电力电子课程设计

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1、目录目录2第一章绪论3第二章单相交流调压电路32.1单相交流调压电路工作原理32.2通断控制方式与移相控制方式的比较42.2.1通断控制方式42.2.2移相控制方式4第三章晶闸管53.1单结晶体管的介绍53.1.1晶闸管的介绍63.1.2晶闸管的种类63.1.3晶闸管的工作原理7第四章交流调光灯电路的电路设计94.1交流调光灯的元件94.2交流调光灯的电路94.3电路的工作原理10第五章实物的测试与调试结果分析115.1测试与调试结果分析11课程设计小结12参考文献：1211第一章绪论现代生活中交流调光灯应用已经比较广泛，涉及到

2、很多方面。交流调压电路简单，调节方便，缺点是输出电压和负载电流脉动大。主要用于电热控制、交流电动机速度控制、灯光调节和交流稳压器场合。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，质量轻、体积小等特点。相位控制的是交流调压电路；通断控制的是交流调功电路。单相交流调压电路电阻性负载时，α的移相范围为0～π。而电感性负载时，α的移相范围为0～π。交流功率调节容量较大时，应采用三相交流调压。交流调压可以采用移相触发，也可以采用过零触发来实现。过零触发就是在电压为零附近触发晶闸管导通，在设定的周期内改变晶闸管导通的频率来实

3、现交流调压或调功率。课程设计主要涉及的电子元件：电阻、电位器、电容、二极管、稳压管、晶闸管、晶体管、散热片、导线等。第二章单相交流调压电路2.1单相交流调压电路工作原理可控硅交流调压可按图１所示分为双向可控硅和单向可控硅两种形式。　一、双向可控硅交流调压原理一只双向可控硅的工作原理，可等效两只同型号的单向可控硅互相反向并联，然后串联在调压电路中实现其可控硅交流调压的。为５０Ｈｚ交流电的电压波形。在０～ａ′时间内，ＳＣＲ１因控制极Ｇ无正脉冲信号而正向阻断，而ＳＣＲ２则反向不导通。在ａ′～?π时间内，ＳＣＲ１控制极Ｇ受触发脉冲触发而

4、导通.11将可控硅在正向阳极电压作用下不导通的范围称为控制角，用字母ａ表示，而导通范围称为导通角，用字母θ表示。显然控制角ａ的大小，可改变正负半周波形切割面积的大小。当ａ越小被切割的波形面积越小，输出交流电压的平均值越大。相反，当ａ角越大，被切割的波形面积越大，输出交流电压的平均值越小。　二、单向可控硅交流调压原理５０Ｈｚ交流电压通过四个二极管组成的单向器，将５０Ｈｚ正负半波变换为相对应时刻的单向电压，再用一只单向可控硅来实现交流调压。可控硅的工作电流就等于Ｉ，在实际应用中ＳＣＲ的工作电流一般取１～１．５Ｉ。由于采用了单向器，所

5、以ＳＣＲ不承受反向电压，为了防止单向器二极管击穿短路而损坏可控硅，实际应用时ＳＣＲ反向工作电压仍应取≥４００Ｖ。2.2通断控制方式与移相控制方式的比较2.2.1通断控制方式利用通断比控制交流调压方式，其原理是采用过零触发电路，在电源电压过零时就控制双向可控硅导通和截止，即控制角为零，这样在负载上得到一个完整的正弦波，但其缺点是适用于时间常数比通断周期大的系统，如恒温器。2.2.2移相控制方式移相控制调压　利用控制触发滞后角的方法,控制输出电压。晶闸管承受正向电压开始到触发点之间的电角度称为触发滞后角。在有效移相范围内改变触发滞后

6、角，即能改变输出电压。有效移相范围随负载功率因数不同而不同，电阻性负载最大,11纯感性负载最小。相控交流调压电路输出电压包含较多的谐波分量，当负载是电动机时，会使电动机产生脉动转矩和附加谐波损耗。另外它还会引起电源电压畸变。为减少对电源和负载的谐波影响，可在电源侧和负载侧分别加滤波网络。第三章晶闸管3.1单结晶体管的介绍单结晶体管又叫双基极二极管，是具有一个PN结的三端负阻器件。单结晶体管的外形图如图3所示。在一个低掺杂的N型硅棒上利用扩散工艺形成一个高掺杂P区，在P区与N区接触面形成PN结，就构成单结晶体管(UJT)。其结构如

7、图3(a)，P型半导体引出的电极为发射极E；N型半导体的两端引出两个电极，分别为基极B1和基极B2，B1和B2之间的N型区域可以等效为一个纯电阻，即基区电阻RBB。该电阻的阻值随着发射极电流的变化而改变。单结晶体管因有两个基极，故也称为双基极晶体管。其符号如图3所示。图3单结晶体管的外形图单结晶体管的等效电路如图3-1(c)所示，发射极所接P区与N型硅棒形成的PN结等效为二极管D；N型硅棒因掺杂浓度很低而呈现高电阻，二极管阴极与基极B2之间的等效电阻为rB2，二极管阴极与基极B1之间的等效电阻为rB1；rB1的阻值受E-B1间电

8、压的控制，所以等效为可变电阻。图3-1单结晶体管的结构示意图和等效电路3.1.1晶闸管的介绍11晶闸管（Thyristor）是晶体闸流管的简称，又可称做可控硅整流器，以前被简称为可控硅；1957年美国通用电器公司开发出世界上第一晶闸管产品，并于1958年使其商业