Однофазные источники переменного напряжения с частотой, отличной от промышленной частоты, могут потребоваться для питания некоторых специальных видов устройств icon

Однофазные источники переменного напряжения с частотой, отличной от промышленной частоты, могут потребоваться для питания некоторых специальных видов устройств






Скачать 287.74 Kb.
НазваниеОднофазные источники переменного напряжения с частотой, отличной от промышленной частоты, могут потребоваться для питания некоторых специальных видов устройств
Дата конвертации28.07.2013
Размер287.74 Kb.
ТипДокументы
Изм.

Лист

докум.

Подпись

Дата

Лист

4

БГТУ.210106.004


Введение

Однофазные источники переменного напряжения с частотой, отличной от промышленной частоты, могут потребоваться для питания некоторых специальных видов устройств и приборов. Сегодня для построения электронных источников питания различной аппаратуры (ИВЭП) все более широко применяются транзисторные преобразователи, работающие в импульсном режиме. Они обеспечивают необходимые потребителю электрические параметры выходного сигнала и имеют ряд преимуществ, а именно высокое качество выходного напряжения, большие возможности стабилизации и регулирования, малые массогабаритные показатели, значительное быстродействие, низкий показатель уровня электромагнитных помех, защиту ИВЭП от короткого замыкания нагрузки, высокий КПД и многое другое.

Модуляционные источники питания отличаются широким разнообразием структурных и схемотехнических решений. Из них хорошие технико-экономические показателями имеют источники питания, построенные на базе преобразователей со звеном повышенной частоты.

В общем случае такой преобразователь может иметь бестрансформаторный вход, образованный сетевым выпрямителем с фильтром. Промежуточное повышение частоты обеспечивается инвертором или инверторами на выходе выпрямителя. Для обратного преобразования используется схема демодулятора. При этом регулирование или стабилизация выполняется путем изменения закона управления ключами инвертора и демодулятора.

Целью данной курсовой работы является разработка однофазного источника переменного напряжения, выполненного на основе преобразователя со звеном повышенной частоты с использованием ячейки с ОРМ. В круг задач, решаемых при проектировании, входят расчет и выбор параметров системы с учетом требований технического задания, исследование выбранной схемы преобразователя путем моделирования в OrCAD и оценка энергетической эффективности устройства. Необходимо разработать подсистему защит и описать структуру и элементы системы управления.

Дополнительная защита ключей преобразователя может быть обеспечена за счет расширенных функций микросхем драйверов, управляющих ключами.


1. Структурный синтез силовой части


Исследуемый ИВЭП представляет собой AC-AC-преобразователь, т.к. он преобразует трехфазное напряжение переменного тока промышленной частоты в однофазное напряжение переменного тока. Преобразователь можно рассматривать как преобразователь с промежуточным звеном постоянного тока. С этой точки зрения его структуру можно представить следующим образом:




Рис.1 Структурная схема преобразователя


В данном случае AC-DC-преобразователь – это выпрямитель. Фильтр 1 на выходе выпрямителя обеспечивает постоянство входного напряжения DC-AC-преобразователя. Рассмотрим подробнее структуру последнего.


Преобразователь построен на базе ячейки ОРМ.



Изм.

Лист

докум.

Подпись

Дата

Лист

5

БГТУ.210106.004


Рис.2. Схема преобразовательной ячейки с ОРМ


Изм.

Лист

докум.

Подпись

Дата

Лист

6

БГТУ.210106.004


2. Расчет силовой части

Напряжение на входе ячейки



С учетом заданной нестабильности сетевого напряжения получаем диапазон выходных напряжений фильтра



Выбираем частоту квантования равной 50 кГц.

Рассчитываем минимальное значение глубины модуляции при максимальном входном и минимальном выходном напряжении



Рассчитываем силовой фильтр при следующих параметрах

Учитывая, что ны выходе преобразователя, нагрузка носит активно-индуктивный характер, то определим угол сдвига между током и напряжением:

, значит . Примем

Максимальная мощность преобразователя , отсюда найдем максимальное эффективное значение тока нагрузки:



Амплитуда тока нагрузки:



Определим сопротивление нагрузки:



По заданию , значит ,

Фильтр рассчитываем по следующим данным


Расчет фильтра на RL-нагрузку ШИМ ОРМ довольно сложная задача, рассчитаем его с помощью численных методов с помощью Mathcad.

