單相交流電源自動穩(wěn)壓器

1、一、設(shè)計目的3二、設(shè)計內(nèi)容33四、31、設(shè)計要求與原始材料32、系統(tǒng)總體設(shè)計32.1、系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖32.2、系統(tǒng)總體說明33、系統(tǒng)環(huán)節(jié)電路設(shè)計43.1、電源控制、顯示與保護(hù)電路設(shè)計43.2、自耦變壓器設(shè)計43.3、調(diào)壓主電路設(shè)計53.4、調(diào)壓算法設(shè)計53.5、調(diào)壓控制電路63.6、輸出電壓電流表選擇8五、系統(tǒng)電路圖8六、元器件清單9七、相關(guān)性，調(diào)試，使用，改進(jìn)說明10八、設(shè)計總結(jié)10九、電路主圖11十、調(diào)壓控制電路12單相交流電源自動穩(wěn)壓器調(diào)壓方式：自耦變分級+晶閘管無觸點開關(guān)+開環(huán)或閉環(huán)自動控制性能指標(biāo)：容量3KVA，輸入2000240V，輸出220±5V1 設(shè)計要求與原始資料1

2、.1、容量：額定容量3KVA額定電壓220V額定電流15A1.2、電源輸入電壓：單相交流50HZ，200240V1.3、輸出空載電壓：220±V=220±5V1.4、調(diào)壓方式：自耦變壓器分檔+晶閘管無觸點開關(guān)+開環(huán)或閉環(huán)自動控制1.5、電源控制：空氣開關(guān)+接觸器+ 起動/停止按鈕1.6、保護(hù)：熔斷器過流保護(hù)+壓敏電阻過壓保護(hù)1.7、顯示：輸入有電發(fā)光二極管顯示，輸出電壓表，分流器+電流表顯示2、系統(tǒng)總體設(shè)計2.1、系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖：2.2、系統(tǒng)總體說明：當(dāng)輸入電壓ui=200240V時，電壓經(jīng)過開關(guān)控制。當(dāng)開關(guān)閉合時，開關(guān)控制電路電源顯示，說明電路正處于工作狀態(tài)；然后電壓經(jīng)過

3、流過壓保護(hù)裝置，送到調(diào)壓控制裝置和自耦變壓器，在調(diào)壓控制下，觸發(fā)晶閘管，從而控制自耦變壓器的變比k；最后電壓ui經(jīng)過自耦變壓器再經(jīng)過電壓電流顯示，輸出電壓。3、系統(tǒng)環(huán)節(jié)電路設(shè)計3.1、電源控制、顯示與保護(hù)電路設(shè)計：(1)、電路圖（電源開關(guān)、接觸器與起動/停止控制電路、發(fā)光二極管電路，熔斷器、壓敏電阻、電阻、電容）(2)、工作原理說明：1）、電路閉合工作原理：當(dāng)電源開關(guān)S1閉合，輸入電壓ui經(jīng)過電路熔斷器（防止過流），按下起動按鈕開關(guān)S2，接觸器JC處于工作導(dǎo)通作態(tài)，使開關(guān)JC-1、JC-2，JC-3閉合，從而電路導(dǎo)通，發(fā)光二極光顯示亮，工作狀態(tài)正常。2）、電路斷開工作原理：按下停止按鈕開關(guān)S4

4、，開關(guān)電路斷開，接觸器J使開關(guān)K、S3斷開，從而整個電路斷開。3.2、自耦變壓器設(shè)計(1)/輸入額定電壓 220V 電流 15A 。 (2)輸出額定電壓分檔：非均勻分檔設(shè)計:選取設(shè)計電路最終輸出電壓uo=216.5223.5V，變比K=223.5/216.5=1.0323。自藕變壓器輸出額定分檔電壓為：U1=K3*220V=242.0V; U2=K2*220V=234.5; U3=K*220V=227.0V; U4=220.0V;U5=220V/K=213.0V; U6=220V/K2=206.5V; U7= 220V/K3=200.0V;輸出額定電壓分檔如下表： 分檔1234567U0（V）

