加上稳压二极管,得到04V的v1电压送到控制电路. 2、工作原理说明：整流

6、电路部分采用了二极管桥式不可控整流电路,再经过稳压芯片LM7805CT后输出电压为5V，最大输出电流为1.5A,作为控制电路的电源,(2) 时钟电路 原理说明:用IC555组成的方波信号发生器一般使用IC555来制作非稳态多谐震荡器，由IC555电路加入电阻,电容等零件，达到可以输出对称方波的能力。 如上图所示，与一般多谐震荡器不同的是，在其充电回路中加进了一个正偏压的晶体管 Q1。 Q1在R2的偏压作用下，可充分导通；而在C1放电时，会完全截止。由于Q1关关电晶 体和锗二极管在导通状态下，其正向导通电阻很小(小于几百欧姆)，对充、放电时间常数影 响不大，故其充、放电时间震荡周期及占空比(周期

7、比)为： T1=0.639(R1+RP1)C1 T2=0.639(R1+RP1)C1 T=0.639(2R1+2RP1)C1 T用25个工频,经过计算C1=200uF,用R1=10K,RP1=10K.（3）输出电压判别电路设计和(4) 调压控制电路设计 -电路图,工作原理说明触发电路设计判别电路在1.5V-2.5V时候不换档，大于2.5V是下降一档，少于1.5V上升一档。 -电路图,工作原理说明用三极管放大电流作为触发电路。 3.7 输出电压电流表选择4 系统电路图 元器件清单编号名称个数型号1分流器电流表A1FL-2 20A2电压表V1XJ92 300V3光敏二极管D1PIN2154熔断器F

8、PIN-W2/E2.81SMD5接触开关KDIP-P6/D331DB56双向二级管Q8SFM-T3/A2.4V1DB37电阻RAXIAL-0.4110K8加减计数器R11741929接触开关S1DPST-41DB510开关S2SPST-21SPST-211开关S3SPST-21SPST-212停止按钮S41LA42J13自耦变压器8Component_11197.5V14电容C1Cap11uF15电容C2Cap10.33uF16电容C3Cap1100uF17电容C4Cap1100uF18整流桥DBridge11KBPC50010W19电阻R4Res2150020电阻R5Res215021变压器

9、T1Trans2K=220/8和K=220/18223线-8线译码器U3SN74LS138D1SN74LS138D23集成运算放大器LM393AD1UA74124集成运算放大器LM393AD1UA741 相关性能,调试,使用,改进说明：1、相关性能：本设计的容量为30KVA用了双向闸管晶作为开关，可以实现无触点调压，具有稳定性能好，效率特高等优点，对电网无污染，能在各种恶劣的电网和复杂的负载下可靠地连续工作。由于使用大功率晶闸管来控制调压，因而工作十分可靠，使用寿命极长，能连续无故障运行。单相交流电源晶闸管无触点自动稳压器的主要特点为：（1）响应速度极快，输入电压产生波动时，就能稳定地输出正常

10、电压；（2）运行时无噪声，变压器无明显温升；（3）稳压精度较高，可做到2205V以内；（4）可加装远端监控接口，可加装两级或三级滤波器；可加装输出多路控制开关。（5）电路保护采取了串熔断器、并压敏电阻的过流过压保护，电路可靠。2、调试,使用,改进说明：（1）当输入电压ui=200240V时，如220V（即在档4内），电压经过开关控制，电源开关S1闭合，输入电压ui经过电路熔断器（防止过流），按下开关S2，接触器JC处于工作导通作态，使开关K1、S3闭合，从而电路导通。开关控制电路电源显示，说明电路正处于工作状态；（2）然后电压经过过流过压保护装置，送到调压控制装置和自耦变压器。在调压控制电路，

11、输入电压经过变压器与可变电阻，输入给电路中比较器“+”端的电压Ui=220/55=4.0V，所对应输出档4，如表3所示。（3）经过比较器，输出电平各为：0 0 0 0 0 1 1 1 ，再经过优先译码器74LS148与3线8线译码器，输出电平各为：1 1 1 0 1 1 1 1，因此在档4触发晶闸管G4，从而控制自耦变压器变比k=220.0/220；最后电压ui经过自耦变压器，输出电压uo=220*k=220*220.0/220=220.0V。 总结设计过程1：保护电路部分用了过压保护，过流保护等。2：主电路设计用双向晶闸管作为电路的选挡。3：输出电压检测电路是用二极管桥式不可控整流电路把交流电变成直流电。4：判别电路由用IC555组成的方波信号发生器，UA741集成运放，译码器74LS138，IC555组成的方波信号发生器和；加减计算器组成放在1.5V