-сопротивление дросселя фильтра

-сопротивление нагрузки

-величина индуктивности нагрузки

-величина напряжения питания

-частота квантования

-частота сетевого напряжения

-круговая частота сетевого напряжения

-круговая частота квантования

,

-глубина модуляции

-заданный коэффициент гармоник


Записываем предаточную функцию фильтра:





Формируем функцию поиска максимум АЧХ:



Изм.

Лист

докум.

Подпись

Дата

Лист

7

БГТУ.210106.004


Записываем коэффициент передачи гармоник напряжения:



Изм.

Лист

докум.

Подпись

Дата

Лист

8

БГТУ.210106.004


Записываем выражение для коэффициента гармоник:

Записываем систему уравнений и неравенств и начальные условия:





Целевая функция:



Зададим:

Допустимы диапазон существования коэффициента гармоник:



Допустимая величина выброса АЧХ:



Допустимый диапазон изменения коэффициента передачи на частоте полезного сигнала:



Допустимый диапазон существования для индуктивности и емкости:

, .

Осуществляем поиск L и C:









Рис.3. АЧХ выходного фильтра, согласно Mathcad




Изм.

Лист

докум.

Подпись

Дата

Лист

9

БГТУ.210106.004




Рис.4. АЧХ выходного фильтра в среде Orcad 16.5


Изм.

Лист

докум.

Подпись

Дата

Лист

10

БГТУ.210106.004


3. Выбор конденсатора фильтра.

Максимальное выходное переменное напряжение преобразователя(при ).

Требуемая емкость конденсатора С=177мкФ.

Эффективное значение тока конденсатора

Рассмотрим возможность применения полипропиленового конденсатора серии МКР 1848 фирмы Vishay

Основные параметры конденсатора:

Номинальная емкость

Номинальное переменное напряжение (50Гц)

Номинальное эффективное значение тока

Эквивалентное последовательное сопротивление конденсатора

Соединим параллельно 3 конденсатора, что обеспечивает следующие результирующие параметры:

Номинальная емкость

Номинальное переменное напряжение (50Гц)

Номинальное эффективное значение тока

Эквивалентное последовательное сопротивление конденсатора

Определим минимальную емкость конденсатора, которая может быть достигнута при эксплуатации. Для этого учтем следующие факторы:

Технологический разброс номинального значения емкости , тогда коэффициент коэффициент уменьшения емкости из-за технологического разброса

Коэффициент уменьшения емкости при температуре +100˚С определи из рисунка 5.

Изм.

Лист

докум.

Подпись

Дата

Лист

11

БГТУ.210106.004


Коэффициент уменьшения емкости при частоте 5 кГц примем




Рис.5 Зависимость относительного изменения емкости от температуры

Коэффициент уменьшения емкости за срок службы

Минимальное значение емкости может быть определенно как:



Коэффициент гармоник с учетом внутреннего сопротивления конденсатора составляет 0.8%, что соответствует техническому заданию. Таким образом можно сделать вывод, что данный конденсатор можно использовать в данном фильтре.


Изм.

Лист

докум.

Подпись

Дата

Лист

12

БГТУ.210106.004


4. Расчет выходного дросселя.



Рис.6 Ток через выходной дроссель

Дроссель, входящий в состав фильтра на выходе выпрямителя, является сглаживающим дросселем. Т.к. на дросселе мы имеем переменное напряжение, а частота ШИМ 50 кГц, то рассчитаем дроссель для амплитудного значения тока.

Рассчитаем сглаживающий дроссель на порошковом тороидальном сердечники типа ОЛ

В качестве материала будем использовать магнитопровод из аморфных и нанокристаллических сплавов с покрытием фирмы Гаммамет. Выберем магнитопровод типа ГМ515-А



Рис.7 Форма сердечника




Изм.

Лист

докум.

Подпись

Дата

Лист

13


БГТУ.210106.004


Для данного типа сердечника принимаем ,

Примем индукцию равной .

Для данного сердечника ,

Индуктивность:

Амплитудное значение тока:

Амплитуда пульсаций тока:

Частота пульсаций:

Определим от дросселя энергию:

, где



Определим коэффициент формы тока:

, где



Определим требуемое произведение сечения сердечника на сечение окна:

Изм.

