Проектирование системы управления широтно-импульсным преобразователем. Курсовая работа (т). Физика.
👉🏻👉🏻👉🏻 ВСЯ ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!
Похожие работы на - Проектирование системы управления широтно-импульсным преобразователем
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!
«Силовая преобразовательная техника» - это
дисциплина содержанием, которой является разработка методов расчета
электрических схем преобразователей, необходимых для проектирования
преобразовательных устройств.
Преимущества полупроводниковых преобразовательных
устройств по сравнению с другими преобразователями неоспоримы: они обладают
высокими регулировочными характеристиками и энергетическими показателями, имеют
малые габариты и массу, просты и надежны в эксплуатации. Кроме преобразования и
регулирования тока и напряжения такие установки обеспечивают бесконтактную
коммутацию токов в силовых цепях. Количественный рост различных
радиоэлектронных устройств и устройств электропривод, все более широко
применяющегося в различных отраслях народного хозяйства, связан с увеличением
потребляемой суммарной мощности источников электропитания. Разработка и
создание рациональных источников электропитания становится актуальной
проблемой. Рассмотрение начинается с электрических машин, трансформаторов и
выпрямителей, так как они широко применяются в аппаратуре предприятий связи, а
также они получили наибольшее применение в автоматизированном электроприводе.
В курсовом проекте необходимо спроектировать
неуправляемый однофазный мостовой выпрямитель, последовательный широтно-импульсный
преобразователь ШИП. Данная система рассчитывается для питания R-Lнагрузки с
параметрами:
Схема выпрямителя представлена на рисунке 1.
Рисунок 1 - Силовая схема однофазного мостового
выпрямителя, последовательный широтно-импульсный преобразователь ШИП
Для описания работы схемы рассмотрим отдельно
однофазный мостовой неуправляемый выпрямитель и отдельно ШИП.
Трехфазный мостовой неуправляемый выпрямитель
является двухполупериодной схемой выпрямления, характеризующиеся переменным
током во вторичных обмотках трансформатора. Необходимые расчетные соотношения.
Действующее значение тока вторичной обмотки
трансформатора
Действующее значение тока первичной обмотки
трансформатора
Максимальное значение прямого и обратного
напряжения
Полная мощность первичной и вторичной обмоток
трансформатора
где U, I, P - постоянные составляющие
выпрямленного напряжения, тока и мощности;
Тогда полная мощность трансформатора
ШИП постоянного напряжения преобразовывают
постоянное напряжение в импульсное, среднее значение которого можно
регулировать.
В связи с постоянным напряжением на входе
преобразователя естественная коммутация вентилей невозможна, что требует
выполнения его на вентилях с полным управлением (запираемые тиристоры,
транзисторы). GTO-тиристоры допускают частоту переключений до 1 кГц,
IGBT-транзисторы - примерно до 10 кГц, полевые транзисторы - до 1000 кГц и
выше. Поэтому в проектируемой схеме выпрямителя в качестве вентиля будет
использован IGBT-транзистор.
В проектируемой схеме возможна только
однополярная модуляция. При включении транзистора VТ1 на выходе формируется
положительный импульс напряжения. При выключении транзистора VТ1диод
VD5включается в режим нулевого вентиля, замыкая при этом через себя ток
нагрузки. На этом интервале формируется нулевая пауза напряжения на нагрузке.
Основные расчетные соотношения ШИП:
Коэффициент заполнения импульсов (скважность)
где tи - длительность выходных импульсов;-
период импульсов.
Действующее значение тока транзистора
Среднее значение напряжения на транзисторе
Диаграммы работы ШИП представлены на рисунке 2.
1. ВЫБОР СИЛОВЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ
ПРИБОРОВ (СПП)
.1 Расчет гармонического состава
тока и напряжения
Проверим условие наличия гармоник по формуле
где ωП
- частота пульсации цепи, ωП=100Гц.
Как видим условие (1.1) не выполняется, тогда
рассчитываем гармонический состав тока и напряжения по формуле
где -
амплитудное значение напряжения n-ой гармоники;- номер гармоники;-
эквивалентное число фаз выпрямления, m=2;
- номинальное
значение напряжения на нагрузке.
