Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

В соответствии с заданием на курсовой проект необходимо рассчитать и спроектировать полупроводниковый преобразователь электрической энергии со следующими параметрами:Uн=100В; Rн=16 Ом; Lн=32мГн; схема преобразователя: последовательный ШИП, питаемый от однофазного мостового неуправляемого выпрямителя; .

На рисунке 1 представлена схема силовой части ППЭЭ.

Рисунок 1 - Принципиальная электрическая схема ППЭЭ

Неуправляемый выпрямитель преобразует переменное напряжение в неизменное постоянное на выходе, в свою очередь широтно-импульсный преобразователь преобразует неизменное постоянное напряжение на входе в регулируемое постоянное на выходе. Т.к. ШИП последовательный, то напряжение регулируется в сторону понижения. Временные диаграммы работы неуправляемого выпрямителя и преобразователя представлены на рисунке 2.

Рисунок 2 - Временные диаграммы работы ППЭЭ

Приведем основные расчетные соотношения

Для неуправляемого выпрямителя:

Среднее значение тока:

Действующие значение тока

Коэффициент формы тока

Ток вентиля при перегрузке

Максимальное номинальное обратное напряжение

ЭДС вторичной обмотки трансформатора:

Фазное напряжение вторичной обмотки трансформатора:

Для последовательного ШИП:

Среднее значение выпрямленной ЭДС:

,

где - скважность импульсов;

Среднее значение напряжения на транзисторе:

Действующий ток шунтирующего диода:

Среднее значение тока через транзистор:

Действующее значение тока через транзистор:



1 ВЫБОР СИЛОВЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ СПП

1.1 Расчёт тока нагрузки для номинального режима работы

Для того, чтобы определить требуется ли учет в расчёте гармонических составляющих, проверим условие:

, (1.1)

где -угловая частота пульсаций;

Ом

Ом

Условие (1.1) выполняется, следовательно учёта гармонических составляющих не требуется.

Рассчитываем ток нагрузки для номинального режима работы:

(1.2)

Действующий ток через вентиль:

А (1.3)

Средний ток через вентиль:



А (1.4)

Коэффициент формы тока прибора:

(1.6)

1.2 Выбор силового трансформатора

Силовой трансформатор применяется для согласования номинального напряжения нагрузки с выпрямленным напряжением.

Находим требуемое значение фазного напряжения вторичной обмотки трансформатора по формуле:

, (1.2)

где - ЭДС вторичной обмотки трансформатора,

;

- коэффициент, учитывающий возможность снижения напряжения в сети,

- коэффициент, учитывающий падение напряжения на активных сопротивлениях трансформатора, падение напряжения на вентилях и падение напряжения из-за коммутации вентилей,

- коэффициент, учитывающий неполное открывание вентилей, - для нереверсивных преобразователей.

,

.

Рассчитываем типовую мощность трансформатора по формуле

, (1.5)

где - коэффициент, учитывающий превышение типовой мощности над мощностью постоянных составляющих, - для однофазных мостовых схем.

.

Тогда полная мощность трансформатора определится по формуле

, (1.6)

где - коэффициент непрямоугольности тока, учитывающий отклонение формы тока от прямоугольной, .

.

Из каталога выбираем трансформатор по соотношениям:



(1.7)

Выбираем однофазный трансформатор ОСМ - 1,0 со следующими параметрами, приведенными в таблице:

Таблица 1.1 - Паспортные данные трансформатора ОСМ - 1,0.

Номинальная мощность
Напряжение первичной обмотки
Напряжение вторичной обмотки
Ток холостого хода
Напряжение короткого замыкания
Потери короткого замыкания	200Вт

Находим активное сопротивление фазы трансформатора

,

где - активное сопротивление первичной обмотки трансформатора, приведенной к вторичной обмотке;

- активное сопротивление вторичной обмотки;

- число фаз трансформатора, ;

- нагрузочные потери трансформатора или потери короткого замыкания;

- номинальный ток фазы вторичной обмотки трансформатора,



,

;

.

Находим индуктивное сопротивление фазы трансформатора

,

где - индуктивное сопротивление первичной обмотки трансформатора, приведенной к вторичной обмотке;

- индуктивное сопротивление вторичной обмотки;

- полное сопротивление короткого замыкания трансформатора,

;

- коэффициент трансформации,

;

- напряжение короткого замыкания трансформатора.



,

,

.

Находим и по формулам

,

.