Лист

докум.

Подпись

Дата

Лист

14


БГТУ.210106.004




Из стандартного ряда типоразмеров выберем сердечник ОЛ90/140-40

Определим несколько параметров для дальнейшего расчета:





Средняя длинна витка обмотки:





Средняя длинна магнитной силовой линии:



Определим плотность тока в обмотке:



Рассчитаем сечение медного провода:



Так как площадь провода довольно большая, то целесообразно выполнить обмотку в несколько проводов. Выберем провод ПЭЛ ГОСТ-2773-78 с параметрами:







Рассчитаем число витков обмотки, для это примим начальное значение пронициаемости 150.



Сопротивление обмотки:



Изм.

Лист

докум.

Подпись

Дата

Лист

15


БГТУ.210106.004


Определим потери в обмотках:



Рассчитаем высокочастотную составляющую индукции:



Определим низкочастотную и максимальное значение индукции в сердечнике:





Определим потери в сердечнике:

,




5. Выбор силовых ключей

Транзисторы и диоды в преобразователях с переменным выходным напряжениям выбираются по максимальному мгновенному значению тока и допустимому непрерывному току транзисторов:

Максимальное мгновенное напряжение на запертом транзисторе:



Максимальное мгновенное значение тока на транзисторе:



По данным параметрам выберем IGBT транзистор SKW25N20 с параметрами:

Изм.

Лист

докум.

Подпись

Дата

Лист

16

БГТУ.210106.004







Расчет потерь в преобразователе:

Для того чтобы определить наихудший режим с точки зрения потерь, необходимо рассмотреть 4 варианта:

-Максимальное входное напряжение, минимальное выходное напряжение и угол сдвига фазы между током и напряжением максимальный

Изм.

Лист

докум.

Подпись

Дата

Лист

17

БГТУ.210106.004


-Максимальное входное напряжение, минимальное выходное напряжение и угол сдвига фазы минимальный.

-Минимальное входное напряжение, минимальное выходное напряжение и угол сдвига между фазами максимальный.

-Минимальное входное напряжение, минимальное выходное напряжение и угол сдвига между фазами минимальный.

Подробно рассмотрим случай, когда входное напряжение и угол сдвига между фазами напряжения и тока максимально:

Для расчета динамических потерь в рассматриваемой ячейке можно воспользоваться представленными в справочных данных графиками для энергии переключения ключа. Отметим, что энергию переключения необходимо привести к амплитудам тока и напряжения, также данные графики характеризуют потери на обратном диоде при индуктивной нагрузке.



Рис.8 Зависимость энергии переключения от тока коллектора

Изм.

Лист

докум.

Подпись

Дата

Лист

18

БГТУ.210106.004


В рассматриваемом режиме работы транзистора максимальная амплитуда тока . Таким образом по рисунку энергия переключения (при температуре 150˚С, что будем считать наихудшим случаем). Указанное значение напряжение указано при напряжении 800В. Для приведения к напряжению 566В воспользуемся коэффициентом пересчета . С учетом этого энергия переключения может быть определена как



Динамические потери:



Рассчитаем статические потери в транзисторах преобразователя.



Рис.9 Выходная характеристика транзистора.

Данный транзистор имеет следующие параметры:

Остаточное напряжение ориентировочно

Дифференциальное сопротивление прямой ветви

Изм.

Лист

докум.

Подпись

Дата

Лист

19

БГТУ.210106.004


Определим параметры прямой ветви ВАХ диода по рис. при температуре 150˚С.

Пороговое напряжение

Дифференциальное сопротивление прямой ветви



Рис.10 ВАХ диода

Среднее значение тока транзистора:



По номограмме определим эффективное значение тока транзистора



Рис.11 Номограмма для определения эффективного значения тока транзистора

При глубине модуляции и амплитуде тока , эффективное значение тока транзистора

Изм.

Лист

докум.

Подпись

Дата

Лист

20

БГТУ.210106.004


Определим статические потери



Определим среднее и эффективное значение тока обратного диода.

Среднее значение тока диода:



Эффективное значение тока диода определим по номограмме

Изм.

Лист

докум.

Подпись

Дата

Лист

21

БГТУ.210106.004




Рис.12 Номограмма для определения эффективного значения тока диода

При глубине модуляции и амплитуде тока , эффективное значение тока транзистора

Определим статические потери в диоде:



Определим суммарные потери в полупроводниковых элементах:



Потери для других случаев представлены в таблице 1.