Амплитудное значение тока n-ой гармоники будем искать
по формуле
где XL - реактивное сопротивление нагрузки, ,
Так как выпрямленное напряжение симметрично
относительно оси ординат, то при разложении в ряд Фурье будут отсутствовать все
четные гармоники. А из-за отсутствия пути для замыкания системы обратной
последовательности, будут отсутствовать все гармоники кратные трем. Тогда n=1,
5, 7, 11, 13, …
Тогда номинальное напряжение с учетом гармоник
будет равно
А номинальное значение тока с учетом гармоник
будет равно
Номинальное значение мощности нагрузки
определится по формуле
Силовой трансформатор применяется для
согласования номинального напряжения нагрузки с выпрямленным напряжением.
Амплитудное значение напряжения на диодах
рассчитаем по формуле
Тогда действующее значение напряжения
определится как
Находим требуемое значение фазного напряжения
вторичной обмотки трансформатора по формуле
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.
Это значение напряжения близко к имеющемуся
фазному напряжению в сети в связи с этим, в
целях экономии мы не будем ставить трансформатор, а поставим анодный реактор,
который рассчитаем в последующих пунктах.
Предварительно выбираем типдиодов и охладителей
по условию
где -
коэффициент запаса, учитывающий отклонение режима работы и условий охлаждения
от номинальных (
). Так как в этой
схеме и
,
т. е. меньше номинальных значений, то значит режим работы и условия охлаждения
лучше, чем при номинальных. Тогда принимаем ;
- 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:
Тепловое сопротивление переход - корпус ;
Тепловое сопротивление корпус - контактная
поверхность охладителя ;
Тепловое сопротивление контактная поверхность
охладителя - охлаждающая среда ;
Рассчитываем тепловое сопротивление
переход - окружающая среда
Для выбранного диода рассчитываем
максимально допустимый средний ток при заданных условиях работы и охлаждения
Проверяем условие правильного выбора диода по
току из соотношения
Условие выполняется, тогда рассчитаем запас
диода по току в процентах
Запас диода по току больше 15%, но в данном
случае ток, протекающий через силовые приборы достаточно мал, что обусловлено
малым напряжением нагрузки, поэтому выбранные диоды подходят, т.к. рассчитаны
на наименьший ток среди силовых диодов.
Выбор СПП по перегрузочной способности
Критерием нормальной работы СПП при перегрузке
по току являются выполнения условия
где tm- 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
Ток перегрузки СПП ограничен
значениями , принимаем . Тогда
определяем средние потери мощности для тока, соответствующего
перегрузке по формуле
где -
коэффициент запаса по току рабочей перегрузки, ,
принимаем .
Определяем переходное тепловое сопротивление
переход-среда по формуле
по графику [2] функции определяем
максимально допустимое время перегрузки
Из этого условия получаем, что выбранный диод
удовлетворяет режиму перегрузки. Значит, диод выбран правильно.
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
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 О221-60 , т.е. нужны диоды 7-го класса по
напряжению - Д112-10-7.
1.4 Выбор IGBT-транзистора и его
охлаждающего радиатора
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 выбираем
IGBT-транзистор [сайт IGBT.ru] типа SK30GH123 со следующими техническими
данными:
. - ток через коллектор (при
температуре ), ;
. - ток через коллектор (при
температуре ), ;
. - допустимые температуры хранения, ;
где - энергия при включении и
выключении ключа соответственно (при );
. - тепловое сопротивление
переход-корпус, ;
где -
энергия включения ключа, - энергия
выключения ключа, ;
- тактовая частота
или частота коммутации ключа, ;
- рабочий цикл или максимальная
скважность импульсов - ,
- номинальное значение тока стока
ключа, соответствует выражению ,
Проверяем правильность выбора ключа
по формуле
где - температура кристалла,
определяется по формуле
- тепловое сопротивление
переход-корпус, ;
- максимально допустимая температура
кристалла, .
Проверяем выполнение условия (1.14)
Условие выполняется, значит
IGBT-транзистор выбран верно.
