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1、电力电子技术课程设计题目：单相交流电源自动稳压器 学院：信息 学院专业：电气工程及其自动化 姓名：班级：学号：指导老师：刘丹一、设计目的：通过课程设计，掌握电力电子电路及综合模拟电路，数字电路，自动控制设计的各环 节基本内容与要求，完成将来实际工程设计的必需的基础训练。二、设计内容：单相交流电源自动稳压器 调压方式：自耦变分级+晶闸管无触点开关+开环或闭环 自动控制性能指标：容量3KVA,输入2000240V,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、电源控制及保护显示电路等）的结构设计、设计原理说 明、电路图、
2、各元件的计算选择、及相关实验或仿真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：单相交流50HZ, 200240V1.3、输出空载电压：220+AV=220 + 5V1.4、调压方式：自耦变压器分档+晶闸管无触点开关+开环或闭环自动控制1.5、电源控制：空气开关+接触器+起动/停止按钮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、系统总体结构图：2.2、系统总体说明：当输入电压ui=2002
3、40V时，电压经过开关控制。当开关闭合时，开关控制电路电 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，送到调压控制装置 和自耦变压 器，在调压控制下，触发晶闸管，从而控制自耦变压器的变比k；最后电压 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电源控制、显示与保护电路设计(1) 电路图(电源开关、电源控制电路、保护电路)熔断器：4.55A压敏电阻耐压：450v电阻阻值:R1:150 Q R2:150Q接触器电压：AC220V电容：5uF(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J
4、C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：按下停止按钮开关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：单相交流50HZ 200240V空载输出电压分档：220V/220V，220V8, 220V16, 220V24根据等差分档原则：K=222/214=1.037最低档 Ul=(220/200 )*214/0.95=247.8U2k*U1=211.1 U=211.1-203.5=7.6V 取档差 V=8V分档为
5、：220V, 212V、204V、196V、228V、236V、244V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:(3)分档123U0(V)19620421245672202282362443.3调压主电路设计(1)电路图电流有效值：(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 20A36、控制电路设计11）控制电源电路同步信号输出波形：2) 触发电路(3) 输出电压检测电路L2GND二RS20KTVJ心心-LS
6、I 询GNDU0=UL 时调 R3 使 u0=0.20.4V。 U0=UH 时调 RW2 使 u03.5V,比运放饱 0.2V。和电压低即U0=ULUH时u0应有近3V的变化范围。运放可用LM324。4)单片机电路设计 仿真电路图：工作原理说明本设计是7档自动换档调压设计，对的输入电压分七档，各档输入电压变化03.84V范围分别为：Uo （V）244236236228228220220212212204204200200196输出档7654321本设计用的ADC0808为八位分辨率的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
7、六进制表示 这八档的为电压变化范围为：B0HB7H B7HBEH BEHC5H C5HCCH CCHD3H D3HDAH DAHE1H E1HE8H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可以接受的05V电压，通过ADC0808按照我们设定的时间周期对输出 电压进行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 行判断电压属于哪个电压范围，当控制电路信号源us的下降沿到来时，启动中断，由C51的输出口将信 单片机AT89C51 号输出，的处理将实现该时刻系统电压的显示和对出现的电压差进行修，同时显示 正，做到自动稳压 对应的输出
8、电压。调压算法设闭环离散I算法输出电Uo220+5=225V已输出最低档Y保持压档？下调1(2)控制周期T Uo检测电路稳定时间，取20个工 频周期流程图开始一启动A/D导通中延时转换，输间档入U0数字滤波U0225V是已输出最高档?I I回档已输出最低 1* 档？否上调一档输出并显 示五、系统电路图：附后六、元器件清单编号符号名称型号（规格）数量1FU1、 FU2目恢复保险丝RF-090B熔断电流22S1空气开天DZ10-250 Ie=201JC接触器JGL-220V-40A14QA常开按钮LA10-2H-220V-4015TA常团按钮nr” 一 r _ litLA10-2H-220V-40
9、16R1碳膜电阻150Q1/4W5%17R2碳膜电阻150Q1/4W + 5%18R3线绕电位器WX05019R4碳膜电阻 z v rr r L _ r _n_t5.1 Q1/4W5%110R5碳膜电阻5.1 Q1/4W5%111R6线绕电位器nr” 一 r _ litWL148112R7碳膜电阻100Q1/4W5%113YM压敏电阻14D471K114LED发光一极管AD22115D2普通整流一极管IN4001116D3稳压一极管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50V4.7UF
10、121C2铝电解电容10V 150UF122C3铝电解电容10V 150UF123C4铝电解电容夕 r夕.r丫，、-10V 150UF124C5铝电解电容10V 150UF125P1运算放大器LMV3581单片机设计部分元器件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：采用单片机技术的交流全自控稳压器，实现稳压器闭环自动稳压， 无须人为进行操作调压。单片机稳压系统会按照设定好的扫描
11、周期对系统电压进行周期 性扫描，并将扫描数据传送到单片机AT89C51进行处理，根据电压的比较来选择触发双 向晶闸管，实现电压的调节。（2）、调试，使用：1）当输入电压ui=200240V时，如235V （即在档6内），电压经过开关控制，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。开关控制电路电源显 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，送到调压控制装置和自耦变压器。在调压控 制电路，输入电压经过变压器与可变电阻，输入给控制电路，由ADC0808扫描并进行 A/D转换，然后送到单
12、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，完成情况，收获，体会，建议，意见）本次电力电子技术课程设计在超级紧张的时间里圆满完成，设计了结合单片机 技术的单相交流电源自动稳压器。本设计按照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。此次课程设计内容是最有难度，运用到多个科 目的知识，综合了电力电子电路、模拟电路、数字电路，、自动控制原理、单片机等学 科，使用了 Matlab、Protues、DXP Protel、Multisim软件进行仿真设计，对于本次课 程设计非常有难度的。
13、所遇到的问题蛮多的：设计时对元器件符号型号不熟悉，导致列 元件清单说不清；设计时，多个仿真软件都可以进行仿真，但是仿真的效果差别很 大，导致无法的得到想要的结果，最后通过咨询老师。通过此次课程设计掌握电力电子电路、模拟电路、数字电路、自动控制原理、单片机 的各环节基本知识，熟悉了 Matlab、Protues、DXP Protel、Multisim仿真软件，完 成了此次课程设计。同时，查阅了许多有关单相交流电源自动稳压器的知识，了解到这 一方面的发展。最后，由于这次课程设计涉及的知识广，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，对我们来说很痛苦的。因此建议老师 以后可以适当将设计时间延长，可以延迟到暑假阶段，让我们有充沛的时间去完成， 并且更加充分运用知识，通过实践去将理论知识更加深入理解。
单相交流电源自动稳压器课程设计汇编
