单相变压器概念[范文大全]

第一篇：单相变压器概念

上海昌日电子科技有限公司 电力谐波治理解决方案 单相变压器

上海昌日电子科技有限公司是专业制造高低压电抗器，变压器厂家，欢迎新老顾客来电咨询。变压器有：BK变压器，JBK变压器，JBK3变压器，SG变压器等，种类有 输入电抗器，输出电抗器，直流电抗器，串联电抗器，高压串联电抗器等 厂家直销 价格低，品质优。现货供应，欢迎新老顾客咨询 目录 单相变压器的意义 2 单相变压器的性能分析 3 单相变压器的局限性 4 单相变压器的应用场合 1单相变压器的意义

第一，相同容量的单相变压器比三相变压器三相变压器 的供应商用铁减少20%，用铜减少10%。尤其是采用卷铁芯结构时，变压器的空载损耗可下降15%以上，这将使单相变压器的制造成本和使用成本同时下降，从而获得最佳的寿命周期成本。

第二，在电网中采用单相供电系统，可节省导线33%～63%，按经济电流密度计算，可节约导线重量42%，按机械强度计算，可降低导线消耗66%。因此可降低整个输电线路的建设投资。这在我国地域广阔的农村和城镇的路灯照明及居民生活用电方面是很有意义的。

第三，单相变压器由于结构简单，适合大批量的现代化生产，有品质源于专业 专业电抗器供应商 www.xiexiebang.com

上海昌日电子科技有限公司 电力谐波治理解决方案 利于提高产品质量和效益。

第四，适于引入新技术、新材料、新工艺，获得技术加分，党的十六届五中全会提出把节约资源作为基本国策，“十一五”规划《纲要》进一步把“十一五”时期单位GDP能耗降低20%左右作为约束性指标。在这个大背景下，降损附加值高的新产品将大有所为。在线损理论计算时可以发现，80%的线路损失发生在20%的主干线上，因此缩短低压主干线距离，就可以大大减少低压线损，由于单相变压器重量轻，可以灵活安装在电杆上使用，便于深入负荷中心，就近降压供电，提高供电质量。一般单相变压器在小范围内供电，发生故障波及面小，利于提高供电可靠性。同时，因为单相变压器重量轻，安装维护方便，使用灵活，可以单相使用，也可以三台组成三相变压器使用。

2单相变压器的性能分析

定量分析

同容量的单相变压器损耗较 S11三相变压器损耗低。以 50 kVA为例 ． D12—50单相变压器与 S11—50三相变压器指标 比较表中可 以看出．采用 D12—50单相变压器供 电比采用 S11—50三相变压器 1年可节约 电能 =10 E8 760(一Po)+8 760(尸 — 1)]=[(120 W一72 W)x8 760 h+(870 W一660 W)x8 760 hxO．3 ]×10。=586 kWh。式 中 ： 1为D12—50的空载损耗 ； 为 S11—50的空载损耗 ；为 D12—50的负载损耗 ； 为 S11—50的负载损耗 ；K为变压器负载系数。

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定性分析

采用单相变压器解决 了电压质量低的问题。为提高农网电压合格率、供 电可靠性和低压线路降损工作打下了坚实基础。也为老百姓做 了件实事。

采用单相变压器断了小业主钻政策空子、挤 占公用变压器容量的念头。让他们 自愿地 申请安装专用变压器。在一定程度上提高了供 电企业的经济效益。此外。单相变压器安装调换简便，大大缩短 了事故处理时间。变压器噪音分贝下降。有利于环保。

采用单相变压器解决城乡结合部的居民用 电题，投资不大，改造快捷。采用集束导线等新材料、新工艺，美化了环境，受到居 民普遍欢迎。

3单相变压器的局限性

首先，单相变压器由于电压单一，只能应用于照明或小型电机，应用范围具有局限性。而我国农村因有副业和作坊，不能广泛推广，即使用，也只是作为三相供电制度的补充使用。在顺平供电公司，单相变压器得到应用，一是应用于深山区，居民分散，用电负荷小，基本没有动力应用，可大大减少线路投资;二是应用于路灯。其次，是单相变压器所引起的引高压进负荷中心容易受到人们的抵制。现在人们法制观念提高，对于居住环境的关心也非常重视，没有哪个业主愿意电业部门在门前树根“旗杆”，上面挂有变压器，带有高压电，并且还发出噪音。同时，现在的房地产商人只要求电力方便，他们却不愿意自己的蓝图里出现电力设施的影子。一是怕电磁辐射，二是怕危险，三是怕影响景观。现在电力部门收费到品质源于专业 专业电抗器供应商 www.xiexiebang.com