Находим превышение температуры
корпуса над
температурой окружающей среды по формуле
Найдем площадь охлаждающей
поверхности радиатора по формуле
Выбираем охладитель типа О57/300/600
[сайт elvpr.by] со следующими параметрами:
Габаритные размеры - (300х600х85)мм;
Количество модулей на охладителе - 1
шт.;
Тепловое сопротивление контактная
поверхность охладителя - охлаждающая среда не более 0,131(600Вт)°С/Вт.
Требуемое значение индуктивности
анодного реактора для ограничения тока короткого замыкания на уровне ударного
рассчитаем по формуле:
где -
коэффициент, учитывающий наличие свободной составляющей в токе короткого
замыкания, = 1,6 ¸
2,0, принимаем ;
- ударный ток,
который может протекать по прибору в течение 10мс, ;
- количество
реакторов, ограничивающих ток короткого замыкания.
Анодный реактор выбирается по соотношениям:н
кат. ≥Lap,н кат. ≥U1н,нкат ≥I1н
Выбираем из [1] анодный реактор ФРОС-500 со
следующими характеристиками:н=500Анб=5мГнн=250А
Рассчитаем значение ударного тока по формуле:
Так как рассчитанный ударный ток меньше ударного
тока прибора (331,9<350), то тип СПП выбран правильно.
2. РАСЧЕТ И ВЫБОР ЭЛЕМЕНТОВ
ПАССИВНОЙ ЗАЩИТЫ СПП ОТ АВАРИЙНЫХ ТОКОВ И ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ
Защитные R-C цепочки предназначены для
ограничения скорости нарастания напряжения и снижения перенапряжений на
вентилях схемы.
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
Рассчитаем мощность, рассеиваемую на резисторе
по формуле
где -
повторяющийся импульсный обратный ток , данные из
справочника [2];
Выбираем резистор[сайт chipdip.ru]:С2-23, 2Вт,
±5%, 150 Ом и конденсатор МБГП-630В-0,2мкФ±10%.
Определим напряжение на емкости по
формуле
Определим индуктивность фильтра по формуле
где -
коэффициент сглаживания, , принимаем ,
В соответствии с рассчитанными данными выбираем:
конденсатор:К50-35 имп. 680 мкФ х 450В 85°C [сайт chipdip.ru], индуктивность:
EC24-R12M, 0.12мкГн, 20% [сайт chipdip.ru].
2.3 Выбор и расчет шунтирующего
диода VD5 и диода VD9
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 прямого напряжения и тока .
Поскольку в схеме (рисунок В.1)
присутствует одна RCD-цепь, а параметры RC-цепей расчитаны в предыдущем пункте,
то необходимо произвести расчет и выбор диодовVD5 и VD9 по току и напряжению.
Выбор шунтирующего диода VD5 и диода
VD9 по току
Предварительно выбираем тип диода и
охладителя по условию (1.5)
Согласно полученному значению выбираем
диод (сайт elvpr.by) типа ДЧ212-10 с типом охладителя О111, у которого при
естественном охлаждении максимально допустимый средний ток равен , со
следующими параметрами:
Тепловое сопротивление переход -
корпус ;
Тепловое сопротивление корпус -
контактная поверхность охладителя ;
Тепловое сопротивление контактная
поверхность охладителя - охлаждающая среда ;
Рассчитываем тепловое сопротивление
переход - окружающая среда
Для выбранного диода рассчитываем
максимально допустимый средний ток при заданных условиях работы и охлаждения по
формуле (1.6)
Проверяем условие правильного выбора
диода по току условию (1.7)
Условие выполняется, тогда
рассчитаем запас диода по току
Запас диода по току больше 15%, но в
данном случае ток, протекающий через силовые приборы достаточно мал, что
обусловлено малым напряжением нагрузки, поэтому выбранный диод подходит, т.к.
рассчитан на наименьший ток среди быстровосстанавливающихся диодов.
Выбор шунтирующего диода и диода VD9
по перегрузочной способности.
Критерием нормальной работы СПП при
перегрузке по току является выполнение условия (1.8):
Время определяется по графику зависимости
переходного теплового сопротивления переход-среда для
конкретных типов прибора, охладителя и интенсивности охлаждения.
