Выбор схемы силовой части преобразователя напряжения

СИЛОВАЯ ЭЛЕКТРОНИКА

 

Вариант 8

 

Выполнил:

студент гр. П-91

Климов А.М

 

Проверил:

Горяшин Н.Н.

 

 

Красноярск 2013

Оглавление

 

Перечень обозначений. 3

Исходные данные. 4

Расчет. 5

1. Выбор схемы силовой части преобразователя напряжения. 5

2. Расчёт регулировочной характеристики. 6

3. Энергетический расчет преобразователя напряжения и выбор частоты преобразования. 8

4. Расчёт КПД системы. Уточнение  с учётом КПД.. 9

5.Расчёт параметров пассивных компонентов. 9

6.Динамический расчёт преобразователя напряжения замкнутой САУ.. 11

7.Построение модели системы в пакете Micro - Cap. 14

Заключение. 20

Список использованной литературы.. 21

 

 

 

Перечень обозначений

 – коэффициент трансформации (коэффициент передачи по напряжению);

 – коэффициент заполнения импульса;

 – максимальная входная мощность;

 – мощность потерь;

 – коэффициент потерь;

 – сопротивление нагрузки;

 – эквивалентное сопротивление потерь;

 – динамические потери;

 – статические потери;

 – напряжение сток-исток;

 – прямой стоковый ток в продолжительном режиме работы;

 – время задержки при включении;

 – время подъёма;

 – время задержки при выключении;

 – время спада;

 – входная ёмкость;

 – динамическое сопротивление транзистора;

 – время включения;

 – время выключения;

 – полная ёмкость диода;

 – блокирующее постоянное напряжение;

 – средний прямой ток на обеих ножках;

 – динамическое сопротивление диода;

 – напряжение пятки;

 – частота коммутации;

 – период импульса;

 – напряжение на катушке после коммутации;

 – фактическое время импульса;

 – ток в ветви, содержащей катушку;

 – напряжение пульсаций;

 – проводимость шунта.

Цель: освоение методов расчета основных параметров и режимов при проектировании высокочастотных полупроводниковых преобразователей напряжения (ПН) с широтно импульсной модуляцией.

 

 

Задачи курсовой работы:

 

1. Выбор схемы силовой части ПН

2. Расчет регулировочной характеристики

3. Энергетический расчет ПН и выбор частоты преобразования

4. Расчет параметров пассивных компонентов (трансформатор, элементы фильтра)

5. Выбор коммутирующих элементов (силовых полупроводниковых ключей, диодов)

6. Расчет КПД

7. Динамический расчет ПН как замкнутой САУ

8. Построение модели в формате P-Spice

 

Исходные данные

 

Минимальное входное напряжение:

Максимальное входное напряжение:

Ток стабилизации

КПД не менее 92 %

Коэффициент использования параметров компонентов

Максимальная выходная мощность

Коэффициент пульсаций выходного напряжения

Коэффициент статистической точности

 

Расчет

Построение модели системы в пакете Micro-Cap

На рис.11 показана схема модели импульсного стабилизатора тока реализованная в пакете Micro-CAP

 

Рис.11 Принципиальная схема преобразователя в пакете Micro-CA

Рис.12. ПП от возмущения

 

 

 

Заключение

 

В результате проделанной работы были изучены основные принципы работы и проектирования импульсных  преобразователей напряжения. В ходе разработки были изучены основные параметры преобразователей, такие как регулировочная характеристика и частота преобразования, были выбраны элементы фильтра, произведен энергетический расчёт, выполнен динамический расчёт, на практике были опробованы методы анализа и проектирования теории автоматического управления. При создании модели в среде Micro-Cap был тщательно проверен каждый этап разработки преобразователя и изучен принцип работы программы. Совместно с такими пакетами математического моделирования, как MathCAD или MatLab, Micro-Cap даёт широкие возможности проектирования систем автоматического управления с учетом особенностей основных электрических и электронных компонентов.

 

Список использованной литературы

 

1. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. 12-е изд. Том I: Пер. с нем. – М.: ДМК Пресс, 2008. – 832 с.: ил.

2. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. 12-е изд. Том II: Пер. с нем. – М.: ДМК Пресс, 2007. – 942 с.: ил.

