Минерстество науки и образования
МЭИ (НИУ)
Кафедра Электрических и Электронных аппаратов
Курсовой проект по курсу
“Моделирование электрических цепей”
«Моделирование импульсного регулятора»
Выполнил: Акинин С.А.
Группа: ЭЛ-12-08
Проверил: Осипкин С.В.
Москва, 2011
Данные :
Схема – Импуьсный регулятор с последовательным ключом.
|
Вариант |
Входное напряжение (+-30%),В |
Выходное напряжение регулятора В |
Мощность нагрузки Вт |
Коэффициент пульсации |
Частота коммутации силового ключа,Кгц |
Обратная связь по |
|
1 |
140 |
80 |
200 |
0,5 |
20 |
напряжению |
Входное напряжение (+-30%):
140
В;
Выходное напряжение регулятора:
80
В;
Мощность нагрузки: P=200 Вт;
Коэффициент пульсаций:
0,5%;
Частота коммутации силового ключа: f=20 кГц;
Обратная связь по напряжению.
Часть 1.
-
Пояснение принцип действия импульсного регулятора
Импульсный регулятор с последовательным ключом
Рис.1. Схема последовательного ключевого регулятора
Силовая часть схемы регулятора с
транзисторным ключом VT и емкостным
выходным фильтром C приведена на рис.
1. Принцип действия регулятора основан
на периодическом накоплении энергии и
передаче ее из индуктивности L в цепи
фильтра C и нагрузки Rн. В первый момент
,когда ключи находится открытом
состоянии.Под воздействием разности
входного напряжения и напряжения на
конденсаторе (которое совпадает с
напряжением на нагрузке
)
начинает нарастать ток
идет на нагрузку.В
второй момент времени происходит
размыкание ключа .В схеме введен диод
VD ,через который начинает
протекать ток
.При
отсутсвии диода VD будут
возникать недопутимые перенапряжения
на транзисторе при его выключении,обусловленные
возникновением противоЭДС
в индуктивности фильтра.
Рис.2. Принцип действия последовательного ключевого регулятора
а-схем; б-диаграмма напряжения
Регулятор может работать в режимах с непрерывным и прерывистым током реактора iL.
Режим работы с непрерывным током iL.
В этом режиме чередуются два состояния схемы: транзистор VT включен (интервал I) и транзистор VT выключен (интервал II). Диаграммы, иллюстрирующие этот режим работы, показаны на рис. 3. При построении диаграмм и дальнейшем рассмотрении схемы принято допущение об идеальной сглаженности выходного напряжения Uн=Uн.ср. Длительности интервалов I и II составляют tвкл=γTs и tвыкл=(1-γ)Ts соответственно. На рис. 3 представлены эквивалентные схемы по интервалам работы схемы с учетом принятых допущений. Согласно этим схемам ток iL на интервалах I и II изменяется по линейным законам.
Рис.3.Режим работы последовательного ключевого регулятора с непрерывным током дросселя:
а-схемы замещения на интервалах; б-диаграммы тока и напряжения ; в-общая схема замещения .
Согласно этим схемам изменению тока iL соответствуют уравнения:
I интервал
;
(1)
II интервал
; (2)
Из уравнения (1) и (2) следует ,что изменение
тока
происходит по линейным законам(рис.3,б):
I интервал
,
(3)
II интервал
.
(4)
Основные соотношения при принятых допущениях для установившегося режима работы с непрерывным током iL могут быть получены из условия равенства нулю среднего значения напряжения UL на реакторе L:
,
Из этого следует, что выходное напряжение в рассматриваемой схеме может изменяться в широком диапазоне от нуля при γ=0 до E при γ=1.
-
Рассчитаем значение индуктивности L дросселя из условия работы регулятора в режиме непрерывного тока индуктивности
находим коэффициент заполнения ,
Период определяется как
так как
,
то
Из уравнений для тока:
;
принимаем iLmin=0, тогда
Рис.4.Диаграмма тока дросселя .
Рассматривая интеграл как площадь прямоугольника, получаем, что
,
;
Находим индуктивность L,
;
Учитываем что, 
