2000W电烤箱设计.doc

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1、摘 要 为解决电烤箱的温度控制问题，设计了一种新型的电烤箱温度控制w2000电路，利用晶闸管构成交流调压电路，调节电烤箱电热丝电压，从而改变电烤箱的温度，可实现连续调温变速，满足人们对不同食品烘烤温度的不同要求。该电路利用两个晶闸管反并联后串联在交流电路中，通过对晶闸管的控制来控制交流输出。在每半个周波内通过对晶闸管开通相位的控制，可以方便地调节输出电压的有效值。用晶闸管触发电路来有效的控制晶闸管的导通与截止，来完成对电烤箱交流调压电路的工作控制，用阻容吸收网络和快速熔断器来防止晶闸管因过电压或过电流造成的损坏。通过计算对晶闸管、触发电路、阻容吸收网络、快速熔断器各个器件进展选择。测试结果明确

2、，该电路具有较好的温度控制能力，且经济性好，工作稳定可靠。关键词：交流调压电路；晶闸管；晶闸管触发电路；电路保护目 录第 1 章 绪论 11.1 电力电子技术概况 11.2 本文设计内容 3第 2 章 烤箱温度控制电路设计 42000w2.1 烤箱温度控制总体设计方案 42000w2.2 具体电路设计 52.2.1 主电路设计 52.2.2 控制电路设计 72.2.3 保护电路设计 102.3 元器件型号选择 142.4 系统仿真 172.4.1 matlab仿真软件简介 172.4.2 单项交流调压电路仿真模型建立 182.4.3 单项交流调压电路仿真波形与数据分析 22第 3 章 课程设计

3、总结 30参考文献 31第 1 章 绪论1.1 电力电子技术概况电力电子技术分为电力电子器件制造技术和变流技术整流，逆变，斩波，变频，变相等两个分支。现已成为现代电气工程与自动化专业不可缺少的一门专业根底课，在培养该专业人才中占有重要地位。电力电子学 Power Electronics这一名称是在上世纪 60 年代出现的。1974 年，美国的 W.Newell 用一个倒三角形如图对电力电子学进展了描述，认为它是由电力学、电子学和控制理论三个学科交叉而形成的。这一观点被全世界普遍承受。“电力电子学和“电力电子技术是分别从学术和工程技术2 个不同的角度来称呼的。一般认为，电力电子技术的诞生是以 1

4、957 年美国通用电气公司研制出的第一个晶闸管为标志的，电力电子技术的概念和根底就是由于晶闸管和晶闸管变流技术的开展而确立的。此前就已经有用于电力变换的电子技术，所以晶闸管出现前的时期可称为电力电子技术的史前或黎明时期。70 年代后期以门极可关断晶闸管GTO，电力双极型晶体管BJT，电力场效应晶体管Power-MOSFET为代表的全控型器件全速开展全控型器件的特点是通过对门极既栅极或基极的控制既可以使其开通又可以使其关断，使电力电子技术的面貌焕然一新进入了新的开展阶段。80 年代后期，以绝缘栅极双极型晶体管IGBT 可看作 MOSFET 和 BJT 的复合为代表的复合型器件集驱动功率小，开关速

5、度快，通态压降小，载流能力大于一身，性能优越使之成为现代电力电子技术的主导器件。为了使电力电子装置的结构紧凑，体积减小，常常把假如干个电力电子器件与必要的辅助器件做成模块的形式，后来又把驱动，控制，保护电路和功率器件集成在一起，构成功率集成电路PIC。目前 PIC 的功率都还较小但这代表了电力电子技术开展的一个重要方向。利用电力电子器件实现工业规模电能变换的技术，有时也称为功率电子技术。一般情况下，它是将一种形式的工业电能转换成另一种形式的工业电能。例如，将交流电能变换成直流电能或将直流电能变换成交流电能；将工频电源变换为设备所需频率的电源；在正常交流电源中断时，用逆变器见电力变流器将蓄电池的

