Министкрство образования и науки российской федерации

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Сибирский государственный аэрокосмический университет

имени академика М. Ф. Решетнева»

(СибГАУ)

Кафедра систем автоматического управления

КУРСОВАЯ РАБОТА ПО ДИСЦИПЛИНЕ

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 Энергетический расчет преобразователя напряжения и выбор частоты преобразования 8

3 Расчёт КПД системы. Уточнение с учётом КПД 9

4 Расчёт параметров пассивных компонентов 9

5 Динамический расчёт преобразователя напряжения замкнутой САУ 11

6 Построение модели системы в пакете Micro-Cap 15

Заключение 17

Список использованной литературы 18

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

1. 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.

Расчёт регулировочной характеристики

Для построения идеальной регулировочной характеристики достаточно рассчитать две точки, т.к. в идеальном случае РХ является линейной функцией.

Регулировочной характеристикой является зависимость выходного напряжения от относительного коэффициента заполнения импульса:

(7)

Найдём зависимости и зная, что :

	(8)
где – максимальный коэффициент заполнения импульса.
	(9)
где – минимальный коэффициент заполнения импульса.
	(10)
	(11)

Рис. 1 Идеальная регулировочная характеристика

Для уточнения регулировочной характеристики необходимо найти коэффициент заполнения импульса с учетом потерь:

	(12)
	(13)
	(14)
	(15)

Теперь, зная K_пот, уточняем регулировочную характеристику:

	(16)
	(17)
	(18)
	(19)

Рис.2 Регулировочная характеристика, уточненная с учётом потерь