上海昌日电子科技有限公司 电力谐波治理解决方案 户，线路损失是电力部门的事情，业主与开发商没有义务为电力部门提供方便。4单相变压器的应用场合 单相变压器主要适用于以下场所：

①对于城乡结合部居民生活用 电．可视情况采用 1户或几户共用 1台单相变压器的方式供电；

②对于郊区及集镇小工业等较 为发达地区．可采用单相变压器和三相变压器共存的方式 ．单相变压器用于供居 民生活用 电，三相变压器供工业用电；

③对于路灯、大型广告牌等不需要三相供电的负荷，采用单相变压器供电；

④对于农村零散单相用 户．采用就地安装单相变压器方式．可解决电压质量低的问题；⑤县城郊区拆迁安置房基本为一户一楼，采用单相变压器，施工方便，布置合理。

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第二篇：单相变压器DH15技术参数及产品特点

单相变压器DH15-M-30/10

产品概述

我公司生产的单相变压器采用柱上悬挂安装方式，体积小，基建投资小，减小了低压供电半径，可降低低压线损60%以上。变压器采用全密封结构，过负荷能力强，连续运行可靠性高，维护简单。适用于分散性负荷供电方式，具有较好的节能效果。

该变压器采用非晶合金或硅钢片铁心、一次性成形桶式油箱，具有低损耗、低噪音、高机械强度等特点。

我公司也可生产全自保护单相柱上变压器，该变压器指在单相柱上变压器的高压侧及低压侧配置一些保护用的元器件，从而达到保护变压器及网络安全的目的。全自保护单相变压器对雷电、短路和过载能起自身保护作用，能保护输配电线路不致因变压器自身故障而引起断电。

供电部门或用户可根据情况选择以下不同的保护类型

序号 1 2 3 4

保护型式 CSP型 SP型

CP型

普通型 高压负荷开关

有

有

有

无

高压熔断器

有

有

有

无

避雷器

有

有

无

无

低压过流断路器

有

无

有

无

第三篇：小型单相变压器的设计和绕制报告[最终版]

小型单相变压器的设计和绕制

班 级: 姓 名： 学 号： 指导 教师： 赵炜平日 期： 6月21日

目录

一、小型单相变压器简介

二、变压器的基本结构及工作原理

三、实例计算

四、结论

五、心得体会

一、小型单相变压器简介

变压器是通过电磁耦合关系传递电能的设备，它的用途非常广泛变压器是电能输配的主要电器设备。实际上，它在变压的同时还能改变电流，还可改变阻抗和相数。小型变压器指的是容量1000V.A以下的变压器。最简单的小型单相变压器由一个闭合的铁心和绕在铁心上的两个匝数不同、彼此绝缘的绕组构成。

二、变压器的基本结构及工作原理

一般的电力变压器是由铁心、绕组及其附件组成的。铁心构成变压器的磁路部分，绕组构成变压器的电路部分。

变压器的功能主要有：电压变换；阻抗变换；隔离；稳压（磁饱和变压器）等，变压器常用的铁心形状一般有E型和C型铁心。变压器是利用电磁感应原理将某一电压的交流换成频率相同的另一电压的交流电的能量的变换装备。变压器的主要部件是一个铁心和套在铁心上的两个绕组，如图（1）所示。一个绕组接电源，称为原绕组（一次绕组、初级），另一个接负载，称为副绕组（二次绕组、次级）。原绕组各量用下标1表示，副绕组各量用下标2表示。原绕组匝数为N1，副绕组匝数为N2。

图（1）变压器结构示意图

理想状况如下（不计电阻、铁耗和漏磁），原绕组加电压u1，产生电流i1，建立磁通，沿铁心闭合，分别在原副绕组中感应电动势e1和e2。

三、实例计算

如上图所示，已知：SN100VA

U122V0 U224V

U336V

U4110V

1、计算变压器的额定容量SN100VA

2、铁芯截面的计算及铁芯片的选择（磁密的选择）①计算铁心截面积A A＝κ0SN

截面积计算系数K0的估算值可以取K0=1.35因此，A＝κ0SN=1.35100=13.5（cm2）

② 铁心中柱宽度a与铁心叠厚b的计算,根据表3.参数a、b的选取可以近似取a=28mm 因此，b=110F/a=110*13.5/28=53.03 mm 此时b/a=53.03/28=1.89满足b=(1.2~2)a的通常要求。③铁芯片的选择

由于是小容量变压器，所以其铁心形式采用壳式。

3、计算绕组线圈匝数

①求出每伏电压应绕的匝数 N103450000 N0= 3（匝/V）AE4.44fBmABm式中的Bm=1.1T(铁心材料国热轧硅钢片)②根据N0和各线圈额定电压求出各线圈的匝数

