Схема ВИП и временные диаграммы. Расчет параметров трансформатора двухтактного полномостового преобразователя. Расчет параметров сглаживающего фильтра. Схема управления. Расчет загрузки диодов выпрямителя и выбор их. Оценка динамических показателей.
Аннотация к работе
ВИП - это устройство, предназначенное для преобразования входной электроэнергии переменного или постоянного напряжения при заданном качестве электроэнергии на его выходе. Система вторичного электропитания - это совокупность функционально связанных источников, или одного ВИП, устройств управления, коммутации, распределения, защиты, контроля и сигнализации, обеспечивающая необходимое для цепей нагрузки питающее напряжение с требуемыми параметрами. Как правило, ВИП представляет собою замкнутую по напряжению систему для обеспечения требуемого уровня стабилизации выходного напряжения.Для структурной схемы ВИП с высокочастотным преобразователем используем двухтактный преобразователь постоянного напряжения в постоянное напряжение, выполненный по полномостовой схеме, изображенной на рис.2. Рисунок 2 - Двухтактный преобразователь постоянного напряжения в постоянное напряжение, выполненный по полномостовой схеме Временные диаграммы представлены на рис.3. Обозначения, принятые на рисунке 3: а, б, в, г-импульсы управления транзисторов VT1, VT2, VT3, VT4, соответственно; Рисунок 3 - Временные диаграммы, поясняющие широтный способ управления полномостового преобразователя, реализуемый путем регулирования ширины импульсов управления только двух транзисторов (VT2 и VT3) при постоянной скважности импульсов управления двух других транзисторов (VT3 и VT4)Для определения коэффициента трансформации трансформатора, ктр, зададимся максимальным коэффициентом скважности ?max = 0,9 . Это значение ? будет при минимальном входном напряжении, Uвх.min: Uвх.min = Uвх N (1-?UВХ % /100 ) = 27(1-0,1) = 24,3 В и номинальном токе нагрузки Інг = 5А. Определим требуемую величину коэффициента трансформации трансформатора, ктр=W1/W2: ktp = (Uвх. min - 2?UКЭ.нас)*?max /[UНГN ?URL (?UТР ?UВ.пр) *?max], где ?UТР - падение напряжения на обмотках трансформатора, приведенное к вторичной обмотке. Можно рекомендовать задаваться величиной Определим амплитудное значение напряжения вторичной обмотки трансформатора при номинальном значении входного напряжения, Uвх N = 27 В: U2m N =(Uвх N - 2 *?UКЭ.нас) / ктр = (27 - 2*1 )/ 0,4 = 62,5 В.Принимаем для расчета трансформатора мощность St =324 Вт. Поэтому в качестве материала сердечника магнитопровода примем магнитомягкий материал пермалой марки 79 HM с толщиной ленты 0,05 мм. Толщина ленты, которой намотаны сердечники, 0,05мм. lcp.- Определим сечение сердечника трансформатора, Sc Площадь сердечника магнитопровода одного сердечника с учетом коэффициента заполнения приведена в таблице 2, Sc=0,5см2.Определим значения коэффициента пульсаций выпрямленного напряжения на входе фильтра, кп1,для двух значений коэффициента скважности ?min и ?max кп1 = [2/(?*?)]*sin(?*?). Для расчета параметров сглаживающего фильтра принимаем значение кп1= 0,675. Индуктивность сглаживающего фильтра рассчитаем по формуле (63): Lmin>Uнг*(1-?min )/(2*Інг* fп). fп=2*f=2*5000=10000Гц. По справочным данным, приведенным в таблице 35, выбираем 14 дросселей типа SRP1270-100M и включаем их последовательно. Выбираем по справочнику конденсатор, емкость которого не менее 50МКФ, рабочее напряжение не менее (2*Uнг.N)?96 В, а величина допустимого действующего значения тока переменной составляющей Іпер.д.з. не менее действующего значения переменной составляющей тока фильтра ?ILД.з.= ?IL/v12 [4].Транзисторы выбираем с учетом коэффициентов запаса по току и напряжению: кз.т. Выбираем 4 полевых транзистора КП954В (смотри таблицу 24). Для управления этими транзисторами выбираем 2 драйвера IR21091 (смотри таблицу 18), основные параметры которых:-рабочее напряжение, UN=600В; Силовая схема вместе со схемой управления (D3), выполненной на базе универсальной микросхемы 1114ЕУ3, и драйверами (D1 ИD2) для связи выходов схемы управления с цепями управления транзисторов силовой схемы, приведены на рисунке 31. Поскольку в однофазной мостовой схеме одновременно проводят ток два транзистора, расположенные по диагонали моста (VT1 c VT2 или VT3 c VT4), входные цепи HIN первого драйвера (D1) и LIN второго драйвера (D2) объединены, также объединены HIN второго драйвера и LIN первого драйвера.В качестве схемы управления используем универсальную микросхему К1114ЕУ3 (рисунок 5). Микросхема представляет собой схему управления импульсными источниками питания на коммутируемые мощности 8…10Вт. Микросхема выполняет следующие функции: формирование опорного напряжения, усиление сигнала рассогласования, формирование пилообразного напряжения, широтно-импульсную модуляцию, формирование двухтактного и однотактного выхода, защиту от сквозных токов, усиление сигнала датчика тока или напряжения, обеспечение «запуска». Обозначения элементов микросхемы К1114ЕУ3, (рисунок5): 1-генератор пилообразного напряжения; Допускается изменение коэффициентов усиления и частотная коррекция усилителей с помощью резисторов и конденсаторов, включаемых между выходом усилителей (вывод 6) и их входами (выводы 4,5 и 2,3) по схемам, отличающихся от основной схемы включения.