По данной таблице можно сделать вывод, что максимальные потери получаются при рассчитанном нами случаем.



Pсум,

Вт



292.2



292.15



253.5



253.49

Pvdст,

Вт



5.19



5.136



4.95



4.881

Pvtдин,

Вт



56.3



56.3



46.5



46.5


Pvtст,

Вт



11.5



11.652



11.954



12.086

Evttot, мДж



3.54



3.54



2.92



2.92

Ivdcp,

А



2.65



2.645



2.49



2.48

Ivdэф,

А



6.9



6.85



6.77



6.704

Ivtcp,

А



4.4



4.42



4.56



4.588

Ivtэф,

А



8.7



8.76



8.86



8.91

Режим работы

Uвх=566 В

Uвых=127В

Φ=25˚

Uвх=566 В

Uвых=127В

Φ=0˚

Uвх=467 В

Uвых=127В

Φ=25˚

Uвх=467 В

Uвых=127В

Φ=0˚

Изм.

Лист

докум.

Подпись

Дата

Лист

22

БГТУ.210106.004


Изм.

Лист

докум.

Подпись

Дата

Лист

23

БГТУ.210106.004


6. Расчет выпрямителя с фильтром

Определим сопротивление выпрямителя:



Тогда максимальный ток на выходе выпрямителя





Отсюда максимальный ток вентиля в составе мостового выпрямителя




Максимальное напряжение на вентиле составляет




По эти данным выберем диоды, для выпрямителя.

Выберем диод 1N5407





Определим коэффициент пульсаций выпрямителя из графика:

Изм.

Лист

докум.

Подпись

Дата

Лист

24

БГТУ.210106.004




Рис.13. Выходное напряжение выпрямителя





Для уменьшения Кп до 1% примем:



Емкость обычно так, чтобы выполнялось условие:



Можно записать:



Индуктивность дросселя Г-образного фильтра выбирают из условия непрерывности тока в нем:





Правильность расчета фильтра определим по условию:

, где

из чего можно сделать вывод, что фильтр рассчитан верно.




Рис.14. Выходное напряжение выпрямителя

, что удовлетворяет условию.



Изм.

Лист

докум.

Подпись

Дата

Лист

25

БГТУ.210106.004


Рис.15. Схема выпрямителя в Orcad

В низкочастотных выпрямителях потери складываются из потерь прямого тока и потерь на преодоление противо-ЭДС.



Дифференциальное сопротивление диода определим из ВАХ(рис.16)



Рис. 16 ВАХ диода выпрямителя

Изм.

Лист

докум.

Подпись

Дата

Лист

26

БГТУ.210106.004






Определим полные потери в выпрямителе:




Изм.

Лист

докум.

Подпись

Дата

Лист

27


БГТУ.210106.004


7. Расчет дросселя фильтра выпрямителя.

Дроссель, входящий в состав фильтра на выходе выпрямителя, является сглаживающим дросселем, т.к. он предназначен для уменьшения переменной составляющей ток на выходе преобразователя.

Рассчитаем сглаживающий дроссель на кольцевом сердечнике из электротехнической стали с распределенным зазором.

Для данного материала принимаем ,

Для данного дросселя выберем электротехническую сталь марки 3423:



Рис.16 Ток дросселя выпрямителя

Исходные данные для расчета:

Индуктивность:

Постоянный ток:

Амплитуда пульсаций тока:

Частота пульсаций:

Индукция:

Определим от дросселя энергию:

, где



Определим коэффициент формы тока:

, где



Изм.

Лист

докум.

Подпись

Дата

Лист

28


БГТУ.210106.004


Определим требуемое произведение сечения сердечника на сечение окна:



Из стандартного ряда выбираем кольцевой сердечник ОЛ64/100-25.

Определим плотность тока в обмотке:



Рассчитаем сечение медного провода:



По полученным данным выберем провод ПЭЛ ГОСТ2773-78.

Рассчитаем эффективную площадь окна:



Рассчитаем число витков:



Рассчитаем требуемую магнитную проницаемость сердечника:



Принимаем µ=60

Рассчитаем сопротивление обмотки:



Рассчитаем потери в меди:



Рассчитаем амплитуду переменной составляющей индукции:



Определим постоянную составляющую и максимальное значение индукции в сердечнике:





Определим потери в сердечнике:








Изм.

