目录
一、电路的选定 (1)
1.1单相交流调压 (1)
1.2 三相交流调压的设计选择 (1)
二、三相交流调压电路的原理与分析 (2)
三、交流调压电路触发信号 (4)
3.1单脉冲触发方式 (4)
3.2宽脉冲触发方式 (5)
四、主电路器件的选择 (7)
五、仿真系统的建立 (9)
5.1.Simulink建模方法 (9)
5.2.Simulink建模的步骤 (9)
5.3.主电路的建模和参数设置 (10)
5.4.三相交流电源的建模和参数设置 (11)
5.5.晶闸管三相交流调压器的建模 (11)
5.6脉冲的设置 (12)
5.7负载的设定 (13)
六、仿真结果 (13)
七、仿真结果分析 (15)
结束语 (16)
一、电路的选定
1.1单相交流调压
所谓交流调压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。下面是单相交流调压电路图1.1。
图1.1单相交流调压电路
正、负半周α起始时刻（α=0），均为电压过零时刻。在t ωα=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t ωπ=时，电源电压过零，因电阻性负载，电流也为零，VT1自然关断。在t ωπα=+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2t ωπ=时，电源电压过零，VT2自然关断。
1.2 三相交流调压的设计选择
根据单相交流调压电路的原理，可设计三相交流调压电路。常用的三相交流调压线路有星型联结，支路控制三角形联结和中点控制三角形联结。其中星型联结有分为三相三线和三相四线如图1.2，1.3。三相四线时，相当于三个单相交流调压电路的组合，三相互相错开120度工作，电流中有基波和奇次谐波。组成三相电路后，基波和3的整数倍以外的谐波在三相之中流动，不流过中性线。因此，中性线会有很大的3次谐波电流及其他3的整数倍次谐波电流，当控制角α=90°时，中性线电流甚至和各相电流的有效值接近。因此，选用三相三线连接效果更好。
图1.2三相三线
图1.3三相四线
二、三相交流调压电路的原理与分析
三相交流调压的电路有三相三线Y形连接、三相四线Y形连接、负载角型连接等形式，这其中性能最好、用得最多的三相三线Y形连接的调压电路（见下图）。下面以图2.1电阻负载为例说明其工作原理。
图2.1 三相交流调压电路
电路中由于没有中性线，若要构成电流，是电流流通，则至少要有两相导通，因此在中，至少要有一相正向晶闸管与另外一相的反向晶闸管同时导通。要想保证电路能正常工作，能同时导通两个晶闸管，要求采用宽脉冲或双窄脉冲触发电路；对于晶闸管的各触发信号来说，它们之间应严格的保持一定的相位关系，当然它们必须与自己相应的电源有着相同的相序，只有这样才能保证输出的是对称的三相电压。对图2.1的调压电路，要求A、B、C三相电路中正向晶闸管T1、T3、T5的触发信号相位互差120°，反向晶闸管的触发信号相位也互差120°，而同一相中反并联的两个正、反向晶闸管的触发脉冲相位应互差180°，即各晶闸管触发脉冲的序列应按了T1、T2、T3、T4、T5、T6的次序，相邻两个晶闸管的触发信号相位差为60°。
如果把晶闸管换成二极管后可以看出，相电流和相电压同相位，且相电压过零时二极管开始导通，因此应将控制角α=0°的时刻选为电源相应波形起始点，以此点作为触发角α的基准点。在三相三线电路中，是靠线电压来完成两相之间的导通的，而相电压落后线电压30°，因此触发角α的移相范围是0-150°。
在任意时刻，电路可以根据晶闸管导通状态分为三种情况：一种是三相中每一相都有一个处于导通状态，这时电源相电压与负载相电压相等；另一种是三相中只有两相导通，另一相不导通，这时导通相负载相电压是电源线电压的一半；第三种是三相晶闸管均不导通，这时负载电压为零。根据任意时刻晶闸管导通的个数以及半个周波内电流是否连续，可将0-150°的移相范围分为如下三段：
当0°≤α≤60°时，电路处在三相导通和两相导通情况的交替状态。每个晶闸
管导通角为180°-α。但α=0时是一种特殊情况，一直是三个晶闸管导通。三相导通时，每相电阻电压为相电压；两相导通时，导通相电阻电压为导通两相线电压的一半，不导通相电阻电压为零。
当60°≤α≤90°时，因为任一时刻都存在两相是导通的，所以导通相电阻电压为导通两相线电压的一半；同上一样，不导通相电阻电压为零。每个晶闸管的导通角为120°。
当90°≤α≤150°时，电路处于两个晶闸管导通与无晶闸管导通的交替状态，每个晶闸管导通角为300°-2α，而且这个导通角被分割为不连续的两部分，在半周波内形成两个断续的波头。两相导通时负载输出电压如前所述。三相都不通时，则三相负载电压都为零当α>150°时，触发脉冲不起作用，晶闸管不导通。
从上面的分析我们可以看出：无论是负载电压还是电流波形，交流调压所输出的都不是正弦波，并且当α角增大时，负载电压相应会逐渐变小，负载电流则开始出现断续。当带电感性负载时，交流调压输出的波形就不仅与α有关，也与负载的ψ有关，这时负载电流和负载电压也不再同相了，其移相角范围为ψ-150°。
三相三线交流调压电路的电流中含有很多谐波。在进行傅里叶分析后可知，其中所含谐波的次数为6k±1（k=1,2,3，…），这和三相桥式全控整流电路交流侧电流所含谐波次数的完全相同，而且也是谐波的次数越低，其含量越大。三相三线调压电路由于其三相对称的特性，并不含有3的整数次倍的谐波，它们不能流过三相三线电路。
在阻感负载的情况下，α=ψ时，负载电流会达到最大值并且为正弦波，同短接晶闸管的情况相同，一般来说，电感大时，谐波电流的含量要小一些。
三、交流调压电路触发信号
晶闸管的触发信号有单脉冲、宽脉冲和双触冲三种。三相三线Y型调压电路不能使用单脉冲触发，只能使用大于60°的宽脉冲或双窄脉冲。下面分析一下：
3.1单脉冲触发方式：
0t
0t U A/B/C U A U C-
A相正半波A、C-单窄脉冲
U C
U A U A\C-t1t2U B
图3.1三相交流调压电路的单（窄）脉冲触发示意图
若是三相四线型调压电路，有N 线与负载电路中性点连接，这样每相就会同N 线相连形成回路，实质上电路相当于三个单相调压电路，但若去掉N 线，变成三相三线，，每相必须与另两相构成电流回路，才能保证电路继续工作。此时，若A 相拥有正的电压而C 相则为负的电压，晶闸管VT1、VT2应该同时在触发信号的作用开通，形成由A →VT1→RL1→RL3→VT2→C 相的电流通路，单脉冲触发，是无法满足这个要求的，若使A 相正半波触发信号是在t1时刻给出，相对应C 相负半波触发信号在t2时刻给出。UA 触发脉冲出现时，A 相与C 相同时处于电压极性为正的状态（C 相的电压幅度有时甚至高于A 相电压），二者不具备形成电流通路的条件，尽管晶闸管VT1得到触发信号，但由于不具备开通条件从而处于关断状态；VT2在t2时刻得到触发信号，此时C 相电压处于负半波期间时，但由于VT1的触发脉冲信号已经消失，VT1处于关断状态，VT2也不具备开通条件，说明单窄脉冲触发信号，对三相调压电路，是失效的。
因此对三相三线星形连接或角接负载电路来说，在工作时若想要形成负载电流回路，在每一时刻至少要有两相形成通路，因而必须有2只晶闸管是同时导通的（实际上存在3只晶闸管短时导通时候）。而要达到上述要求，晶闸管的触发信号就需使用宽脉冲或双脉冲，它们之间应严格的保持一定的相位关系，必须与自己相应的电源有着相同的相序。
3.2宽脉冲触发方式：
