Московский энергетический институт
(технический университет)
Кафедра промышленной электроники
Типовой расчет
по курсу
“Анализ Дискретных Схем”
Выполнил: Горбачев А.А.
Группа: Эр-02-06
Проверил: Серегин Д.А.
Москва 2011
Оглавление
1. Задание 3
2. Описание принципов работы силовой части 4
3. Расчет элементов силовой части 6
4. Моделирование силовой части 10
5. Система управления 18
6. Расчёт параметров системы управления 19
7. Моделирование схемы по усредненной модели 24
7.1. Моделирование схемы с обратными связями в пакете Mathcad 24
7.2. Моделирование схемы в пакете PSpice 25
1. Задание
Рассчитать параметры элементов схемы источника питания, выполненного по схеме, изображенной на рис. 1.
Исходные данные:
Питание от источника постоянного тока.
Напряжение питания:
;
.Номинальный средний уровень выходного напряжения:
.Точность поддержания среднего уровня выходного напряжения: 1%.
Пульсация выходного напряжения на частоте, кратной частоте преобразования электрической энергии:
(полный размах от пика до пика).Характер нагрузки – резистивный.
Максимальное значение тока, потребляемого нагрузкой:
.Минимальное значение тока, потребляемого нагрузкой:
.Частота пульсации напряжения на конденсаторах выходного фильтра:
.
Дополнительные требования к разрабатываемому устройству:
Ограничение амплитуды тока силовых транзисторов на уровне, который превышает её значение при максимальной нагрузке не более, чем на 20%.
2. Описание принципов работы силовой части
Рис. 1. Силовая часть источника питания.
Это схема двухтактного
полумостового преобразователя напряжения.
Схема работает в симметричном режиме
в два такта: во время первого такта
проводит ключ VT2, во время
второго такта ключ VT1. При
подаче управляющего сигнала на транзистор
VT2 первичная обмотка
трансформатора W1 оказывается
подключенной к положительной шине
питания - одним концом и к конденсатору
С11 - другим концом. Таким образом, на
обмотке W1 действует
положительное напряжение равное половине
напряжению питания. Происходит передача
энергии от источника в нагрузку и
нарастание магнитного потока в
трансформаторе и дросселе. По первичной
стороне течет ток по контуру: источник
питания Е, транзистор VT2
в прямом направлении, от начала обмотки
W1 к концу, через конденсатор
С11, источник питания Е. На вторичную
сторону передается энергия и
трансформируется ток. Ток по вторичной
стороне течет через диод VD9,
смещенным в положительном направлении,
в нагрузку. К дросселю L1
приложено напряжение
,
где
- падение напряжение на диоде,
n – коэффициент трансформации,
E – напряжение первичного источника питания,
- напряжение на
выходе преобразователя.
В конце первого
такта, в момент времени запирания
силового ключа VT2,
прекращается потребление энергии от
источника питания, ток по первичной
обмотке трансформатора прекращает
протекать. Но магнитные потоки в дросселе
и трансформаторе не прерываются. Ток
дросселя L1 замыкается
через диод VD11, потенциал
точки 1 (рис.1.) становится равным
.
Ток намагничивания
трансформатора протекает от начала к
концу обмотки W22 через
диод VD10 и диод VD11.
Это означает, что напряжение на обмотке
W22 строго равно 0. Значит,
ток намагничивания остаётся постоянным
на этом участке. На этом этапе к обмотке
дросселя приложено напряжение
.
Первый такт заканчивается, когда включают VT3. Во втором такте процессы аналогичны тем, что были в первом такте, только теперь проводит VT3 и VD10.
Регулировочную характеристику получаем из равенства вольт-секундных площадей на дросселе:
(1)
Регулировочная характеристика имеет следующий вид:
(2)