Лист

докум.

Подпись

Дата

Лист

29


БГТУ.210106.004


Изм.

Лист

докум.

Подпись

Дата

Лист

30

БГТУ.210106.004


8. Выбор конденсатора фильтра выпрямителя.



Рис. 17 Напряжение на выпрямителе при его подключении к преобразователю.

Так как мы подключаем выпрямитель к ячейки с синусоидальной модуляцией, то значение конденсатора, рассчитанного нами требует уточнения. Определим требуемое значение емкости конденсатора с помощью моделирования в Orcad. Путем численных экспериментов мы добились требуемого нам значения напряжения при значении емкости в 4700мкФ.

Для фильтры выпрямителя соединим последовательно 2 алюминиевых электоролитических конденсатора фирмы Epcos серии В435 с параметрами:

Номинальная емкость

Номинальное переменное напряжение (50Гц)

Номинальное эффективное значение тока

Эквивалентное последовательное сопротивление конденсатора


Изм.

Лист

докум.

Подпись

Дата

Лист

31


БГТУ.210106.004


9.КПД преобразователя

КПД преобразователя можно вычислить по следующей формуле:



Мощность потерь складывается из потерь в выпрямителе, входном и выходном дросселях и преобразовательной ячейки.

Потери в преобразовательной ячейке:



Потери в электромагнитных элементах:



Потери в выпрямителе:



Суммарные потери:








Изм.

Лист

докум.

Подпись

Дата

Лист

32


БГТУ.210106.004


10. Разработка аналоговой системы управления

В техническом задании на курсовую работу была поставлена задача разработать аналоговую систему управления преобразователем. Структурная схема управления регулятором представлена ниже:



Рис.17 Структурная схема системы управления

Принцип действия данной системы состоит в следующем: на выходе преобразователя датчиком напряжения(ДН(по заданию это датчик на эффекте холла)) снимается мгновенное значение напряжения, которое преобразуется в пропорциональный ему сигнал. После данное значение напряжения вычитается из управляющего, которое обеспечивает заданную величину и частоту выходного напряжения преобразователя. После чего сигнал ошибки поступает на устройство нормализации (УН), которое обеспечивает стабильность выходного напряжения. Далее нормализованное напряжение сравнивается с пилообразным напряжением (частота ШИМ), после чего напряжение управления подается на драйверы, которые подают сигнал управления на ключи.

В качестве ДН выберем датчик напряжения на эффекте Холла фирмы LEM cv-3-1000. Данный датчик обеспечивает гальваническую развязку между первичной (силовой) и вторичной (измерительной) цепями и преобразует выходное напряжение преобразователя в пропорциональное ему напряжение нужного нам уровня:




Изм.

Лист

докум.

Подпись

Дата

Лист

33


БГТУ.210106.004




Рис.18 Структурная схема датчика

В качестве генератора синусоидальных колебаний (ГПН) выберем DDS микросхему фирмы Analog Devices AD9833, которая будет формировать синусоидальный сигнал, сгенерированный микроконтроллером МК-51, который будет сниматься с последовательного порта SPI. У данной микросхемы есть ряд преимуществ по сравнению с ее аналогами: низкая стоимость, малое потребление энергии, относительно высокая точность выходного сигнала(10-битный ЦАП, 28-битный фазовый аккумулятор, который позволяет получить выходной сигнал с точностью 0.1Гц, при максимальном тактирующем сигнале 25МГц)

Данный синтезатор управляется по средствам быстродействующего последовательного порта SPI, при этом для генерации синусоидального сигнала требуется только тактовый сигнал.

Данная микросхема формирует синусоидальный сигнал амплитудой 0.65В и заданной частотой. Частота сигнала определяется двумя параметрами: частотой тактового сигнала и двоичным числом, записанным в регистр частоты.

Частота сигнала данной микросхемы будет определяться по формуле:

, где М-двоичное число, определяющее частоту сигнала

-частота сигнала тактирования, n-разрядность аккумулятора фазы. Выберем генератор тактовых импульсов AN-0988.