6、直流电能变换成工频交流电能。应用电力电子技术还能实现非电能与电能之间的转换。例如，利用太阳电池将太阳辐射能转换成电能。与电子技术不同，电力电子技术变换的电能是作为能源而不是作为信息传感的载体。因此人们关注的是所能转换的电功率。电力电子技术是建立在电子学、电工原理和自动控制三大学科上的新兴学科。因它本身是大功率的电技术，又大多是为应用强电的工业服务的，故常将它归属于电工类。电力电子技术的内容主要包括电力电子器件、电力电子电路，电力电子装置与其系统。电力电子器件以半导体为根本材料，最常用的材料为单晶硅；它的理论根底为半导体物理学；它的工艺技术为半导体器件工艺。近代新型电力电子器件中大量应用了微电子

7、学的技术。 电力电子电路吸收了电子学的理论根底，根据器件的特点和电能转换的要求，又开发出许多电能转换电路。这些电路中还包括各种控制、触发、保护、显示、信息处理、继电接触等二次回路与外围电路。利用这些电路，根据应用对象的不同，组成了各种用途的整机，称为电力电子装置。这些装置常与负载、配套设备等组成一个系统。电子学、电工学、自动控制、信号检测处理等技术常在这些装置与其系统中大量应用。1.2 本文设计内容根据交流-交流变流电路的分支，在每半个周波内通过对晶闸管开通相位的控制，调节输出电压的有效值，这种电路就是交流调压电路。本文利用交流调压电路，通过对晶闸管触发角的控制来调节输出电压，通过合理计算设置

8、参数，改变电烤箱电热丝的电压，从而改变电烤箱的温度，并实现连续调温。满足人们对不同食物烘烤温度的不同要求。晶闸管的正常工作的导通条件概况总结起来有四条：1.当晶闸管承受反向电压，无论门极是否有触发电流，晶闸管都不导通 2.只有在晶闸管承受正向电压并且门极有触发电流时晶闸管才能导通 3.晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用，不论门极触发电流是否存在，晶闸管都保持导通 4.只有在晶闸管承受反向电压时，使流过晶闸管的电流降到某一数值以下才会截止。根据晶闸管的正常工作特性，根据具体要求通过计算，选择适宜的晶闸管，以与可靠的触发电路与保护电路，通过触发电路，改变触发角的大小，使得晶闸管可靠安全且满足环境需

9、要的导通。对单相交流电的电压进展调节的电路，用在电热制电炉，烤箱、交流电动机速度控制、灯光控制和交流稳压器等合。与其他电路相比，例如自耦变压器调，交流调压电路控制便，可以方便的调节输出电压有效值，而且调节速度快，装置的重量轻、体积小，有色金属耗也少，更急经济。在电路中只具有单一的交流电压，产生的电流，电压都以一定的频率随时间变化。第 2 章 烤箱温度控制电路设计W20002.1 烤箱温度控制总体设计方案 W2000烤箱的温度控制需要使市电通过交流变换，转化为需要的交流电。交流-交流变流电路，即把一种形式的交流变成另一种形式的交流的电路。在进展交流-交流变流时，可以改变相关的电压电流、频率和相数

10、等。对于单相交流电的电压进展调节的电路可用于温度控制、交流电动机调速控制、灯光控制等场合。与其他调压方式相比，交流调压电路控制方便、经济可靠，调节速度快，装置的重量轻、体积小，减少能源消耗，结构原理简单。因此，本方案采用交流调压电路来进展对电烤箱的连续温度控制。总体设计框图如下： 对框图个局部功能进展简单的说明介绍：交流电为市电输入，为V220主电路提供电能；由单项交流调压电路产生连续可调的输出电压有效值来实现对电烤箱温度的控制；由晶闸管触发电路来实现晶闸管的导通与截止；由保护电路包括过电流保护、过电压保护来实现整体电路的可靠工作，防止电力电子器件由于故障损坏；输出连续可调的交流电为电烤箱提供