Тогда определяем индуктивности первичной и вторичной обмоток трансформатора:



1.3 Выбор СПП по току.

Предварительно выбираем типдиодов и охладителей по условию

, (1.8)

где - коэффициент запаса, учитывающий отклонение режима работы и условий охлаждения от номинальных (

). Так как в этой схеме и , т. е. не больше номинальных значений, то значит режим работы и условия охлаждения лучше, чем при номинальных.Тогда принимаем;

- средний ток диодов;

- коэффициент запаса по току в рабочем режиме,

.

Согласно полученному значению из [2] выбираем диод типа Д112-10 с типом охладителя О111-60, у которого при естественном охлаждении максимально допустимый средний ток равен , со следующими параметрами:

R_thjc =3^оC/Вт- тепловое сопротивление переход - корпус;

R_thch =0,3^оС/Вт - тепловое сопротивление контактная поверхность охладителя - охлаждающая среда;

R_thha=5,5^оС/Вт - тепловое сопротивление охладитель - охлаждающая среда контактной поверхности;

U_(TO) =0,9 В- пороговое напряжение;

T_jm =190 С- температура перехода;

r_T=17,5*10^-3 Ом - дифференциальное сопротивление в открытом состоянии.

Рассчитываем тепловое сопротивление переход - окружающая среда

.

Для выбранного диода рассчитываем максимально допустимый средний ток при заданных условиях работы и охлаждения

, (1.9)

.

Проверяем условие правильного выбора диода по току из соотношения

, (1.10)

.

Условие выполняется, тогда рассчитаем запас диода по току в процентах

,

.

Получили большой запас по току, но т. к. больше нет диодов с меньшим средним током, то останавливаем свой выбор на этом диоде.

1.4 Выбор СПП по перегрузочной способности

Критерием нормальной работы СПП при перегрузке по току являются выполнения условия

, (1.11)

где t_m- максимально допустимое время перегрузки, за которое температура перехода достигнет максимально допустимого значения;

- требуемое (реальное) время перегрузки,

Время определяется по графику зависимости переходного теплового сопротивления переход-среда для конкретных типов прибора, охладителя и интенсивности охлаждения из [2].

Определяем средние потери мощности для тока, предшествующего перегрузке

, (1.12)

.

Ток перегрузки СПП ограничен значениями , принимаем. Тогда определяем средние потери мощности для тока, соответствующего перегрузке по формуле



, (1.13)

где - коэффициент запаса по току рабочей перегрузки, , принимаем.

.

Определяем переходное тепловое сопротивление переход-среда по формуле

, (1.14)

.

по графику [2] функции определяем максимально допустимое время перегрузки

.

Проверяем критерий (1.11)

.

Из этого условия получаем, что выбранный диод удовлетворяет режиму перегрузки. Значит, диод выбран правильно.



1.5 Выбор класса СПП по напряжению

СПП должны выдерживать определенные напряжения, прикладываемые к ним как в прямом, так и в обратном направлениях. В полупроводниковом преобразователе СПП подвергаются воздействию рабочего напряжения и перенапряжений.

Выбор СПП по напряжению осуществляется по формуле

, (1.15)

где - коэффициент запаса по рабочему напряжению, , принимаем;

- максимальное значение рабочего напряжения, прикладываемого к СПП в схеме, ;

- номинальное значение максимального обратного напряжения, прикладываемого к вентилю в конкретной схеме;

- коэффициент, учитывающий возможность повышения напряжения в сети, .

,

,

,

.

Таким образом, для данных диодов Д112-10с типом охладителя О111-60 , т.е. нужны диоды 5-го класса по напряжению - Д112-10-5.



1.6 Выбор силового ключа

В качестве силового ключа применим IGBT-транзистор.

Средний ток через ключ последовательного ШИП будет равен

.

Так как IGBT-транзисторы допускают перегрузку в течении 1мс, то выбор производим по перегрузочному току: , принимаем ,

.

По перегрузочному току выбираемIGBT-транзистор[сайт IGBT.ru] типа SK 40GB123 со следующими техническими данными:

1. - напряжение коллектор-эмиттер,

2. - напряжение сток-исток,

3. - ток через коллектор (при температуре), ;

4. - ток через коллектор (при температуре),;

5. - допустимые температуры хранения, ;

6. ,

где - энергия при включении и выключении ключа соответственно (при);

7. - тепловое сопротивление переход-корпус, ;

Мощность потерь в ключе



, (1.16)

где -энергия включения ключа, -энергия выключения ключа,

;

- тактовая частота или частота коммутации ключа, ;

- напряжение сток-исток ключа,

- рабочий цикл или максимальная скважность импульсов - ,

- номинальное значение тока стока ключа, соответствует выражению ,

.

