Источник бесперебойного питания. Дипломная (ВКР). Информатика, ВТ, телекоммуникации.
👉🏻👉🏻👉🏻 ВСЯ ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!
Похожие работы на - Источник бесперебойного питания
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Нужна качественная работа без плагиата?
Не нашел материал для своей работы?
Поможем написать качественную работу Без плагиата!
. Выбор силовой схемы источника бесперебойного питания
.1 Обоснование обеспечения условий технического задания
.3.1 Обзор и анализ структурных схем систем бесперебойного
питания
ИБП резервного типа (Off-Line или standby)
линейно-интерактивный ИБП (Line-Interactive)
ИБП с двойным преобразованием напряжения (On-Line)
.3.2 Описание структурной схемы источника бесперебойного
питания
. Расчет основных блоков источника бесперебойного питания
.2 Формирование выходного напряжения и тока
.8 Расчет корректора коэффициента мощности
. Моделирование работы схемы и её отдельных узлов
.3 Моделирование блока выпрямителя с корректором
. Технико-экономический расчет источника бесперебойного
питания
. Экологичность и безопасность проекта
.1 Опасность поражения электрическим током
В настоящее время наблюдается увеличение потребности в высокоскоростных
центрах обработки данных, системах телекоммуникационной связи в реальном
масштабе времени и применении систем с непрерывным автоматическим
технологическим процессом. Рост потребности в таком оборудовании вместе с
обеспечением большим количеством разнообразных возможностей выдвигает
повышенные требования к источникам электропитания.
Невзирая на то, что при генерации электроэнергии, напряжение имеет
отличные характеристики, в тот момент, когда электропитание достигает
потребителя, его качество далекое от идеального. Большинство типов помех
недопустимое, например, значительные провалы напряжения и колебания частоты,
что может привести к непоправимым потерям, вызванным повреждением оборудования.
Обычно же финансовые последствия этого могут быть существенными, влияя не
только на текущую работу, но, что является серьезнее, и на развитие
предприятия, которое понесло убытки.
При проектировании радиоэлектронной аппаратуры, одним из основных
критериев экономичности является снижение потребляемой устройством мощности (в
частности, применение новых технологий позволило сократить на несколько
порядков потребление энергии бытовой аппаратурой, по сравнению, например с тем,
что было десятки лет тому назад).
За прошедшие более чем 100 лет от момента появления первого электронного
устройства (радио А.С. Попова) до наших дней изменилось несколько поколений
электронных устройств, которые имеют принципиальные отличия по функциональным
возможностям, типу применяемой элементной базы, конструктивно-техническому
решению и т.д. Это равной мерой относится к радиоэлектронной аппаратуре
бытового назначения, так и системам управления сложными техническими объектами,
такими как воздушные лайнеры, космические аппараты и др. Однако каждый вид
электронных средств, будь это компьютер, схема управления работой системы
жизнеобеспечения, проигрыватель компакт дисков или радиолокационная станция,
все они имеют устройство, которое обеспечивает электропитанием все узлы и
элементы (электронных ламп, транзисторов, микросхем), устройств, которые входят
в ту или другую систему. Следовательно, наличие источника питания в любом
устройстве вещь вполне очевидная и требования к нему достаточно большие, ведь
от его качественной работы зависит работа устройства в целом. Особенное
внимание, при разработке источников питания, стали уделять при построении сложных
цифровых устройств (персональный компьютер или любая другая микропроцессорная
техники), где возникла потребность обеспечения этих устройств непрерывным и
самое главное - качественным питанием.
Пропадание напряжения для устройств этого класса может быть фатальным:
медицинские системы жизнеобеспечения нуждаются в постоянной работе комплекса
устройств, и требования к их питанию очень строги; системы банковской защиты и
охранные системы; системы экстренной связи и передачи информации.