11、经济可靠的电能。2.2 具体电路设计 2.2.1 主电路设计 输 入V220 交 流 电单 项 交 流调压电路输出连续可调交流电触 发 电 路保 护 电 路 图 2.2.1.1 主电路图与主电路波形图从工作电路图与波形图可以看出，在交流电源的正半周和负半周，分别对VT1 和 VT2 的移相控制角进展控制就可以调节输出电压负半周起始时刻，均为电压过零时刻。在时，对 VT1 施加触发脉冲，当 VT1 正向0t偏置而导通时，负载电压波形与电源电压波形一样；在时，电源电压过t零，因电阻性负载，电流也为零，VT1 自然关断。在时，对 VT2 施加t触发脉冲，当 VT2 正向偏置而导通时，负载电压波形与电

12、源电压波形一样；在时，电源电压过零，VT2 自然关断。2t上述电路在触发延迟角为时，负载电压有效值、负载电流有效值、0U0I晶闸管电流有效值和电路的功率因数分别为：VTI 2sin21)()sin2(11210UtdtUU2.2.1.1 (2.2.1.2)RUI00 (2.2.1.3)222sin1 (21)()sin2(210121IRUtdRtUIVT (2.2.1.4)2sin2110UUSP根据电路图波形与以上公式可以看出，的移向 X 围为。当0时，相当于晶闸管一直导通，输出电压为最大值，。随着的增010UU 大，逐渐减小。直到时，。此外，=0 时，功率因数为 1，随0U00U着角度增

13、大，输入电流滞后于电压且发生畸变，功率因数也随之降低。由公式2.2.1.1得，当，取得最大值，且所以00UVUU22010,由公式2.2.1.2得,由公式2.2.1.32.242000)220(220PURAI1 . 90得。根据求得参数，对所需器件进展选择，限制工作电压与电流。AIVT6.52.2.2 控制电路的设计2.2.2.1 触发信号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根本形式。1.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

14、间加适当的直流电压，如此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。假如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。2.交流信号：在晶闸管门极与阴极间参加交流电压，当交流电压时，晶闸管导10UU 通。是保证晶闸管可靠触发所需的最小门极电压值，改变值，可改变触发1U0U延迟角 。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，可通过交流电压值来调节，调节的变化 X 围较小0U。03.脉冲信号：在晶闸管门极触发电路中使用

15、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。2.2.2.2 触发电路的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展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如下要求：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

16、，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、温度稳定性与与主电路的电气隔离。根据以上要求分析，采用 KC05 移相触发器进展触发电路的设计。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 触发芯片具有锯齿波形好，移相 X 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。图2.2.2.2.1为 KC05 引脚图，同步电压由 KC05 的 15、16 脚输入，在T

17、P1 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 X 围如何变化。 图 2.2.2.2.1 KC05 引脚图 图 2.2.2.2.2 KC05 内部各点波形图2.2.2.3 KC05 工作原理KC05 内部电路内部电路如图2.2.2.2.3所示，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局部时间几乎都能使 V1、V2 处于完全导通状

18、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。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

19、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。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，起比拟放大作用。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环节产生脉冲输出。脉冲形成环节由 VD8、V12、VI3、VI4，脚 13 外接电容 c2、脚 l0 外接电阻R2 组成。VI1 截止时调整偏置电阻 R2 使 VI2 导通，与此同时