0t
0t
U A/B/C A相正半波A A宽脉冲
U C
U U
A U B
t C-U
t1t2t3C-宽脉冲
图3.2 三相交流调压电路的单（宽）脉冲触发示意图
宽脉冲方式：如果在t1时刻，触发脉冲UA 出现，晶闸管ＶＴ１满足导通条件之一，由于UA 为宽脉冲，会一直维持至t2时刻UC-触发脉冲的出现以后，在UA 与UC-两个脉冲产生t2~t3时段内的重叠区，意味着主电路晶闸管VT1、VT2被同时触发开通，形成了A 相正半波期间流经负载电路RL1的电流通路。当负载为电阻性时，要求UA （UC-）的脉冲宽度须大于60°而小于120°，而当负载为阻感性时，因晶闸管在电压过零后，有延时关断过程，需要触发脉冲的宽度为大于60而小于120，即脉冲出现时刻足以维持到所对应相半波期间触发脉冲的出现，以保障最低有对应相两只晶闸管的同时开通，以形成负载电流通路。
不过由于宽脉冲直流分量大，容易造成晶闸管的栅阴结发热和驱动电路功耗过大、使脉冲变压器直流磁化，因而实际使用时往往对宽脉冲进行高频调制处理后，变为高频开关波形，再作为触发脉冲送出。而双脉冲触发方式，是应用最普遍的一种方式。不过由于双脉冲触发方式比宽脉冲触发方式复杂的多，本次设计又是仿真设计，无需实际器件，故而选择宽脉冲的触发方式。
四、主电路器件的选择
三相交流调压器的主电路中所用到得器件主要有220V 三相交流电源，6个反并联的晶闸管，还有三个电阻负载。其中6个反并联的晶闸管可用三个双相晶闸管代替，也可以用一个串联谐振代替2个反并联的晶闸管。
晶闸管的选择：
1 选择正反向电压
可控硅在门极无信号，控制电流Ig 为0时，在阳(A)一一阴(K)极之间加正向电压，(J2)处于反向偏置，所以，器件呈高阻抗状态，称为正向阻断状态，若AK U 增大而达到一定值BO U ，可控硅由阻断突然转为导通，这个BO U 值称为正向转折电压，这种导通是非正常导通，会减短器件的寿命。所以必须选择足够正向重复阻断峰值电压DRM U 。在阳一一阴极之间加上反向电压时，器件的第一和第三PN 结(J1和J3)处于反向偏置，呈阻断状态。当加大反向电压达到一定值RB U 时可控硅的反向从阻断突然转变为导通状态，此时是反向击穿，器件会被损坏。而且BO U 和RB U 值随电压的重复施加而变小。在感性负载的情况下，如磁选设备的整流装置。在关断的时候会产生很高的电压，如果电路上未有良好的吸收回路，此电压将会损坏可控硅器件。因此，器件也必须有足够的反向重复峰值电压RRM U 。
可控硅在变流器(如电机车)中工作时，必须能够以电源频率重复地经受一定的过电压而不影响其工作，所以正反向峰值电压参数DRM U 、RRM U 应保证在正常使用电压峰值的2-3倍以上，考虑到一些可能会出现的浪涌电压因素，在选择代用参数的时候,只能向高一档的参数选取。
2 选择额定工作电流参数
可控硅的额定电流是在一定条件的最大通态平均电流)(AV T I ，即在环境温度为+40℃和规定冷却条件，器件在阻性负载的单相工频正弦半波，导通角不少于l70℃的电路中，当稳定的额定结温时所允许的最大通态平均电流。而一般变流器工作时，各臂的可控硅有不均流因素。可控硅在多数的情况也不可能在170℃导通角上工作，通
常是少于这一角度。这样就必须选用可控硅的额定电流稍大一些，一般应为其正常电流平均值的1.5-2.0倍。
3 选择门极(控制级)参数
可控硅门极施加控制信号使它由阻断变成导通需经历一段时间，这段时问称开通时间gt t ，它是由延迟时间d t 和上升时间r t 组成。从门极电流阶跃时刻开始，到阳极电流上升到稳态值的10%，这段时间称为延时时间d t ； tr 是阳极电流从l0％上升到稳态值的90％所经历的时间。可见开通时间gt t 与可控硅门极的可触发电压、电流有
关，与可控硅结温，开通前阳极电压、开通后阳极电流有关，普通可控硅的gt t 在10μs
以下。在外电路回路电感较大时可达几十甚至几百μs 以上(阳极电流的上升慢)。在选用可控硅时，特别是在有串并联使用时，应尽量选择门极触发特征接近的可控硅用在同一设备上，特别是用在同一臂的串或并联位置上，这样可以提高设备运行的可靠性和使用寿命。如果触发特性相差太大的可控硅在串联运行时将引起正向电压无法平均分配，使gt t 较长的可控硅管受损，并联运行时gt t 较短的可控硅管将分配更大的电流而受损，这对可控硅器件是不利的，所以同一臂上串或并联的可控硅触发电压、触发电流要尽量一致，也就是配对使用。
在不允许可控硅有受干扰而误导通的设备中，如电机调速等，可选择门极触发电压、电流稍大一些的管子(如可触发电压GT U >2V ，可触发电流GT I >150mA)以保证不出现误导通，在触发脉冲功率强的电路中也可选择触发电压、电流稍大一点的管。在磁选矿设备中，特别是旧的窄脉冲触发电路中，可选择一些G U 、G I 低一些的管子，如GT U <1.5V 、GT I 在≤100mA 以下。可减少触发不通而出现缺相运行。以上所述说明在某些情况下应对GT U 和GT I 参数进行选择。(以上举例对500A 的可控硅参考参数) 4 选择关断时间(tg)
可控硅在阳极电流减少为0以后，如果马上就加上正向阳极电压，即使无门极信号，它也会再次导通，假如在再次加上正向阳极电压之前使器件承受一定时间的反向偏置电压，也不会误导通，这说明可控硅关断后需要一定的时间恢复其阻断能力。从电流
过0到器件能阻断重加正向电压的瞬间为止的最小时闻间隔是可控硅的关断时间q t ，由反向恢复时间rr t 和门极恢复时间gr t 构成，普通可控硅的q t 约150-200μs ，通常能满足一般工频下变流器的使用，但在大感性负载的情况下可作一些选择。在中频逆转应用，如中频装置、电机车斩波器，变频调速等情况中使用，一定要对关断时间参数作选择，一般快速可控硅(即kk 型晶闸管) 的关断时间在10-50μs ，其工作频率可达到1K-4KHZ ；中速可控硅(即KPK 型晶闸管)的关断时间在60-100μs ，其工作频率可达几百至lKHZ ，即电机车的变频频率。
五、仿真系统的建立
5.1.Simulink 建模方法
Simulink 这一名字的含义是相当直观的。因为它较明显地表明此软件的两个显著功能：Simu （仿真）与Link （连接）。传统的仿真软件是利用微分方程、差分方程来完成建模的，而Simulink 建模更加地方便、直观、灵活。Simulink 用户先建立一个新的图形窗口，然后用鼠标像笔在纸上操作一样，在所建立的新的图形窗口中画出系统所需要的控制模型。然后利用Simulink 提供的功能来对系统进行仿真或分析。
用户可以按照递阶结构的方式，从上到下、从下到上来用Simulink 创建模型。这样用户就可以清晰的看到整个系统的结构，模块的详细信息以及各模块之间的联系。用户可以在MATLAB 的命令窗口中输入相应的命令、通过Simulink 的菜单，来对定义完的新的模型进行仿真。在仿真进行的过程中，我们可以通过Scope 模块和其它的画图模块，来观察系统的即时变化情况。仿真的结果还可以存放到MATLAB 工作空间里做事后处理。
5.2.Simulink 建模的步骤
Simulink 建模的具体步骤如下：
（1）开始准备。Simulink 建模的第一步就是启动Simulink 程序。启动Simulink 的方法：在MATLAB 命令窗口中输入simulink 命令，系统不仅会显示出Simulink 模型的模块库窗口，还会自动打开一个空白的模型编辑窗口，我们就可以在这个新的模
型编辑窗中建立系统模型。