N1=N0U1=3*220=660 N2=（1.05~1.10）N0 U2=1.10*3*24=80 N3=（1.05~1.10）N0 U3=1.10*3*36=119 N4=（1.05~1.10）N0 U4=1.10*3*110=363

4、计算导线直径d 导线的截面积：Ac=I/j.S =1.15*117.65/220=0.615(A)U1 Ac1=0.615/2.5=0.246 mm2 I1(1.1~1.2)d1II1.130.715I0.56mm jj同理可求：Ac2=2.25 mm2 d2=1.70 mm Ac3=1.50 mm2 d3=1.39 mm Ac4=0.49 mm2 d4=0.62mm 4 根据所求解的数据：可取原边的材料为高强度聚酯包线QZ0.07副边的材料为高强度聚酯包线QZ0.11

5、核算变压器绕组所占铁芯窗口的面积

对一般的小型电源变压器，其工作环境、温升情况无特殊要求，工作电压为220V，其间绝缘可用牛皮纸，其厚度为0.07mm，线圈间的绝缘 可采用2-3层牛皮纸或0.12mm的青壳纸，采用现成的16x28线圈框架。

①根据选定的铁心窗高h计算没层可绕的匝数ni N10.9[h(2~4)]0.9x[423]/0.6852（匝）

d10.9[h(2~4)]0.9x[423]/1.8220（匝）N2d20.9[h(2~4)]0.9x[423]/1.5124（匝）N3d30.9[h(2~4)]0.9x[423]/0.7448（匝）N4d4

②每组绕组需绕的层数mi为：

M1=N1/n1=660/52=13(层)M2=N2/n2=80/20=4(层)M3=N3/n3=119/24=5(层)M4=N4/n4=363/48=8(层)③每绕组厚度

timi(dii)=13x(0.68+0.07)+0.12=9.87(毫米)

timi(dii)=4x(1.82+0.07)+0.12=7.68（毫米）



timi(dii)=5x(1.51+0.07)+0.12=8.02（毫米）

timi(dii)=8x(0.74+0.07)+0.12=6.6(毫米)④所有总绕组的t为：

t(t0t1t2...tn)(1.1~1.2)

=1.2x(1+9.87+7.68+8.02+6.6)=39.8(毫米)⑤变压器绕组所占铁芯窗口的面积为：S=h*t=42x39.8=1671.6

6、如何绕制

（a）起绕时，在导线引线头上压入一条用青壳纸或牛皮纸片做成的长绝缘折条，（b）绕线时，通常按照一次侧绕组→静电屏蔽→二次侧高压绕组→二次侧低压绕组的顺序，依次叠绕。当二次侧绕组的组数较多时，每绕制一组用万用表检查测量一次。

(c)每绕完一层导线，应安放一层层间绝缘，并处理好中间抽头，导线自左向右排列整齐、紧密，不得有交叉或叠线现象，绕到规定匝数为止。

(d)绕组线头的紧固

(e)绕组线尾的紧固

(f)当绕组绕至近末端时，先垫入固定出线用的绝缘带折条，待绕至末端时，把线头穿入折条内，然后抽紧末端线头

(g)取下绕组，抽出木质芯，包扎绝缘，并用胶水粘牢。

绕线的方法

对无框骨架的，导线起绕点不可紧靠骨架边缘；对有边框的，导线一定要紧靠边框板。

如图引出线的连接 绕线时，绕线机的转速应与掌握导线的那只手左右摆动的速度相配合，并将导线稍微拉向绕组前进的相反方向约5°左右，以便将导线排紧。

四、结论

通过上面的设计可知：有容量的选择；铁芯截面的计算及铁芯片的选择（磁密的选择）；计算每个绕组匝数;

一、二次电流的绕组导线截面的选择；根据已知绕组的匝数、线径、绝缘厚度等核算变压器绕组所占铁芯窗口的面积；最后计算铁芯和绕组的重量。一般的小容量单相变压器的计算内容有四种部分：容量的确定；铁心尺寸的确定；绕组的计算；绕组排列及铁心尺寸的最后确定。变压器的效率80%~90%。对小容量变压器应考虑内部压降，为使在额定负载时二次侧有额定电压应适当的增加二次侧绕组匝数，约增加5%~10%的匝数。通过铜损的测定可知，小型变压器的的质量可以从他的空载损耗和短路损耗判断出来，越小越好，同时工作温度也会低，并有很好的负载，通过空载电流的测定，铁损较大的变压器，发热量大，安培匝数设计要是不合理，空载电流会大增，就会造成温升增大，有损寿命。单相变压器是具有两个线圈的变压结构：变压器主要是由铁心和绕组组成：