Проверяем правильность выбора ключа по формуле

, (1.17)

где - температура кристалла, определяется по формуле

;

- тепловое сопротивление переход-корпус, ;

- температура, принимаем



- максимально допустимая температура кристалла, .

Проверяем выполнение условия (1.16)

.

Условие выполняется, значит IGBT-транзистор выбран верно.

Находим превышение температуры корпуса над температурой окружающей среды по формуле

,

.

Рассчитываем площадь охлаждающей поверхности радиатора по формуле:

,

где при естественном охлаждении;

.



2. РАСЧЕТ И ВЫБОР ЭЛЕМЕНТОВ ПАССИВНОЙ ЗАЩИТЫ СПП ОТ АВАРИЙНЫХ ТОКОВ И ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ

2.1 Расчет и выбор R-C цепочек.

Защитные R-C цепочки предназначены для ограничения скорости нарастания напряжения и снижения перенапряжений на вентилях схемы.

Согласно сведениям о выборе R-Cцепей, приведенным в методическом пособии к данному курсовому проекту, точный расчет R-C цепей достаточно сложен и требует учета ряда факторов и применения вычислительной техники. Параметры R-C цепочек определяются компромиссным решением с учетом достаточного ограничения уровня напряжения и скорости изменения напряжения на вентиле, а также ограничения амплитуды разрядного тока защитного конденсатора в момент включения вентиля при максимальном угле регулирования.

На основании опытных данных, параметры R-C цепей выбираются в пределах

Принимаем R=150 Ом, С=0,2 мкФ.

Рассчитаем мощность, рассеиваемую на резисторе по формуле

, (2.1)

где - повторяющийся импульсный обратный ток , данные из справочника [2];

- максимальное обратное напряжение. 

,

.

Выбираем резистор С5-0,25-150Ом±5% и конденсатор МБГП-630В-0,2мкФ10%.

2.2 Расчет и выбор L-C фильтра.

Найдем емкость фильтра по формуле

, (2.2)

где - пульсность схемы, ;

- частота питающей сети, .

.

Определим напряжение на емкости по формуле

, (2.3)

.

Определим индуктивность фильтра по формуле

, (2.4)



где - коэффициент сглаживания, , принимаем ,

.

В соответствии с рассчитанными данными выбираем: конденсатор - КМ-5-1,5мкФ-300В [6] и дроссельINV4-004 фирмы LIFASAc индуктивностью 45мГн.

2.3 Выбор и расчет шунтирующего диода VD5 и диода VD6

Для выравнивания напряжения применяют подбор приборов одного класса с близкими значениями обратных токов и токов утечки или устанавливают специальные делители и схемы управления тиристорами и транзисторами.

В качестве выравнивающих устройств используют в переходных режимах - активно-емкостные делители, т.е. RC-цепи, которые расчитаны в предыдущем пункте, а также используются комбинированные делители с диодами, т.е. RCD-цепи. RCD-цепь обеспечивает равномерное деление обратного напряжения и выступает, как емкостный делитель при прямом напряжении, а также такая цепь обеспечивает снижение скорости нарастания прямого напряжения и тока.

Поскольку в схеме присутствует одна RCD-цепь, а параметры RC-цепей расчитаны в предыдущем пункте, то необходимо выбрать диодыVD5 и VD6.

Согласно полученному в пункте 1.3 значению выбираем диод типа ДЧ212-16 с типом охладителя О111-60, у которого при естественном охлаждении максимально допустимый средний ток равен .



3. Литературный обзор систем управления СУ СПП проектируемого ППЭЭ. Требования к СУ проектируемого ППЭЭ

Система управления преобразовательным устройством предназначена для формирования и генерирования управляющих импульсов определенной формы и длительности, распределения их по фазам и изменения подачи на управляющие электроды вентилей преобразователя.