При создании электронного устройства отдельного класса и назначения
(электронно-вычислительные машины, медицинская и бытовая электронная техника,
средства автоматизации) источник обеспечения гарантированного питания может
быть подобран из тех, которые выпускаются серийно. В некоторых странах
существуют фирмы, которые специализируются на промышленном выпуске источников
бесперебойного питания, и потребитель имеет возможность выбрать тот, который
ему больше всего подходит. Однако, когда по эксплуатационным, конструкторским
или другим характеристикам источника бесперебойного питания, которые
выпускаются серийно, не удовлетворяют потребностям потребителя, необходимо
разработать новый, с учетом всех правил, специфических для этого вида.
Темой данного проекта является разработка универсального источника
бесперебойного питания (далее ИБП). Его универсальность заключается в том,
чтобы он мог использоваться в любой аппаратуре мощностью до 600 Вт, начиная с
персонального компьютера и заканчивая медицинской аппаратурой. Причина построения
бесперебойного источника - это возможность его использования в любой
аппаратуре, для которой стабильное электропитание является важным фактором.
1. Выбор силовой схемы источника
бесперебойного питания
1.1 Обоснование обеспечения условий
технического задания
Исходя из назначения проектируемого устройства и специфики области его
применения, рассмотрим основные критерии, согласно которым будет вестись
последующая разработка.
К основным критериям разработки источника бесперебойного питания стоит
отнести надежность и стойкость к внешним воздействиям (в частности, к
вибрационным и ударным нагрузкам).
Для повышения надежности блока, при его проектировании, предлагается:
- обеспечить легкие электрические, тепловые рабочие режимы деталей и
материалов конструкции, их правильный выбор;
обеспечить надежную защиту от внешних и внутренних дестабилизирующих
факторов;
широко использовать интегральные микросхемы (далее ИМС), а также
стандартные компоненты;
обеспечить ремонтопригодность изделия, используя функционально-узловой
метод конструирования.
На ранней стадии, процесс проектирования заключаться в рассмотрении
подобных систем с подбором технологии электропитания. Перечислим факторы, что
влияют на этот этап:
коэффициент полезного действия блока питания;
срок действия аккумуляторной батареи;
необходимое качество выходящего напряжения;
время, необходимое для выхода продукции на рынок.
С целью обеспечения эстетических и эргономичных показателей, предлагается
использовать современный дизайн.
Для обеспечения заданных климатических и механических требований
предлагается использовать элементную базу и материалы, учитывая предельные
внешние воздействия, которые негативно влияют на работоспособность изделия.
Одним из аналогов нашего изделия являются ИБП GT Series 6кВА и GT Series
10кВА производства фирмы General Electric. Они также предназначены для
крепления в серверную стойку и имеют выходную мощность 6-10ВА. Другие
технические характеристики можно привести в виде таблицы.
Мощность ( ВА) с компьютерной нагрузкой :
Мощность ( Вт ) с резистивной нагрузкой :
Встроенный предохранитель 250 В (A) :
Входной ток (A) при номинальном напряжении :
Стабильность выходного напряжения :
Размеры ИБП ( выс x шир x глуб ), мм :
Данные ИБП имеют хорошие параметры и высокую цену. Поэтому, возникает
необходимость в дешевых и надежных ИБП, которые не уступают по характеристикам
их зарубежным аналогам и даже превосходят. В дипломном проекте будет проведена
разработка такого устройства.
1.3.1 Обзор и анализ структурных схем
систем бесперебойного питания
Источник бесперебойного питания - автоматическое устройство, которое
обеспечивает питание нагрузки при полном исчезновении напряжения во внешней
электросети, например в результате аварии или от недопустимо высокого
отклонения параметров напряжения сети от номинальных значений. Пари этом ИБП
использует для аварийного питания нагрузки энергию аккумуляторных батарей.
Рассмотрим несколько основных типов построения структурных схем ИБП:
3. ИБП с двойным преобразованием напряжения.