5、242.0234.5227.0220.0213.0206.5200.0(3)電路圖：213.0V242.0V234.5V227.0V220.0V206.5V200.0V 3.3、調(diào)壓主電路設(shè)計(1) 主電路圖：(2)晶閘管選擇：雙向晶閘管電壓: (23)*電源峰值電壓=1000V 電流有效值: (23)*額定電流=50A。3.4、調(diào)壓算法設(shè)計確定輸入電壓輸出檔/輸出電壓對應(yīng)表：輸入電壓ui(V)242.0234.5234.5227.0227.0220.0220.0213.0213.0206.5206.5200.0200.0196.5輸出檔12345673.5、調(diào)壓控制電路設(shè)計(1)輸出電壓檢測

6、與控制電源電路設(shè)計（2）工作原理說明：輸出電壓檢測與控制電源電路中，整流部分采用了四個整流二極管組成的IN4004型硅整流橋式二極管；W7805穩(wěn)壓器表示輸出電壓為VCC=5V，最大輸出電流為1.5A；電路中電容C21選用耐壓值為25V，100F的鋁電解電容；電容C1，C2選用耐壓值為16V，100F的鋁電解電容器用于消除輸出電壓中的高頻噪聲，以便輸出較大的脈沖電流；電源變壓器T1選用35W、二次電壓為12V的電源變壓器。（3）輸出電壓判別電路設(shè)計1）、電路圖：2）、工作原理說明：電路由電阻器R12，電位器RP1RP8,電容器C5C12和8片運算放大器N1N8集成的兩片LM339集成片組成。電

7、路圖中，VCC為控制電源電路中經(jīng)過W7805輸出電壓為VCC=5V，經(jīng)過可變電阻RP1RP8調(diào)壓，得出每個給定參考電壓。當(dāng)輸入電壓低于196.5V時，N1N8均輸出低電平。當(dāng)輸入電壓為196.5V時，調(diào)整RP8的阻值，使N8輸出高電平。當(dāng)輸入電壓為200.0V時，調(diào)整RP7的阻值，使N7輸出高電平。當(dāng)輸入電壓為206.5V時，調(diào)整RP6的阻值，使N6輸出高電平。當(dāng)輸入電壓為213.0V時，調(diào)整RP5的阻值，使N5輸出高電平。當(dāng)輸入電壓為220.0V時，調(diào)整RP4的阻值，使N4輸出高電平。當(dāng)輸入電壓為227.0V時，調(diào)整RP3的阻值，使N3輸出高電平。當(dāng)輸入電壓為234.5V時，調(diào)整RP2的阻值

8、，使N2輸出高電平。當(dāng)輸入電壓為242.0V時，調(diào)整RP1的阻值，使N1輸出高電平。（4）調(diào)壓控制電路設(shè)計1）、電路圖：2）、工作原理說明：電路由U3AU16A CD4069型六非門,CD4011型2輸入端與非門U17AU23A,二極管D1D7選用1N4148型開關(guān)二極管, 金屬膜電阻器R1R7,滌綸電容器C13C19組成。N1N8輸出端分別為A1A8，非門輸出端分別為B1B7,則可列出真值表如下：輸入端輸出端A1A2A3A4A5A6A7A8B1B2B3B4B5B6B7100000001000000110000000100000111000000010000111100000001001111

9、10000000100111111000000010111111100000001（5）觸發(fā)電路設(shè)計1)、電路圖2）、工作原理說明電路由C8050型硅NPN晶體管Q8Q14，耐壓值為400V以上的雙向晶閘管Q1Q7和T2自耦變壓器組成。電流經(jīng)前面滌綸電容器C13C19濾波后，高電平導(dǎo)通NPN晶體管，能夠?qū)ǖ碾娏鹘?jīng)過雙向晶閘管觸發(fā)自耦變壓器，輸出電壓。3.6、輸出電壓、電流表選擇輸出電壓表：量程為0300V輸出電流表：選帶電阻的分流器電流表，量程為020A五、系統(tǒng)電路圖（附于最后）六、元器件清單：編號(圖中)符號名稱型號（規(guī)格）數(shù)量12R9電阻2K13R8電阻100K14R10電阻10015R

