Контрольные вопросы
1. Объяснить назначение тиристорного регулятора переменного напряжения.
2. Объяснить принцип действия регулятора при работе на активную и активно–индуктивную нагрузки.
3. Сравнить и объяснить регулировочные характеристики регулятора при работе на активную и активно-индуктивную нагрузки.
4. Объяснить особенности работы регулятора при углах регулирования α <.
5. Объяснить возможные причины срыва в работе регулятора при < .
6. Объяснить способы повышения устойчивости работы регулятора при активно–индуктивной нагрузке.
Лабораторная работа №4 “Исследование понижающего регулятора постоянного напряжения”
1. Цель работы
Изучение принципа работы и определение основных параметров и характеристик импульсного регулятора (преобразователя) постоянного напряжения понижающего типа.
2. Функциональная схема исследуемого регулятора
Функциональная схема импульсного регулятора постоянного напряжения понижающего типа изображена на съемном планшете (рис. 4).
В состав силовой части регулятора входят:
- силовой ключевой элемент (IGBT-транзистор VT1),
- обратный диод VD1,
- сглаживающий дроссель L1,
- источник входного постоянного напряжения Uвх.
Рис. 4. Планшет «Понижающий регулятор постоянного напряжения»
Управление силовым транзистором осуществляется сигналами, поступающими с выходного каскада Др (драйвера) системы управления. Импульсы управления на вход драйвера подаются с выхода широтно-импульсного модулятора (ШИМ) содержащего генератор пилообразного напряжения ГПН и компаратор DA1. На один вход компаратора DA1с выхода ГПН подаётся пилообразное напряжение, а на другой вход опорное напряжение Uоп с потенциометра R1. Среднее значение напряжения на нагрузке зависит от длительности tи включённого состояния силового транзистора VT1. Теоретическая регулировочная характеристика идеального понижающего регулятора постоянного напряжения, устанавливающая зависимость между Uвх, Uвых и коэффициентом γ, определяется уравнением
Uвых= γ ∙ Uвх.,
где - коэффициент заполнения, =tи/Tгпн,
tи- длительность управляющих импульсов.
Регулирование длительности tи осуществляется широтно–импульсным модулятором изменением напряжения Uрег. Изменяя величину Uрег от нулевого значения до Uгпн.м можно регулировать длительность импульсов и коэффициент заполнения от нуля до =1.
Частота переключения силового транзистора (частота преобразования) fпр определяется частотой ГПН.
ШИМ выполнен на базе специализированного ШИМ-контроллера TL-494 (рис. 5). Частота ГПН определяется параметрами времязадающей цепочки (R3,R4,C6). Регулирование длительности импульсов осуществляется потенциометром R10.
Рис. 5. Принципиальная схема понижающего регулятора
3. Подготовка к работе
3.1. Изучить по конспекту лекций и литературе [1] следующие вопросы:
а) принцип широтно-импульсного регулирования постоянного напряжения;
б) принцип работы и назначение элементов принципиальной схемы исследуемого регулятора напряжения;
в) регулировочные характеристики широтно-импульсного регулятора постоянного напряжения
3.2. Построить теоретическую зависимость среднего значения напряжения на выходе регулятора от управляющего напряжения:
Uн = f (Uрег)
3.3. Подготовить тетрадь для выполнения лабораторной работы и оформления отчета.