Вентильные преобразователи состоят их силовой части и системы управления (СУ). Силовая часть управляемого преобразователя, выполненная на управляемых вентилях (тиристорах, силовых транзисторах), может работать при подаче на управляющие электроды в определенные моменты времени импульсов, обеспечивающих включение данных вентилей

Функции СУ сводятся к двум задачам:

1. Определение моментов времени, в которые должны быть включены те или иные конкретные вентили. Эти моменты времени задаются некоторым управляющим сигналом, который подается на вход СУ и определяет его работу, и в конечном счете задает значение выходных параметров преобразователя.

2. Формирование управляющих импульсов, т.е. создание управляющих сигналов, передаваемых в нужные моменты времени на управляющие электроды тиристоров и имеющие достаточные амплитуды, мощность и длительность, а в некоторых случаях определенную форму кривой.

Работу широтно-импульсного преобразователя обеспечивает система управления (СУ) ШИП.

Основные требования предъявляемые к СИФУ:

1. Высокое быстродействие;

2. Высокая устойчивость к импульсным помехам;

3. Линейность регулировочной характеристики ;

4. Гальваническая развязка цепей управления и силовых цепей.

Широтно-импульсный преобразователь (ШИП) - это преобразователь нерегулируемого постоянного напряжения в регулируемое постоянное напряжение. Широтно-импульсный преобразователь (ШИП) постоянного напряжения преобразовывают постоянное напряжение в импульсное, среднее значение которого (т.е. его постоянную составляющую, выделяемую в нагрузке фильтрами) можно регулировать.

ШИП является последовательным, если управляемый вентиль и дроссель фильтра включены последовательно с нагрузкой. Характерной особенностью последовательных ШИП является невозможность получения напряжения на выходе выше напряжения источника питания.

Основные преимущества импульсных преобразователей:

1. Высокий КПД, т.к. потери мощности на регулирующем элементе преобразователя незначительны по сравнению с потерями мощности при непрерывном управлении;

2. Малую чувствительность к изменениям температуры окружающей среды, поскольку регулирующим фактором является время проводимости управляемого вентиля, а не внутреннее сопротивление регулирующего элемента, как при непрерывном регулировании;

3. Малые габариты и массу;

4. Постоянную готовность к работе.

Однако импульсным преобразователям присущи и недостатки:

1. Импульсный режим работы регулирующего элемента приводит к необходимости устанавливать выходные и часто входные фильтры, что вызывает инерционность процесса регулирования в замкнутых системах;

2. Высокие скорости включения и выключения тока в силовой цепи ШИП приводят к возникновению радиопомех.

Обычно используется вертикальный метод управления, где управляющий импульс формируется в результате сравнения на нелинейном элементе величин переменного (синусоидального, пилообразного, треугольного) и постоянного напряжения.

Так как зависимость относительной длительности импульсов управления от сигнала задания при вертикальном методе управления имеет линейный характер при пилообразном опорном напряжении и синусоидальный при гармонической форме опорного напряжения, то передаточная характеристика ШИП на идеальных элементах будет линейной при пилообразном опорном напряжении и синусоидальной - при гармоническом.Типичная структура вертикальной системы управления ШИП приведена на рисунке:

Рисунок 3.1 - Структурная схема управления ШИП.

где ГОН - генератор опорного напряжения;

УС - устройство сравнения;

ФДИ - формирователь длительности импульсов.

ВФ - выходной формирователь.



4 ПРОЕКТИРОВАНИЕ СТРУКТУРНОЙ И ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ СИЛОВЫМИ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫМИ ПРИБОРАМИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

полупроводниковый преобразователь электрическая энергия

Система управления ШИП

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 4.1 - Структурная схема управления ШИП

Система управления ШИП состоит из следующих блоков:

ГВИ - генератор высокочастотных импульсов. Предназначен для формирования на своем выходе импульсов открывающих транзистор ГПН.

ГПН - генератор пилообразного напряжения формирует на своем выходе высокочастотную пилу .

К - компаратор. Предназначен для сравнения пилообразного напряженеия с напряжением управления и в момент их равенства меняет свое выходное состояние.

ВФ - выходной формирователь. Предназначен для обеспечения гальванической развязки между силовой схемой и схемой управления, а так же для формирования импульсов необходимой мощности, обеспечивающей надежное открывание IGBT транзистора.

СБ - силовой блок.

Функциональная схема системы управления преобразователем представлена на рисунке 4.2



Рисунок 4.2- Функциональная схема управления ШИП

Где:

И - интегратор;

Кл - ключ (транзистор).