（2）画出系统的各个模块。打开相应的子模块库，选择所需的模块，拖动到模型编辑窗口的合适的位置。
（3）给出各个模块的参数。双击模块的图标，然后根据提示，对对话框里相应的默认参数进行修改。
（4）画出连接线。要构成完整的系统，就要用连线把所有的模块，根据相应的关系连接起来。连接线的画法：先点击开始模块的输出端，然后拖动鼠标，根据模块之间的关系，找到终止模块的输入端，最后松开鼠标，在两个模块之间就会自动出现带有箭头的连接线。
（5）指定输入和输出端子。在Simulink下允许两类输入输出的信号，若用户提取系统的线性模型，则需要打开Simulink 模块库中的“continuous”（连续模块）图标，从中选取相应的输入输出端子，若只想对系统进行仿真分析，则需从“sourse”（信号源）图标中取输入信号端子，从“Sinks”（输出源）图标中取输出端子即可。
5.3.主电路的建模和参数设置
图5.1三相交流调压电路带阻感负载电路原理图
主电路是按照图2.1所示的三相四线交流调压电路搭建的。由三相对称交流电压源、晶闸管三相交流调压器、脉冲触发器及一些显示器件等部分组成。模型图见图5.1。
5.4.三相交流电源的建模和参数设置
5.2三相电源的设置
从电源模块组中选取一个交流电压源模块，修改三相电源名称为A相、B相、C 相。具体的操作方法：双击A相交流电压源图标，就可以设置对话框修改参数，电压的幅值设为220V，频率设为50Hz，初相位设为0o。以上是A相参数的设置方法，B相的设置方法：双击B相交流电压源图标，就可以设置对话框修改参数，电压的幅值设为220V，频率设为50Hz，初相位设为120o；C相的设置方法：双击C相交流电压源图标，就可以设置对话框修改参数，电压的幅值设为220V，频率设为50Hz，初相位设为240o。这样就可以得到三相对称交流电源。
5.5.晶闸管三相交流调压器的建模
晶闸管三相交流调压器由3对晶闸管组成。这3对晶闸管元件每个都采用“相位控制”方式，再采用反并联的方式构成晶闸管三相交流调压器，其中并利用了电网自然换流。图5.3所示为晶闸管三相交流调压器的仿真模型。
图5.3三相交流调压模块电路接线图5.6脉冲的设置
频率：50HZ，同时选择双脉冲
图5.4脉冲的设置
5.7负载的设定
电阻R：10，电感L：0.001，电容C无穷小（inf）
5.5负载的设定
六、仿真结果
仿真的结果如下图所示：
仿真结果及示波器输出波形
注：此次仿真采用5个示波器，其中第一个为脉冲输出波形，第二个为输入三相线电压波形，第三个为输入三相线电流波形，第三个为输出线电压波形，第五个为输出相电压波形。
（1）当a=0°时的示波器输出波形。如图6.1
（2）当a=30°时的示波器输出波形。如图6.2
（3）当a=90°时的示波器输出波形。如图6.3
图6.3
七、仿真结果分析
在0°时触发，由于触发有一段延迟，由上图可以看出交流电流滞后于电压 ，并且当一组晶闸管立刻关断时，另一组晶闸管并不能立刻导通，是因为有电感的作用。交流调压所得的负载电压和电流波形都不是正弦波，且随着α角增大，负载电压相应变小，负载电流开始出现断续。当负载为电感性时，交流调压输出的波形就不仅与α有关，也与负载的阻抗角β有关。根据以上分析可以得出通过控制晶闸管的触发角来调节负载端的电压。我们利用晶闸管设计三相交流调压电路，这种电路性能优越，很好的实现一种交流电到交流电的变换。随着控制角α的不同，结果也不同。由于电感有储能作用，电阻负载和阻感负载相比较，结果不同，且电感大时，谐波电流的含量要小一些。因此，三相交流调压电路是通过控制一个周期内的导通角来实现调压功能的，它与交流调功电路不同，调功电路是通过改变通态周期数和断态周期数的比，可
以方便的调节输出功率的平均值。
结束语
本文对交流调压电路的调压原理进行了研究与探讨，对交流调压电路在MATLAB/Simulink软件模块中的仿真进行了研究与分析，主要完成的工作与结论如下：
1）阐述了三相交流调压的基本原理。
2）介绍了本文所用的仿真软件MATLAB/Simulink，建立了交流调压电路在MATLAB/Simulink中的模型，分析了各种参数变化对交流调压的影响。
本课设采用MATLAB软件环境进行电路的仿真设计。通过仿真和分析，可知三相桥式全控整流电路的输出电压受控制角和负载特性的影响，通过应用Matlab的可视化仿真工具Simulink对三相桥式全控整流电路及逆变电路的仿真结果进行了详细分析，并与常规电路理论分析方法所得到的输出电压波形进行比较，进一步验证了仿真结果的正确性。
最后，感谢老师的教导和同学们的帮助。
目录 前言 (2) 1.主电路设计 (3) 1.1.设计内容及技术要求 (3) 1.2设计内容 (3) 1.3.工作原理 (3) 1.4.建模仿真 (9) 2.仿真 (11) 2.1.电阻性负载仿真波形 (11) 2.1.1.波形分析 (16) 2.2.阻感性负载（H=0.01） (16) 2.2.1.波形分析 (20) 2.3.阻感性负载（H=0.1） (20) 2.3.1.波形分析 (23) 3.触发电路的设计 (23) 4.保护电路的设计 (25) 4.1过电压的产生及过电压保护 (25) 4.2.晶闸管的过电流保护 (26) 5．设计体会 (27) 参考文献 (28)
前言 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，交流调压电路可以带电阻性负载，也可以带电感性负载，如感应电动机或其它电阻电感混合负载等。交流调压电路是采用相位控制方式的交流电力控制电路，通常是将两个晶闸管反并联后串联在每相交流电源与负载之间。在电源的每半个周期内触发一次晶闸管，使之导通。与相控整流电路一样，通过控制晶闸管开通时所对应的相位，可以方便的调节交流输出电压的有效值，从而达到交流调压的目的。其晶闸管可以利用电源自然换相，无需强迫关掉电路，并可实现电压的平滑调节，系统响应速度较快，但它也存在深控时功率因数较低，易产生高次谐波等缺点。交流调压电路主要应用在电热控制、交流电动机速度控制、交流稳压器等场合，主要有灯光调节，温度调节（如工频加热、感应加热、需控制的家用电器等），泵及风机等异步电动机的软起动，交流电机的调压调速，随电机负载大小自动调压，变压器初级调压（在高压小电流或低压大电流直流电源中，如采用晶闸管相孔整流电路，需要很多晶闸管串联或并联，若采用交流调压电路在变压器初级调压。其电压电流值都比较合理，在变压器次级只要用二极管整流即可，从而达到减少体积、减低成本的目的）。与自耦变压器调压方法相比，交流调压电路控制方便，调节速度快，装置的重量轻、体积小，有色金属消耗也少。
电力电子课程设计单相交流调压电路电力电子 课程设计说明书 题目: 单相交流调压电路课程设计 院系: 水能 专业班级: 学号: 学生姓名: 摘要 交流调压电路广泛用于灯光控制(如调光灯和舞台灯光控制)及异步电动机的软启动，也用于异步电动机调速。在电力系统中，这种电路还常用于对无功功率的连续调节。此外，在高电压小电流或低电压大电流直流电源中，也常采用交流调压电路调节变压器一次电压。在这些电源中如采用晶闸管相控整流电路，高电压小电流可控直流电源就需要很多晶闸管串联;同样，低电压大电流直流电源需要很多晶闸管并联。这都是十分不合理的。采用交流调压电路在变压器一次侧调压，其电压、电流值都比较适中，在变压器二次侧只要用二极管整流就可以了。这样的电路体积小、成本低、易于设计制造。单相交流调压电路是对单相交流电的电压进行调节的电路。用在电热制、交流电动机速度控制、灯光控制和交流稳压器等合。与自耦变压器调压方法相比，交流调压电路控制简便，调节速度快，装置的重量轻、体积小，有色金属耗也少。 目录