ИБП резервного типа (Off-Line или standby)
Источник бесперебойного питания, выполнен по схеме с коммутирующим
устройством, которое в нормальном режиме работы обеспечивает подключение
нагрузки непосредственно к внешней электросети, а в аварийном переводит ее на
питание от аккумуляторных батарей. Преимуществом ИБП резервного типа является
его простота и невысокая стоимость, а недостатком - ненулевое время
переключения (~4 мс) на питание от аккумуляторов и более интенсивная их
эксплуатация, потому что ИБП переводится в аварийный режим при любых
неисправностях в электросети. ИБП резервного типа, как правило, имеет небольшую
мощность и применяется для обеспечения гарантированного электропитания
отдельных устройств (персональных компьютеров, рабочих станций, офисного
оборудования) в регионах с хорошим качеством электросети.
Линейно-интерактивный
(Line-Interactive)
Источник бесперебойного питания, выполненный за схемой с коммутирующим
устройством (Off-Line), дополненный стабилизатором входного напряжения на
основе автотрансформатора с переключающимися обмотками.
Рис. 1.3.2. ИБП, тип
Line-Interactive
Основное преимущество линейно-интерактивного ИБП по сравнению с
источником резервного типа заключается в том, что он способен обеспечить
нормальное питание нагрузки при повышенном или пониженном напряжении
электросети (самый распространенный вид неисправностей в отечественных линиях
электроснабжения) без перехода в аварийный режим. В итоге повышается срок
службы аккумуляторных батарей. Недостатком линейно-интерактивной схемы является
ненулевое время переключения (~4 мс) нагрузки на питание от батарей.
По эффективности линейно-интерактивные ИБП занимают промежуточное
значение между простыми и относительно дешевыми резервными источниками
(Off-Line) и высокоэффективными, но и более дорогими источниками с двойным
преобразованием напряжения (On-Line). Как правило, линейно-интерактивные ИБП
применяют для обеспечения гарантированного питания персональных компьютеров,
рабочих станций, файловых серверов, узлов локальных вычислительных сетей и
офисного оборудования. Механизм автоматической регулировки напряжения построен
на основе автотрансформатора с переключающимися обмотками. Применяется в ИБП,
собранных по линейно-интерактивной схеме, для ступенчатой корректировки
входного напряжения в сторону его повышения. Число обмоток регулятора
определяет диапазон входных напряжений, при которых ИБП обеспечивает нормальное
питание нагрузки без перехода в аварийный режим работы. В ИБП такой структуры,
в среднем, диапазон допустимого изменения входного напряжения составляет от
-20% к +20% от номинального значения 220 В.
ИБП с двойным преобразованием
напряжения (On-Line)
Источник бесперебойного питания, в котором входное переменное напряжение
сначала преобразуется выпрямителем в постоянную, а затем посредством инвертора
опять в переменную - является источником с двойным преобразованием напряжения
(энергии) (On-Line). Аккумуляторная батарея постоянно подключена к выходу выпрямителя
и ко входу инвертора и питает последний в аварийном режиме.
Такая схема построения ИБП позволяет обеспечить практически идеальное
питание нагрузки при любых неполадках в сети (включая фильтрацию высоковольтных
импульсов и электромагнитных помех) и характеризуется нулевым временем
переключения в аварийный режим без возникновения переходных процессов на выходе
устройства.
К недостаткам схемы с двойным преобразованием напряжения стоит отнести ее
сравнительно большую сложность и как следствие - более высокую стоимость.
ИБП On-Line типа применяют в случаях, когда из-за тех или иных причин,
имеются повышенные требования к качеству электропитания нагрузки, которая может
быть в роли узлов локальных вычислительных сетей (сетевое оборудование,
файловые серверы, рабочие станции, персональные компьютеры), оборудование
вычислительных залов, системы управления технологическим процессом.
По схеме с двойным преобразованием (On-Line) построены, например, модели
PW5125RM компании Powerware. Они оснащены плавным стабилизатором входного
напряжения, благодаря которому диапазон допустимых значений входного
напряжения, при которых источник не переходит на питание от батарей, составляет
от 166 до 276 Вольт.