Рисунок 4.3 - Диаграммы работы системы управления ШИП

5 ВЫБОР ТИПОВ АНАЛОГОВЫХ И ЦИФРОВЫХ ИМС

В процессе проектирования принципиальной схемы будем использовать как аналоговые, так и цифровые микросхемы.

В качестве операционных усилителе использовались микросхемы типа К140УД22 в корпусе 2101.8-1.

Рисунок 5.1 - Цоколевка микросхемы К140УД7

Назначение выводов К140УД7:

1,5 - балансировка;

2 - вход инвертирующий;

3 - вход неинвертирующий;

4 - напряжение питания -Uп;

6 - выход;

7 - напряжение питания +Uп;

8 - коррекция;

Основные характеристики:

Напряжение питания 15 В 10%

Диапазон синфазных входных напряжений при Uп= 15 В, 12 В

Максимальное выходное напряжение при Uп=15 В, Rн = 2 кОм , 10,5В

Входной ток при Uп=15 В, Rн = 2 кОм не более 400 нА

Ток потребления при Uп=15 В, Rн = 2 кОм не более 3,5 мА

Коэффициент усиления напряжения не менее 30000

Входное сопротивление не менее 400 кОм.

В схеме так же используется драйвер [9] M57958L компании MitsubishiElectronicsCorp. Схема включения драйвера показана на рисунке 5.2.

Рисунок 5.2 - Схема включения драйвера

Описание выводов: VCC - питание логики и драйвера; IN - логический вход задающий состояние выхода драйвера (HO) в фазе с HO; ERR - выход индикации срабатывания перегрузки по току, программирование времени выявления перегруза по току; COM - общий логики; VB - плавающее питание высокой стороны; HO - высоковольтный выход драйвера; VS - возврат плавающего питания высокой стороны; CS - вход контроля тока.

Основные параметры драйвера :

Поддержка IGBT-транзисторов до, ;

Первичное напряжение питания U_СС1=5 В;

Напряжение базы IGBT-транзистора U_OUT=15 В;

Напряжение входного сигнала U_in+=5 В;

Входной ток I_in=16 мА.

Основные функции драйверов:

1.Формирование положит. импульса напряжения величиной 15-20 В, на этапе включения и отрицательного 5-6 В на этапе выключения

2. Должны обеспечивать гальваническую развязку контроллера и силовой части.

3. Формирование «мёртвого» времени, для предотвращения сквозных токов в мостовых, полумостовых схемах.

4. Обеспечение защиты от к. з. токовой перегрузки.

5. Кроме этого защита от перенапряжения, тепловая защита, защита затворной цепи от недопустимого снижения/превышения напряжения.



6. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СУ СПП

6.1 Расчет генератора высокочастотных импульсов

Рисунок 6.1 - Электрическая схема ГВИ.

Период импульсов найдем по формуле

,

где - частота коммутации ШИП.

.

Принимаем, что R8=1,2кОм, R9=1,0кОм, С6=0,1мкФ, тогда сопротивление R6 найдем по формуле



,

где - длительность импульса, .

.

Сопротивление R7 найдем по формуле

,

где - длительность интервала паузы,

.

.

Тогда окончательно принимаем , .

Рассчитаем токи, протекающие через диоды VD6 и VD7, они будут иметь значения:

где - напряжение ГВИ, .

Рассчитаем мощности резисторов и по формуле

, (6.1)

,

.

Определи ток, протекающий через резисторы и по формуле

,

.

Тогда определим их мощности

,

.

Тогда окончательно выбираем[5]:

R6 - МЛТ- 0,5 - 420 Ом1%,

R7 - МЛТ- 0,125 - 1,7 кОм1%,

R8 - МЛТ- 0,125 - 1,2 кОм1%,

R9 - МЛТ- 0,125 - 1,0 кОм1%,

VD6, VD7 - диоды Д206 с параметрами: I_пр=0,1A, U_обр=100 В,

С6 - КМ-6 - 50В-0,1 мкФ1%.



6.2 Расчет генератора пилообразного напряжения (ГПН)

ГПН с опорным пилообразным напряжением представляет собой интегратор со сбросом. Принципиальная электрическая схема такого ГПН имеет вид:

Рисунок 6.2. Электрическая схема ГПН.

Принимаем

.

;

.

Т. к. при то

,

.



Зададим

, тогда

.

Принимаем

.

Принимаем

, тогда

Рассчитываем мощности резисторов по формуле (6.1):

Таким образом, окончательно выбираем:

С7 - К73-17-250В-0,1мкФ±10%,

R10, R11, R12 - МЛТ-0,125-1кОм±10%.