20、，C2 经 VD8、VI2充电，极性为左正右负。当 V11 导通时，电容 c2 上的电荷以反压的形式加于VD8 与 VI2 发射结两端，迫使 VI2 截止。复合管 VI3、VI4 为输出驱动管 在 VI2截止期间，VI3 基极为高电平，通过外接驱动电路触发双向晶闸管。同时 C2 由15 伏电源、R2、V11 反向充电，脚 l0 端电压逐步上升，当该电压大于 VD8 和V12 开启电压时，Vl2 导通，VI3、VI4 截止，输出脉冲终止。调节时间常数R2、C2 的大小就能获得适宜的脉冲宽度。KC05 引脚相关电压波形如图所示。 假如将 KC05 的脚 2 与脚 12 相连，便组成了失交保护环节，

21、所谓“失交 就是指一旦移相电压大于锯齿波电压峰值时 V9、V10、V11、VI2 保持导通，V13 V14 保持截止，电路无脉冲输出，失交保护环节保证了移相电压与锯齿波失交时晶闸管仍保持全导通。图 2.2.2.2.3 KC05 内部电路内部电路2.2.2.4 KC05 电参数KC05的电参数 ：电源电压：外接直流电压 +15V，允许波动 5(10功能正常 )。电源电流： l2mA。同步电压： l0V。同步输入端允许最某某步电流：3mA(有效值 )。移相X围：l70(同步电压30V，同步输入电阻 10k)。移相输入端偏置电流 l0A。锯齿波幅度： 78.5V。输出脉冲：a脉冲宽度： l00s2

22、ms(通过改变脉宽阻容元件达到)。b脉冲幅度： 13V。c最大输出能力： 200mA(吸收脉冲电流 )。d输出反压： BVceol8V(测试条件： Ie=100A允许使用环境温度： -l070。)2.2.3 保护电路的设计为防止被保护元件的绝缘完好而采取手段，即被保护元件上出现高于整定电压整定电压小于元件绝缘击穿电压，防止被保护元件的载流局部通过一定电流而不损坏，而通过电流超过其最大电流时动作，切断电路，保护元件个载流局部完好。因此，在电力电子电路中，除了电力电子器件参数选择适宜，触发电路设计良好以外，采用适宜的电力电子器件保护也是必要的。电力电子器件的保护通常采用过电压保护和过电流保护，下面

23、分别来对这两种保护方法进展阐述。1、过电压保护电力电子装置中可能发生的过电压分为外因过电压和内因过电压两类。外因过电压主要包括操作过电压和雷击过电压。内因过电压主要来自于内部器件的开关过程，包括换向过电压和关断过电压，下面进展分析。 由分闸、合闸等开关操作引起的过电压，电网侧的操作过电压会由供电变压器电磁感应耦合，或由变压器绕组之间存在的分布电容静电感应耦合过来。为过电压外因。由于晶闸管或者与全控型器件反并联的续流二极管在换相完毕后不能立刻恢复阻断能力，因而有较大的反向电流流过，使残存的载流子恢复，而当恢复了阻断能力时，反向电流急剧减少，这样的电流突变会因线路电感而在晶闸管阴阳极之间或与续流二

24、极管反并联的全控型器件两段产生过电压。过压保护就是根据电路中产生的不同过电压的部位参加不同的保护电路，当达到一定电压值时，自动开通保护电路，使过电压通过保护电路形成通路，消耗过压储存的电磁能量，从而使过压的能量不会加到主开关器件上，保护了电力电子器件。图2.2.3.1)示出了过电压保护措施与其配置位置，各电力电子装置可视具体情况采用其中的几种。其中和 RCD 为抑制内因过电压的措施，其功能3RC已经属于缓冲电路的 X 畴，图中 F 为避雷针，D 为变压器静电屏蔽层，C 为静电感应过电压抑制电容，为阀侧浪涌过电压抑制用 RC 电路，为阀侧浪涌1RC2RC过电压抑制用反向阻断式 RC 电路，RV