1、电路设计的目的及任 务 .................................................................... 1 1.1课程设计的目的与要 求 (1) 1.2课程设计的内 容 ..................................................................... (1) 1.3仿真软件的使 用 ..................................................................... (2) 1.4设计方案选 择 ..................................................................... ....... 2 2、单相交流调压主电路设计及分 析 (3) 2.1 电阻性负 载 ..................................................................... (3) 2.1.1 电阻性负载的交流调压器的原理分析 (3) 2.1.2 结果分 析 ..................................................................... (6)
信息科技大学 电力电子技术实验报告 实验项目：单相交流调压电路实验 学院：自动化 专业：自动化（信息与控制系统） /学号：贾鑫玉/2012010541 班级：自控1205班 指导老师：白雪峰 学期： 2014-2015学年第一学期
实验三单相交流调压电路实验 一．实验目的 1．加深理解单相交流调压电路的工作原理。 2．加深理解交流调压感性负载时对移相围要求。 二．实验容 1．单相交流调压器带电阻性负载。 2．单相交流调压器带电阻—电感性负载。 三．实验线路及原理 本实验采用了锯齿波移相触发器。该触发器适用于双向晶闸管或两只反并联晶闸管电路的交流相位控制，具有控制方式简单的优点。 晶闸管交流调压器的主电路由两只反向晶闸管组成。 四．实验设备及仪器 1．教学实验台主控制屏 2．NMCL—33组件 3．NMEL—03组件 4．NMCL-05(A)组件或NMCL—36组件 5．二踪示波器 6．万用表 五．注意事项 在电阻电感负载时，当α
实验三单相和三相交流调压电路实验 一、实验目的 (1)．加深理解交流调压电路的工作原理。 (2)．加深理解单相交流调压感性负载时对移相范围要求。 (2)．加深理解三相交流调压阻性负载时的工作情况。 二、实验设备及仪器 (１)．计算机 (２)．MATLAB软件 三、注意事项 （１）在电阻电感负载时，当α
交流电源：simpowersystem\Electrical sources\AC Voltage Source 晶闸管： simpowersystem\Power Electronics\thyristor 电阻： simpowersystem\Elements\series RLC Branch (b)设置参数 根据已知条件设置电源和负载参数，晶闸管可用默认参数。 图2电阻负载主电路部分 步骤二：搭建触发电路 （a）触发电路利用脉冲发生器实现，如图3所示 图3 脉冲触发电路 触发脉冲提取路径为： simulink\Sources\Pulse Genetator (b)设置参数 脉冲类型：Time based 时间：Use simulation time 脉冲幅值：1.0 脉冲宽度：5 脉冲周期：（自己思考） 脉冲延时：（单位：秒；触发角不同，延时不同。注意：两个触发脉冲的延时是否一样？应差多少？） 步骤三：搭建测量电路
单相交流调压电路 一、工作原理 单相交流调压电路带组感性负载时的电路以及工作波形如下图所示。之所产生的滞后由于阻感性负载时电流滞后电压一定角度，再加上移相控制所产生的滞后，使得交流调压电路在阻感性负载时的情况比较复杂，其输出电压，电流与触发角α，负载阻抗角φ都有关系。当两只反并联的晶闸管中的任何一个导通后，其通态压降就成为另一只的反向电压，因此只有当导通的晶闸管关断以后，另一只晶闸管才有可能承受正向电压被触发导通。由于感性负载本身滞后于电压一定角度，再加上相位控制产生的滞后，使得交流调压电路在感性负载下大的工作情况更为复杂，其输出电压、电流波形与控制角ɑ、负载阻抗角φ都有关系。其中负载阻抗角)arctan(R wL =?,相当于在电阻电感负载上加上纯正弦交流电压时，其电流滞后于电压的角度为φ。为了更好的分析单相交流调压电路在感性负载下的工作情况，此处分φαφαφα<=>,,三种工况分别进行讨论。 （1）φα>情况 图1 电路图（截图） 图2 工作波形图φα>（截图）
上图所示为单相反并联交流调压电路带感性负载时的电路图，以及在控制角 触发导通时的输出波形图，同电阻负载一样，在i u 的正半周α角时， i T 触发导通，输出电压o u 等于电源电压，电流波形o i 从0开始上升。由于是感性负载，电流o i 滞后于电压o u ，当电压达到过零点时电流不为0，之后o i 继续下降，输出电压o u 出现负值，直到电流下降到0时，1T 自然关断，输出电压等于0，正半周结束，期间电流o i 从0开始上升到再次下降到0这段区间称为导通角0θ。由后面的分析可知，在φα>工况下，ο180<φ因此在2T 脉冲到来之前1T 已关断，正负电流不连续。在电源的负半周2T 导通，工作原理与正半周相同，在o i 断续期间，晶闸管两端电压波形如图2所示。 为了分析负载电流o i 的表达式及导通角θ与α、φ之间的关系，假设电压坐标原点如图所示，在αω=t 时刻晶闸管T 1导通，负载电流i 0应满足方程 L 0Ri d d t io +=i u =i U 2sin t ω 其初始条件为： i 0|αω=t =0, 解该方程，可以得出负载电流i 0在α≤t ω≤θα+区间内的表达式为 i 0=])sin()[sin()(2tan /)(2φαωφαφωω-----+t i e t L R U . 当t ω=θα+时，i 0=0，代入上式得，可求出θ与α、φ之间的关系为 sin （θα+-φ）=sin （α-φ）e φθtan /- 利用上式，可以把θ与α、φ之间的关系用下图的一簇曲线来表示。
目录 一、单相交流调压电路（电阻负载） (1) 1 原理图 (1) 2 建立仿真模型 (1) 3 仿真波形 (4) 4 小结 (6) 二、单相交流调压电路（阻感负载） (6) 1 原理图 (6) 2建立仿真模型 (7) 3 仿真波形 (8) 4 小结 (9)
一、 单相交流调压电路（电阻负载） 1 原理图 图1-1为纯电阻负载的单相调压电路。图中晶闸管VT1和VT2反并联连接与负载电阻R 串联接到交流电源U 2上。当电源电压正半周开始时出发VT1，负半周开始时触发VT2，形同一个无触点开关，允许频繁操作，因为无电弧，寿命特长。在交流电源的正半周αω=t 时，触发导通VT1，导通角为1θ= απ-；在负半周αω=t +π时，触发导通VT2，导通角为2θ= απ-。负载端电压U 为下图所示斜线波形。这时负载电压U 为正弦波的一部分，宽度为（απ-），若正负半周以同样的移相角α触发VT1和VT2，则负载电压U 的宽度会发生变化，那么负载电压有效值也将随α角而改变，从而实现交流调压。 图1 -1单相交流调压电路的电路（电阻负载）原理图 2 建立仿真模型 根据原理图用MATLAB 软件画出正确的仿真电路图，如图1-2。