В таких схемах присутствует режим Bypass - питание нагрузки
отфильтрованным напряжением электросети в обход основной схемы ИБП.
Переключение в режим Bypass, который поддерживается внутренней схемой ИБП или
специальным внешним модулем, может выполняться автоматически или вручную. ИБП,
который имеет соответствующую встроенную схему, автоматически переходит в режим
Bypass по команде устройства управления, при перегрузке электросетей или при
выявлении неисправности в важных узлах ИБП. Таким способом нагрузка защищается
не только от сбоев в электросети, но и от неполадок в самом ИБП. Возможность
ручного включения режима Bypass предусматривается на случай проведения
профилактического обслуживания ИБП или замены его узлов без отключения
нагрузки.
1.3.2 Описание структурной схемы
источника бесперебойного питания
Построение систем бесперебойного питания зависит от задач, которые на них
возлагаются. В некоторых случаях необходимо добиться наименьшего показателя -
время переключения нагрузки на питание от аккумуляторных батарей или наоборот.
В других случаях необходимо обеспечить долговременную работу от аккумуляторной
батареи, при этом время переключения не является критической величиной. То
есть, можно сказать, что для каждого конкретного случая нужно решать абсолютно
разные технические задачи.
Разрабатываемый блок предназначен для обеспечения непрерывного питания
разнообразных устройств (серверов, персональных компьютеров, модемов и др.)
стабилизированным напряжением 220В, 50Гц. Конкретней, система предназначена для
питания устройств, которые имеют импульсные источники питания. Это позволяет
смягчить требования относительно разработки нашего прибора, так как импульсные
источники питания способны работать в сети с отклонениями напряжения ± 20% от
номинального значения. Еще одним преимуществом является способность их работы
от сети, которая имеет не синусоидальную форму напряжения (аппроксимированная
синусоида, квази синусоида).
Рассмотрим основные блоки, которые входят в состав устройства:
Под инвертированием понимается преобразование постоянного тока в
переменный. Сущность инвертирования заключается в том, что первичная обмотка
трансформатора поочередно подключается к сети постоянного тока с
противоположной полярностью. При этом на обмотках трансформатора появляется
переменное напряжение прямоугольной, трапецеидальной, ступенчатой или
синусоидальной формы. Устройства, которые осуществляют такое преобразование,
получили название инверторов.
Наиболее широкое применение в ИБП в качестве силовых переключающих
элементов получили транзисторы. Энергетически выгодно, чтобы транзисторы
работали в режиме переключений, скачкообразно изменяя полярность переключений,
скачкообразно изменяя полярность напряжения на первичной обмотке
трансформатора. В этом случае потери мощности в транзисторах будут наименьшими,
а к.п.д. инвертора - наибольшим.
2.2 Формирование выходного напряжения
и тока
Форма выходного напряжения или тока инвертора, другими словами количество
гармоник в напряжении или токе, должны быть определены при разработке весьма
тщательно. Получение на выходе напряжения (тока) близкого к синусоидальному
является важной задачей, поскольку в противном случае ухудшается коэффициент
мощности, возрастают электромагнитные помехи и шумы как на силовых выводах, так
и в цепях управления. Множество нагрузок, таких, например, как
электромеханические датчики, требуют синусоидальности напряжения. Тем более от
инвертора требуется синусоидальное напряжение, если он входит в состав
источника бесперебойного питания и его выходное напряжение должно в какие-то
промежутки времени заменить сеть переменного тока.
Сложность данного вопроса заключается в том, что улучшить качество
выходного напряжения только постановкой LC -фильтра может оказаться
невозможным или невыгодном. В частности, стремясь уменьшить нежелательные
гармоники на выходе, увеличивая L и C фильтра, происходит неизбежное снижение
амплитуды (первой ) основной гармоники.
