Проектирование модели стабилизатора постоянного напряжения повышающего типа - Курсовая работа

Рассчитать стабилизатор повышающего типа со следующими параметрами: В качестве ключевого элемента должен использоваться транзистор. Преобразователем электрической энергии является устройство, которое связывает две (или более) электрические системы с отличающимися друг от друга параметрами и позволяет по заданному закону изменять эти параметры, обеспечивая обмен электрической энергией между связуемыми системами. В импульсных стабилизаторах напряжения (ИСН) регулирующий элемент (транзистор) работает в режиме переключений. В режиме переключения рабочая точка транзистора большую часть периода коммутации находится в области насыщения или отсечки, а зону активной области проходит с высокой скоростью только в моменты переключения.Когда ключ замкнут, ток от источника питания Uп протекает через дроссель L, запасая в нем энергию. Далее, когда ключ закрывается, ЭДС самоиндукции дросселя суммируется с выходным напряжением и энергия тока дросселя отдается в нагрузку. Следует обратить внимание на то, что, в отличие от чопперной схемы, дроссель L не является элементом фильтра, а выходное напряжение становится больше входного на величину, определяемую индуктивностью дросселя L и скважностью работы ключа. Статическая регулировочная характеристика стабилизатора повышающего типа (без учета потерь в транзисторе и диоде) определяется зависимостью: где: ; , , - сопротивления диода (динамическое), дросселя и нагрузки соответственно. Соотношение между напряжением на дросселе и током через него в общем случае определяется: Поскольку в данном случае , а напряжение питания является постоянной величиной, то оба вывода дросселя оказываются подключенными к источнику питания с низким внутренним сопротивлением.В зависимости от способа стабилизации выходного напряжения импульсные стабилизаторы могут быть отнесены к одной из трех импульсных систем регулирования: с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ); с частотно-импульсной модуляцией (ЧИМ); релейная система регулирования (РСР).Задаемся током и с учетом частоты преобразования выбираем транзистор по току и напряжению. DUP=0.1*Up%относительное изменение входного НАПРЯЖЕНИЯ,В DUN=0.05*Un%относительное изменение входного НАПРЯЖЕНИЯ,В Kst=DUP2/DUN2%коэфицент стабилизации ymin=(1-(Up DUP)/(Un-DUN))/n%минимальное значение относительной длительности открытого состояния транзистора ynom=(1-Up/Un)/n%номинальное значение относительной длительности открытого состояния транзистора ymax=(1-(Up-DUP)/(Un DUN))/n%максимальное значение относительной длительности открытого состояния транзистора h2 - шаг намотки; h1 - шаг между соседними слоями катушки; dп - диаметр провода; - количество витков в одном слое катушки; k и m - порядковые номера витков в одном слое катушки; q - количество слоев катушки; n и f - порядковые номера слоев катушки, причем внутренний слой принят за нулевой. Программа для расчета индуктивности дросселя r2min=0.04%радиус цилиндрического каркаса, на котором расположен внутренний слой катушки,м h2=0.005%шаг намотки,м h1=0.004%шаг между соседними СЛОЯМИ катушки,м dp=0.002%диаметр провода,м l=0.1%длина катушки,м w=fix(l/h2)%количество витков в одном слое катушкиОн дает возможность строить графические блок-диаграммы, имитировать динамические системы, исследовать работоспособность систем и совершенствовать проекты. Simulink полностью интегрирован с MATLAB, обеспечивая немедленным доступом к широкому спектру инструментов анализа и проектирования.Схема стабилизатора повышающего типа в среде MATLAB Simulink имеет вид: Рис.10. В качестве источника питания выбираем блок DC Voltage Source из библиотеки Simulink, который представляет идеальный источник постоянного напряжения. В его параметрах задаем напряжение 48В. Дроссель (L,R3) имитирует блок Series RLC Branch (L,R3), представляющий собой RLC-цепь. Так как в преобразователе транзистор и диод работают в ключевом режиме, подбираем для их математических моделей соответствующие параметры защитных (демпфирующих) цепей.На нем показаны управляющее импульсное напряжение, ток коллектора, напряжение коллектор-эмиттер, ток дросселя. Скачки напряжения коллектор-эмиттер и искажение формы коллекторного тока обусловлены влиянием демпфирующих цепочек, входящих в математическую модель транзистора. На интервале времени транзистор VT закрыт, ток дросселя протекает через диод VD в нагрузку R2 и конденсатор С.Режим прерывистых токов дросселя наблюдается при большом сопротивлении нагрузки. Отличие данного режима от режима непрерывных токов дросселя состоит в следующем. После закрытия регулирующего транзистора (момент времени ) ток, протекающий через дроссель и диод, уменьшаясь, достигает нуля в момент времени . На интервале , когда транзистор по прежнему закрыт, ток через дроссель и диод равен нулю. При поступлении отпирающего импульса транзистор открывается , его коллекторный ток начинает плавно увеличиваться от нуля, так как в течение этого времени диод закрыт.По заданию величина входного напряжения может изменяться на 10%, что составляет 4,8В. При этих значениях колеба

Содержание

I. Введение

II. Теоретическая часть

2.1 Принцип работы преобразовательного устройства

2.2 Система автоматического управления

2.3 Расшифровка индивидуального варианта задания

2.4 Расчет параметров преобразовательного устройства

2.5 Расчет параметров катушки индуктивности

III. Практическая часть

3.1 Выбор полупроводниковых приборов

3.3 Схема преобразовательного устройства и описание элементов математической модели

3.4 График выходного напряжения и тока преобразовательного устройства

3.5 Режим непрерывных токов дросселя

3.6 Режим прерывистых токов дросселя

3.7 Снятие и анализ регулировочной характеристики стабилизатора понижающего типа

3.8 Схема с системой автоматического регулирования (ШИМ)

3.9 Стабилизация выходного напряжения

Вывод