图1-2 单相交流调压电路电路（电阻负载）的MATLAB仿真模型 仿真参数，算法（solver）ode15s，相对误差（relativetolerance）1e-3，开始时间0.0结束时间2.0如图1-3。 图1-3 仿真时间参数 电源参数，如图1-4。
图1-4 交流电源参数触发脉冲参数设置，如图1-5、1-6。 图1-5 触发脉冲参数
单相交流调压电路课程 设计 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】
《电力电子技术》课程设计设计题目: 单相交流调压电路 院(系): 能源工程学院 专业年级: 13级电气二班 姓名: 徐刚刚 学号: 指导教师: 荆红莉 2015年12月 28日
课程设计（论文）任务及评语 院（系）：能源工程学院教研室：电气工程及其自动化 ： 成 绩 ： 平 时 20% 论 文 质 量 60% 答 辩 20% 以 百 分 制 计 算 前 言 电 力 电 子 技 术 是研究采用电力电子器件实现对电能的交换和控制的科学，是20世纪50年代诞生， 70年代迅速发展起来的一门多学科互相渗透的综合性技术学科。这些技术包括以节约 能源、提高照明质量为目的的绿色照明技术；以节约能源、提高运行可靠性并更好地 满足产要求为目的的交流变频调速技术，以提高电力系统运行的稳定性、可控制性为
目的，并可有效节能的灵括（柔性）交流输电技术等等。随着电力半导体制造技求、徽电子技术、汁算机技术，以及控制理论的不断进步。电力电子技求向着大功率、高频化及智能化方向发展，应用的领域将更加广阔。 交流调压电路广泛应用于灯光控制，如调光台灯和舞台灯光控制及其异步电动机的软启动，也应用于异步电机调速。在电力系统中，这种电路也用于对无功功率的调节。 目录
1 单相交流调压电路的设计 设计目的和要求分析 =210伏。要求分设计一个单相交流调压电路，要求触发角为60度。输入交流U 2 析： 1. 单相交流调压主电路设计，原理说明； 2．触发电路设计，每个开关器件触发次序与相位分析； 3．保护电路设计，过电流保护，过电压保护原理分析； 4．参数设定与计算(包括触发角的选择，输出平均电压，输出平均电流，输出有功功率计算，输出波形分析，器件额定参数确定等可自己添加分析的参数)； 5. 相关仿真结果。 由以上要求可知该系统设计可分为四个部分：交流调压主电路设计、触发电路设计、保护电路设计及相关计算和波形分析部分。 2 设计方案选择 本系统主要设计思想是：采用两个晶闸管反向并联加负载为主电路，外加触发电路；触发电路控制晶闸管的导通，从而控制输出。其系统框图如下所示： 3 控制电路。在每半个周波内通过对晶间管开通相位的控制，以方便地调节输出电压的有效值，这种电路称为交流调压电路。这种电路还用干对无功功率的连续调节。此外，在高电压小电流或低电压大电流直流电源中，也常采用交流调压电路调节变压器一次电压。采用晶闸管相控整流电路，高电压小电流可控直流电源就需要很多晶闸管串联；同样，低电压大电流直流电源需要很多晶闸管并联，这都是十分不经济的。采用交流调压电路在变压器一次侧调压，其电压电流值都不太大也不太小，在变压器二次侧只要用二极管整流就可以了。但这种交流调压电路控制方便，体积小、投资省计制造简单。因此广泛应用于需调温的工频加热、灯光调节及风机、泵类负载的异步电
实验报告 实验项目：无中线星形联结三相交流调压电路专业班级： 姓名：学号： 实验室号：402实验组号： 实验时间：2014.12.27 批阅时间： 指导教师：成绩：
1.熟悉 Matlab 仿真软件和 Simulink 模块库。 2.掌握无中线星形联结三相交流调压电路的工作原理、工作情况和工作波形。 二．实验器材： 计算机、matlab 软件。 三．实验原理： 三相交流调压电路有星形联结和三角形联结等多种方案。其中星形联结又有无中线和有中线两种电路，三角形联结有线路控制、支路控制和中点控制的不同电路。无中线星形联结三相交流调压电路的原理图如图所示。 无中线星形联结三相交流调压电路 uc ub ua Uct ut p1p2 pulse56 Uct ut p1p2 pulse34 Uct ut p1p2 pulse12 Continuous pow ergui g1g2m AI A2VT1,3 g1g2m AI A2 VT1,2 g1g2m AI A2VT1,1 v +-v +-v + -U 输出 U 输入 Rc Rb Ra 6 Multimeter (10*u[1]/180) Fcn 30@
无中线星形联结三相交流调压电路的仿真模型如图所示，该模型实际上由三个单相交流调压电路组成，图中VT12、VT34和VT56分别为双向晶闸管开关模块，pulse12、pulse34和pulse56是相应晶闸管的触发模块。为了观察方便，在触发模块的移相控制输入端接入了一个控制角与移相控制电压 Uct 的变化函数Uct = 10u1/180 式中，u1为控制角（度），由常数模块@设定。 五．实验数据： 1.电阻负载α = 30°无中线星形联结三相交流调压电路的输出电压和波形 2.电阻负载α = 60°无中线星形联结三相交流调压电路的输出电压和波形
新疆工业高等专科学校电气系课程设计说明书 题目：单项交流调压电路（反并联）设计（纯电阻负载） 专业班级： 学生姓名： 指导教师： 完成日期：2012-6-8
新疆工业高等专科学校 电气系课程设计任务书 2012学年2学期2012年6月6日专业供用电技术班级课程名称电力电子应用技术 设计题目单项交流调压电路（反并联）设计（纯电阻 负载） 指导教师 起止时间2012-6-4至2012-6-8周数一周设计地点新疆工程学校设计目的： 设计任务或主要技术指标： 设计进度与要求： 主要参考书及参考资料： 教研室主任（签名）系（部）主任（签名）年月日
新疆工业高等专科学校电气系 课程设计评定意见 设计题目：单相交流调压（反并联）设计（纯电阻负载） 学生姓名：专业班级供电 评定意见： 评定成绩： 指导教师（签名）：年月日 评定意见参考提纲： 1.学生完成的工作量与内容是否符合任务书的要求。 2.学生的勤勉态度。 3.设计或说明书的优缺点，包括：学生对理论知识的掌握程度、实践工作能力、表现出的创造性和综合应用能力等。
前言 电力电子线路的基本形式之一，即交流—交流变换电路，它是将一种形式的交流电能变换成另一种形式交流电能电路。在进行交流—交流变换时，可以改变交流电的电压、电流、频率或相位等。用晶闸管组成的交流电压控制电路，可以方便的调节输出电压有效值。可用于电炉温控、灯光调节、异步电动机的启动和调速等，也可用作调节整流变压器一次侧电压，其二次侧为低压大电流或高压小电流负载常用这种方法。采用这种方法，可使变压器二次侧的整流装置避免采用晶闸管，只需要二极管，而且可控级仅在一侧，从而简化结构，降低成本。交流调压器与常规的交流调压变压器相比，它的体积和重量都要小得多。交流调压器的输出仍是交流电压，它不是正弦波，其谐波分量较大，功率因数也较低。