Определяем средние потери мощности для тока,
предшествующего перегрузке по формуле (1.9)
Ток перегрузки СПП ограничен
значениями , принимаем . Тогда
определяем средние потери мощности для тока, соответствующего
перегрузке по формуле (1.10)
Определяем переходное тепловое
сопротивление переход-среда по формуле (1.11)
по графику функции определяем
максимально допустимое время перегрузки
Из этого условия получаю, что
выбранный диод удовлетворяет режиму перегрузки. Значит, диод выбран правильно.
Выбор класса шунтирующего диода и
диода VD9 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 (1.12).
Таким образом, для данного диода
ДЧ212-10с типом охладителя О111 , т.е. нужны диоды 5-го класса по
напряжению - ДЧ212-10-5.
3. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР СИСТЕМЫ
ИМПУЛЬСНО-ФАЗНОГО УПРАВЛЕНИЯ
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
из 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:
. 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.
. 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:
. Высокая устойчивость к импульсным
помехам;
. Линейность регулировочной
характеристики ;
. 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:
Высокий КПД, т.к. потери мощности на
регулирующем элементе преобразователя незначительны по сравнению с потерями
мощности при непрерывном управлении;
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;
Однако импульсным преобразователям
присущи и недостатки:
Импульсный режим работы
регулирующего элемента приводит к необходимости устанавливать выходные и часто
входные фильтры, что вызывает инерционность процесса регулирования в замкнутых
системах;
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. В качестве нелинейного элемента обычно
применяют транзистор.
Для определения вида передаточной
характеристики преобразователя постоянного напряжения в постоянное необходимо
учесть линейность регулировочных характеристик для однополярной и двуполярной
модуляции. 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. Структура системы управления ШИП приведена на рисунке:
полупроводниковый
преобразователь генератор импульс
Рисунок 4 - Структурная схема
управления ШИП
где ГПН - генератор пилообразного напряжения;
Рисунок 5 - Диаграммы структурной
схемы управления ШИП.
4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СТРУКТУРНОЙ И
ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМ СИФУ
Спроектируем структурную схему
управления. Она будет иметь вид представленный на рисунке
Рисунок 6 - Структурная схема
управления
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. Обычно для ШИП используется частота коммутации ключей (1-5) кГц.
ГПН формирует на своем выходе высокочастотную пилу .
К - компаратор. Предназначен для
сравнения пилообразного напряжения 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.
Диаграммы работы ШИП представлены на
рисунке
Рисунок 7 - Диаграммы работы системы
управления ШИП
Функциональная схема управления ШИП
имеет вид:
Рисунок 8 - Функциональная схема
управления ШИП
УИ - усилитель импульсов;- драйвер,
осуществляющий гальваническую развязку СИФУ и силовой цепи.
5. ВЫБОР ТИПОВ ЦИФРОВЫХ И АНАЛОГОВЫХ
ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ (ИМС)
Цифровая схема - интегральная
микросхема, предназначенная для преобразования и обработки информации,
сигналов, изменяющихся по законам дискретной функции.
Интегральная схема -
микроэлектронное изделие, которое предназначено для выполнения определённой
функции, преобразования и обработки сигнала. Имеют высокую плотность упаковки
электрических соединений элементов, которые с точки зрения требований к
эксплуатации рассматриваются как единое целое.
В схеме применяется операционный
усилитель К154УД4.
Рисунок 9 - Схема усилителя К154УД4
Основные параметры операционного
усилителя:
Скорость нарастания выходного
напряжения ;
В качестве выходного формирователя
для IGBT-транзистора SK30GH123используется драйверIR2213 [сайт
irf.ru],особенности:
Управляющие каналы разработаны для
нагруженного функционирования
Нечувствителен к отрицательным
напряжениям при переходных процессах
Стойкость к скорости нарастания
напряжения (dV/dt)
Диапазон напряжения питания
драйверов 12…20В
Отдельное питание логики от 5В до
20В
Смещение логики и общего питания ±5В
Входы с КМОП триггерами Шмита с
привязочными резисторами к общему питания
Согласованная задержка
распространения для обоих каналов
Напряжение смещения VOFFSET не более
1200В
Выходное напряжение драйверовVOUT 12
- 20В
Рисунок 10 - Расположение выводов
драйвера IR2213
Логический
вход управления выходом драйвера верхнего уровня (HO), в фазе
Логический
вход управления выходом драйвера нижнего уровня (LO), в фазе
Напряжение
питания ключей верхнего уровня
- драйверы высоковольтных, высокоскоростных
МОП-транзисторов или IGBT-транзисторов с независимыми выходными каналами
нижнего и верхнего уровней. Собственная HVIC-технология и стойкая к
защелкиванию КМОП-технология позволили создать монолитную конструкцию.
