单相交流电源自动稳压器课程设计.docx
电力电子技术课程设计题目： 单相沟通电源自动稳压器学院：信息学院专业：电气工程及其自动化：班级： 学号：指导教师：丹一、设计目的：通过课程设计,把握电力电子电路及综合模拟电路,数字电路,自动掌握设计的各环节根本容与要求,完成将来实际工程设计的必需的根底训练。二、设计容：单相沟通电源自动稳压器调压方式：自耦变分级+晶闸管无触点开关+开环或闭环自动掌握性能指标：容量 3KVA，输入 2023240V，输出 220±5V三、设计要求1、学生在教师指导下，参照设计程序，完成系统总体方案设计、各环节(主电路、自动调压与触发电路、电源掌握及保护显示电路等)的构造设计、设计原理说明、电路图、各元件的计算选择、及相关试验或仿真2、分组作设计报告。3、上交完整的设计报告书四、设计程序1 设计要求与原始资料1.1 、容量：额定容量 3KVA 额定电压 220V 额定电流 15A1.2 、电源输入电压：单相沟通 50HZ，200240V1.3、输出空载电压：220±V=220±5V1.4 、调压方式：自耦变压器分档+晶闸管无触点开关+开环或闭环自动掌握1.5 、电源掌握：空气开关+接触器+ 起动/停顿按钮1.6 、保护：熔断器过流保护+压敏电阻过压保护1.7 、显示：输入有电发光二极管显示，输出电压表，分流器+电流表显示2、系统总体设计2.1 、系统总体构造图：2.2 、系统总体说明：当输入电压 ui=200240V 时，电压经过开关掌握。当开关闭合时，开关掌握电路电源显示，说明电路正处于工作状态；然后电压经过流过压保护装置，送到调压掌握装置和自耦变压器，在调压掌握下，触发晶闸管，从而掌握自耦变压器的变比 k；最终电压 ui 经过自耦变压器再经过电压电流显示，输出电压。3、系统环节电路设计3.1 电源掌握、显示与保护电路设计1电路图电源开关、电源掌握电路、保护电路熔断器：4.55A压敏电阻耐压：450v 电阻阻值:R1:150R2:150接触器电压：AC220V 电容：5F（2） 工作原理说明：1） 、电路闭合：当电源开关 S1 闭合，电源输入电压经过熔断器，按下起动按钮开关QA，接触器 JC 处于工作导通作态，使开关JC1、JC2 闭合，从而电路导通，发光二极光显示亮，工作状态正常。2） 、电路关断：按下停顿按钮开关 TA，开关电路断开，接触器JC 使开关 JC1 断开，从而整个电路断开。3.2 、自耦变压器设计(1) 输入额定电压 220V 电流 15A。(2)输出额定电压分档：输入电压：单相沟通 50HZ 200240V空载输出电压分档：220V/220V，220V±8，220V±16，220V±24 依据等差分档原则：K=222/214=1.037最低档 Ul<=(220/240)*222=203.5最高档 Um>=220/200*214/0.95=247.8 U2<k*U1=211.1U=211.1-203.5=7.6V取档差V=8V分档为：220V，212V、204V、196V、228V、236V、244V分档U V0注:最低档不过压(196/220)240=214V; 最高档不欠压:(244/220)200=222 输出额定电压分档如下表：1234567196204212220228236244（3） 电路图：3.3 调压主电路设计1电路图.(2)晶闸管选择：双向晶闸管电压: (23)*电源峰值电压=800V电流有效值: (23)*额定电流=50A。选型：确定触发电流 20mA3.5 输出显示与开关电路输出电压表：量程为 250V输出电流表：选带电阻的分流器电流表，量程为 20A3.6 、掌握电路设计1掌握电源电路12V电路图切换晶闸管时，沟通过 0 信号 us 下沿用于切换晶闸管。比较器可用 LM324。同步信号输出波形：2触发电路(3)输出电压检测电路U0=UL 时调 R3 使 u0=0.20.4V 。U0=UH 时调 RW2 使 u03.5V，比运放饱和电压低 0.2V。即 U0=ULUH 时 u0 应有近 3V 的变化围。运放可用 LM324。4单片机电路设计仿真电路图：工作原理说明UoV输出档本设计是 7 档自动换档调压设计，对 03.84V 的输入电压分七档，各档输入电压变化围分别为：2442362282202122042002362282202122042001967654321本设计用的 ADC0808 为八位区分率的 A/D 转换器，当输入 05V 电压时，对应的数字量为 00HFFH,即输入每变化 0.0196V 时，数据变化 1。则用十六进制表示这八档的为电压变化围为：B0HB7HB7HBEHBEHC5HC5HCCH CCHD3HD3HDAHDAHE1HE1HE8H档差为 8。