Транзистор VT2 выбираем по условиям:

, (6.2)

где - , .

Ток коллектора равен току разряда конденсатора С7:

Считая, что разряд конденсатора С7 происходит при постоянном токе, имеем

С учетом , по условию (6.2) имеем:

.

Выбираем [сайт paratran.com] транзистор КТ928Б со следующими параметрами:

U_кэmax= 30 В

I_кmax= 100 мА

= 20...60.

Ток базы транзистора VT2 будет равен:

Тогда R13 определится по формуле

Принимаем R13=12кОм, тогда определим мощность по формуле (6.1)

Выбираем R13 - МЛТ-0,125-12кОм±10%.

6.3 Расчет компаратора

Рисунок 6.4 - Электрическая схема компаратора.

Т. к. и скважность изменяется в пределах: , тогда напряжение управления будет изменятся в пределах:

Сопротивления R14 и R15 служат для ограничения входных токов операционного усилителя. Принимаем

R14, R15 - МЛТ-0,125-20кОм±10%.

Чтобы сформировать Uy возьмём потенциометр на R17=1кОм (переменный резистор) и резистор R16 рассчитаем по формуле

R16 - МЛТ - 0,125 - 14кОм10%.



6.4 Расчет драйвера

Рисунок 6.5 - Схема подключения драйвера.

Принимаем следующие параметры резисторов и конденсатора:

R7 - C5-47-0,125-30 Ом-10%;

C9,С10 - К73-17-250В-0,33мкФ±10%.



7. СОСТАВЛЕНИЕ ПОЛНОЙ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ППЭЭ И ПЕРЕЧНЯ ЭЛЕМЕНТОВ К НЕЙ. ВРЕМЕННЫЕ ДИАГРАММЫ РАБОТЫ СХЕМЫ И ОПИСАНИЕ ПРИНЦИПА ЕЕ ДЕЙСТВИЯ

Опишем принцип действия схемы выпрямителя.

На вход ГВИ (построенного на DA1) через R7, C6 подается задающее напряжение. По этому напряжению ГВИ формирует последовательность высокочастотных импульсов малой длительности.

На вход ГПН (VT2, C7, DA2) подается напряжение пилы U_п. При отсутствииU_ГВИ ключ VT2 закрыт и напряжение на выходе интегратора DA2 нарастает по линейному закону. При поступлении сигнала U_ГВИ ключ VT2 открывается и интегратор сбрасывается в нуль. Таким образом на выходе ГПН формируется положительное пилообразное напряжение U_ГПН.

Напряжение U_ГПН подается на вход компаратора (R14, DA3), где происходит сравнение двух напряжений: U_ГПН и напряжения управления U_У.U_У формируется САУ. В момент равенства этих напряжений компаратор DA3 меняет свой знак. По фронту сигнала U_к выходной формирователь формирует открывающие импульсы необходимой амплитуды и длительности. Этими импульсами непосредственно и осуществляется открывание и закрывание ключа VT1.

Временные диаграммы работы системы управления представлены на рисунке 7.1.



Рисунок 7.1 - Временные диаграммы работы ШИМ.

Полная принципиальная схема проектируемого ППЭЭ приведена на рисунке 7.2

Рисунок 7.2 - Полная принципиальная схема проектируемого ППЭЭ.



Таблица 7.1 - Перечень элементов, используемых в схеме ППЭЭ.

Поз. обозначение	Наименование	Кол.	Примечание
	Конденсаторы
C1-С4,С6	МБГП-630В-0,2мкФ10%	4
С5	КМ-5-1,5мкФ-300В	1
C7,C8	К73-17-250В-0,33мкФ±10%	2
C9	К73-17-250В-0,1мкФ±10%	1
C10	КМ-6 - 50В-0,1 мкФ1%	1
	Микросхемы
DА1-DA3	К140УД7	3
DD1	M57958L	1
	Трансформаторы
TV1	ОСМ - 1,0	1
	Диоды
VD1- VD4	Д112-10-5	4
VD5, VD6	ДЧ212-16	2
VD7, VD8	Д206	2
	Транзисторы
VT1	SK 40GB123	1
VT2	КТ928Б	1
	Резисторы
R1-R5	С5-0,25-150Ом±5%	5
R6	C5-47-0,125-30 Ом-10%	1
R7, R8	МЛТ-0,125-20кОм±10%	2
R9	МЛТ- 0,125 - 1,0кОм1%	1
R10- R12	МЛТ-0,125-1кОм±10%	3
R13	МЛТ-0,125-12кОм±10%	1
R14, R15	МЛТ-0,125-20кОм±10%	2
	Дроссели
Lф	INV4-004	1