Логический вход совместим с стандартными КМОП
или LSTTL выходом. Выходы драйверов отличаются высоким импульсным током
буферного каскада, что выполнено для минимизации встречной проводимости
драйвера. Задержка при распространении сигналов согласована для применения в
высокочастотных приложениях. Выходной канал может быть использован для
управления N-канальным силовым МОП-транзистором или IGBT-транзистором с
напряжением питания верхнего уровня до 500В или до 1200В.
6. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ
СХЕМЫ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СУ СПП
6.1 Расчет генератора
высокочастотных импульсов
Рисунок 11 - Электрическая схема ГВИ
Принимаем, что R8=1,2кОм, R9=1,0кОм, С6=0,1мкФ,
тогда сопротивление R6 найдем по формуле
где -
длительность интервала паузы,
Рассчитаем токи, протекающие через диоды VD6 и
VD7, они будут иметь значения:
Рассчитаем мощности резисторов и
по
формуле
Определи ток, протекающий через резисторы и
по
формуле
Тогда окончательно выбираем:- МЛТ- 0,5 - 420 Ом±5%,-
МЛТ- 0,125 - 1,1 кОм±5%,- МЛТ- 0,125 - 1,2 кОм±5%,-
МЛТ- 0,125 - 1,0 кОм±5%,, VD7 - диоды Д206 с параметрами:
Iпр=0,1 A, Uобр=100 В,
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 12 - Электрическая схема ГПН
График работы такого ГПН будет иметь вид:
Рисунок 13 - Вид развертываемого пилообразного
напряжения
Рассчитываем мощности резисторов по формуле
(6.1):
Таким образом, окончательно выбираем:
С7 - К73-17-250В-0,1мкФ±10%,, R11, R12 -
МЛТ-0,125-2,25кОм±10%.
Транзистор VT2 выбираем по условиям:
Ток коллектора равен
току разряда конденсатора С7:
Считая, что разряд конденсатора С7 происходит
при постоянном токе, имеем
Выбираем [сайт dialelectrolux.ru] транзистор
BC848C со следующими параметрами:кэmax= 30 Вкmax= 100 мА
Ток базы транзистора VT2 будет равен
Принимаем R13=12кОм, тогда определим мощность по
формуле (6.1)
Выбираем R13 - МЛТ-0,125-12кОм±10%.
Рисунок 14 - Электрическая схема компаратора
Т.к. и
скважность изменяется в пределах: ,
тогда напряжение управления будет изменяться в пределах:
Сопротивления R14 и R15 служат для ограничения
входных токов операционного усилителя. Принимаем ,
R15 - МЛТ-0,125-20кОм±10%.
Чтобы сформировать Uy возьмём потенциометр на
R17=1,8кОм (RKT-3540S-1,8-102-R, прецизионный многооборотный переменный
резистор 1,8 кОм) и резистор R18=0,2кОм, чтобы на нем постоянно было напряжение
1В, а на резисторе R17 напряжение менялось от 1В до 10В. - МЛТ-0,125-0,2кОм±5%.
Резистор R16 рассчитаем по формуле:
R16 - МЛТ
- 0,125 - 26кОм±10%,-RKT-3540S-1,8-102-R
[сайт
pribor-systems.ru].
Рисунок 15 - Схема подключения драйвера
Расчет и выбор драйвера, осуществляющего ШИМ для
управления IGBT модулями, будем выполнять исходя из следующих условий:
максимальный выходной ток должен быть равным или
превышать входной ток затвора;
обеспечение достаточной выходной мощности.
где -
полный уровень напряжения управления, т. е.
означает 12-20В на выходе контроллера;
Вычислим также необходимую мощность драйвера
где -
максимальная частота коммутации IGBT модуля;
С учетом всех расчетов выбираем контроллер ШИМ
IR2213 мощностью 200мВт и максимальным током 1.6А.