1概述 1.1晶闸管交流调功器 交流调功器：是一种以晶闸管为基础，以智能数字控制电路为核心的电源功率控制电器，简称晶闸管调功器，又称可控硅调功器，可控硅调整器，可控硅调压器，晶闸管调整器，晶闸管调压器，电力调整器，电力调压器，功率控制器。具有效率高、无机械噪声和磨损、响应速度快、体积小、重量轻等诸多优点。 1.2 交流调压与调功 交流调功电路的主电路和交流调压电路的形式基本相同，只是控制的方式不同，它不是采用移相控制而采用通断控制方式。交流调压是在交流电源的半个周期内作移相控制，交流调功是以交流电的周期为单位控制晶闸管的通断,即负载与交流电源接通几个周波，再断开几个周波，通过改变接通周波数和断开周波数的比值来调节负载所消耗的平均功率。如图3-21所示，这种电路常用于电炉的温度控制，因为像电炉这样的控制对象，其时间常数往往很大，没有必要对交流电源的各个周期进行频繁的控制。只要大致以周波数为单位控制负载所消耗的平均功率，故称之为交流调功电路。 1.3 过零触发和移相触发 过零触发是在设定时间间隔内，改变晶闸管导通的周波数来实现电压或功率的控制。过零触发的主要缺点是当通断比太小时会出现低频干扰，当电网容量不够大时会出现照明闪烁、电表指针抖动等现象，通常只适用于热惯性较大的电热负载。 移相触发是早期触发可控硅的触发器。它是通过调速电阻值来改变电容的充放电时间再来改变单结晶管的振荡频率，实际改变控制可控硅的触发角。早期可控可是依靠这样改变阻容移相线路来控制。所为移相就是改变可控硅的触发角大小，也叫改变可控硅的初相角。故称移相触发线路。
2系统总体方案 2.1交流调功电路工作原理 单相交流调功电路方框图如图2.1.1所示。 图2.1.1 交流调功电路的主电路和交流调压电路的形式基本相同，只是控制的方式不同，它不是采用移相控制而采用通断控制方式。交流调压是在交流电源的半个周期内作移相控制，交流调功是以交流电的周期为单位控制晶闸管的通断,即负载与交流电源接通几个周波，再断开几个周波，通过改变接通周波数和断开周波数的比值来调节负载所消耗的平均功率。如图2.1.2所示，这种电路常用于电炉的温度控制，因为像电炉这样的控制对象，其时间常数往往很大，没有必要对交流电源的各个周期进行频繁的控制。只要大致以周波数为单位控制负载所消耗的平均功率，故称之为交流调功电路。 图2.1.2 LO AD BCR TLC336A1 A2 g u 脉宽可调矩形波信号发生器
“运动控制系统”专题实验 实验报告 电子与信息工程学院自动化科学与技术系
（5）可调电阻（NMCL—03） （6）电机导轨及测速发电机（或光电编码器） （7）三相线绕式异步电动机 （8）双踪示波器 （9）万用表 （10）直流发电机M03 四.实验原理 1.系统组成及原理 双闭环三相异步电动机调压调速系统的主电路为三相晶闸管交流电源及三相绕线式异步电动机（转子回路串电阻）。控制系统由电流调节器(ACR)，速度调节器(ASR)，电流变换器(FBC)，速度变换器(FBS)，触发器(GT)，一组桥脉冲放大器等组成。其系统原理图如图6-1所示。 图6-1 整个调速系统采用了速度，电流两个反馈控制环。这里的速度环作用基本上与直流调速系统相同而电流环的作用则有所不同。在稳定运行情况下，电流环对电网振动仍有较大的抗扰作用，但在起动过程中电流环仅起限制最大电流的作用，不会出现最佳起动的恒流特性，也不可能是恒转矩起动。 异步电机调压调速系统结构简单，采用双闭环系统时静差率较小，且比较容易实现正，反转，反接和能耗制动。但在恒转矩负载下不能长时间低速运行，因低速运行时转差功率 电子与信息工程学院自动化科学与技术系
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（2）空载电压为200V时 n/(r/min) 1281 1223 1184 1107 1045 I G/A 0.10 0.11 0.12 0.13 0.13 U G/V 182 179 176 166 157 M/(N·m) 0.2265 0.2458 0.2636 0.2814 0.2831 2.闭环系统静特性 n/(r/min) 1420 1415 1418 1415 1416 1412 电子与信息工程学院自动化科学与技术系
实验3 三相交流调压电路实验 一、实验目的 (1) 了解三相交流调压触发电路的工作原理。 (2) 加深理解三相交流调压电路的工作原理。 (3) 了解三相交流调压电路带不同负载时的工作特性。 二、实验所需挂件及附件 三、实验线路及原理 交流调压器应采用宽脉冲或双窄脉冲进行触发。实验装置中使用双窄脉冲。实验线路如图3-1所示。
图中晶闸管均在DJK02上，用其正桥，将D42三相可调电阻接成三相负载，其所用的交流表均在DJK01控制屏的面板上。 四、实验内容 (1)三相交流调压器触发电路的调试。 (2)三相交流调压电路带电阻性负载。 (3)三相交流调压电路带电阻电感性负载（选做）。 图3-1三相交流调压实验线路图 五、预习要求 (1)阅读电力电子技术教材中有关交流调压的内容，掌握三相交流调压的工作原理。 (2)如何使三相可控整流的触发电路用于三相交流调压电路。 六、实验方法 (1)DJK02和DJK02-1上的“触发电路”调试
①打开DJK01总电源开关，操作“电源控制屏”上的“三相电网电压指示”开关，观察输入的三相电网电压是否平衡。 ②将DJK01“电源控制屏”上“调速电源选择开关”拨至“直流调速”侧。 ③用10芯的扁平电缆，将DJK02的“三相同步信号输出”端和DJK02-1“三相同步信号输入”端相连,打开DJK02-1电源开关，拨动“触发脉冲指示”钮子开关，使“窄”的发光管亮。 ④观察A、B、C三相的锯齿波，并调节A、B、C三相锯齿波斜率调节电位器（在各观测孔左侧），使三相锯齿波斜率尽可能一致。 ⑤将DJK06上的“给定”输出U g直接与DJK02-1上的移相控制电压U ct 相接，将给定开关S2拨到接地位置（即U ct=0），调节DJK02-1上的偏移电压电位器，用双踪示波器观察A相同步电压信号和“双脉冲观察孔”VT1的输出波形，使α=180°。 ⑥适当增加给定U g的正电压输出，观测DJK02-1上“脉冲观察孔”的波形，此时应观测到单窄脉冲和双窄脉冲。 ⑦将DJK02-1面板上的U 端接地，用20芯的扁平电缆，将DJK02-1的 lf “正桥触发脉冲输出”端和DJK02“正桥触发脉冲输入”端相连，并将DJK02“正桥触发脉冲”的六个开关拨至“通”，观察正桥VT1～VT6晶闸管门极和阴极之间的触发脉冲是否正常。 (2)三相交流调压器带电阻性负载 使用正桥晶闸管VT1～VT6，按图3-21连成三相交流调压主电路，其触发脉冲己通过内部连线接好，只要将正桥脉冲的6个开关拨至“接通”，“U lf”端接地即可。接上三相平衡电阻负载，接通电源，用示波器观察并记录α=30°、60°、90°、120°、150°时的输出电压波形，并记录相应的输出电压有效值，填入下表:
单相交流调压电路的设计与仿真 一．实验目的 1）单相交流调压电路的结构、工作原理、波形分析。 2) 在仿真软件Matlab中进行单相交流调压电路的建模与仿真，并分析其波形。二．实验内容 （一）单相交流调压电路电路(纯电阻负载) 1电路的结构与工作原理 1.1电路结构 )(截图单相交流调压电路的电路原理图（电阻性负载）1.2 工作原理 电阻负载单相交流调压电路中，VT1和VT2可以用一个双向晶闸管代替，在交流电源的正半周和负半周，分别对晶闸管的开通叫进行控制就可以调节输出电压。正负半周触发角时刻起均为过零时刻。在稳态情况下。应使正负半周的触发角相同。可以看出。负载电压波形是电源电压波形的一部分，负载电流和负载电压的波形相同。 2建模 在MATLAB新建一个Model，同时模型建立如下图所示： - 1 -
MATLAB仿真模型单相交流调压电路的模型参数设置2.1A.Pulse Generator B.Pulse Generator 1
