電力電子技術(shù)課程設(shè)計--單相交流電源自動穩(wěn)壓器

1、<p>　　班級： </p><p>　　姓名： </p><p>　　學(xué)號： </p><p>　　指導(dǎo)老師： </p><p>　　成績： </p><p><b>　

2、　一、設(shè)計目的：</b></p><p>　　通過課程設(shè)計,掌握電力電子電路及綜合模擬電路,數(shù)字電路,自動控制設(shè)計的各環(huán)節(jié)基本內(nèi)容與要求,完成將來實際工程設(shè)計的必需的基礎(chǔ)訓(xùn)練。</p><p><b>　　二、設(shè)計內(nèi)容：</b></p><p>　　單相交流電源自動穩(wěn)壓器</p><p>　　調(diào)壓方式：自耦變

3、分級+晶閘管無觸點開關(guān)+開環(huán)或閉環(huán)自動控制</p><p>　　性能指標(biāo)：容量3KVA，輸入2000~240V，輸出220±5V</p><p><b>　　三、設(shè)計要求</b></p><p>　　1、學(xué)生在教師指導(dǎo)下，參照設(shè)計程序，完成系統(tǒng)總體方案設(shè)計、各環(huán)節(jié)(主電路、自動調(diào)壓與觸發(fā)電路、電源控制及保護(hù)顯示電路等)的結(jié)構(gòu)設(shè)計、設(shè)計

4、原理說明、電路圖、各元件的計算選擇、及相關(guān)實驗或仿真</p><p>　　2、分組作設(shè)計報告。</p><p>　　3、上交完整的設(shè)計報告書</p><p><b>　　四、設(shè)計程序</b></p><p>　　1 設(shè)計要求與原始資料</p><p>　　1.1、容量：額定容量3KVA額定電壓22

5、0V額定電流15A</p><p>　　1.2、電源輸入電壓：單相交流50HZ，200~240V</p><p>　　1.3、輸出空載電壓：220±ΔV=220±5V</p><p>　　1.4、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</p><p>　　1.5、電源控制：空氣開關(guān)+接觸器+ 起動/

6、停止按鈕</p><p>　　1.6、保護(hù)：熔斷器過流保護(hù)+壓敏電阻過壓保護(hù)</p><p>　　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</p><p><b>　　2、系統(tǒng)總體設(shè)計</b></p><p>　　2.1、系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖：</p><p>　　2.2、系

7、統(tǒng)總體說明：</p><p>　　當(dāng)輸入電壓ui=200～240V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。</p><p>　　3、系統(tǒng)環(huán)節(jié)電路設(shè)計</p><p

8、>　　3.1電源控制、顯示與保護(hù)電路設(shè)計</p><p>　　（1）電路圖（電源開關(guān)、電源控制電路、保護(hù)電路）</p><p>　　熔斷器：4.5~5A</p><p>　　壓敏電阻耐壓：450v</p><p>　　電阻阻值:R1:150Ω</p><p><b>　　R2:150Ω</b>

9、;</p><p>　　接觸器電壓：AC220V</p><p><b>　　電容：5μF</b></p><p>　?。?）工作原理說明：</p><p>　　1）、電路閉合：當(dāng)電源開關(guān)S1閉合，電源輸入電壓經(jīng)過熔斷器，按下起動按鈕開關(guān)QA，接觸器JC處于工作導(dǎo)通作態(tài)，使開關(guān)JC1、JC2閉合，從而電路導(dǎo)通，發(fā)光二極光

10、顯示亮，工作狀態(tài)正常。</p><p>　　2）、電路關(guān)斷：按下停止按鈕開關(guān)TA，開關(guān)電路斷開，接觸器JC使開關(guān)JC1斷開，從而整個電路斷開。</p><p>　　3.2、自耦變壓器設(shè)計</p><p>　　(1)輸入額定電壓 220V 電流 15A 。 </p><p>　　(2)輸出額定電壓分檔：</p><

11、p>　　輸入電壓：200~240V 選取設(shè)計輸出電壓216~224V</p><p>　　則：K=224/216=1.037 </p><p><b>　　根據(jù)等差分檔原則：</b></p><p>　　最低檔Ul<=(220/240)*224=205.3</p><p>　　最高檔Um>=（2

12、20/200）*216/0.95=250</p><p>　　U2<k*U1=212.9 </p><p>　　△U=212.9-205.3=7.6V</p><p>　　取檔差△U=7V均勻分檔：220V、227V、234V、241V、248V、255V>250 V</p><p>　　213V、206V、199V<2

13、05.3V</p><p>　　檔間配合：206/199=1.035<1.037</p><p>　　輸出額定電壓分檔如下表： </p><p><b>　　電路圖：</b></p><p>　　3.3調(diào)壓主電路設(shè)計</p><p><b>　?。?）電路圖</b>&l

14、t;/p><p>　　.(2)晶閘管選擇：雙向晶閘管</p><p>　　電壓: (2~3)*電源峰值電壓=800V </p><p>　　電流有效值: (2~3)*額定電流=50A。</p><p>　　選型：確定觸發(fā)電流20mA</p><p>　　3.5輸出顯示與開關(guān)電路</p><p>　　