По этим причинам в инверторах применяются активные методы снижения
гармоник, которые сочетаются с постановкой фильтров, то есть пассивными
методами.
Для получения напряжения, приближенного к синусоиде, применяют ШИМ или
АИМ, которые технически могут выполняться различными способами.
Критерием оценки синусоидальности кривой будем считать коэффициент
гармоник К гф получаемый на выходе фильтра, подключенного к
импульсному напряжению инвертора.
Пусть
ω 0 = - собственная частота фильтра, а ω 1 -первая
гармоника напряжения на выходе инвертора. Отношение двух названных частот
назовем ω 0 -
параметр, характеризующий фильтр
Без
учета нагрузки, считая, что комплексное сопротивление выходного конденсатора
фильтра много меньше сопротивления нагрузки, получим передаточную функцию
LC- фильтра
Сделав замену s = jω (здесь ω-
текущая частота),
определим амплитудно- фазовую характеристику фильтра
Смысл
выражения (2.1.2) заключается в том, что при частоте ω=ω 0 = отношение амплитуды напряжения на выходе к амплитуде
напряжения на входе фильтра стремится к бесконечности (мы пренебрегли нагрузкой
фильтра). Кроме того, при всех частотах в спектре импульсно выходного
напряжения больших, чем первая (основная), модуль W(jω) уменьшается, что говорит о подавлении любой гармоники
напряжения более высокой, чем первая. Скорость снижения модуля W(jω) , если выражать его в децибелах, равна -40дБ/дек.
Знак минус, получаемый в правой части (2.2.2) при всех ω>ω 0 ,
свидетельствует о том, что выходное напряжение находится строго в противофазе с
входным (это опять является следствием пренебрежения нагрузкой инвертора).
Обозначим
модуль W(jω) как k Un - коэффициент передачи
фильтра по напряжению n-й гармоники.
Условно
принимается, что для первой гармоники коэффициент передачи фильтра k U1
в (2.1.3) равен единице.
Подставим
k Un из (2.1.3) в выражение для коэффициента гармоник. В результате
получим:
где U 1 и U n - амплитуды первой и n-й гармоник
напряжений на входе фильтра.
Фильтр будет иметь наименьший объем при минимальном значении ω * , что следует из (2.1.1). Заданное
значение К гф легче обеспечивается фильтром минимального объема ( ω * минимально), если в спектре
напряжения на входе фильтра не просто отсутствуют несколько произвольных
гармоник, то есть некоторые U n равны нулю, а отсутствуют низшие
гармоники, которые фильтром ослабляются наиболее тяжело. В этом заключается
смысл соотношения (2.1.4).
Начнем рассмотрение ШИМ с однократной модуляции, когда на полупериоде
выходного напряжения располагается только один импульс (рис.2.2.1). Функция u(ωt)
на этом рисунке
представлена в виде четной (u(ωt)=u(-ωt), кроме того, существует симметрия
данной функции относительно оси ωt . Следовательно, в спектре напряжения
должны отсутствовать четные гармоники, а коэффициенты ряда Фурье, определяющие
амплитуды и фазы гармоник, находятся из соотношения:
где
n= 1,3,5,…- номер гармоники; ω=2π/T - круговая частота основной (первой) гармоники.
Из
(2.3.1) для импульсного напряжения, показанного на рисунке 2.3.1, получим:
Функция u(ωt), показанная на рисунке 2.2.1,
заменяется тригонометрической суммой: ,
U( ω t)=U 1 cos ω t + U 3 cos3 ω t + ...+U n cosn ω t ,
где коэффициенты U 1, U 3 ,... U n ,
имеющие положительный или отрицательный знак, определяются в соответствии с
(2.3.2).
