Контрольные вопросы
1. Объяснить назначение СИФУ.
2. Перечислить требования, предъявляемые к СИФУ.
3. Объяснить назначение и принцип работы электронных узлов, входящих в систему управления.
4. Объяснить необходимость ограничения минимального и максимального значений угла регулирования. Каким образом в схеме осуществляется ограничение значений угла регулирования α?
5. Объяснить принцип действия и методику расчета фазосдвигающего устройства (на примере домашнего задания).
6. Объяснить принцип действия и методику расчета формирователя длительности импульса управления.
Лабораторная работа №5– 2 час.
“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. 9).
В состав силовой части регулятора входят:
- силовой ключевой элемент (IGBT-транзисторVT1),
- обратный диод VD1,
- сглаживающий дроссель L1,
- источник входного постоянного напряжения Uвх.
Рис. 9. 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 компаратораDA1с выхода ГПН подаётся пилообразное напряжение, а на другой вход опорное напряжениеUоп с потенциометраR1. Среднее значение напряжения на нагрузке зависит от длительностиtивключённого состояния силового транзистора VT1. Теоретическая регулировочная характеристика идеального понижающего регулятора постоянного напряжения, устанавливающая зависимость междуUвх,Uвыхи коэффициентом γ, определяется уравнением
Uвых= γ ∙Uвх.,
где - коэффициент заполнения,=tи/Tгпн,
tи- длительность управляющих импульсов.
Регулирование длительности tиосуществляется широтно–импульсным модулятором изменением напряженияUрег. Изменяя величинуUрегот нулевого значения доUгпн.м можно регулировать длительность импульсов и коэффициент заполненияот нуля до =1.
Частота переключения силового транзистора (частота преобразования) fпропределяется частотой ГПН.
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.
4. Программа работы
1. На передней панели стенда установить планшет с изображением исследуемой схемы «Понижающий регулятор постоянного напряжения» (рис. 9).
2. Подсоединить к выходу регулятора активную нагрузку. Подать на вход регулятора постоянное напряжение Uвх=24В. Замерить величину напряженияUREFвстроенного источника опорного напряжения ШИМ-контроллера (вывод 14).
3. Подать на вход ШИМ регулирующее напряжение Uрег. Изменяя напряжениеUрегпроверить возможность регулирования длительности управляющих импульсов на выходе ШИМ (КТ5).
4. При помощи времязадающего резистора установить минимальную частоту преобразования. Зарисовать осциллограммы напряжений в контрольных точках регулятора (КТ5, КТ6, КТ7), при заданном значении коэффициента скважности управляющих импульсов (задается преподавателем). Замерить температуру корпуса силового транзистора.
5. Установить максимальную частоту преобразования. Отметить изменение температуры корпуса силового транзистора.
6. Подсоединить вольтметр к выходу регулятора. Изменяя значение Uрегснять регулировочную характеристику регулятораUН=f(). Длительность импульсов контролируется осциллографом.
7. Построить экспериментальную регулировочную характеристику совместно с теоретической характеристикой, рассчитанной при подготовке к работе.
8. Выполнить исследования по п.5 для повышенной частоты преобразования. Отметить изменение температуры корпуса силового транзистора.
9. Проанализировать и объяснить полученные результаты. Сделать выводы по работе.