Чтобы получить двуполярную синусоиду сигнал с выхода микросхемы вычтем с сигналом с источника опорного напряжения амплитудой 0.325В

В качестве источника опорного напряжения выберем микросхему AD1580B. Данная микросхема питается от источника напряжением 3В и на выходе имеет постоянное напряжение 1.225В. Нужное нам напряжение получим с помощью делителя напряжения.




Рис.19 Схема получения опорного напряжения 1.25В

Рассчитаем делитель:



Рис.20 Схема делителя

Примем , тогда .



Для того чтобы получить заданную амплитуду синусоиды на выходе микросхемы поставим неинвертирующий усилитель на операционном

усилителе.

Рассчитаем номиналы резисторов усилителя:

Изм.

Лист

докум.

Подпись

Дата

Лист

34


БГТУ.210106.004


На входе операционного усилителя мы имеем сигнал амплитудой 0.325В.

Для того, чтобы получить устойчивый сигнал на выходе преобразователя амплитуда синусоиды должна быть 5.5 вольта следовательно сигнал нужно

Изм.

Лист

докум.

Подпись

Дата

Лист

35


БГТУ.210106.004


увеличить в 17 раз.

Коэффициент усиления для неинвертирующего усилителя равен:

, примем , тогда .



Рис.21 Схема неинвертирующего усилителя

Так как максимальная частота выходного сигнала 50Гц, то выберем операционный усилитель LF412.

Микроконтроллер выберем фирмы Atmel AT89C51ED2, который имеет последовательный порт SPI.

Для усиления сигнала ошибки будем использовать П-регулятор. Для формирования стабильного выходного напряжения сигнал с вычитателя следует увеличить в 2.8 раза(данное значение получено моделированием в среде Orcad). П-регулятор также выполним на неинвертирующем усилителе. Рассчитаем номиналы резисторов усилителя:

Примем , тогда .

Выберем операционный усилитель LF412.

Для взятия функции модуля будем использовать активный выпрямитель OP284.(см. принципиальная схема)

Для формирования пилообразного напряжения будем использовать тот же микроконтроллер, что и для формирования синусоиды(AT89C51ED2), подключив к порту P3 10-ми разрядный ЦАП AD5311.Данная микросхема обеспечивает формирование выходного напряжения 10-ми разрядным выходным двоичным кодом, питающаяся однополярным выходным напряжением от +2.5 до 5.5В. Для программирования используется 2-проводной последовательный интерфейс.

В качестве опорного напряжения для работы ЦАП используется источник опорного напряжения REF195, с величиной опорного напряжения 5В. В состав данных микросхем входит также схема сброса при подаче питания, которая обеспечивает установку нулевого выходного напряжения с момента подачи питания до выполнения первой операции записи в регистр ЦАП. Для этих устройств реализован механизм перевода в режим пониженного энергопотребления, в котором ток потребления снижается вплоть до 50 нА при 3В питания, при этом имеется возможность программировать подключение к выходу резистора и его номинал.

Т.к. нам требуется однополярная пила, то будем использовать следующую схему включения:



Рис.22 Схема включения ЦАП

Операцию «ИСКЛ.ИЛИ» выполним на микросхеме серии 74НС, этой же серии возьмем и элементы «НЕ» для инверторов. (см. принципиальная схема)

Изм.

Лист

докум.

Подпись

Дата

Лист

36


БГТУ.210106.004


В качестве управляющих драйверов нижних ключей выберем драйвер IR2121-драйвер верхнего и нижнего уровня.

IR2121 – драйвер быстродействующего силового МОП-транзистора или IGBT-транзистора с защитной схемой ограничения тока. Стойкая к защелкиванию КМОП-технология позволила создать монолитную конструкцию. Логические входы совместимы со стандартными КМОП или LSTTL выходами. Выходы драйверов отличаются высоким импульсным током буферного каскада, что выполнено для минимизации встречной проводимости драйвера.

Схема защиты определяет перегруз в управляемом транзисторе и ограничивает управляющее напряжение затвора. Время выключения программируется внешним конденсатором, который непосредственно

Изм.

Лист

докум.

Подпись

Дата

Лист

37


БГТУ.210106.004


управляет интервалом времени между определением условия перегрузки по току и срабатыванием. Выход может использоваться для управления N-канальным МОП-транзистором или IGBT-транзистором с коммутацией к нижнему уровню.



Рис.23 Схема включения драйвера для 1 транзистора.