- 2 - C.示波器参数 第一个波形为晶闸管电流的波形，第二个波形为晶闸管电压的波形，第三个波形为负载电流的波形，第四个波形为负载电压的波形，第五个波形为电源电压的波形，第六个波形为触发脉冲的波形。 3仿真结果与分析 °，MATLAB仿真波形如下： a. 触发角α=0
α=0°单相交流调压电路仿真结果(截图) °，MATLAB仿真波形如下： b. 触发角α=60 )截图°单相交流调压电路仿真结果α =60(- 3 -
°，MATLAB仿真波形如下： c. 触发角α=120 )截图°单相交流调压电路仿真结果(α=1204小结 通过设计可以总结出，ɑ的移相范围为0≤ɑ≤π。ɑ=0时，相当于晶闸管一直导通，输出电压为最大值，U。=U1。随着ɑ的增大，U。逐渐减小。知道ɑ=π时，U。=0。此外，ɑ=0时，功率因数=1，随着ɑ的增大，输入电流滞后于电压且发生畸变，也逐渐降低。 （二）单相交流调压电路(阻感负载) 1电路的结构与工作原理 1.1电路结构 )截图( 单相交流调压电路的电路原理图（阻感性负载） - 4 - 1.2 工作原理
实验报告 课程名称：现代电力电子技术 实验项目：单相交流调压电路实验 实验时间： 实验班级： 总份数： 指导教师：朱鹰屏 自动化学院电力电子实验室 二〇〇年月日
广东技术师范学院实验报告 学院：自动化学院专业：电气工程及其自 动化 班级：成绩： 姓名：学号：组别：组员： 实验地点：电力电子实验室实验日期：指导教师签名： 实验（七）项目名称：单相交流调压电路实验 1.实验目的和要求 (1)加深理解单相交流调压电路的工作原理。 (2)加深理解单相交流调压电路带电感性负载对脉冲及移相范围的要求。 (3)了解KC05晶闸管移相触发器的原理和应用。 2.实验原理 三、实验线路及原理 本实验采用KCO5晶闸管集成移相触发器。该触发器适用于双向晶闸管或两个反向并联晶闸管电路的交流相位控制，具有锯齿波线性好、移相范围宽、控制方式简单、易于集中控制、有失交保护、输出电流大等优点。 单相晶闸管交流调压器的主电路由两个反向并联的晶闸管组成，如图3-15所示。 图中电阻R用D42三相可调电阻，将两个900Ω接成并联接法，晶闸管则利用DJK02上的反桥元件，交流电压、电流表由DJK01控制屏上得到，电抗器L d从DJK02上得到，用700mH。 图 3-15 单相交流调压主电路原理图
3.主要仪器设备 1.电路调试
主电路放大电路： (1)KC05集成移相触发电路的调试。 (2)单相交流调压电路带电阻性负载。 (3)单相交流调压电路带电阻电感性负载。 (l)KCO5集成晶闸管移相触发电路调试 将DJK01电源控制屏的电源选择开关打到“直流调速”侧使输出线电压为200V，用两根 导线将200V交流电压接到DJK03的“外接220V”端，按下“启动”按钮，打开DJK03电源开关，
目录 绪论 (1) 1 调压调功原理简介 (2) 2 交流调压电路波形及相控特性分析 (3) 2.1 带电阻性负载 (3) 2.1.1 原理 (3) 2.1.2 计算与分析 (3) 2.2 带阻感性负载 (4) 2.2.1 原理分析 (4) 2.2.2 计算与分析 (4) 2.2.3 α<φ的情况 (6) 3 方案设计 (7) 3.1 主电路的设计 (7) 3.1.1 主电路图 (7) 3.1.2 参数计算 (7) 3.1.3 调功电路的设计 (8) 3.2 触发电路的设计 (9) 3.2.1 芯片介绍 (9) 3.2.2 触发电路图 (10) 3.3 保护电路的设计 (11) 3.3.1 原理 (11) 3.3.2 计算 (12) 3.3.3 保护电路图 (13) 4 电阻炉负载过零控制特性分析 (14) 5 MATLAB仿真 (15) 6个人小结 (17) 参考文献 (18)
绪论 交流-交流变流电路，即把一种形式的交流变成另一种形式交流的电路。在进行交流-交流变流时，可以改变相关的电压（电流）、频率和相数等。交流-交流变流电路可以分为直接方式（无中间直流环节方式）和间接方式（有中间直流环节方式）两种。而间接方式可以看做交流-直流变换电路和直流-交流变换电路的组合，故交-交变流主要指直接方式。其中，只改变电压、电流或对电路的通断进行控制，而不改变频率的电路称为交流电力控制电路，改变频率的电路称为变频电路。采用相位控制的交流电力控制电路，即交流调压电路；采用通断控制的交流电力控制电路，即交流调功电路和交流无触点开关。 交流调压电路广泛用于灯光控制（如调光台灯和舞台灯光控制）及异步电动机的软启动也用于异步电动机调速。在电力系统中，这种电路还常用于对无功功率的连续调节。此外，在高电压小电流或低电压大电流直流电源中，也常采用交流调压电路调节变压器一次电压。在这些电源中如果采用晶闸管相控整流电路，高电压小电流可控直流电源就需要很多晶闸管串联，低电压大电流直流电源需要很多晶闸管并联，十分不合理。采用交流调压电路在变压器一次侧调压，其电压、电流值都比较适中，在变压器二次侧只要用二极管整流就可以了。这样的电路体积小、成本低、易于设计制造。其分为单相和三相交流调压电路，前者是后者基础，这里只讨论单相问题。 交流调功电路常用于电炉的温度控制，其直接调节对象是电路的平均输出功率。像电炉温度这样的控制对象，其时间常数往往很大，没有必要对交流电源的每个周期进行频繁的控制，只要以周波数为单位进行控制就足够了。通常控制晶闸管导通的时刻都是在电源电压过零的时刻，这样，在交流电源接通期间，负载电压电源都是正弦波，不对电网电压电流造成通常意义的谐波污染。
一、实验目的 1.学习三相交流电路中三相负载的连接。 2.了解三相四线制中线的作用。 3.掌握三相电路功率的测量方法。 二、主要仪器设备 1.实验电路板 2.三相交流电源 3.交流电压表或万用表 4.交流电流表 5.功率表 6.单掷刀开关 7.电流插头、插座 三、实验内容 1.三相负载星形联结 按图3-2接线，图中每相负载采用三只白炽灯，电源线电压为220V。 图3-2 三相负载星形联结 (1))。 表3-1 (2)按表3-2内容完成各项测量，并观察实验中各白炽灯的亮度。表中对称负载时为每相开亮三只
表3-2 2.三相负载三角形联结 按图3-3连线。测量功率时可用一只功率表借助电流插头和插座实现一表两用，具体接法见图3-4所示。接好实验电路后，按表3-3内容完成各项测量，并观察实验中白炽灯的亮度。表中对称负载和不对称负载的开灯要求与表3-2中相同。 图3-3 三相负载三角形联结 图3-4 两瓦特表法测功率 表3-3