1铁心是变压器的主磁路，又作为绕组的支撑骨架。铁心分铁心柱和铁轨两不分，铁心柱上装有绕组，铁轨是联系两个贴心柱的部分。2变压器绕组构成设备的内部电路，它与外界的电网直接相接，是变压器中最重要的部件，常把绕组比做变压器的核心。

五、心得体会

在这一星期的设计过程中让我知道了变压器的一些相关东西。在此过程中，通过查找大量资料，请教老师，以及不懈的努力，不仅培养了独立思考，动手设计的能力，在各种其他的能力上也都有了不同程度的提高，更重要的是在设计的过程中，我们学会了很多学习的方法。而这是日后最为实用的，真的是受益匪浅，要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践、在学习、在实践。

通过本次课程设计，我掌握了查阅资料的本领，在编辑公式与排版过程中大量运用计算机基础知识，同时，我也对其进行了学习，另外在本次设计过程中我深深感受到合作在工作中的作用于队友合作更是一件快乐的事情，只有彼此都努力维护才能将大家作品做的更加完美，而团队合作也是当今社会所提倡的。而这些正是我们这些新时代的大学生所缺乏的。但是经过这次的实训，我相信自己在这方面得到了显著地进步这将是我在这次实训中的最大收获。

第四篇：单相半波整流电路教案

单相半波整流电路教案

课题：单相半波整流电路

教学目标：利用实物展示、挂图和演示实验现象来引导学生理解整流的概念和作用，激发学生的兴趣，促进教育学的配合。

能力目标：帮助学生掌握单相半波整流电路的结构、工作原理及负载电压和电流的计算。

培养学生分析和检修整流电路故障的能力。

教学重点和难点

单相半波整流电路的工作原理分析，输出电压极性和波形分析及负载直流电压电流的计算。

课前教具准备

1N4007小功率整流二极管一只、手机充电器及其配套锂电池、教学方法

实物展示法、实验演示法、讲练结合法、启发诱导法

教学活动

一：复习提问：

（1）：教师拿出一个1N4007的小功率整流二极管复习半导体二极管的结构与符号。（2）：提问二极管的单向导电性并请同学们画出二极管的正、反向偏置电压的电路图。

二：导入新课：

（一）：师生互动环节（教师展示手机充电器对锂电池充电过程）

师：同学们我们现在使用的手机锂电池的低压直流电能是从哪里得来的呢？ 生：是手机充电器供给的（学生异口同声的回答）

师：是的。充电器直接引入的是市电220V，50HZ的交流电能，而手机锂电池需要存储的是低压直流电能，那么请同学们思考下充电器是如何给锂电池充电的呢？ 生：先降压后变换（少数学生能回答）

师：对了。所以今天这两堂课我们就要一起来学习如何将电网中220V、50HZ的交流电能变换成脉动的低压直流电能--------单相半波整流电路（板书）

（二）：引出课题：

（板书）整流：将交流电压变换成脉动的直流电压。（板图）

三：讲授新课：

0

（一）：单相半波整流电路的结构与工作原理（板书）

教师提示：“单相”一词是指输入整流电路的交流电是单相交流电。而“半波”一词同学们可在下面讲授的半波整流原理中自己总结，到时老师请同学们回答。（任务驱动法教学可集中学生的听课注意力）1：电路结构组成（板书）（板图）

分析各元器件的作用：

（1）电源变压器T：将220V交流电压变换为整流电路所要求的低压交

流电压值。（2）：整流二极管V：利用二极管的单相导电性进行整流。（5）：负载RL：是某一个具体的电子电路或其它性质的负载。

2：工作原理（板书）教师引导：输入整流电路的交流电压来自于电源变压器的二次绕组输出端，在分析整流原理时应将交流电压分成正、负半周两种情况来考虑。另外为了分析方便，变压器T应假设为无损耗的理想元件，整流二极管V应为理想二极管，负载为纯电阻性负载。

（1）：单相半波整流电路的整流原理（板书）

整流过程的核心就是利用整流二极管的单向导电性。注：图中的灯只是用来检验整流二极管的导通与截止的情况，在实际电路中人眼时看灯灭的情况，在这里目的是让学生更好地理解整流二极管截止的现象。