Рисунок
2.3.1 Шим с однократной модуляцией
Для исключения третьей гармоники длительность половины импульса в угловых
единицах согласно (2.2.2) должна равняться:
Пятая гармоника будет отсутствовать, если имеет место равенство
Очевидно, что одновременное исключение третьей и пятой гармоник в кривой
на рисунок 2.2.1 невозможно при любых углах π D/2. Можно графически показать, каким
образом происходит исключение той или иной гармоники из спектра импульсного
напряжения u(ωt) . Для этого достаточно заметить, что именно показывает общее
выражение (2.2.1) в случае импульсного напряжения u(ωt) , обладающего четностью функции и
симметрией относительно ωt. Интеграл в
показывает суммарную площадь за четверть периода тех участков кривой n-й
гармоники, которые соответствуют ненулевым значениям импульсного напряжения.
Например, функция U 3 cos3ωt при импульсном напряжении (2.2.1) и
значении
обращается в ноль. При этом значении πD/2 все гармоники кратные трем равны
нулю. Подтверждение этому показано на рисунке 2.3.2, где можно увидеть
равенство положительной (двойная штриховка) и отрицательной площадей косинусной
функции на интервале, где u(ωt) не равно нулю. Если на рисунке 2.3.2
показать пятую гармонику U 5 cosωt , а U 5 определить из
(2.3.2), можно увидеть, что сумма положительных и отрицательных площадей на
интервале 0…π/3 не равна нулю.
Рисунок 2.3.2 - Равенство положительной и отрицательной площадей функции
- cosωt на интервале 0…π/3
показывает, что третья
гармоника исключается из ряда Фурье.
2.4 Корректор коэффициента мощности
Рассмотрим блок-схему простейшего типового корректора коэффициента
мощности, приведённую на рисунке 2.4.1. В этой схеме, помимо выполнения функции
коррекции PF, дополнительно осуществляется стабилизация выходного напряжения.
Входное напряжение переменного тока 220 В 50 Гц подаётся на диодный мост
VD1…VD4, но далее, после выпрямления, в классическом случае должен быть
фильтрующий конденсатор, а здесь он заменяется бустерной схемой, состоящей из
дросселя L, блокирующего диода VD5, ключевого транзистора VT, выходного
конденсатора C out и схемы управления корректором.
Входное напряжение корректора U in , выпрямленное диодным
мостом, представляет собой однополярные половинки синусоиды (линия 1 на рисунке
2.4.2.)
Это напряжение контролируется датчиком входного напряжения (ДН). Когда
транзистор VT переводится схемой управления в проводящее состояние, ток в
индуктивности L начинает линейно нарастать.
Рисунок
2.4.1 - Функциональная схема (ККМ)
Величина входного тока Iin фиксируется датчиком тока (ДТ) и
преобразуется в напряжение Uiin , пропорциональное величине тока Iin .
Величина индуктивности L выбирается такой, чтобы нарастание (и спад) тока в ней
происходило значительно быстрее нарастания (и спада) входного напряжения. Когда
величина напряжения, снимаемая с датчика тока (ДТ), сравнивается с величиной
напряжения, вырабатываемой датчиком входного напряжения (ДН), управляющий
каскад (УК) схемы управления закрывает транзистор VT и происходит спад тока в
первичной цепи до нулевого значения.
Отметим, что в этот момент ток протекает через диод VD5 и конденсатор
Cout. Момент падения тока в первичной цепи до нуля служит сигналом для
управляющего каскада на открытие транзистора VT, и процесс повторяется.
Из рисунка 2.4.2 видно, что огибающая (линия 3) мгновенных значений тока
первичной цепи ( Iin1, Iin2, Iin3 ) повторяет по форме входное напряжение Uin ,
а среднее значение (линия 4) тока Icp(in) становится очень похожим на
форму тока в активной нагрузке. Таким образом, фактически потребляемый ток
носит характер постоянно следующих коротких импульсов переменной амплитуды.
Рисунок 2.4.2 - Графики отображающие процессы, происходящие в активном
корректоре коэффициента мощности
Я рассмотрел работу активного корректора в режиме прерывистого тока дросселя.