15、3.6、控制電路設(shè)計</p><p>　?。?）電源與同步信號電路</p><p><b>　　電路圖</b></p><p><b>　　同步信號輸出波形：</b></p><p><b>　?。?）觸發(fā)電路</b></p><p><b>

16、　　輸出電壓檢測</b></p><p>　?。?）單片機(jī)電路設(shè)計</p><p><b>　　仿真電路圖：</b></p><p><b>　　工作原理說明</b></p><p>　　Uo=[199 206 213 220 227 234 241 248 255]</p>

17、<p>　　Uo=52.1674uo+18.8579</p><p>　　uo=(Uo-18.8579)/52.1674</p><p>　　uo=[3.4532 3.5873 3.7215 3.8557 3.9899 4.1241 4.2583 4.3924 4.5266]</p><p>　　本設(shè)計是八檔自動換檔調(diào)壓設(shè)計，對3.4532~5V的輸入

18、電壓分八檔，各檔電壓變化范圍分別為：</p><p>　　3.4532~3.5873 3.5873~3.7215 37215~3.8557 3.8557~3.9899, </p><p>　　3.9899~4.1241 4.1241~4.2583 4.2583~4.3924 4.3924~4.5266</p><p>　　本設(shè)計用的ADC0808為八位分

19、辨率的A/D轉(zhuǎn)換器，當(dāng)輸入0~5V電壓時，對應(yīng)的數(shù)字量為00H~FFH,即輸入每變化0.0196V時，數(shù)據(jù)變化1。</p><p>　　則用十六進(jìn)制表示這八檔的為電壓變化范圍為：</p><p>　　B0H~B7H B7H~BEH BEH~C5H C5H~CCH</p><p>　　CCH~D3H D3H~DAH DAH~E1H E1H~E8H</

20、p><p>　　檔差為7。外部輸入電壓uo通過變壓器和整流器，轉(zhuǎn)化成A/D轉(zhuǎn)換器ADC0808可以接受的0~5V電壓，通過ADC0808按照我們設(shè)定的時間周期對輸出電壓進(jìn)行掃描并將模擬信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號，將轉(zhuǎn)換后的信號輸入到AT89C51芯片進(jìn)行判斷電壓屬于哪個電壓范圍，當(dāng)控制電路信號源us的下降沿到來時，啟動中斷，由C51的輸出口將信號輸出，單片機(jī)AT89C51的處理將實現(xiàn)該時刻系統(tǒng)電壓的顯示和對出現(xiàn)的電壓差進(jìn)行修

21、正，做到自動穩(wěn)壓,同時顯示對應(yīng)的輸出電壓。</p><p><b>　　流程圖</b></p><p><b>　　系統(tǒng)電路圖：附后</b></p><p><b>　　六、元器件清單:</b></p><p>　　相關(guān)性能，調(diào)試，使用：</p><p>

22、;　　（1）相關(guān)性能：采用單片機(jī)技術(shù)的交流全自控穩(wěn)壓器，實現(xiàn)穩(wěn)壓器閉環(huán)自動穩(wěn)壓，無須人為進(jìn)行操作調(diào)壓。單片機(jī)穩(wěn)壓系統(tǒng)會按照設(shè)定好的掃描周期對系統(tǒng)電壓進(jìn)行周期性掃描，并將掃描數(shù)據(jù)傳送到單片機(jī)AT89C51進(jìn)行處理，根據(jù)電壓的比較來選擇觸發(fā)雙向晶閘管，實現(xiàn)電壓的調(diào)節(jié)。</p><p>　?。?）、調(diào)試，使用：</p><p>　　1）當(dāng)輸入電壓ui=200~240V時，如235V（即在檔6內(nèi)）

23、，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)S2，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)；</p><p>　　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，輸入給控制電路,由ADC0808掃描并進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，然后送到單片機(jī)AT89C51&

24、lt;/p><p>　　3）經(jīng)過單片機(jī)AT89C5處理，選擇輸出低電平給觸發(fā)電路，從而觸發(fā)選擇到的雙向晶閘管，實現(xiàn)調(diào)壓。</p><p>　　八、總結(jié)（設(shè)計過程，完成情況，收獲，體會，建議，意見）</p><p>　　經(jīng)過這段時間我們小組共同地努力，電力電子的課程設(shè)計最終都完成了！這個課程設(shè)計綜合了PLC、電力電子、單片機(jī)、自動控制等課程的知識，還運用到了Matlab、

25、Protues、DXP Protel、Multisim軟件進(jìn)行仿真，所以在考試月的這段日子里做起這個設(shè)計真的十分費力！</p><p>　　在這個設(shè)計當(dāng)中，我主要是負(fù)責(zé)單片機(jī)控制這塊的，在我理解了設(shè)計題目后就開始著手編程仿真，經(jīng)過不斷地學(xué)習(xí)和在張瑛老師的指導(dǎo)下，最終也成功的完成了單片機(jī)的調(diào)壓換檔設(shè)計。在做這個編程的過程雖然很痛苦，錯誤不斷地出現(xiàn)，然后又得要把程序修改一遍，把程序完善，做得幾乎腦袋都出現(xiàn)亂碼了，但是