（2）：V导通时的电流回路分析（板书）

教师提问：①：上面分析了半波整流电路的工作原理，由此可以回答什么是半波整流。（请学生回答）

②：若在上面图中把整流二极管V极性对调后整理电路的原理又怎样分析呢？（给1分钟时间学生自行分析后再讲解，起到了举一反三的作用）

探究活动：通过整流二级管导通时电流的分析，可以进一步理解整流电路的工作原理，同时有利于整流电路的故障分析和检修。在整流电路回路中任意一个点出现开路故障都将造成无电流输出。（设置几个开路和短路故障，要求学生分析和排除故障现象，提高学生解决实际问题的能力。）（3）：输出电压极性与电压电流波形分析(板书)设变压器：次级绕组电压为：

u2(t)2U2sint

分析内容：整流电路输出电流由上而下流过负载RL，在RL上的压降为输出电压UL，因为输出电压为单向脉动的直流电压，所以它有正负极性，在RL上输出上正下负的电压。

探究活动：将整流二极管V极性对调后输出电压极性与电压电流的波形又是怎样呢？（学生自行分析）

（二）：负载电压、电流计算与整流二极管的选取（板书）

1：负载电压电流计算（板书）

由输出电压极性与电压电流波形分析可知，负载所得半波整流电压虽然方向不变，但大小总是随时间变化，数学理论可证明输出直流电压UL为一个周期内电压的平均值（半波整流电压的平均值是交流电压峰值的1倍）即：

输出电压：U2 2U2≈045U2(板书)

输出电流:ILULU0452（板书）RLRL2：整流二极管的选取

在电路图中分析可知整流二极管截止时所承受的最高反向电压为u2的峰值即：可见选URM2U2,整流二极管在正向导通时最大的整流电流IOM应大于负载电流IL，用整流二极管应: IOM>IL(板书)URM>2U2(板书)3：讲解例题（利用PPT展示）

通过例题讲解可以帮助学生掌握选用整流二极管的方法。

四：课堂小结：

（1）：单相半波整流电路广泛应用于电工电子技术中，其整流的原理是利用二极管的单向导电性。

（2）：由于半波整流电路所采用元器件较少，所构成的电路简单、成本低，但从输出电压的波形图上可以看出输出的直流电压低、脉动大，变压器一半的时间未利用，所以效率较低，只适用于对脉动要求不高的场合。（可引导学生小结）

（3）：在选用整流二极管时应重点考虑最大的整流电流和最高的反向工作电压。

五：板书板图设计

单相半波整流电路

整流：将交流电压变换成脉动的直流电压。

（一）：单相半整流电路的结构与工作原理

1：电路结构组成

2：工作原理（1）：单相半波整流电路的整流原理

（2）：V导通时的电流回路分析

（3）：输出电压极性与电压电流波形分析

（二）：负载电压、电流计算与整流二极管的选取 1：负载电压电流计算

输出电压：U2 2U2≈045U2

输出电流:ILULU0452 RLRL2：整流二极管的选取

IOM>IL URM>2U2

第五篇：单相交流调压电路课程设计

单相交流调压电路的设计

单相交流调压电路的设计 单相交流调压电路设计任务及设计目的..............................2 1.1 电路设计任务....................................................2 1.2 电路设计目的....................................................2 1.3 主电路的原理分析................................................2 1.4主电路器件的选择................................................3 2 设计方案及选择..................................................5 3 单相交流调压电路的设计..........................................5 3.1 主电路的设计....................................................5 3.2 控制电路的设计..................................................6 3.2.1触发信号的种类................................................6 3.2.2触发电路设计..................................................7 3.2.3总的电路图....................................................8 4单相交流调压电路仿真结果及结果分析...............................8 4.1 仿真结果........................................................8 4.2 结果分析.......................................................11 5 单相交流电压电路设计总电路图...................................12 总 结.........................................................13 参考文献.........................................................14 单相交流调压电路的设计 单相交流调压电路设计任务及设计目的

1.1 电路设计任务 进行设计方案的比较，并选定设计方案。2 完成单元电路的设计和主要元器件的说明。3 完成主电路的原理分析，各主要元器件的选择。4 驱动电路的设计。5 电路的仿真。1.2 电路设计目的

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。1.3电阻性负载的交流调压器的原理分析

其晶闸管VT1和VT2反并联连接，与负载电阻R串联接到交流电源上。当电源电压U2正半周开始时刻触发VT1，负半周开始时刻触发VT2，形同一个无触点开关。若正、负半周以同样的移相角α触发VT1和VT2，则负载电压有效值随α角而改变，实现了交流调压。移相角为α时的输出电压u的波形，如图1-1所示。

图1-1A 电阻性负载单相交流调压电路及波形图

1.4 主电路的原理分析

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 单相交流调压电路的设计

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，本次实验对阻感负载予以重点讨论。图中的2个晶闸管也可以用一个双向晶闸管代替。在交流电源u1的正半周和负半周，分别对2个晶闸管的移相控制角进行控制就可以调节输出电压。单相交流调压电路的主电路图如下图

