4. Проектирование структурной и функциональной схем су спп
С
Uсети
A B C
Рисунок 4.1.Структурная схема системы управления преобразователем
УСфА, УСфВ, УСфС - устройстрва синхронизации фаз А, В, С. Необходимы для гальванической развязки сети и СУ;
ОВ1, ОВ2, ОВ3 - одновибраторы, вырабатывают короткий импульс сброса счетчика, соответствующий переходу сетевого напряжения через 0;
СЧК - счетчик, в зависимости от частоты поступающих импульсов, формирует угол открывания.
ПНЧ – преобразователь “напряжение -частота”. Преобразует пропорционально-аналоговый сигнал управления в частоту;
РИ – распределитель импульсов, распределяет импульсы на соответствующие ключи в зависимости от знака питающего напряжения;
ВФ – выходные формирователи, для усиления импульсов управления и гальванической развязки силовой части преобразователя и СУ.
Функциональная схема представлена на рисунке 4.2.
Рисунок 4.2. Функциональная схема СИФУ
5. Выбор типов аналоговых и цифровых имс
В процессе проектирования принципиальной схемы будем использовать только цифровые микросхемы. Это обусловлено тем, что нет необходимости усложнять схему цифровой СИФУ, используя аналоговые интегральные микросхемы.
В качестве ПНЧ была использована микросхема типа КР1108ПП1 с номинальным напряжением питания 15В. Типовая схема представлена на рисунке 5.1.
Электрические параметры микросхемы КР1108ПП1:
Напряжение питания UИ.П.=15 В.
Ток потребления IПОТР не более 7 мА.
Входное напряжение высокого уровня не менее
0,9 В; не более 3,0 В.
Входное напряжение низкого уровня не менее
-3,0 В; не более -0,9 В.
Выходное напряжение высокого уровня не
менее 2,4 В;
не более 15,75 В.
Рабочий диапазон температур: (-10…+85) 0С.
Рисунок 5.1. Принципиальная схема ПНЧ, реализованного на базе ИМС КР1108ПП1
В качестве счетчиков была использована микросхема типа К511ИЕ1 с номинальным напряжением питания 15В. Типовая схема представлена
на рисунке 5.2.
Электрические
параметры микросхемы К511ИЕ1:
Напряжение питания UИ.П., не более 18 В.
Ток потребления IПОТ, не более 36 мА.
Выходной ток по выводам:
– 2,4,5,6,9,12,
не более 0,005 мА,
– 8, не более 0,02 мА,
Рабочий диапазон температур ,(-25…+90)0С.
Рисунок 5.2. Принципиальная схема счетчика, реализованного на базе ИМС К511ИЕ1
6. Проектирование принципиальной схемы и электрический расчет функциональных элементов су спп
На основании выбранной функциональной схемы СУ преобразователем и выбранных типов цифровых ИМС, необходимо спроектировать принципиальные электрические схемы отдельных функциональных элементов и произвести их электрический расчет, т.е. рассчитать величины резисторов, конденсаторов, произвести расчет транзисторов, диодов. Далее из справочника выбирается конкретный тип элемента с указанием его основных технических характеристик.
6.1. Расчет устройства синхронизации
Источник синхронизирующего напряжения выполнен на оптопаре V11
Входной фильтр на R7 - C7 обеспечивает устранение высокочастотных искажений (помех) в напряжении сети, кроме того он сдвигает напряжение (напряжение синхронизации соответственно) для создания необходимого диапазона регулирования фазы импульсов управления.
В качестве опторазвязки выбираем оптопару АОТ123А со следующими параметрами:
-максимальное коммутируемое напряжение: Uком.max=50 В;
-максимальное обратное напряжение: Uобр.max=2 В;
-максимальный входной ток: Iвх.max=30 мА.
-максимальный выходной ток: Iвых.max=10 мА.
-количество каналов:1.
-выходное остаточное напряжение: 0,3 B.
-Рабочий диапазон температур, (-60…+70)0С.
Необходимый угол сдвига можно найти из выражения
Примем
.
Зададимся значением
С7
=1 мкФ. Тогда
кОм
Резистор R9 выбираем из условия ограничения входного тока VТ1:
Ом;
Вт,
где Uип1=15В;
Выбираем транзистор КТ603А со следующими параметрами:
Imax =300 мА, Uкэ=30 В, β=40.
По формуле находим ток базы транзистора VT1:
мА.
кОм.
кОм.
Вт.
кОм.
Вт.
кОм.
Вт.
Выбираем диод VD1: КД205А(Uобр.max=500В ; Iпр.max=0.3A).
С7: МБМ-440В-1мкФ
.
R7:
МЛТ 0,25Вт– 2,0кОм
.
R8:
МЛТ 0,25Вт– 300Ом
.
R9:
МЛТ 2Вт– 1,5кОм
.
R10:
МЛТ 0.1Вт – 2,7кОм
.
R11:
МЛТ 0.5Вт – 510Ом
.