10、1R7電阻10K76R11壓敏電阻10C221 耐壓450V17R12電阻15K1891011121314低功率雙電壓比較器集成片15低功率雙電壓比較器集成片16U3AU16A非門CD4069型六17U17AU23A2輸入端與非門CD4011718D1D8二極管1N4148型19Q8Q14硅NPN晶體管C8050型20Q1Q7雙向晶閘管耐壓值為400V以上21電源變壓器35W、二次電壓為12V22QZB-30KW23KSL 工作電流IF=2mA24U24三端穩(wěn)壓器LM7805 Uo=5V125D9整流二極管IN4004 最高反向峰值電壓：400V 平均整流電流：1A最大峰值浪涌電流：30A 正

11、向壓降：5V426S1空氣開關(guān)DZ10-250 Ie=20127F1自恢復(fù)保險絲RF-090B 熔斷電流I=25A128F2自恢復(fù)保險絲RF-090B 熔斷電流I=25A129S4常閉開關(guān)QPM11-NC 工作電壓：220V/AC額定電壓=500V 額定電流=500mA 壽命：100萬次130S2常開開關(guān)QPM11-NO 作電壓：220V/AC額定電壓=500V 額定電流=500mA 壽命：100萬次131JC-3自鎖開關(guān)KFT-7.0132JC接觸器JGL-2型133A帶電阻電流表量程為020A134V電壓表量程為0300V1七、相關(guān)性能，調(diào)試，使用，改進(jìn)說明：（1）相關(guān)性能：采用補償式無觸

12、頭交流全自控穩(wěn)壓器，采用控制穩(wěn)壓器一次電壓來改變二次補償電壓，解決線路調(diào)壓瞬間斷電現(xiàn)象。使用開環(huán)調(diào)節(jié)，調(diào)整輸入電壓而達(dá)到輸出目的電壓。使用大功率晶閘管來控制調(diào)壓，因而工作十分可靠，使用壽命極長，能連續(xù)無故障運行。電源控制顯示保護(hù)能夠保證穩(wěn)壓器工作更加有保障和安全。采用空氣無觸點開關(guān)，響應(yīng)速度極快，容量為30KVA，實現(xiàn)了無觸點調(diào)壓，具有穩(wěn)定性能好，效率特高等優(yōu)點，對電網(wǎng)無污染，能在各種惡劣的電網(wǎng)和復(fù)雜的負(fù)載下可靠地連續(xù)工作。（2）、調(diào)試，使用：1）當(dāng)輸入電壓ui=200240V時，如230V（即在檔2內(nèi)），電壓經(jīng)過開關(guān)控制，電源開關(guān)S1閉合后，輸入電壓ui經(jīng)過電路熔斷器（防止過流），按下開關(guān)S

13、2，接觸器J處于工作導(dǎo)通作態(tài)，使開關(guān)K、S3閉合，從而電路導(dǎo)通。開關(guān)控制電路電源顯示，說明電路正處于工作狀態(tài)； 2）然后電壓經(jīng)過過流過壓保護(hù)裝置，送到調(diào)壓控制裝置和自耦變壓器。在調(diào)壓控制電路，輸入電壓經(jīng)過變壓器與可變電阻，輸入給電路中比較器,由LM339輸出之前設(shè)計好的各檔位。3）經(jīng)過比較器，調(diào)壓控制電路輸入輸出高低電平而觸發(fā)電路，從而達(dá)到調(diào)檔輸出電壓值。（3）、改進(jìn)說明：電路控制方面可以改進(jìn)為閉環(huán)控制，已達(dá)到全自動，由系統(tǒng)內(nèi)部自己調(diào)節(jié)。調(diào)壓控制電路部分可以采用集成片，使整個電路電路圖顯得更加簡潔，原理更清晰?；蛘呖梢栽囍捎脝纹瑱C調(diào)節(jié)控制整個電路，這樣使用編程更加準(zhǔn)確的控制調(diào)節(jié)電路 。八、總結(jié)（設(shè)計過程，完成情況，收獲，體會，建議，意見）此次電力電子技術(shù)課程設(shè)計順利完成，設(shè)計了單相交流電源自動穩(wěn)壓器。設(shè)計按照指導(dǎo)老師提示的課程設(shè)計指導(dǎo)書做參考綜合了其他資料，并最終匯總成這一份