图1-1B 单相交流调压主电路

1.5主电路器件的选择

主电路中所用到得器件比较少，主要是200V单相交流电源，2个反并联的晶闸管，还有一个阻感负载。其中2反并联的晶闸管可用一个双相晶闸管代替，阻感负载可以用一个电阻和一个电感串联，也可以用一个串联谐振代替2个反并联的晶闸管。

晶闸管的选择： 选择正反向电压

可控硅在门极无信号，控制电流Ig为0时，在阳(A)一一阴(K)极之间加(J2)处于反向偏置，所以，器件呈高阻抗状态，称为正向阻断状态，若增大UAK而达到一定值VBO，可控硅由阻断突然转为导通，这个VBO值称为正向转折电压，这种导通是非正常导通，会减短器件的寿命。所以必须选择足够正向重复阻断峰值电压(VDRM)。在阳一一阴极之间加上反向电压时，器件的第一和第三PN结(J1和J3)处于反向偏置，呈阻断状态。当加大反向电压达到一定值VRB时可控硅的反向从阻断突然转变为导通状态，此时是反向击穿，器件会被损坏。而且VBO和VRB值随电压的重复施加而变小。在感性负载的情况下，如磁选设备的整流装置。在关断的时候会产生很高的电压(∈=-Ldi/dt)，如果电路上未有良好的吸收回路，此电压将会损坏可控硅器件。因此，器件也必须有足够的反向耐压VRRM。

可控硅在变流器(如电机车)中工作时，必须能够以电源频率重复地经受一定的过电压而不影响其工作，所以正反向峰值电压参数VDRM、VRRM应保证在正常使用电压峰值的2-3倍以上，考虑到一些可能会出现的浪涌电压因素，在选择代用参数的时候,只能向高一档的参数选取。

选择额定工作电流参数

可控硅的额定电流是在一定条件的最大通态平均电流IT，即在环境温度为+40℃和规定冷却条件，器件在阻性负载的单相工频正弦半波，导通角不少于l70℃的电路中，单相交流调压电路的设计

当稳定的额定结温时所允许的最大通态平均电流。而一般变流器工作时，各臂的可控硅有不均流因素。可控硅在多数的情况也不可能在170℃导通角上工作，通常是少于这一角度。这样就必须选用可控硅的额定电流稍大一些，一般应为其正常电流平均值的1.5-2.0倍。选择门极(控制级)参数

可控硅门极施加控制信号使它由阻断变成导通需经历一段时间，这段时问称开通时间tgt，它是由延迟时间td和上升时间tx组成，tr是从门极电流脉冲前沿的某一规定起(比如门极电流上升到终值的90％时起)到通态阳极电流IA达到终值的10％那瞬为止的时间隔，tr是阳极电流从l0％上升到90％所经历的时间。可见开通时间tgt与可控硅门极的可触发电压、电流有关，与可控硅结温，开通前阳极电压、开通后阳极电流有关，普通可控硅的tgt10μs以下。在外电路回路电感较大时可达几十甚至几百μs以上(阳极电流的上升慢)。在选用可控硅时，特别是在有串并联使用时，应尽量选择门极触发特征接近的可控硅用在同一设备上，特别是用在同一臂的串或并联位置上。这样可以提高设备运行的可靠性和使用寿命。如果触发特性相差太大的可控硅在串联运行时将引起正向电压无法平均分配，使tgt较长的可控硅管受损，并联运行时tgt较短的可控硅管将分配更大的电流而受损，这对可控硅器件是不利的。所以同一臂上串或并联的可控硅触发电压、触发电流要尽量一致，也就是配对使用。

在不允许可控硅有受干扰而误导通的设备中，如电机调速等，可选择门极触发电压、电流稍大一些的管子(如可触发电压VGT>2V,可触发电流IGT：>150mA)以保证不出现误导通，在触发脉冲功率强的电路中也可选择触发电压、电流稍大一点的管。在磁选矿设备中，特别是旧的窄脉冲触发电路中，可选择一些VG、IG低一些的管子，如VGT<1.5V、IGT在≤100mA以下。可减少触发不通而出现缺相运行。以上所述说明在某些情况下应对VGT和IGT参数进行选择。(以上举例对500A的可控硅参考参数)选择关断时间(tg)

