ЗМІСТ

ВСТУП

1. АНАЛІЗ ТЕХНІЧНОГО ЗАВДАННЯ

1.1Характеристика однофазного некерованого випрямляча. 

1.2 Характеристика реверсивного імпульсного перетворювача симетричного керування.

2. ПРОЕКТУВАННЯ СИЛОВОГО НАПІВПРОВІДНИКОВОГО ПЕРЕТВОРЮВАЧА

2.1 Розробка схеми мехатронної системи

2.2 Розрахунок елементів мехатроної системи

2.3 Вибір елементної бази для мехатроної системи

3. ПРОЕКТУВАННЯ МЕХАТРОНОЇ СИСТЕМІ В ПАКЕТІ MATLAB

ВИСНОВКИ

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

Вступ

Починаючи з 1930-х років в деяких зарубіжних країнах і СРСР для назви систем забезпечення необхідних рухів за допомогою електрики застосовується термін електричний привід.

З розвитком електричних приводів і можливостей їх застосування в індустріально-виробничих і транспортних системах, стала очевидна необхідність повної інтеграції складових елементів електроприводу: механіки, електричних машин, силової електроніки, мікропроцесорної техніки та програмного забезпечення для найбільш повного використання можливостей електроприводу і забезпечення їм прецизійного руху.

Так як найбільш повний розвиток дані тенденції отримали в Японії, а з терміном «електричний привід» як самостійної технічної системою там знайомі не були, для опису даних систем в Японії був введений термін «мехатроніка».

Зараз під Мехатроніка розуміють системи електроприводу з виконавчими органами щодо невеликої потужності, що забезпечують прецизійні руху і мають розвинену систему управління. Сам термін "мехатроніка" використовується, перш за все, для відділення від загальнопромислових систем електроприводу і підкреслення особливих вимог до мехатронним системам. Саме в такому сенсі мехатроніка як область техніки відома в світі.

1.Аналіз технічного завдання

1.1 Характеристика однофазного некерованого випрямляча.

Випрямлячами називають пристрої, що перетворюють змінну напругу, полярність якої періодично змінюється, в пульсуючу, полярність якої залишається незмінною. Випрямляч звичайно складається з трансформатора, який змінює амплітуду напруги первинного джерела (силової мережі), напівпровідникових діодів, що здійснюють випрямлення змінної напруги на виході трансформатора, та згладжуючого фільтра, що зменшує пульсацію випрямленої напруги.

П ри живленні від однофазної мережі використовують схеми випрямлення, подані на рис.1.

Рис.1. Схеми випрямлення.

Однопівперіодна схема випрямлення (рис.1,а) характеризується низьким коефіцієнтом використання потужності трансформатора та найвищими пульсаціями напруги на навантаженні. Тому цю схему застосовують досить рідко, коли випрямлені струми не перевищують десятків міліампер і у навантаженні допускається високий рівень пульсацій напруги. Основними схемами випрямлення являються мостова схема (схема Греца) (рис.1,б) та схема з нульовим виводом у вторинній обмотці трансформатора (рис.1,в).

Мостова схема випрямлення складається з чотирьох вентилів VD1…VD4. У додатній півперіод напруги на вторинній обмотці трансформатора струм пропускають вентилі VD1 і VD4, а у від’ємний – вентилі VD2 і VD3. При цьому струм у навантаженні протікає в одному напрямі, вказаному стрілкою. Форми напруг, струму навантаження та струму в вентилях показано на рис.2.

Рис 2. Напруги та струми у випрямлячі.

До закритого вентиля прикладена зворотна напруга U_VD, яка повторює за формою напругу вторинної обмотки трансформатора TV. Максимальне значення зворотної напруги на вентилі дорівнює Е_2m – амплітудному значенню напруги вторинної обмотки трансформатора. Середнє значення випрямленої напруги визначається за формулою:

Якщо врахувати, що амплітудне значення напруги на вторинній обмотці зв’зане з діючим значенням співвідношенням:

E_2m = E₂2

Можна одержати наступну формулу для визначення середнього значення випрямленої напруги:

.

При роботі на чисто активне навантаження у первинній та вторинній обмотках трансформатора протікає струм синусоїдної форми. Схема Греца характеризується хорошим використанням елементів випрямляча і трансформатора. Тому вона знаходить широке застосування при випрямленні однофазного струму.

При роботі на активно-індуктивне навантаження форма випрямленої напруги не змінюється. Форма струму у вентилях стає згладженішою і за умови достатньо великої індуктивності наближається до форми прямокутних імпульсів.

При роботі на активно-ємнісне навантаження у даній схемі з’являється кут відсічки струму вентиля , тобто тривалість протікання струму у вентилях стає меншою за  (рис.3,б). При цьому струм у вентилях має форму синусоїдних імпульсів з великою амплітудою.

Найкращий режим роботи вентилів – у схемі з активно-індуктивним навантаженням, найгірший – у схемі з активно-ємнісним навантаженням, яка використовується в основному у випрямлячах малої потужності.

Рис.3. Напруга та струм у схемі з активно-ємнісним навантаженням.

Схема з нульовим виводом складається з двох вентилів – VD1 та VD2 і трансформатора TV, який має дві однакові вторинні обмотки, ввімкнені послідовно (рис.1,в). У додатній півперіод напруги мережі відкритий вентиль VD1, у від’ємний півперіод – вентиль VD2. Форми випрямленої напруги та струму такі самі, як і у мостовій схемі. Однак, амплітудне значення зворотної напруги на закритому вентилі у цій схемі у два рази більше, ніж у схемі Греца. Недоліком схеми є погане використання трансформатора, бо він має дві вторинні обмотки, кожна з яких працює протягом одного півперіода. Основне використання даної схеми – низьковольтні випрямлячі. Оскільки послідовно з навантаженням ввімкнений лише один вентиль, то при низьких випрямлених напругах це дозволяє одержати вищий ККД.

У деяких випадках виникає необхідність одержання високих напруг на виході випрямляча. Для цього може бути використана попередня схема з підвищуючим напругу трансформатором, або випрямляч з помноженням напруги. У останньому випадку можуть бути застосовані без трансформаторні схеми (рис.4).

Рис.4. Схеми множення напруги.

На рис.4,а подана схема подвоєння напруги, що являє собою два послідовно ввімкнених однопівперіодних випрямляча з ємнісним навантаженням. Один з них працює при додатній півхвилі змінної напруги, інший – при від’ємній. Сумарна напруга з двох послідовно ввімкнених однакових конденсатора подається на навантаження R. Пульсації на кожному з конденсаторів схеми є удвічі більшими від пульсацій на її виході.

Для збільшення коефіцієнта множення напруги використовуються схеми рис.4,б. Коефіцієнт множення наруги визначається кількістю каскадів, кожний з яких складається з діода та конденсатора. У схемах множення напруги частота пульсацій дорівнює частоті мережі. Зворотна напруга на діодах та напруга на усіх конденсаторах (крім першого) дорівнює подвоєній напрузі мережі. При використанні підвищуючи трансформаторів кількість каскадів множення бажано вибирати парною, оскільки при непарній кількості каскадів у вторинній обмотці трансформатора з’являється постійний струм, що створює підмагнічування трансформатора, яке погіршує його характеристики. Схеми множення напруги використовуються в основному при малих струмах навантаження.

Оскільки випрямлена напруга у всіх розглянутих випрямлячах – пульсуюча, то для одержання постійної напруги на виході випрямляча ставиться згладжуючий фільтр.