В спецификации драйвера указаны рекомендуемые
параметры для конденсаторов С9-14:
Окончательно выбираем конденсаторы для драйвера
[chipdip.ru]:
С9, С12, С14: К73 - 16 - 10мкФ - 100В±5-10%
С10, С11: К73 - 17 - 0.1мкФ - 250В±5%:К73 - 17 -
0.01мкФ - 630В±5%
По техническим данным выходной ток драйвера не
должен превышать 0,15мкА. Напряжение выходного импульса микросхемы-6,5В.
Мощность рассеиваемая на резисторе будет равна:
Выбираем R20[chipdip.ru]: С1-4 - 0.25 Вт - 43
кОм±5%
7. СОСТАВЛЕНИЕ ПОЛНОЙ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ППЭЭ И ПЕРЕЧНЯ ЭЛЕМЕНТОВ К НЕЙ. ВРЕМЕННЫЕ ДИАГРАММЫ РАБОТЫ
СХЕМЫ И ОПИСАНИЕ ПРИНЦИПА ЕЕ ДЕЙСТВИЯ
Полная принципиальная схема собрана из блоков,
которые были описаны в разделе 6 (это - генератор высокочастотных импульсов
ГВИ, генератор пилообразного напряжения ГПН, компаратор и выходной формирователь
ВФ) и приведена на рис. 15 и в графической части на формате А1 вместе с
функциональной схемой.
Описание принципа 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 Uп. При отсутствии UГВИ ключ VT2 закрыт и напряжение на выходе интегратора
DA2 нарастает по линейному закону. При поступлении сигнала UГВИ ключ VT2
открывается и интегратор сбрасывается в нуль. Таким образом на выходе ГПН
формируется положительное пилообразное напряжение UГПН.
Напряжение UГПН подается на вход компаратора
(R14, DA3), где происходит сравнение двух напряжений: UГПН и напряжения
управления UУ. UУ формируется САУ. В момент равенства этих напряжений
компаратор DA3 меняет свой знак. По фронту сигнала Uк 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 16.
Рисунок 16 - Временные диаграммы работы СУ
Рисунок 17 - Полная принципиальная электрическая
схема проектируемого ППЭЭ
Таблица 1 - Перечень элементов, используемых в
схеме ППЭЭ
8
Похожие работы на - Проектирование системы управления широтно-импульсным преобразователем Курсовая работа (т). Физика.
Реферат: Богатые и бедные: взгляды сибирского крестьянства 1920-х гг. на социальные различия
Дипломная работа по теме Повышение эффективности энергетической системы Казахстана за счёт внедрения солнечной электроэнергетики
Эссе Блю Сигареты Цена
Учебное пособие: Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников инженерно-технических специальностей
Контрольная Работа Модуль Числа
Сочинение Рассуждение На Тему Предложение
Дипломная работа по теме Экономическое обоснование создания малого предприятия
Реферат: Л. П. Качалова доктор педагогических наук, профессор кафедры педагогики и психологии
Курсовая работа: Маркетингове дослідження ринку кондиціонерів
Курсовая работа: Бизнес-план инвестиционного проекта "Производство медицинской техники". Скачать бесплатно и без регистрации
Сочинение: Роберт Рождественский
Дипломная Работа На Тему Конкурентоспособность На Ооо "Сфератон"
Совершенствование Системы Контроля На Предприятии Курсовая
Реферат: Эволюция чувства свободы (по произведениям Пушкина). Скачать бесплатно и без регистрации
Курсовая работа: Процесс инвестирования на примере экономики Казахстана
Реферат: Acid Rain Is Pollution Essay Research Paper
Реферат по теме ОАО 'Ростелеком'
Реферат по теме Положение инвалидов в современном обществе
Реферат На Тему Натяжение Жидкости. Принцип Работы Сталагмометра
Реферат На Тему Технологія Поверхневого Зміцнення Деталей З Відновленням Геометричних Розмірів Газотермічним Напиленням
Похожие работы на - Основи природного права Спінози
Реферат: Методика обучения изобразительной деятельности в разных классах Глава Развитие эстетических потребностей школьников с нарушением слуха средствами изобразительного искусства
Похожие работы на - Великие водопады