Министерство образования и науки российской федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Национальный исследовательский томский политехнический университет
Институт/
Факультет – ЭНИН
Направление – электромеханика, электротехника и электротехнологии
Кафедра – ЭПЭО
РАСЧЕТ ЭЛЕКТРОННОГО ТРАНСФОРМАТОРА
Наименование курсового проекта
Курсовая работа по курсу «Силовые ПЭЭ»
Наименование учебной дисциплины
Выполнил студент гр. 7А96_ _______ А.Н. Маслов
Подпись Дата И.О.Фамилия
Проверил доцент ________ _______ В.П. Петрович
должность Подпись Дата И.О.Фамилия
Томск – 2012
Содержание
Введение……………………………………………………………………….…..3
1. Назначение основных блоков электронного трансформатора………...…….4
2. Выбор и расчет входного выпрямителя и фильтра………………………….6
3. Выбор и расчет схемы силового инвертора………………………………….9
4. Расчет трансформатора………………………………………………………16
5. Выбор и расчет выходного выпрямителя и фильтра………………………19
6. Разработка системы управления силового инвертора………………...…21 7. Блок защиты…………………………………………………………………22
Заключение………………………………………………………………………25
Список использованных источников…………………………………………26
Введение
Электронным трансформатором называется такое устройство, которое преобразует напряжение или ток одной величины в другое, с минимальными потерями электрической энергии, а так же при этом имеет наименьшие массогабаритные величины. Это достигается путем преобразования входной величины с одной частотой в величину с большей частотой с помощью силового выпрямителя и инвертора.
Основными частями электронного трансформатора являются: силовой выпрямитель, сглаживающий фильтр, инвертор, трансформатор.
Блок схема источника питания будет иметь вид:
Рисунок 1 – Блок схема электронного трансформатора
Обозначения на рисунке:
В - выпрямитель
Ф - сглаживающий фильтр
И - инвертор
Т - трансформатор
Н - нагрузка
Выпрямитель служит для преобразования энергии переменного напряжения в энергию постоянного напряжения.
Сглаживающий фильтр необходим для уменьшения пульсации выпрямленного напряжения.
Инвертор необходим для преобразования энергии постоянного напряжения в энергию переменного напряжения.
Трансформатор, предназначен для или понижения напряжения сети до необходимой величины и гальванической развязки системы.
Назначение основных блоков электронного трансформатора
Рисунок 2— Функциональная схема
Функциональная схема такой системы приведена на рис. 2 и содержит следующие блоки:
В — сетевой выпрямитель;
Ф — низкочастотный сглаживающий фильтр;
И — инвертор (регулирующий орган);
Тр — силовой трансформатор;
Н — блок нагрузок;
СУ — схема управления;
БЗ — блок защиты;
БОС — блок обратной связи.
1.1. Входной сетевой выпрямитель в зависимости от питающей сети может быть одно или трехфазным, неуправляемым, а для расширения функциональных возможностей (изменения уровня выпрямленного напряжения) — управляемым.
1.2. Сглаживающий фильтр выполняет функции фильтрации (уменьшения) переменной составляющей выпрямленного напряжения до уровня, который требуется по условиям эксплуатации для регулирующего органа, питающегося от входного выпрямителя, ограничения зарядного тока конденсатора фильтра, компенсации кратковременных провалов напряжения питающей сети.
1.3. Задача инвертора (И) заключается в преобразовании входного постоянного напряжения в переменное, прямоугольное или ступенчато-синусоидальное с одновременным регулированием его значения.
1.4. Трансформатор обеспечивает гальваническую развязку нагрузки от питающей сети и служит для согласования уровней входного и неограниченного числа, в общем случае, выходных напряжений, в частном случае он может быть исключен.
1.5. Схема управления предназначена для обеспечения работоспособности системы во всех режимах и по принципу действия может быть реализована как аналоговой, так и с использованием дискретных полупроводниковых элементов; цифровой, в которой функциональные узлы могут быть выполнены на базе логических элементов или цифровых интегральных микросхем более высокого уровня. Еще более высокий уровень интеграции достигается использованием микропроцессорной техники. Наиболее распространены комбинированные схемы управления, в
которых используется и аналоговая, и цифровая, включая процессоры, схемотехника. Схема управления инвертором основного канала формирует сигналы управления силовыми ключами по заданному алгоритму и обеспечивает тем самым возможность регулирования выходного напряжения в требуемом диапазоне. Структура построения схемы управления может быть либо одноканальной, в которой разделение сигналов управления осуществляется на последнем этапе, либо многоканальной — в ней управляющие каждым ключом сигналы формируются независимыми каналами.
1.6. Для поддержания одного или нескольких выходных параметров системы с заданной точностью при воздействии возмущающих факторов последняя должна быть замкнута с помощью отрицательных обратных связей по этим параметрам. Задача обратной связи заключается в измерении выходной величины и передаче сигнала с выхода системы на информационный вход схемы управления. При этом сигнал должен быть приведен к виду, удобному для сравнения его с задающим, и соответствовать
ему по уровню. В электрических системах наиболее часто стоит задача стабилизации либо выходного напряжения, либо тока нагрузки. Если в устройстве есть обе отрицательные связи, то они не должны работать одновременно. При работе одной из них другая должна быть отключена, и наоборот.
1.7. На блок защит возлагается задача ограничения несанкционированного изменения тока и напряжений, превышающих допустимые техническими условиями эксплуатации значения, на полупроводниковых и других элементах системы. Использование традиционных средств защиты от аварийных перегрузок (плавких предохранителей, токовых реле теплового или электромеханического действия) не обеспечивает защиты полупроводниковых элементов ввиду недостаточного быстродействия при высоких скоростях развития опасных процессов (сверхтоков и перенапряжений). Поэтому схемы защиты выполняются в виде электронных схем, воздействующих на схему управления или дополнительные элементы с целью ограничения контролируемых параметров в допустимых пределах.