单相交流调压电路课程设计报告

单相交流调压电路课程设计

中国石油大学胜利学院

电力电子和拖动技术课程设计总结报告

题 目：单相交流调压电路

学生姓名： 徐 小 林 系 别： 电气信息工程系

专业年级： 2009级电气工程及其自动化专业本科四班

指导教师： 苏晓鹰

2011年12月 28日

单相交流调压电路课程设计

一、实验目的与要求

(1)加深理解单相交流调压电路的工作原理。

(2)掌握单相交流调压电路的调试步骤和方法。

(3)熟悉单相交流调压电路各点的电压波形。

(4) 掌握直流电动机调压调速方法

电力电子技术是专业技术基础课，做课程设计是为了让我们运用学过的电

路原理的知识，独立进行查找资料、选择方案、设计电路、撰写报告、制作电

路等，进一步加深对变流电路基本原理的理解，提高运用基本技能的能力，为

今后的学习和工作打下良好的基础，同时也锻炼了自己的实践能力。

二、实验设备及仪器

1、DT01B 电源控制屏 2、DT09 转速显示 3、DT15 交流电压表 4、

DT14 直流电流表 5、DT20 电阻 （900欧） 6、DT04 电阻

（3000欧） 7、DT02 220V直流稳压电源 8、DDS12单相交流调压

电路触发器 9、DD202 晶闸管、二极管、续流二极管、电感 10、

导线若干 11、双踪示波器

三、实验线路及原理

1、主电路的设计

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。交流调压电路

广泛用于灯光控制及异步电动机的软启动，也用于异步电动机调速。此外，在高

电压小电流或低电压大电流之流电源中，也常采用交流调压电路调节变压器一次

电压。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，因此下面就反电势电阻负载予以重点讨

论。

①电阻负载

图1、图2分别为电阻负载单相交流调压电路图及其波形。图中的晶闸管

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VT1和VT2也可以用一个双向晶闸管代替。在交流电源U2的正半周和负半周，

分别对VT1和VT2的移相控制角 进行控制就可以调节输出电压

正、负半周 起始时刻（ =0），均为电压过零时刻。在 t 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 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 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 t 2 时，电源电压过零，VT2自然关断。

当电源电压反向过零时，由于反电动势负载阻止电流变化，故电流不能立即

为零，此时晶闸管导通角 的大小，不但与控制角 有关，而且与负载阻抗角

有关。两只晶闸管门极的起始控制点分别定在电源电压每个半周的起始点。稳态

时，正负半周的相等，负载电压波形是电源电压波形的一部分，负载电流（电源

电流）和负载电压的波形相似。

图1 电阻负载单相

图2 单相交流电压电路波形

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②反电势电阻负载

图3、图4分别为反电势电阻负载单相交流调压电路图及其波形。图中的

晶闸管VT1和VT2也可以用一个双向晶闸管代替。在交流电源U2的正半周和负

半周，分别对VT1和VT2的移相控制角 进行控制就可以调节输出电压。

图3 反电势电阻负载单相交流调压电路图 图4 输入输出电压及电流波形图

正、负半周 起始时刻（ =0），均为电压过零时刻。在 t 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 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 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 t 2 时，电源电压过零，VT2自然关断。

当电源电压反向过零时，由于反电动势负载阻止电流变化，故电流不能立即

为零，此时晶闸管导通角 的大小，不但与控制角 有关，而且与负载阻抗角

有关。两只晶闸管门极的起始控制点分别定在电源电压每个半周的起始点。稳态

时，正负半周的相等，负载电压波形是电源电压波形的一部分，负载电流（电源

电流）和负载电压的波形相似。

2 控制电路的设计

采用KC05移相触发器进行触发电路的设计。KC05可控硅移相触发器适用

于双向可控硅或两只反向并联可控硅的交流相位控制。KC05驱动电路如图

10

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所示。

KC05触发芯片具有锯齿波形好，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，是交流调光，调压的理想电路。KC05电

路也适用于作半控或全控桥式线路的相位控制。同步电压由KC05的15、16脚

输入，在TP1点可以观测到锯齿波，RP1电位器调节锯齿波的斜率，Rp2电位器

调节移相角度，触发脉冲从第9脚，经脉冲变压器输出。调节电位器RP1，观察

锯齿波斜率是否变化，调节RP2，可以观察输出脉冲的移相范围如何变化。

图10 KC05引脚图

图11单相交流调压触发电路原理图 图12 各点波形图

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图13 KC05内部结构图

C、KC05工作原理：

同步检测是由KC05内部的整流桥VD1一VD4和V1、V2组成。脚l5、脚

16接交流电源同步变压器，在同步电压正负两个半周内绝大部分时间几乎都能

使V1、V2处于完全导通状态．只有在电网电压过零点附近．即小于三个PN结

开启电压之和时，V1、V2才截止， 由此来控制锯齿波电压的形成， 由于二极

管的钳位作用．脚15、脚16之间的电压为正负间隔出现的近似梯形波电压。如

图所示。

锯齿波形成环节由V3、VDZ1、V5、V6和V5发射极脚4的外接电容C1

构成，依靠电容C1的充放电作用在它两端产生锯齿波电压。同步电压过零时，

V1、V2截止，V3、V5导通，向电容C1充电，由于充电时间常数很小，C1两

端电压迅速充至VDZ1的稳压值8伏左右，作为锯齿波电压的峰值。同步电压过

零后，V1、V2导通，V3、V5截止，电容C1的电荷经V6恒流放电，形成锯齿

波电压的下降沿，调节V6外接偏置电阻R1就能调整锯齿波电压的斜率。锯齿

波电压波形如图12所示。

脉冲移向环节由V8、V9、V10、VDZ2、V11组成。V7、V8、V9为恒流源

组成的差放电路，起比较放大作用。移向电压接至KC05的脚6，当线性下降的

锯齿波电压大于移向电压时，V8导通，V9、V10、VDZ2、V11截止。当锯齿波

电压小于移向电压时，V9、V10、VDZ2、V11导通，V11的导通经过脉冲形成

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环节产生脉冲输出。

脉冲形成环节由VD8、V12、VI3、VI4，脚13 …… 此处隐藏：2184字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……