可控硅在阳极电流减少为0以后，如果马上就加上正向阳极电压，即使无门极信号，它也会再次导通，假如在再次加上正向阳极电压之前使器件承受一定时间的反向偏置电压，也不会误导通，这说明可控硅关断后需要一定的时间恢复其阻断能力。从电流过O到器件能阻断重加正向电压的瞬间为止的最小时闻间隔是可控硅的关断时间tg，由反向恢复时间t和门极恢复时间t构成，普通可控硅的tg约150-200μs，通常能满足一般工频下变流器的使用，但在大感性负载的情况下可作一些选择。在中频逆转应用，如中频装置、电机车斩波器，变频调速等情况中使用，一定要对关断时间参数作选择，一般快速可控硅(即kk型晶闸管)的关断时间在10-50μs，其工作频率可达到1K-4KHZ；中速可控硅(即KPK型晶闸管)的关断时间在60-100μs，其工作频率可达几百至lKHZ，即电机车的变频频率。晶闸管工作原理 单相交流调压电路的设计

晶闸管由四层半导体（P1、N1、P2、N2）组成，形成三个结J1（P1N1）、J2（N1P2）、J3（P2N2），并分别从P1、P2、N2 引入A、G、K 三个电极，如图6.0(左)所示。由于具有扩散工艺，具有三结四层结构的普通晶闸管可以等效成如图6.0（下）所示的两个晶闸管T1（P1-N1-P2）和（N1-P2-N2）组成的等效电路。

图1-2晶闸管原理图 设计方案及选择

由于题目要求输出电压范围为0～100V，所以方案可选电阻性负载或阻感性负载。本电路采用单相交流调压器带阻感负载时的电路图如图2-1所示，在负载和交流电源间用两个反并联的晶闸管VT1，VT2相连。

图2-1 电阻负载单相交流调压电路 单相交流调压电路的设计

3.1 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 单相交流调压电路的设计

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。图3-1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3-1工作波形图

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。

3.2 控制电路的设计

3.2.1触发信号的种类

晶闸管由关断到开通，必须具备两个外部条件：第一是承受足够的正向电压；第二是门极与阴极之间加一适当正向电压、电流信号(触发信号)。门极触发信号有直流信号、交流信号和脉冲信号三种基本形式。

直流信号：

在晶闸管加适当的阳极正向电压的情况下，在晶闸管门极与阴极间加适当的直流电

单相交流调压电路的设计

压，则晶闸管将被触发导通。这种触发方式在实际中应用极少。因为晶闸管在其导通后就不需要门极信号继续存在。若采用直流触发信号将使晶闸管门极损耗增加，有可能超过门极功耗；在晶闸管反向电压时，门极直流电压将使反向漏电流增加，也有可能造成晶闸管的损坏。

交流信号：

在晶闸管门极与阴极间加入交流电压，当交流电压uc=ut时，晶闸管导通。ut是保证晶闸管可靠触发所需的最小门极电压值，改变u。值，可改变触发延迟角α。这种触发形式也存在许多缺点，如：在温度变化和交流电压幅值波动时，触发延迟角不稳定，可通过交流电压u。值来调节，调节的变化范围较小(00≤α≤900)。

3脉冲信号：

在晶闸管门极触发电路中使用脉冲信号，不仅便于控制脉冲出现时刻，降低晶闸管门极功耗，还可以通过变压器的双绕组或多绕组输出，实现信号的隔离输出。因此，触发信号多采用脉冲形式。3.2.2触发电路设计

晶闸管触发电路的作用是产生符合要求的门极触发脉冲，保证晶闸管在需要要的时刻有阻断转为导通。广义上讲，晶闸管触发电路往往还包括对其触发时刻进行控制的相位控制电路，但这里专指脉冲的放大和输出环节。晶闸管触发电路应满足下列要求：1）触发脉冲的宽度应保证晶闸管可靠导通，对反电动势负载的变流器应采用宽脉冲或脉冲列触发； 2）触发脉冲应有足够的幅度，对户外寒冷场合，脉冲电流的幅度应增加为器件最大触发电流的3-5倍，脉冲前沿的陡度也许增加，一般需达1-2A/us；3）所提供的触发脉冲应不超过晶闸管门极的电压、电流和功率定额，且在门极伏安特性的可靠触发区域之内；4）应有的抗干扰性能、温度稳定性及与主电路的电气隔离。

根据以上要求分析，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3-2所示：

图3-2

KC05移相触发器构成的触发电路 单相交流调压电路的设计

3.2.3总的电路图

本次设计的总的电路图如图3-3所示系统原理图如图3-4所示

图3-3 总电路图

图3-4系统原理方框

主电路其实是比较简单的，一个均值为200V的电压源，2个反并联的晶闸管，还有一个阻感负载。触发电路的设计相对复杂，不过其实触发电路产生的触发信号也可以用2个脉冲波代替，脉冲的周期与电源的周期相同，但是2个脉冲要错开半个周期的时间，也就是0.01秒。