Для управления верхними ключами выберем драйвер IR2125.

IR2125 – драйвер высоковольтного, высокоскоростного мощного МОП-транзистора или IGBT-транзистора с токоограничивающей защитой. Высоковольтная технология HVIC и стойкая к защелкиванию КМОП технологию позволили выполнить надежную монолитную конструкцию. Логический вход совместим со стандартными КМОП или LSTTL выходами.

Схема защиты определяет перегрузку по току в управляемом силовом транзисторе и управляет транзистором, ограничивая напряжение. Выход с открытым стоком FAULT реализован для индикации о обнаружении перегрузки по току.

Выходной драйвер отличается высоким импульсным током для уменьшения поперечной проводимости (сквозных токов). Длительность выключения программируется внешним конденсатором, величина которого определяет промежуток времени от момента выявления токовой перегрузки до формирования исполнительного сигнала выключения. Выходной канал может использоваться для управления N-канальным МОП-транзистором или IGBT-транзистором с коммутацией к верхнему или к нижнему уровню при напряжении до 500В.


Изм.

Лист

докум.

Подпись

Дата

Лист

38


БГТУ.210106.004


11. Моделирование



Рис.24 Схема преобразователя в среде Orcad



Рис.25 Выходное напряжение преобразователя при Uвх=566

Изм.

Лист

докум.

Подпись

Дата

Лист

38


БГТУ.210106.004




Рис.26 Выходной ток преобразователя



Рис.27 Напряжение на фильтре



Рис.28 Импульсы управления ключом VT1



Рис.29 Импульсы управления ключом VT3



Рис.30 Импульсы управлениИзм.

Лист

докум.

Подпись

Дата

Лист

39


БГТУ.210106.004


я ключом VT2.



Рис.31 Импульсы управления ключом VT4




Рис.34 График тока и напряжения.

Изм.

Лист

докум.

Подпись

Дата

Лист

40


БГТУ.210106.004


По данному графику рассчитаем .



, что удовлетворяет техническому заданию

По данным графикам видно что при меняющемся входном напряжении в заданном диапазоне, изменение выходного напряжения не выходит за рамки, указанного в техническом задании диапазона.



Рис.36 Спектральная характеристика выходного напряжения

По данной характеристики видно, что коэффициент гармоник не превышает заданный.

Для проверки соответствия результатов с техническим заданием построим внешнюю характеристику в диапазоне заданной мощности. Т.к. выбранные нами ключи отмоделировать в Orcad не представляется Изм.

Лист

докум.

Подпись

Дата

Лист

41


БГТУ.210106.004


возможным, то постараемся максимально приблизить модель идеального транзистора к реальному. Для этого снимим выходные характеристики ключа QbreakN с параметрами по умолчанию



Рис.37 Выходная характеристика идеального транзистора

По данной характеристики определим его дифференциальное сопротивление и сравним с реальным. , что сопоставимо с сопротивлением реального транзистора.

Из рис.37 примем , у реального ключа остаточное напряжение 0.9В, для приближению транзистора к реальному в цепь эмиттера включим последовательно источник постоянного напряжения и снимим выходную характеристику.



Рис. 38 Схема снятия внешней характеристики



Sн, Вт

Rн, Ом

Lн, мГн

Uвых, В

Iвых, А

2

7.26

5.4

129.4

17.4

1.75

8.289

6.2

129.5

15.1

1.5

9.677

7.2

129.6

12.9

1.25

11.61

8.7

129.7

10.7

1

14.52

10.8

129.8

8.6





Рис.37 Внешняя характеристика преобразователя.

Изм.

Лист

докум.

Подпись

Дата

Лист

42


БГТУ.210106.004


Изм.

Лист

докум.

Подпись

Дата

Лист

43


БГТУ.210106.004


12. Заключение

В данной курсовой работе, был разработан однофазный источник переменного напряжения. Разработана аналоговая система управления. В ходе данной курсовой работы мы ознакомились со свойствами ШИМ, произвели расчет электромагнитных элементов, выбрали элементную базу.

.


Список литературы

Изм.

Лист

докум.

Подпись

Дата

Лист

44


БГТУ.210106.004


1. Мелешин, В.И. Транзисторная преобразовательная техника / В.И. Мелешин. – М.: Техносфера, 2005. 

