МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ТУ)
Кафедра промышленной электроники
Типовой расчет
по курсу «Анализ дискретных схем»
Выполнила: студентка гр. ЭР-02-05
Ковалева Мария
Проверил: Недолужко И. Г.
Москва
2010 г.
Содержание
1. Задание 3
2. Силовая часть преобразователя 4
2.1. Описание принципов работы силовой части 4
2.2. Расчет элементов силовой части 7
2.3. Моделирование силовой части 10
3. Система управления 14
3.1. Описание ШИМ-контроллера 14
3.2. Расчёт параметров системы управления 15
4. Моделирование схемы по усредненной модели 22
4.1. Анализ по постоянному току 22
4.2. Анализ по переменному току 23
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. Силовая часть преобразователя
2.1. Описание принципов работы силовой части
На рис. 1 показана силовая часть устройства.
Рис.1. Силовая часть устройства
Силовая схема преобразователя постоянного напряжения является полумостовой и работает по принципу двухтактного преобразования. Ключи на транзисторах VT2 и VT3 включаются поочередно на время tu в каждом полупериоде работы схемы. Длительность импульсов tu регулируется управляющими сигналами на затворах ключей VT2 и VT3, при этом коэффициент заполнения определяется соотношением
(1.1)
В данной схеме оба трансформатора имеют одинаковую конструкцию и одновременно выполняют функцию дросселей, поэтому на выходе ставится только Сф.
Принцип работы основан на том, что в трансформаторе накапливается магнитный поток, как в дросселе, и он пульсирует между Фmin и Фmax. Когда трансформатор потребляет энергию Ф увеличивается, когда отдает – Ф уменьшается. Аналогично изменяется и магнитодвижущая сила F, так как трансформатор линейный.
Проведем расчет основных процессов, происходящих в данном преобразователе, которые позволяют выбрать элементы силовой схемы.
Пусть
VT1
открыт (VD1
проводит, VD2
закрыт) в течение
.
Тогда
Отсюда видно, что магнитный поток уменьшается в TW3 и увеличивается в TW4. Ток течет по обмоткам: W1-1, W1-2, W2-1.
На
следующем интервале времени
транзистор VT1
закрывается. Начинает проводить VD2,
одновременно с VD1.
Следовательно, TW3 и TW4 отдают энергию, а значит, что магнитный поток уменьшается.
Далее
открывается транзистор VT2.
В течение
VD2
проводит, VD1
– нет. Магнитный поток уменьшается в
TW4
и увеличивается в TW3.
На
интервале
транзистор VT2
закрывается. Начинает проводить VD1,
одновременно с VD2.
Рассмотрим уравнения в/с баланса:
,
где
n – коэффициент трансформации
-
время, когда магнитный поток увеличивается,
идет накопление энергии
-
время, когда магнитный поток уменьшается,
идет вывод энергии
Отсюда
(1.2)
Формула (1.2) определяет регулировочную характеристику схемы полумостового преобразователя, которая является линейной.