四、实验总结 1.根据实验数据，总结对称负载星形联结时相电压和线电压之间的数值关系，以及三角形联结时相电流和线电流之间的数值关系。 (1).星形连结： 根据表3-1，可得：星形联结情况下，不接负载时，各路之间的线电压和各分电源的相电压都分别相同，即U UV = U VW =U WU =(218+219+220)/3=219V ；U UN =U VN =U WN =127V(本次实验中这三个电压为手动调节所得)。可以计算：219/127=1.7244≈3，即：线电压为相电压的3倍，与理论相符。 根据表3-2，可得：星形联结情况下，接对称负载时，线电压不变，仍为表3-1中的数据；而相电压在有中线都为124V ，在无中线时分别为125V 、125V 、123V ，因此可认为它们是相同的。由此，得到的结论与上文相同，即：有中线时，219/124=1.7661≈3，线电压为相电压的3倍；无中线时，(125+125+123)/3=124.3，219/124.3=1.7619≈3，线电压为相电压的3倍。 综上所述，在对称负载星形联结时，不论是否接上负载(这里指全部接上或全部不接)、是否有中线，线电压都为相电压的3倍。 (2).三角形联结 2.根据表3-2的数据，按比例画出不对称负载星形联结三相四线制(有中线)的电流向量图，并说明中线的作用。 3.根据表3-3的电压、电流数据计算对称、不对称负载三角形联结时的三相总功率，并与两瓦特表法的测量数据进行比较。 根据本实验电路，可知负载电路均为电阻性，不对电流相位产生影响，因此功率因素为1，由此，可得：P= I UV ×U UV ＋I VW ×U VW ＋I WU ×U WU 因而据表3-3得： 不对称负载星形联结三相四线制(有中线)电流向量 图如左图所示，根据I U +I V +I W =I N ，且根据对称关系三个 相电流之间的夹角各为120o，因而根据几何关系画出I N 。 可见，I N 在数值的大小上和三个相电流并不成线性关系， 而在角度(相位)上也没有直观的规律。这是因为I N 是由三 个互成120o的相电流合成的电流，是矢量的，与直流电 路的电流有很多不同性质，因而要讲大小与方向结合计算 才有意义。 中线的作用：由左图可知，在不对称负载星形联结(有 中线)电路中，中线电流不为0，因而如若去掉中线必会 改变电路中电流的流向，导致各相负载电压不同(即表3-2 中不对称且无中线的情况)，这时部分负载可能会由于电 流过大而烧毁。因此中线起到了电路中作为各相电流的回 路的作用，能够保证各相负载两端的电压相同(据表3-2 也可看出)，就能够保证负载正常运行，不致损坏。因此 中线在星形联结中是至关重要的，因而在通常的生产生活 中的星形联结三相电路都是有中线的。
电力电子课程设计 ——单相交流调压电路 学院：工程学院 班级：12电气2班 姓名：
2015年6月 摘要 本次课程设计，先明确了实验的要求和设计目的设计一个单相交流调压电路。然后根据要求进行电路设计，包括主电路、触发电路。排版等等。设计并发现、解决相应的问题。之后对电路进行了实验仿真，通过仿真实验，再发现其中的问题和不足，进行更改和完善。然后确定实验所需的元器件。确定之后，进行器件的购买，之后进行电路板实物的焊接。焊接后要进行调试。发现和排除错误，调试时，发现了问题，然后经过实验仪器的排错，线路元器件的排错，发现了两处问题，更改之后就正常了。接着是对波形的观察和数据的记录。完成这些后，对数据进行处理，整理结论。最后是我们的心得体会和收获。以及完成报告总结。 关键词主电路触发电路波形负载电压调压
目录 一、设计任务及目的 (4) （一）设计要求任务 (4) （二）设计目的 (4) 二、实验器件、设备及所用软件 (4) （一）实验材料的选择 (5) （二）实验所需设备 (5) （三）所用软件 (5) 三、电路设计方案的设计和选择 (5) （一）方案的确立 (5) （二）实验电路的设计 (6) 1、触发电路的设计 (6) 1.1触发信号的种类 (6) 1.2触发电路的设计 (6) 2、主电路的设计 (9) 四、完整电路图及实物图 (11) 五、实验波形及数据 (12) （一）α=30°时 (12) （二）α=60°时 (13) （三）α=90°时 (15) （四）α=120时 (17) 六、实验数据处理 (19)
七、结论总结 (20) 八、心得体会 (21) 参考文献 (22) 单相交流调压电路 前言 电力电子线路的基本形式之一，即交流—交流变换电路，它是将一种形式的交流电能变换成另一种形式交流电能电路。在进行交流—交流变换时，可以改变交流电的电压、电流、频率或相位等。用晶闸管组成的交流电压控制电路，可以方便的调节输出电压有效值。可用于电炉温控、灯光调节、异步电动机的启动和调速等，也可用作调节整流变压器一次侧电压，其二次侧为低压大电流或高压小电流负载常用这种方法。采用这种方法，可使变压器二次侧的整流装置避免采用晶闸管，只需要二极管，而且可控级仅在一侧，从而简化结构，降低成本。交流调压器与常规的交流调压变压器相比，它的体积和重量都要小得多。交流调压器的输出仍是交流电压，它不是正弦波，其谐波分量较大，功率因数也较低。 一、设计任务及目的 （一）设计要求任务 1.设计一个单相交流调压电路。输入电压为36V交流，输出交流电压可变，带 纯电阻性负载。 2.提出电路设计方案，比较不同的方案并选定方案。 3.完成电路的设计和主要元器件的选择及说明。 4.进行实验仿真及电路板的焊接和测试性能。 5.分析实验数据，得出结论。 （二）设计目的 使学生熟悉各种电力电子器件的特性和使用方法；掌握各种电力电子变流电路的结构、工作原理、控制方法、设计计算方法及实验技能；熟悉各种电力电子变流装置的
北京信息科技大学 电力电子技术实验报告 实验项目：单相交流调压电路实验 学院：自动化 专业：自动化（信息与控制系统） 姓名/学号：贾鑫玉/2012010541 班级：自控1205班 指导老师：白雪峰 学期：2014-2015学年第一学期
实验三单相交流调压电路实验 一．实验目的 1．加深理解单相交流调压电路的工作原理。 2．加深理解交流调压感性负载时对移相范围要求。 二．实验内容 1．单相交流调压器带电阻性负载。 2．单相交流调压器带电阻—电感性负载。 三．实验线路及原理 本实验采用了锯齿波移相触发器。该触发器适用于双向晶闸管或两只反并联晶闸管电路的交流相位控制，具有控制方式简单的优点。 晶闸管交流调压器的主电路由两只反向晶闸管组成。 四．实验设备及仪器 1．教学实验台主控制屏 2．NMCL—33组件 3．NMEL—03组件 4．NMCL-05(A)组件或NMCL—36组件 5．二踪示波器 6．万用表 五．注意事项 在电阻电感负载时，当α
实验报告 课程名称：电工电子学指导老师：张伯尧成绩：___ _实验名称：三相交流电路 一、实验目的和要求二、实验设备 三、实验内容四、实验结果 五、心得 一、实验目的 一、实验目的 1．学习三相交流电路中三相负载的连接。 2．了解三相四线制中线的作用。 3. 掌握三相电路功率的测量方法。 二、主要仪器设备 1. 实验电路板 2. 三相交流电源（220V） 3. 交流电压表或万用表 4. 交流电流表 5. 功率表 6. 单掷刀开关 7. 电流插头、插座 三、实验内容 1. 三相负载星形联结 按图1接线，图中每相负载采用三只白炽灯，电源线电压为220V。 图1
1) 测量三相四线制电源各电压（注意线电压和相电压的关系）。 U UV/V U VN/V U WU/V U UN/V U VN/V U WN/V 217．0218．0217．0127．0127.0127.3 2)按表2内容完成各项测量，并观察实验中各电灯的亮度。表中对称负载时为每相开亮三 只灯；不对称负载时为U相开亮1只灯，V相开亮2只灯，W相开亮3只灯。 测量值 负载情况相电压相电流中线电 流 中点电 压 U UN’/V U VN’/ V U WN’/ V I U/A I V/A I W/A I N/A U N’N/V 对称负载有中线1241241240.2630.2630.26500无中线126.1126.8126.50.2630.2630.2660 1.1 不对称负载有中线1241251240.0920.1760.2660.1560无中线168144770.1050.1880.216051.9 2. 三相负载三角形联结 按图2接线。测量功率时可用一只功率表借助电流插头和插座实现一表两用，具体接法见图3所示。接好实验电路后，按表3内容完成各项测量，并观察实验中电灯的亮度。 表3中对称负载和不对称负载的开灯要求与表2中相同。 三相负载三角形联结记录数据