电力电子课程设计

电力电子课程设计 电力电子技术课程设计报告 单相直流稳压电源的设计 指导教师: 戴 欣 学 生: 袁 双 学 号: 20075156 专 业:自 动 化 班 级:2007级 四 班 重庆大学自动化学院 2009年12月 课程设计指导教师评定成绩表 及格 优秀 良好 中等 不及格分(70>x?评项目 (100>x?90) (90>x?80) (80>x?70) (x<60) 60) 值 分 参考 参考标准 参考标准 参考标准 参考标准 学习态度认学习态度比较学习态度尚学习态度学习马虎， 真，科学作风认真，科学作风好，遵守组织尚可，能纪律涣散，严谨，严格保良好，能按期圆纪律，基本保遵守组织工作作风学习15 证设计时间并满完成任务书证设计时间，纪律，能不严谨,不态度 按任务书中规规定的任务 按期完成各按期完成能保证设定的进度开展项工作 任务 计时间和各项工作 进度 设计合理、理设计合理、理论设计合理，理设计基本设计不合 论分析与计算分析与计算正论分析与计合理，理理，理论分正确，实验数确，实验数据比算基本正确，论分析与析与计算据准确，有很较准确，有较强实验数据比计算无大有原则错技术强的实际动手的实际动手能较准确，有一错，实验误，实验数水平能力、经济分力、经济分析能定的实际动数据无大据不可靠，与实25 析能力和计算力和计算机应手能力，主要错 实际动手际能机应用能力，用能力，文献引文献引用、调能力差，文力 文献查阅能力用、调查调研比查调研比较献引用、调强、引用合理、较合理、可信 可信 查调研有调查调研非常较大的问合理、可信 有重大改进或有较大改进或有一定改进有一定见观念陈旧 独特见解，有新颖的见解，实或新的见解 解 创新 10 一定实用价值 用性尚可 结构严谨，逻结构合理，符合结构合理，层结构基本内容空泛， 辑性强，层次逻辑，文章层次次较为分明，合理，逻结构混乱，清晰，语言准分明，语言准文理通顺，基辑基本清文字表达论文 确，文字流畅，确，文字流畅，本达到规范楚，文字不清，错别(计算 完全符合规范符合规范化要化要求，书写尚通顺，字较多，达书、50 化要求，书写求，书写工整或比较工整;图勉强达到不到规范图纸) 工整或用计算用计算机打印纸比较工整、规范化要化要求;图撰写 机打印成文;成文;图纸工清晰 求;图纸纸不工整质量 图纸非常工整、清晰 比较工整 或不清晰 整、清晰 指导教师评定成绩: 指导教师签名: 年 月 日 自动化学院2007级自动化专业 电力电子技术课程设计任务书 一、课程设计的教学目的和任务 电力电子技术是研究利用电力电子器件、电路理论和控制技术，实现对电能的控制、变换和传输的科学，其在电力、工业、交通、通信、航空航天等很多领域具有广泛的应用。电力电子技术不但本身是一项高新技术，而且还是其它多项高新技术发展的基础。因此，提高学生的电力电子领域综合设计和综合应用能力是教学计划中必不可少的重要一环。 通过电力电子技术的课程设计达到以下几个目的: 1、培养学生文献检索的能力，特别是如何利用Intel网检索需要的文献资料。 2、培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。 3、培养学生运用知识的能力和工程设计的能力。 4、提高学生的电力电子装置分析和设计能力。 5、提高学生课程设计报告撰写水平。 二、课程设计的基本要求 1. 教师确定方向，在教师的指导下，学生自立题目 注意事项: ? 所立题目必须是某一电力电子装置或电路的设计，题目难度和工作量要适应在一周内完成，题目要结合工程实际。学生也可以选择规定题目方向外的其他电力电子装置设计，如开关电源、调光灯、镇流器、UPS电源等，但不允许选择其他班题目方向的内容设计(复合变换除外)。 ? 通过图书馆和Intel网广泛检索和阅读自己要设计的题目方向的文献资料，确定适应自己的课程设计题目。自立题目后，首先要明确自己课程设计的设计内容。要给出所要设计装置(或电路)的主要技术数据(如输入要求，输出要达到的目标，装置容量的大小以及装置要具有哪些功能)。如: 直流电动机调压调速可控整流电源设计 主要技术数据 输入交流电源: ,三相380V10% f=50Hz 直流输出电压: 0~220V 50~220V范围内，直流输出电流额定值100A I I 直流输出电流连续的最小值为10A 设计内容: 整流电路的选择 整流变压器额定参数的计算 晶闸管电流、电压额定的选择 平波电抗器电感值的计算 保护电路的设计 触发电路的设计 画出完整的主电路原理图和控制电路原理图 列出主电路和控制电路所用元器件的明细表 2. 在整个设计中要注意培养灵活运用所学的电力电子技术知识和创造性的思维方式以及创造能力。要求具体电路的选择必须有论证说明，要说明其有哪些特点。具体电路元器件的选择应有计算和说明。课程设计从确定方案到整个系统的设计，必须在检索、阅读及分析研究大量的相关文献的基础上，经过刨析、提炼，设计出所要求的电路(或装置)。课程设计中要不断提出问题，并给出这些问题的解决方法和自己的研究体会。(注意:所确定的主电路方案如果没有论证说明，成绩不能得优;设计报告最后给出设计中所查阅的参考文献最少不能少于5篇，且文中有引注，否则也不能得优)。 3. 在整个设计中要注意培养独立分析和独立解决问题的能力。