3. Топчеев Ю.И. Атлас для проектирования систем автоматического регулирования: Учеб. пособие для втузов. – М.: Машиностроение, 1989. – 752 с.

4. Дьяконов В.П., Максимчук А.А., Ремнев А.М., Смердов В.Ю. Энциклопедия устройств на полевых транзисторах: - М.: Солон-Р, 2002. – 512 с.

5. http://www.datasheetcatalog.net/

6. http://www.datasheetarchive.com/

СИЛОВАЯ ЭЛЕКТРОНИКА

 

Вариант 8

 

Выполнил:

студент гр. П-91

Климов А.М

 

Проверил:

Горяшин Н.Н.

 

 

Красноярск 2013

Оглавление

 

Перечень обозначений. 3

Исходные данные. 4

Расчет. 5

1. Выбор схемы силовой части преобразователя напряжения. 5

2. Расчёт регулировочной характеристики. 6

3. Энергетический расчет преобразователя напряжения и выбор частоты преобразования. 8

4. Расчёт КПД системы. Уточнение  с учётом КПД.. 9

5.Расчёт параметров пассивных компонентов. 9

6.Динамический расчёт преобразователя напряжения замкнутой САУ.. 11

7.Построение модели системы в пакете Micro - Cap. 14

Заключение. 20

Список использованной литературы.. 21

 

 

 

Перечень обозначений

 – коэффициент трансформации (коэффициент передачи по напряжению);

 – коэффициент заполнения импульса;

 – максимальная входная мощность;

 – мощность потерь;

 – коэффициент потерь;

 – сопротивление нагрузки;

 – эквивалентное сопротивление потерь;

 – динамические потери;

 – статические потери;

 – напряжение сток-исток;

 – прямой стоковый ток в продолжительном режиме работы;

 – время задержки при включении;

 – время подъёма;

 – время задержки при выключении;

 – время спада;

 – входная ёмкость;

 – динамическое сопротивление транзистора;

 – время включения;

 – время выключения;

 – полная ёмкость диода;

 – блокирующее постоянное напряжение;

 – средний прямой ток на обеих ножках;

 – динамическое сопротивление диода;

 – напряжение пятки;

 – частота коммутации;

 – период импульса;

 – напряжение на катушке после коммутации;

 – фактическое время импульса;

 – ток в ветви, содержащей катушку;

 – напряжение пульсаций;

 – проводимость шунта.

Цель: освоение методов расчета основных параметров и режимов при проектировании высокочастотных полупроводниковых преобразователей напряжения (ПН) с широтно импульсной модуляцией.

 

 

Задачи курсовой работы:

 

1. Выбор схемы силовой части ПН

2. Расчет регулировочной характеристики

3. Энергетический расчет ПН и выбор частоты преобразования

4. Расчет параметров пассивных компонентов (трансформатор, элементы фильтра)

5. Выбор коммутирующих элементов (силовых полупроводниковых ключей, диодов)

6. Расчет КПД

7. Динамический расчет ПН как замкнутой САУ

8. Построение модели в формате P-Spice

 

Исходные данные

 

Минимальное входное напряжение:

Максимальное входное напряжение:

Ток стабилизации

КПД не менее 92 %

Коэффициент использования параметров компонентов

Максимальная выходная мощность

Коэффициент пульсаций выходного напряжения

Коэффициент статистической точности

 

Расчет

Выбор схемы силовой части преобразователя напряжения

 

Выразим ток стабилизации через напряжение стабилизации :

(1)

Максимальное и минимальное напряжение на входе преобразователя меньше напряжения стабилизации, поэтому схема должна быть повышающей.

Коэффициент передачи по напряжению (трансформации) :

(2)

Минимальный коэффициент передачи по напряжению :

(3)

Максимальный коэффициент передачи по напряжению :

(4)

Необходимо использовать трансформаторную схему. Рассчитаем коэффициент трансформации.

Коэффициент трансформации – это величина, выражающая масштабирующую (преобразовательную) характеристику трансформатора относительно напряжения.

Для данного случая примем входное напряжение равное среднему между заданными предельными значениями, а коэффициент заполнения импульса :

	(5)
	(6)

Так как требуемая мощность схемы велика, выберем мостовую схему. Для выпрямления будет использоваться полумостовая диодная схема.