Отмечу, что данный корректор может работать также в режиме непрерывного тока
дросселя, тогда вид сигналов будет таким, как показано на рисунке 2.4.2. В
паузах между отключениями транзистора, а значит, его среднее значение Icp(in)
окажется ближе к синусоидальному, чем в режиме разрывных токов.
Описанный несложный метод коррекции коэффициента мощности имеет и
некоторые недостатки. Если входное напряжение Uin , будет меняться, что
на практике и происходит в силу нестабильности сетевого напряжения, измениться
средний ток через нагрузку (в силу изменения мгновенных значений импульсов тока
Iin1, Iin2, Iin3 ), а значит, измениться выходное напряжение Uout
. Изменение сопротивления нагрузки Zn также будет менять выходное напряжение,
так как спад индуктивного тока в элементе L будет происходить медленнее или
быстрее.
Изображенный на схеме рисунке 2.4.3 Датчик напряжения нагрузки Zn вместе
с усилителем ошибки (УО) являются системой, отслеживающей выходное напряжение
корректора.
Рисунок
2.4.3 - Работа активного корректора коэффициента мощности в условиях
непрерывности тока дросселя.
С выхода датчика снимается напряжение, пропорциональное напряжению
нагрузки Uout. Умножитель напряжении (УН) перемножает сигналы Uin и
Uout с необходимым коэффициентом пропорциональности. Полученный выходной
сигнал с УН управляет транзистором VT. Таким образом, в данной схеме можно
“сдвигать ” порог переключения транзистора VT, поддерживая постоянное
напряжение на нагрузке.
Структурная схема системы управления представлена на рисунке 2.5.1
Рисунок 2.5.1 - Структурная схема системы управления
Датчики
отслеживают значения напряжения и тока в схеме и посылают соответствующую
информацию на блок микропроцессора МП. Микропроцессор управляет драйверами
силовых ключей, а также устройствами индикации и интерфейсом подключения к ПК.
Драйверы и блок МП питается от источника питания собственных нужд, выходные
напряжения которого составляют , .
Для
управления IGBT модулями берем драйвер ДЖИЦ.687253.231
-
обеспечивают включение транзистора низким уровнем ТТЛ из системы управления с
частотой переключения до 20 кГц;
-
обеспечивают на затворе транзистора:
отпирающее
напряжение +17 В, задержка включения 1 мкс, время нарастания напряжения 0,4
мкс;
запирающее
напряжение -5 В, задержка выключения 0,4 мкс, время спада напряжения 0,2 мкс;
обеспечивают
защиту транзистора от пробоя
при
перегрузке по току или коротком замыкании в нагрузке, определяемым по
ненасыщенному состоянию транзистора, путём плавного
его
запирания. Задержка срабатывания защиты 3 мкс, задержка начала выключения 4,5
мкс, время спада напряжения около 8 мкс;
при
выбросе напряжения на коллекторе выше 1000 В;
ограничивают
напряжение между базой и эмиттером транзистора на уровнях +18 В и -6 В.
передают
в систему управления сигнал об аварийном выключении транзистора и об опасном
снижении напряжения питания драйвера. Схема защиты сбрасывается низким уровнем
ТТЛ из системы управления. Знак выходного напряжения драйверов индицируется
светодиодом на плате драйвера (или адаптера), зелёным цветом для положительного
напряжения и красным - для отрицательного.
Структурная
схема драйвера представлена на рисунке 2.5.1
Входные
и выходные сигналы поступают через оптопары, обеспечивающие изоляцию при
разности потенциалов входной и выходной цепей драйвера до 2500 В. К системе
управления драйвер подключаются через вилку типа WF-6, кабельная розетка типа
HU-6.