要求学生在教师的指导下，独力完成所设计的系统主电路和控制电路等详细的设计(包括计算和器件选型)，严禁抄袭。 4. 课题设计的主要内容是主电路的设计，主电路的分析说明，主电路元器件的计算和选型，以及控制电路设计。 5. 课题设计报告要求图表规范，文字通顺，逻辑性强。 三、课程设计的 课程设计时间6天。第1天上午，指导教师向学生讲授课程设计的目的、任务、设计方法和注意事项。第1天下午和第2天学生到图书馆和Intel网上按照指导教师的要求查找所需要的文献，并在阅读分析中确定自己的研究题目、技术数据和设计内容，交指导教师审阅。第3天学生的主要任务是确定方案。第4天和第5天上午，学生的任务是综合所学知识，进行主电路和控制电路的设计。第5天下午和第6天学生的主要任务是撰写课程设计报告。 II II 四、各班的题目方向 4班题目方向:可控整流技术的工程应用(AC-DC) 5班题目方向:交流调压或交流调功技术的工程应用(AC-AC)或无源逆变技术的工程应 用(DC-AC) 6班题目方向:直流斩波技术的工程应用(DC-DC)。 III III 目 录 引言 ........................................................................................................ 2 1 参数指标 ............................................................................................ 2 2 整流电路的设计 ................................................................................. 2 2.1整流电路的介绍 ..................................................................................................... 2 2.2 工作原理............................................................................................................. 3 2.2.1 全波可控整流电路模式 ............................................................................... 3 2.2.2 全控桥式整流模式 ...................................................................................... 4 2.2.3 新型单相可控整流电路输出波形 ................................................................. 5 2.3 电路参数计算...................................................................................................... 5 3 触发控制电路的设计 ........................................................................ 8 4 保护电路的设计 ............................................................................... 9 4.1 电路原理 .............................................................................................................. 9 4.2 主要元器件选择 ...................................................................................................10 5 温度控制系统设计.......................................................................... 10 5.1 AD590工作原理 ...................................................................................................10 5.2 AD590的参数计算................................................................................................12 6 整体电路的设计 ............................................................................. 