2. Модуляционные источники питания РЭА / А.В. Кобзев, Г.Я. Михальченко, Н.М. Музыченко. – Томск: Радио и связь, Томский отдел, 1990.

3. Розанов Ю. К. Основы силовой электроники. – М.: Энергоатомиздат, 1992.

4.Андриянов «Транзисторные преобразователи напряжения: Анализ и расчет».Брянск: БГТУ, 2010.-276с
5. Сидоров И. Н. Малогабаритные магнитопроводы и сердечники: Справочник. М.: Радио и связь, 1989.

Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:

Похожие:

Однофазные источники переменного напряжения с частотой, отличной от промышленной частоты, могут потребоваться для питания некоторых специальных видов устройств icon2. Анализ электрического состояния линейных электрических цепей переменного тока
71.4kb.   К зажимам электрической цепи подключён источник синусоидального напряжения u = Um sin (ωt + ψu) частотой f = 50 Гц
Однофазные источники переменного напряжения с частотой, отличной от промышленной частоты, могут потребоваться для питания некоторых специальных видов устройств iconРегулятор напряжения предназначен для поддержания в заданных пределах напряжения на выходе автомобильных генераторных установок переменного тока с номинальным н
19.5kb.  
Однофазные источники переменного напряжения с частотой, отличной от промышленной частоты, могут потребоваться для питания некоторых специальных видов устройств iconСтатическое (не имеющее подвижных частей) электромагнитное устройство, предназначенное для преобразования посредством
781.4kb.   Силовой трансформатор — стационарный прибор с двумя или более обмотками, который посредством электромагнитной индукции преобразует...
Однофазные источники переменного напряжения с частотой, отличной от промышленной частоты, могут потребоваться для питания некоторых специальных видов устройств iconЛинии и оборудование мини-производств предприятий торговли и общественного питания - Литература другие источники
625.9kb.   Армавир 2009 г. Настоящее учебное пособие предназначено для студентов Армавирского механико-технологического техникума пищевой промышленности,...
Однофазные источники переменного напряжения с частотой, отличной от промышленной частоты, могут потребоваться для питания некоторых специальных видов устройств iconВлинейной электрической цепи переменного тока мгновенные значения тока и напряжения изменяются по синусоидальному закону
17.1kb.  
Однофазные источники переменного напряжения с частотой, отличной от промышленной частоты, могут потребоваться для питания некоторых специальных видов устройств iconЭлектроустановка, предназначенная для преобразования и распределения электроэнергии, состоящая из трансформаторов, распределительных устройств, устройств управ
212.5kb.  
Однофазные источники переменного напряжения с частотой, отличной от промышленной частоты, могут потребоваться для питания некоторых специальных видов устройств iconКурсовая работа выполняется с целью закрепления знаний, полученных студентами при изучения курса "тп то и ртмо" и развитии творческих паны коя при постановке и оптимизационном решении задач по рациональной организации работ по то и ремонту техники
1105kb.   Тр требуется выполнять многие виды работ: от уборочно-моечных до сварочных и окрасочных. Некоторые виды работ по технологии и мерам...
Однофазные источники переменного напряжения с частотой, отличной от промышленной частоты, могут потребоваться для питания некоторых специальных видов устройств iconблок питания - Питания вторичный источник электропитания, предназначенный для снабжения узлов компьютера электрической энергией постоянного
76.3kb.   Новый форм-фактор блоков питания определила в 1995 году компания Intel, представив стандарт atx. Стандарт atx обрёл популярность...
Однофазные источники переменного напряжения с частотой, отличной от промышленной частоты, могут потребоваться для питания некоторых специальных видов устройств iconМетодические указания к выполнению курсовых работ для студентов специальности 260501 Технология продуктов общественного питания и направления подготовки 260800 Технология продукции и организации общественного питания (бакалавриат)
676.8kb.  
Однофазные источники переменного напряжения с частотой, отличной от промышленной частоты, могут потребоваться для питания некоторых специальных видов устройств iconИнтродукция и селекция видов рода Thymus L
0.1kb.   В монографии изложены результаты многолетних исследований особенностей роста и развития интродуцированных в условиях Южного берега...
Разместите кнопку на своём сайте:
Рефераты


База данных защищена авторским правом ©CoolReferat 2000-2018
обратиться к администрации | правообладателям | пользователям
Основная база рефератов
Рефераты