Рисунок 2.5.2 - Схема драйвера ДЖИЦ.687253.231
Питающее переменное напряжение через разъём X2, трансформатор T1
поступает на выпрямитель RECT1. Компаратор COMP1 при нормальном выпрямленном
напряжении поддерживает на выходе оптопары низкий уровень сигнала PC. При
высоком уровне сигнала IN на выходе оптопары F1 уровень высокий. При этом
включен генератор тока GT2, а генераторы тока GT1, GT3 выключены, напряжение на
конденсаторе C2 отрицательно, и через буферный усилитель A1 и выходные каскады
драйвера (двухтактный эмиттерный повторитель V3, V4) оно поступает на затвор G
модуля. Открытый ключ KL4 поддерживает отрицательное напряжение на входе
компаратора COMP3. При низком уровне сигнала IN генератор тока GT2 выключается,
а GT1, GT3 включаются. Конденсатор C2 быстро заряжается, положительное
напряжение через буферный усилитель A1 и выходные каскады драйвера открывает
транзистор модуля. Балластная ёмкостная нагрузка на выходе драйвера,
конденсатор C6, нивелирует крутизну фронтов выходных импульсов при различной
входной ёмкости модулей и предотвращает высокочастотный звон. Диоды V6, V7
обрезают выбросы напряжения на затворе, которые могут возникнуть в процессе
переключения модуля. Защитная цепочка R7, V9, V10 защищает модуль от высоковольтных
выбросов на коллекторе, возникающих при запирании транзистора, приоткрывая
транзистор на время выброса. Светодиод V8 - двухцветный. Если модуль нормально
нагружен, напряжение на его коллекторе становится низким, и ток генератора тока
GT3 протекает через R4 и V5, а напряжение на конденсаторе C3 остаётся ниже
порога срабатывания компаратора COMP3. При перегрузке модуля напряжение на C3
через некоторое время превышает порог, импульс с выхода COMP3 включает триггер,
выполненный на компараторе COMP2 с положительной обратной связью. Ключи KL1 и
KL3 замыкаются и выключают генераторы тока GT1 и GT3, после чего конденсатор C2
плавно разряжается через резистор R1, в результате транзистор модуля
выключается мягко, что предпочтительнее резкого запирания в режиме короткого
замыкания. Оптопара F2 включает низкий уровень сигнала FAULT. Выход драйвера из
состояния защиты осуществляется низким уровнем сигнала RES, который включает
о
4.2.2 Определение важности каждого показателя Дипломная (ВКР). Информатика, ВТ, телекоммуникации.
Лекции по дисциплине: Связи с общественностью
Реферат: Институт прав человека в условиях федеративного государства и его ограничения
Контрольная Работа 1 Биология 7 Класс
Роль Общения В Жизни Человека Реферат
Черная Туча Соболев Сочинение
Реферат: The Jungle Review Essay Research Paper The
Эссе На Тему Язык Переводчик Сердца
Сочинение На Творческую Тему
Государственные Пособия Курсовая
Дипломная работа: Арт-кафе как часть культурного пространства. Скачать бесплатно и без регистрации
Контрольная Работа На Тему Мікропроцесорна Система Та Її Функціонування
Отчет по практике по теме Разработка программного продукта 'Отдел кадров завода'
Контрольная работа: Что такое налог?. Скачать бесплатно и без регистрации
Реферат: Вопросы проведения экспертизы при профзаболеваниях. Скачать бесплатно и без регистрации
Мини Сочинение Мое Восприятие Базарова
Механизмы устойчивости стационарного состояния в био системах. Теорема Пригожина
Курсовая работа по теме Анализ и совершенствование организационной структуры ОАО 'Выборг Лес'
Реферат На Тему Проектирование Систем Радиоавтоматики
Оценка Деловой Активности Предприятия Курсовая Работа
Реферат: 8 типичных гендерных образов в рекламе
Доклад: Распад СССР: этнические миграции и проблема диаспор
Реферат: Техническая оснащенность предприятий розничной торговли в современных условиях
Дипломная работа: Соціофункціональний аналіз лісових ландшафтів Волинської області