25、为电敏电阻过电压抑制器，为直流4RCRC 抑制电路。抑制外因过电压措施中，采用 RC 过电压抑制电路是最常见的，其典型连接方式如图(2.2.3.2)所示。图 2.2.3.1 过电压抑制措施与配置位置图 2.2.3.1 过电压抑制措施与配置位置本装置的主电路的过电压保护电路可以使用阻容保护电路来实现。将阻容吸收网络并联在晶闸管两端，当晶闸管两端的电压过大时时，利用电容两端电压不能突变的特性，有效地抑制电路中的过电压。与电容串联的电阻能消耗掉局部过压能量，同时抑制电路中的电感与电容产生的振荡，单相交流调压的过压保护电路如图(2.2.3.3)所示。图 2.2.3.1 过电压保护电路2、过电流保护晶闸

26、管设备发生过电流可能是晶闸管损毁、触发电路或控制系统有故障等，当电力电子电路运行不正常或者发生故障时，可能会发生过电流，由于电力电子期间的电流过载能力相对较差，必须对变换器进展适当的过流保护。针对这些情况，出了用软件实现保护外，本次设计采用在硬件电路中参加快速熔断器来保护晶闸管的过电流。快速熔断器是熔断器的一种，快速熔断器主要用于半导体整流元件或整流装置的短路保护。由于半导体元件的过载能力低，只能在极短时间内承受较大的过载电流，因此要求短路保护具有快速熔断的功能。快速熔断器的熔丝出了具有一定形状的金属丝外，还会在上面点上某种材质的焊点，其目的是为了使熔丝在过载情况下迅速断开。快速熔断器突出“快

27、，也就是灵敏度高，当电路电流过载，熔丝在焊点的作用下，迅速发热，迅速断开熔丝，好的快速容断体效率相当高，主要用来保护可控硅和一些电子功率远见的安全。在选择快熔是应考虑一下问题：1电压等级应根据熔断后快熔实际承受的电压来确定。2) 电流容量也应按其主电路中的接入方式和主电路连接形式确定。快熔一般与电力半导体器件串联连接。3快熔的值应小于被保护器件的允许的值。tI2tI24) 为保证熔体在正常过载情况下不熔化，应考虑其时间-电流特性。根据以上信息，设计出过电流保护如图2.2.3.2。图 2.2.3.2 过电流保护电路2.3 元器件型号选择1、主电路的元件选择。 2、触发电路元件型号通过查阅相关工程

28、手册，KC05 触发器适合本电路的要求，KC05 的电参数如下：电源电压：外接直流电压 +15V，允许波动 5(10功能正常 )。电源电流： l2mA。同步电压： l0V。同步输入端允许最某某步电流：3mA(有效值 )。移相X围：l70(同步电压30V，同步输入电阻 10k)。移相输入端偏置电流 l0A。锯齿波幅度： 78.5V。输出脉冲：a脉冲宽度： l00s2 ms(通过改变脉宽阻容元件达到)。b脉冲幅度： 13V。c最大输出能力： 200mA(吸收脉冲电流 )。d输出反压： BVceol8V(测试条件： Ie=100A允许使用环境温度： -l070。) 3、阻容吸收网络的元件型号 对过电

29、压的阻容吸收元件进展选择，阻容元件参数的计算公式如下： (2.3.1)226USICNem (2.3.2)RIcPC2)43( (2.3.3)620010*2fCUXUICC通过计算，由主电路的分析可知流过晶闸管的电流不超过 10A，所以我们可以选择 RC电路中的 R 和 C 分别为 R=100、。fC0.1VUC4504、快速熔断器的选择快熔的额定电流应按它所保护的元件实际流过的平均电流()来选择，FUIdvtI而不是根据元件型号上标出的额定电流来选择，计算熔断器参数的公式如)(avTI下： 2.3.4dvtFUII)5 . 12 . 1 ( (2.3.5)20IIdVT计算可得。AIFU)