外部输入电压 uo 通过变压器和整流器，转化成 A/D 转换器 ADC0808 可以承受的05V 电压，通过 ADC0808 依据我们设定的时间周期对输出电压进展扫描并将模拟信号转化成数字信号，将转换后的信号输入到 AT89C51 芯片进展推断电压属于哪个电压围，当掌握电路信号源 us 的下降沿到来时，启动中断，由 C51 的输出口将信号输出，单片机 AT89C51 的处理将实现该时刻系统电压的显示和对消灭的电压差进展修正，做到自动稳压,同时显示对应的输出电压。调压算法设计闭环离散 I 算法输出电压 Uo<220-5=215V à 已输出最高档？: Yà保持Nà上调 1 档输出电压 Uo>220+5=225V à 已输出最低档？: Yà保持Nà下调 1 档(2) 掌握周期 T> Uo 检测电路稳定时间, 取 20 个工频周期。流程图开头,导通中间档延时启动 A/D 转换，输入 U0数字滤波否是U0<215VU0>225V是是已输出最高档？已输出最低档？否否下调一档上调一档输出并显示编号符号名称型号规格数五、系统电路图：附后六、元器件清单:量1FU1、FU2自恢复保险丝RF-090B 熔断电流I=25A22S1空气开关DZ10-250 Ie=201JC接触器JGL-220V-40A14QA常开按钮LA10-2H-220V-4015TA常闭按钮LA10-2H-220V-4016R1碳膜电阻1501/4W±5%17R2碳膜电阻1501/4W±5%18R3线绕电位器WX05019R4碳膜电阻5.11/4W±5%110R5碳膜电阻5.11/4W±5%111R6线绕电位器WL148112R7碳膜电阻1001/4W±5%113YM压敏电阻14D471K114LED发光二极管AD22115D2一般整流二极管IN4001116D3稳压二极管2DW7A117VT1VT8双向晶闸管BTA06-600C818U1U8光电耦合器IC802819D1D3单相整流桥1B4B42420C1铝电解电容50V4.7UF121C2铝电解电容10V 150UF122C3铝电解电容10V 150UF123C4铝电解电容10V 150UF124C5铝电解电容10V 150UF125P1运算放大器LMV3581单片机设计局部元器件26U1集成电路AT89C51127U2集成电路74LS28228U3集成电路NOT129U5集成电路ADC0808130C1, C2电容30nf231C3电容10uf132R10电阻10k133X1晶振CRYSTAL1七、相关性能，调试，使用（1） 相关性能：承受单片机技术的沟通全自控稳压器，实现稳压器闭环自动稳压，无须人为进展操作调压。单片机稳压系统会依据设定好的扫描周期对系统电压进展周期性扫描，并将扫描数据传送到单片机 AT89C51 进展处理，依据电压的比较来选择触发双向晶闸管，实现电压的调整。（2） 、调试，使用：1当输入电压 ui=200240V 时，如 235V即在档 6，电压经过开关掌握，电源开关 S1闭合后，输入电压 ui 经过电路熔断器防止过流，按下开关 S2，接触器 J 处于工作导通作态，使开关 K、S3 闭合，从而电路导通。开关掌握电路电源显示，说明电路正处于工作状态；2然后电压经过过流过压保护装置，送到调压掌握装置和自耦变压器。在调压掌握电路， 输入电压经过变压器与可变电阻，输入给掌握电路,由 ADC0808 扫描并进展 A/D 转换，然后送到单片机 AT89C513经过单片机 AT89C5 处理，选择输出低电平给触发电路，从而触发选择到的双向晶闸管， 实现调压。八、总结设计过程，完成状况，收获，体会，建议，意见本次电力电子技术课程设计在超级紧的时间里圆满完成，设计了结合单片机技术的单相沟通电源自动稳压器。本设计依据课程设计指导书并结合多方面资料，并最终完成这一份完整的课程设计报告。此次课程设计容是最有难度，运用到多个科目的学问，综合了电力电子电路、模拟电路、数字电路,、自动掌握原理、单片机等学科，使用了 Matlab、Protues、DXP Protel、Multisim 软件进展仿真设计，对于本次课程设计格外有难度的。所遇到的问题蛮多的：设计时对元器件符号型号不生疏，导致列元件清单说不清；设计时，多个仿真软件都可以进展仿真， 但是仿真的效果差异很大，导致无法的得到想要的结果，最终通过询问教师。通过此次课程设计把握电力电子电路、模拟电路、数字电路、自动掌握原理、单片机的各环节根本学问,生疏了 Matlab、Protues、DXP Protel、Multisim 仿真软件，完成了此次课程设计。同时，查阅了很多有关单相沟通电源自动稳压器的学问，了解到这一方面的进展。最终，由于这次课程设计涉及的学问广，设计需要较长时间，需要强调的是在大三接近期末这段时间来做这个设计，对我们来说很苦痛的。因此建议教师以后可以适当将设计时间延长，可以延迟到暑假阶段，让我们有充分的时间去完成，并且更加充分运用学问，通过实践去将理论学问更加深入理解。
