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1、广东海洋大学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：由气工程及其白动化姓名：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2000240M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3KVAM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 A V=220 5V1.4、 调压方式：自耦变压器分档+品闸管无触点开关+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：调压拄制2.2、 系统总体说明
3、：当输入电压ui=200240V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)FU1FUSE熔断器：4.55A压敏电阻耐压：450v 电阻阻值:R1:150 QR2:150Q 接触器电压：AC220V 电容：5(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
4、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, 220V 8, 220V 16, 220V 24根据等差分档原则：K=222/214=1.037最低档 Ul=(220/200) *214/0.95=247.8U2 川但入口到 n tise Ml 力
5、” fUW pj.irnajj F3 NlWTOi P33iTtT pj am F3 引Th需KIAL2 XTAL1 G?W POCiAWi 如MDu WtAD由 PO3t4Dli PO4iAD4i 而也亚； FD 4l&Ei 啊才M i.T： ALb?ffcgi1?工 $151 就而同川 r2.siAiri f2.AiZl F2Alli MJlJUS 打I朋i 灯航馆工作原理说明本设计是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 范围分别为：Uo (V)244236236228228220220212212204204200200196输出档7654321本设计
6、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。则用十六进制表示这八档的为电压变化范围为：B0HB7H B7HBEH BEHC5H C5HCCHCCHD3H 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ADC080同以接受的 05V电压，通过ADC080唳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
7、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出现的电压差进行修正，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Uo220+5=225V 已输出最低档？ ： Y 保持N下调1档控制周期T Uo检测电路稳定时间，取20个工频周期。流程图数字滤波U0y U0225开始，导 通中间 档五、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自恢复保险丝RF-090B熔断电流I=25A22S1空气升关DZ10-250 Ie=201JC接触器JGL-220V-40A14QA常开按钮LA10-2H-220V-4015TA常
8、闭按钮LA10-2H-220V-40161R1碳膜电阻150Q 1/4W/ 5%17R2碳膜电阻150Q1/4W/ 5%18R3线绕电位器WX05019 1R4碳膜电阻5.1 Q1/4W/ 5%1 :10R5碳膜电阻5.1 Q1/4W/ 5%1 111R6线绕电位器WL148112R7碳膜电阻100Q1/4W/ 5%1 113YM压敏电阻14D471K1 114LED发光二极管AD22115D2普通整流二极管IN40011 :16D3稳压二极管2DW7A1 117VT1VT8双向品闸管BTA06-600C818U1U8光电耦合器IC802819D1D3单相整流桥1B4B424 120C1铝电解
9、电容50V4.7UF121C2铝电解电容10V 150UF122C3铝电解电容10V 150UF1 123C4铝电解电容10V 150UF124C5铝电解电容10V 150UF125P1运算放大器LMV3581单片机设计部分元器件26U1集成电路AT89C51127:U2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
10、定好的扫描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ADC080电
11、描并进行A/D转换，然后送到单片机 AT89C513）经过单片机AT89C5a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、 DXPProtel、 Multisim 软件进行
12、仿真设计，对于本次课程设计非常有难度的。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