30、825. 646. 5(目前常用的快熔有：小容量 RLS(螺旋式)系列、大容量 RTK插入式系列、RS0汇流排式系列、RS3 系列、RSF 系列等。通过上述计算，我们选择熔断器型号为 RS-308，管号 Y4，额定电压为250V，额定电流 10A 的圆管型螺栓连接快速熔断器。图 2.3.1 总体电路图2.4 系统仿真2.4.1 matlab 仿真软件简介matlab 是美国 MathWorks 公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以与数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括matlab 和 Simulink 两大局部。matlab 是 matrix&laborat

31、ory 两个词的组合，意为矩阵工厂矩阵实验室。是由美国 mathworks 公司发布的主要面对科学计算、可视化以与交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以与非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以与必须进展有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言如C、Fortran的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。matlab 和 Mathematica、Maple 并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。matlab 可以进

32、展矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。matlab 的根本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用 matlab 来解算问题要比用 C，FORTRAN 等语言完成一样的事情简捷得多，并且 matlab 也吸收了像 Maple 等软件的优点，使 matlab 成为一个强大的数学软件。在新的版本中也参加了对 C，FORTRAN，C+，JAVA 的支持。本文主要应用 matlab 中的 simulink 局部。matlab 中的 Simuli

33、nk 仿真软件实际上提供了一个系统级的建模与动态仿真的图形用户环境，凭借 matlab 在科学上的强大功能，建立了从设计构思到最终要求的可视化桥梁，大大弥补了传统设计和开发的不足。2.4.2 单项交流调压电路仿真模型的建立2.4.2.1 参数分析计算根据任务要求：1、交流电源：单相 220V。2、输出电压在 0220V 连续可调。3、输出电流最大值 10A。4、负载为 2000W 电烤箱。5、根据实际工作情况，最小控制角取 2030左右o作如下数据分析： 根据公式可知假如要输出电压在 0220V 连续可调，如此将输出的电压的两个极值和代入公式中，计算得出的取值 X 围是，但实际V0V2200上

34、要求是最小控制角在 2030左右，因此把和分别代入到公式2030中可以计算得出，取其平均值为，0299.21901U8089.21601U9194.217avU因此电压的取值 X 围是。9194.21700U计算流过晶闸管的电流值，根据要求输出电流量最大为，如此根据公式A102.2.1.3得晶闸管的电流有效值，计算功率因数：根据公式AIVT07. 72.2.1.4 ，计算得将根据实际工作情况，最小控制角取0.9902030考虑进去。其他参数已在前文计算完毕，在这里不再复述。2.4.2.2 模型建立1建立一个仿真模型的新文件。在 MATLAB 的菜单栏上点击 File，选择 New，再在弹出菜单

35、中选择 Model，这时出现一个空白的仿真平台，在这个平台上可以绘制电路的仿真模型。 2.在 simulink 菜单下面找到 simpowersystems 从中找出所需的晶闸管，交流电源，电压表，电流表，示波器，阻感负载等。3.将找到的模型正确的连接起来，如图所示为仿真电路图，表2.4.2.2.1为器件所在位置。图 2.4.2.2.1 matlab 仿真电路图表 2元器件模块名 用途AC Voltage交流电压源Thyristor晶闸管，用于调压Series of RLC branch串联 RLC 支路容性负载Pulse Generator脉冲触发器PowerGUI电力图形用户接口Volta

36、ge measurement电压表Current measurement电流变Scope示波器Ground接地装置 触发脉冲参数设置如如下图所示:1.2.触发脉冲宽度pulse width设置为 53.相位滞后phase delay也就是触发角可设为 0-0.01 之间的任意数，他们之间的对应关系如下：表 2负载参数设置因为负载为电阻性负载，电感电容不存在,本次仿真中的负载为电阻性，其参数设置如如下图所示图 2.4.2.2.2 负载参数设置电源参数设置电源电压设为 220V，频率设为 50Hz,相位角设为 0，如需改变可另行设置采样时间设为 0。仿真器设置为便于观察波形，将仿真时间设为 0.0