8. РАСЧЁТ И ПОСТРОЕНИЕ ВНЕШНЕЙ И РЕГУЛИРОВОЧНОЙ ХАРАКТЕРИСТИК ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

8.1 Внешняя характеристика выпрямителя

Внешней характеристикой выпрямителя называется зависимость выходного напряжения U от тока нагрузки I при постоянном значении скважности , то есть зависимость при.

На рисунке 8.1 показана схема замещения выпрямителя

Рисунок 8.1 - Схема замещения выпрямителя.

Внешняя характеристика определяется следующим уравнением

,

где - активное сопротивление последовательно включенных элементов схемы, по которым протекает ток нагрузки в один и тот же момент времени, ;

- сумма падений напряжений на полупроводниковых приборах, по которым в данный момент времени протекает ток нагрузки, , ;



- коммутационное сопротивление, определяемое по формуле

,

где - реактивное сопротивление трансформатора, .

.

Значение ЭДС определим по формуле:

.

В режиме непрерывного тока внешние характеристики выпрямителя представляют собой ряд параллельных прямых, наклоненных к оси тока.

Произведем расчет внешней характеристики выпрямителя в виде таблицы 8.1. для трех значений скважности.

Таблица 8.1 - Внешняя характеристика выпрямителя.

I,A	0	23	0	23	0	23
U,B	61	27.4	87	53.4	113	79.4

Вид внешней характеристики выпрямителя показан на рисунке 8.2.



Рисунок 8.2 - Вид внешней характеристики выпрямителя.

8.2 Регулировочная характеристика.

Регулировочная характеристика выпрямителя представляет собой зависимость выпрямленной ЭДС Е от скважности , то естьЕ=f().

Для данной схемы, выражение для выпрямленной ЭДС имеет вид

,

Произведем расчет регулировочной характеристики выпрямителя в виде таблицы 8.2.

Таблица 8.2 - Регулировочная характеристика выпрямителя

	0	0,5	0,7	0,9
E, В	0	65	91	117

Вид регулировочной характеристики выпрямителя показан на рисунке 8.3.



Рисунок 8.3 - Вид регулировочной характеристики выпрямителя.

8.3 Регулировочная характеристика ШИП.

Регулировочной характеристикой ШИП называется зависимость скважности от напряжения управления U_У, то есть _.

Данная зависимость выражается в формуле:

,

Расчет регулировочной характеристики ШИП произведем в виде таблицы 8.3.

Таблица 8.3. Регулировочная характеристика ШИП.

	0	2,5	5	7,5	10
	1	0,75	0,5	0,25	0



Вид регулировочной характеристики ШИП показан на рисунке 8.4

Рисунок 8.4 - Регулировочная характеристика ШИП.



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данном курсовом проекте была спроектирована схема последовательного широтно-импульсного преобразователя, питающегося от однофазного неуправляемого однофазного выпрямителя и работающего на R-Lнагрузку. Была разработана система управления силовым полупроводниковым преобразователем, обеспечивающая широтно-импульсную модуляцию.



СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Методическое пособие к курсовому проектированию по СПТ. - Г.И.Гульков, Н.М. Улащик. - Минск 2007 - 90стр.

2. Чебовский О. Г. и др. Силовые полупроводниковые приборы: Справочник / О. Г. Чебовский, Л. Г. Моисеев, Р. П. Недошивин. _ 2-е изд., перераб. и доп. _ М.: Энергоатомиздат, 1985.

3. Основы преобразовательной техники: /В.С. Руденко, В.И. Сенько, И.М. Чиженко. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: «Высшая школа», 1980.

4. Розанов Ю.К. Основы силовой преобразовательной техники. - М.: Энергия, 1979. - 392 с.

5. Резисторы. Конденсаторы. Трансформаторы. Дроссели. Коммутирующие устройства. РЭА: Справочник/Н.Н.Акимов, Е.П.Ващуков, В.А.Прохоренко, Ю.П.Ходоренок. - Мн. «Беларусь», 1994.

6. radiodetali.com

Размещено на Allbest.ru