Министерство Образования Российской Федерации
Томский Государственный Университет Систем
Управления и Радиоэлектроники
(ТУСУР)
Кафедра ПрЭ
Отчёт
по лабораторной работе № 2
по дисциплине “Энергетическая электроника”
на тему:
«Непосредственные преобразователи постоянного напряжения»
|
Принял: |
Выполнили: |
|
старший преподаватель кафедры ПрЭ |
студенты гр. 361-1 |
|
Мишуров В.С. |
Куликов А.Н. |
|
Садыков Р.М. |
2004
Введение
Целью данной лабораторной работы является исследование непосредственных преобразователей постоянного напряжения понижающего типа.
-
Описание экспериментальной схемы исследуемого преобразователя.
Схема НПН понижающего типа приведена на рисунке 1.1.
Рисунок 1.1.
Параметры исследуемого преобразователя:
-
Входное напряжение UВХ=+100 В;
-
Нестабильность входного напряжения ΔUВХ=±20 %;
-
Выходное напряжение UВЫХ=+50 В;
-
Входной ток IВХ=2 А;
-
Коэффициент пульсаций на выходе KП=5%;
-
Частота fПР=1 кГц.
-
Результаты работы и их анализ.
Произведём расчёт элементов исследуемой схемы.
Рассчитаем минимальную относительную длительность включённого состояния транзистора VT1 из условия обеспечения требуемого выходного напряжения:
;
Следовательно,
ток в нагрузке:
(А).
Значение сопротивления
нагрузочного резистора:
(Ом).
Пульсация выходного
напряжения:
(В);
Рассчитаем индуктивность дросселя, обеспечивающего режим непрерывного тока:
(мГн);
Выберем
мГн.
Рассчитаем ёмкость конденсатора C:
(мкФ);
Выберем
мкФ.
На рисунке 2.1 приведена экспериментальная схема исследуемого преобразователя.
Рисунок 2.1.
Построим
регулировочную характеристику
.
Снятые экспериментальные данные приведены в таблице 2.1.
Таблица 2.1. Значения прямых и косвенных измерений.
-
UВЫХ, В
Примечания
0
0
0
UВХ=100 В
0.01
0.158
0.00158
0.05
2.92
0.0292
0.1
6.14
0.0614
0.2
11.7
0.117
0.3
16.3
0.163
0.4
19.9
0.199
0.5
22.5
0.225
0.6
24.3
0.243
0.7
25.4
0.254
0.8
26
0.26
0.9
26.3
0.263
1
26.7
0.267
Рисунок 2.2.
Регулировочная характеристика
.
Построим график зависимости KП (γ).
Снятые экспериментальные данные приведены в таблице 2.2.
Таблица 2.2. . Значения прямых и косвенных измерений.
-
UВХ, В
,
ВKП,
80
0.64
2.07
4
85
0.6
2.33
4.5
90
0.57
2.44
4.7
95
0.54
2.45
4.8
100
0.5
2.59
5
105
0.46
2.71
5.3
110
0.43
2.81
5.6
115
0.41
2.84
5.6
120
0.38
2.85
5.7
Рисунок 2.2. График зависимости KП (γ).
Заключение
В данной лабораторной работе был исследован НПН понижающего типа. Из полученных графиков хорошо видно то, что при увеличении относительной длительности включённого состояния транзистора напряжение на нагрузке увеличивается, а также уменьшается коэффициент пульсаций на выходе схемы.
Ответы на контрольные вопросы:
-
Привести диаграмму напряжения на дросселе с указанием амплитуд положительных и отрицательных полуволн напряжений.
2. В чем заключается особенность процессов, протекающих в НПН, при учете инерционности полупроводниковых элементов?
Открывание транзистора НПН происходит в режиме короткого замыкания его нагрузки диодом. Интервал времени, когда открыт и транзистор, и диод называется интервалом протекания тока короткого замыкания источника питания через полупроводниковые приборы, называемого сквозным током. Вследствие этого растут коммутационные перегрузки полупроводниковых приборов, для их уменьшения инерционность применяемого диода должна быть значительно меньше, чем инерционность транзистора.
3. Для чего нужен LC-фильтр на входе НПН?
В общем случае, когда на входе НПН нет LC-фильтра, преобразователь потребляет от источника питания импульсный ток, что является нежелательным явлением. Поэтому для сглаживания тока источника питания на входе НПН включается индуктивно – емкостной фильтр.
-
В каких случаях, и с какой целью используют схему с неполной глубиной модуляции?
Схема НПН с неполной глубиной модуляции используется тогда, когда диапазон изменения относительной длительности включённого состояния транзистора составляет примерно ±20% от максимально возможного. Также по сравнению с обычным НПН понижающего типа схема с неполной глубиной модуляции позволяет получить гораздо меньший коэффициент пульсаций выходного напряжения.
-
В чем заключаются отличительные особенности работы многофазного НПН?
Каждый модуль работает с одинаковой частотой и одинаковыми значениями γ, но управляющие импульсы напряжения на транзисторы модулей подаются со сдвигом на величину T/N (N – число базовых модулей). Вследствие этого, частота пульсаций входного тока больше в N раз и амплитуда пульсации по сравнению с однофазным НПН существенно меньше.
-
В каких случаях однозначно необходимо применение НПН полярно-инвертирующего типа?
НПН полярно-инвертирующего типа используется тогда, когда регулирование выходного напряжения производится как в сторону большую от входного так и в меньшую.
-
Как влияет на регулировочные характеристики НПН сопротивление активных потерь?
Сопротивление активных потерь не влияет на регулировочную характеристику НПН.