37、6三个周期，仿真算法solver设为 ode23t，其他参数设为默认，设置好后的参数如如下图所示：触发角相位滞后P1相位滞后 P2换算公式200.0111301174512590151201671501831802相位滞后 P1=(触发角/180)相位滞后 P2=(触发角/180)图 2.4.2.2.3 仿真器参数设置2.4.3 单项交流调压电路仿真波形与数据分析2.4.3.1 仿真波形图2 .24R（a）触发角为 20b触发角为 30(c触发角为 45(d)触发角为 90(e) 触发角为 120(f 触发角为 150g触发角为 180图 2.4.3.1.1 仿真波形图(上为放大，下为缩小)2

38、.4.3.2 波形分析以上各图分别为触发角为 20、30、45、90、120、150、180时所得的仿真波波形，图中第一个波形为触发脉冲的波形，第二个波形为负载电流的波形，第三个波形为负载电压的波形。当负载为电阻性负载时，负载电压和负载电流波形一致，随着触发角的增大，波形的占空比减小，电流和电压出现断续。当触发角为 20时，波形趋近完整的正弦波；当触发角为度时180时，波形为一条直线。要求控制角对输出电压的移相可控区域是U。把角等于 20、30、45、90、120、150、1800018020分别代入公式得到和的关系。角度U2U 2.4.3.2.12209955. 0UU 2.4.3.2.22

39、3099. 0UU 2.4.3.2.324579 . 0UU 2.4.3.2.429071. 0UU 2.4.3.2.52150671. 0UU 2.4.3.2.60U180第 3 章 课程设计总结这次电力电子课程设计，让我收获了很多东西。从抽题到设计，从理论到实践，在整整一个星期的日子里学到很多很多的东西，不仅巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，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，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。这次课程设计也为我们

40、以后的学习打下根底。指导我们在以后的学习，多动脑的同时，要善于自己去发现并解决问题，还让我知道了最重要的是心态，在你拿到题目时会觉得困难，但是只要充满信心，就肯定会完成的。在此次的设计过程中，最主要的局部就是交流调压局部，通过查找资料我更进一步地熟悉了单相交流调压电路的原理以与触发电路的设计。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与时纠正了，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、。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，掌握得不够结实，通过这次课程设计，巩固了所

41、学的知识。在这此设计中开始我还是遇到了很多困难，因为对课本知识理解的还是不够透彻。所以在初次设计出的东西都存在很大的缺陷。通过几次修改，终于达到了要求在设计电路时有很多不合理的地方，导致连接电路图时产生了不良影响，不出现真实结果。在进展matlab仿真时出现了只有一半波形的情况，通过检查与发现，积极查找资料才找到了解决问题的方法从而获得了正确答案。本次课程设计让我明白，只有积极寻找错误，改正错误，深刻记住错误，才能让我们理解更透彻，学到更多，更结实。参考文献参考文献1王兆安，X 进军编2陈伯时编.电力拖动自动控制系统，第四版，机械工业，20023X 有根编.自动控制原理，某某大学，20034吴

42、晓燕，X 双选在自动控制中的应用M某某：某某电子科技大学，20065王兆安,黄俊编6赵良炳编.现代电力电子技术根底.：清华大学，19997郝万新主编.电力电子技术.化学工业, 20028910 林渭勋编. 现代电力电子电路,某某:某某大学,200311X 凤君编.正弦波逆变器,:科学,200212 李 宏编.电力半导体器件与其驱动集成电路,:机械电子工业 200313罗佑新,X 龙庭,李敏编.灰色系统理论与其在机械工程中的应用,某某:国防科技大学,200114末嘉祖编.灰色系统理论与其应用M，科学，199915清华大学电子学教研组编.模拟电子技术根底简明教程,高等教育,198516 肖峰编.专用集成电路 KC05 与应用，中国知网，199417林忠岳编.电力电子变换技术M.某某，某某大学,1991.