13 7 课程设计总结 ................................................................................. 14 参考文献 .............................................................................................. 14 引 言 在我们的现实生活中，电源的用途十分广泛，各种家用电器都会用到功率不同的各种类型的电源，所有工厂里的生产机械及各种用电设备也都离不开电源。电力设备主要有直流和交流之分，一般小功率的应用会使用直流电，虽然生活中交流电的应用最广泛，交流电最方便得到，但有一些场合，使用直流电源是必须的，由于生产的需要，对产品工艺的要求，需要使用特定的直流电源且需要电源稳定，这就用到了直流稳压电源。 1 参数指标 (1) 交流输入电压AC220V?15, (2) 直流输出电压13(8V (3) 输出电流15,20A (4) 电压调整率?85, (5) 功耗?40W 2 整流电路的设计 2.1 采用整流电路介绍 单相可控整流电路有半波、全波、半控桥、全控桥和桥式整流输出端有一个晶闸管等五种基本电路。本文设计的是一种新型单相可控整流电路，该电路包含有全波可控整流电路和全控桥式整流电路两种基本电路。与全波可控整流电路和全控桥式整流电路比较,该电路具有较高的功率因数和整流效率。因此，它是一种具有更为普遍意义的基本电路。现将该电路的工作原理和主要参数叙述如下。 2 2.2 工作原理 新型单相可控整流电路，如图2-1所示。 kp1kp0kp3 。aT u2u1i1RLo i2。b kp2kp4 图2-1 新型单相可控整流电路 2.2.1 全波可控整流电路模式 单相全波可控整流电路中，变压器T带中心抽头，在u2正半周，vt1工作，变压器二次绕组上半部分流过电流。u2负半周，vt2工作，变压器二次绕组下半部分流过反向电流。图2-2b给出了ud和变压器一次侧的电流i1的波形。由波形可知，单相全波可控整流电路的ud波形与单相全控桥的一样，交流输入端电流波形一样，变压器也不存在直流磁化的问题。单相全波可控整流电路及波形，如图2-2所示。 VT1 。T u2 u1 Rudu2VT2 。 3 ud owt i1 wto 图2-2单相全波可控整流电路及波形 2.2.2全控桥式整流模式 在单相桥式全控整流电路中，晶闸管VT1和VT4组成一对桥臂，VT2和VT3组成另一对桥臂。在u2正半周，若4个晶闸管均导通，负载电流id为零，ud也为零，VT1、VT4串联承受电压u2，设VT1和VT4的漏电阻相等，则个承受u2的一半。若在触发角处给VT1和VT4加触发脉冲，VT1和VT4即导通，电流从电源a端经VT1、R、VT4流回电源b端。当u2过零时，流经晶闸管的电流也降到零，VT1和VT4关断。 在u2负半周，仍在触发角@处触发VT2和VT3，VT2和VT3导通，电流从电源b端流出，经VT3、R、VT2流回电源a端。到u2过零时，电流又降为零，VT2和VT3关断。此后又是VT1和VT4导通，如此循环地工作下去，单项桥式全控整流电路带电阻负载时的电路及波形，如图2-3所示。 i d 1 3 VT VT i 2 T a L u u u d 1 2 b R 2 4 VT VT a) 4 ud owt id uvt1,4 owt i2 owt 图2-3单项桥式全控整流电路带电阻负载时的电路及 2.2.3新型单相可控整流电路输出波形 Ud U’2=2U2 U2 a1wt a2 图2-4 新型单相可控整流电路的输出波形 2.3 电路参数计算: (1)整流电路平均电压Ud整流电路的输出电压波形如图2所示。由图2可得: 5 a1,11 =wtwtwtwt()+()u2usind2usindd22 ,,aa22,, 2 ,，212U(2+cosacosa) , (2)整流电路平均电流I d: U2Udd ,，(2+)I=cosacosad12 L,RRL(3)整流电路输出电压有效值: ~1,a122=wtwtwtwt()()+()()]u[2usindd22usindd22,,22aa, 11 =[(4-3-,2112)+()，]aasin2a3sina 2, (4)整流电路输出电流有效值: ~~UUd112 d,,,,，，,()I[(3aa)sin2a3sin2a]2112 RRL2, (5)整流电路平均功率: 2U12 ,,,，，,()P[(43aa)sin2a3sin2a]2112 R2, 由上面的计算我们可以看出: (1) 新型单相可控整流电路的触发电路是一种特殊的触发电路。它在半个周 期内产生两个具有相位差的触发信号，即全波整流电路和桥式可控整流电路的触 发信号。设a1为全波可 控整流电路的控制角，a2为桥式可控整流电路的控制 角，a为a1和a2之间的相位差，即 6 a=a2-a1当a值等于0时，全波电路不工作，输出电压为桥式可控整流电路电压。当a值等于兀时，桥式可控整流电路不工作，输出电压为全波可控整流电路电压。当0手册

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