4单相交流调压电路仿真结果及结果分析

4.1 仿真结果

本单相交流调压电路仿真是在MATLAB软件中的simulink环境下组建的电路模型，图4-1为单相交流调压电路的模型图，图中触发脉冲g1和触发脉冲g2分别是反向并联晶闸管模块VT1，VT2的触发脉冲电路。

单相交流调压电路的设计

图4-1 单相交流电压电路仿真电路图

图4-2 a=0度时，单相交流调压电路波形

图4-3 a=30度时，单相交流调压电路波形

单相交流调压电路的设计

图4-4 a=60度时，单相交流调压电路波形

图4-5 a=90度时，单相交流调压电路波形

图4-6 a=150度时，单相交流调压电路波形

单相交流调压电路的设计

图4-7 a=180度时，单相交流调压电路波形

4.2 结果分析

上面图4-2---图4-7给出了分别为0度、30度，60度，90度、150度和180度时单相交流调压电路的纯电阻负载的电压和电流的仿真波形。

当晶闸管触发控制角=0时，U=U2，负载两端的电压U和流过其电流IRL的波形均为正弦波。当>0时，U、Irl的波形为非正弦波，控制角从0-180度范围改变时，输出电压有效值U从U2下降到0，控制角对输出电压U的移相可控区域是0---180度。把角等于0度、30度，60度，90度、150度和180度分别代入下式

U12U2sintdtU21212212sin2

56可求得

U0U2U30=U2sin00U261U234sin(26)3U2340.99U2

U60U2U90U212sin(23)2U22U230.9012sin(22)512U201U220.71U150U2 12sin(2)512U201U220.67111 单相交流调压电路的设计

U180U212sin(2)U2000

观察图4-2图4-7的仿真波形，可得到随着角增大，负载两端电压U的波形的曲线部分的宽度越来越窄，则其有效值将不断减小。

由此可知，理论分析与仿真结果是一致的。在Simulink 环境下利用电力系统模块库中的电力电子器件组建单相交流调压纯电阻电路，并对电路进行相应的理论分析和仿真实验。仿真实验结果表明，通过控制角的大小，单相交流调压电路能够得到很好的调压结果。单相交流电压电路设计总电路图如图5-1

图5-1单相交流电压电路总电路图 单相交流调压电路的设计

总 结

通过电力电子技术课程设计，我加深了对课本专业知识的理解，平常都是理论知识的学习，在此次课程设计中，真正做到了自己查阅资料、完成一个基本汇编程序的设计。在此次的设计过程中，我更进一步地熟悉了单相交流调压电路的原理以及触发电路的设计。当然，在这个过程中我也遇到了困难，通过查阅资料，相互讨论，我准确地找出错误所在并及时纠正了，这也是我最大的收获，使自己的实践能力有了进一步的提高，让我对以后的工作学习有了更大的信心。通过这次课程设计使我懂得了只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，通过这次课程设计，把以前所学过的知识重新温故，巩固了所学的知识。

通过单相半波交流电路的设计，使我加深了对整流电路的理解，让我对电力电子该课程产生了浓厚的兴趣。对于一个电路的设计，首先应该对它的理论知识很了解，这样才能设计出性能好的电路。整流电路中，开关器件的选择和触发电路的选择是最关键的，开关器件和触发电路选择的好，对整流电路的性能指标影响很大。在这次课程设计过程中，碰到的难题就是对晶闸管的相关参数的计算，因为在学习中没能很好的系统的总结晶闸管相关知识。在整个课程设计中贯穿的计算过程没能很好的把握。在今后的学习中要认真总结经验，对电力电子课程进行补充。为以后深入的学习自动化专业做铺垫。通过这次课程设计我对于文档的编排格式、原理图波有了一定的了解，这对于以后的毕业设计及工作需要都有颇大的帮助，在完成课程设计的同时我也在复习一遍电力电子技术这门课程，把以前一些没弄懂的问题基本掌握了。

单相交流调压电路的设计

参考文献

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致 谢

感谢指导王老师为期一周的悉心指导，在这次设计中，使我了解了和学到了许多书本所没有的东西，扩充了自己的知识，开发了自己的思考能力，提高了自己在制作实物过程中的动手能力。比如说，WORD的应用，matlab的应用，现在终于可以很熟练的使用这个软件了，这对我以后做课程设计是有非常大的帮助的。因为必须完成课程设计，所以必须在网上，在书上找相关的资料，这让我花了大量的时间，在这些时间里，让我体会到了学习的充实的快乐，也让我在现实中把书本上的知识学习的更完善。感谢石老师可以给我这样的机会去学习，去锻炼，希望以后的学习中，会有更多这样的机会。