Расчет элементов управляемого выпрямителя, системы импульсно-фазового управления на операционных усилителях - Курсовая работа

Цель данной курсовой работы - спроектировать управляемый выпрямитель и систему импульсно-фазового управления для него. Он состоит из трансформатора, преобразующего напряжение питающей цепи в требуемое по величине; вентильного блока, преобразующего переменное напряжение в пульсирующее; сглаживающего фильтра, уменьшающего (сглаживающего) пульсации выпрямленного напряжения до требуемой для нормальной работы потребителя величины. В данной курсовой работе рассматривается трехфазный полностью управляемый выпрямитель, построенный на использовании управляемых вентилей (тиристоров), и представляющий собой параллельное соединение двух трехфазных выпрямителей. Для управления тиристорами, использующимися в данном выпрямителе, используется система импульсно-фазового управления. Так как в данном выпрямителе используется 12 тиристоров, то для управления ими используется многоканальная система импульсно-фазового управления.В соответствии с заданием принимаем схему двенадцатипульсного составного управляемого выпрямителя с параллельным включением вентилей. В связи с тем, что напряжение сети может колебаться в пределах , определим величины выпрямленных напряжений на нагрузке: где выпрямленное напряжение на нагрузке при нормальном напряжении сети; Определяем активное сопротивление фазы трансформатора: , где Определяем индуктивность рассеяния обмоток трансформатора: где . Определяем напряжение холостого хода с учетом сопротивления фазы трансформатора и падения напряжения на дросселе : где - число пульсаций в кривой выпрямленного напряжения за период сети.В управляемом режиме работы выпрямителя находим: Минимальный и максимальный углы проводимости тиристоров: Ток в тиристореТиристоры выбираем поОбщая расчетная формула для всего семейства нагрузочных характеристик:

Рис.1.2 - Регулировочная характеристика выпрямителяДля защиты тиристоров от перегрузок используем быстродействующие плавкие предохранители. Ток плавкой вставки: Выбираем плавкую вставку ПНБ-5-380/100. Конденсатор ограничивает перенапряжения, а резистор - ток разряда этого конденсатора при отпирании и предотвращает колебания в последовательном контуре.Определяем требуемую длительность импульса управления , исходя из знания угла коммутации , определенного при расчете силовых схем:Для тиристоров Т242-80-8 определяем токи и напряжения управления: Цепи управления тиристорами питаются от импульсного усилителя через оптрон и ограничивающие сопротивление и шунтирующий диод: Рис.2.1 - Цепь управления тиристоромСледовательно, в режиме насыщения через транзистор VT2 должен протекать ток коллектора не менее тока управления оптотиристора. Так как СИФУ питается двухполярным напряжением, то выходной каскад подключен на напряжение По напряжению и току выбираем транзистор VT2 типа КТ611А с параметрами , , , .Входной каскад СИФУ выполняет две функции: функцию синхронизации и функцию генератора прямоугольных импульсов. Функция синхронизации импульсов управления и анодного напряжения оптотиристора в управляемом выпрямителе осуществляется путем подключения входного трансформатора TV1 и силового трансформатора к одной и той же фазе напряжения сети. В исходной схеме прямоугольные двухполярные импульсы образуются на стабилитронах VD1, VD2 (рисунок 2.3). Принимаем: Выбираем из справочника стабилитроны VD7, VD8 типа КС133А с параметрами: , а также принимаем к установке трансформатор со следующими параметрами: . Определяем величину сопротивления ограничительного резистора R7: Находим мощность рассеивания на резисторе R7: Принимаем резистор R7 типа МЛТ-1-270Ом ±5%.Разделительная цепь С8, R10 (рисунок 2.5) выполняет две функции: разделяет постоянные составляющие напряжений и уменьшает дрейф операционных усилителей. Постоянная времени разделительной цепи равна: и выбирается исходя из условия минимального искажения выходного сигнала: .Передаточная характеристика операционного усилителя содержит участок положительного и отрицательного насыщения в зависимости от величин входных напряжений на входах: Uвх1, Uвх2. Величины сопротивлений резисторов R11=R12 определим из следующих условий: Принимаем резисторы R11, R12 типа МЛТ-0,5-2,7МОМ±10%В данной схеме (рисунок.2.7) резисторы R14, и R15 являются разрядными и в тоже время выполняют роль делителя напряжения Еп.Для выбора схемы источника питания рассчитаем суммарный ток нагрузки: , где - ток нагрузки, - общий ток потребления СИФУ (в схеме их 12 штук, подключенных параллельно к стабилизатору). Зная ток нагрузки и напряжение нагрузки примем в качестве схемы стабилизатора схему параметрического стабилизатора напряжения (рисунок 3.1) . По справочнику по известному току нагрузки выбираем 2 стабилитрона Д815В со следующими параметрами: Следует отметить, что в схеме стабилитроны VD7 и VD8 ставятся последовательно для обеспечении стабилизации нужного напряжения и в сумме дают необходимое напряжение (одного не хватает).

Содержание

1. Расчет схемы управляемого выпрямителя

1.1 Выбор схемы и расчет основных параметров выпрямителя

1.2 Основные параметры выпрямителя в управляемом режиме

1.3 Выбор элементов управляемого выпрямителя

1.4 Расчет регулировочной характеристики управляемого выпрямителя

1.5 Выбор защиты тиристоров от перегрузок по току и напряжению

2. Проектирование СИФУ

2.1 Расчет параметров пусковых импульсов

2.2 Расчет цепи управления тиристорами

2.3 Расчет выходного каскада СИФУ

2.4 Расчет входного каскада СИФУ

2.6 Расчет разделительной цепи

2.7 Расчет схемы сравнения

2.8 Расчет схемы подавления помех

3. Расчет источника питания

3.1 Выбор схемы и расчет основных параметров источника питания

3.2 Расчет однофазного мостового выпрямителя и трансформатора

4. Моделирование силовой части

Выводы

Приложение А Список литературы

Цель данной курсовой работы - спроектировать управляемый выпрямитель и систему импульсно-фазового управления для него.

Выпрямитель - устройство, преобразующее переменный ток в постоянный. Он состоит из трансформатора, преобразующего напряжение питающей цепи в требуемое по величине; вентильного блока, преобразующего переменное напряжение в пульсирующее; сглаживающего фильтра, уменьшающего (сглаживающего) пульсации выпрямленного напряжения до требуемой для нормальной работы потребителя величины. В данной курсовой работе рассматривается трехфазный полностью управляемый выпрямитель, построенный на использовании управляемых вентилей (тиристоров), и представляющий собой параллельное соединение двух трехфазных выпрямителей. В таком выпрямителе используется трансформатор с тремя обмотками. Вторичных обмоток две: одна соединяется звездой, а вторая - треугольником. Сглаживающие фильтры выполнены на основе дросселей.

Для управления тиристорами, использующимися в данном выпрямителе, используется система импульсно-фазового управления. Такой способ управления мощными тиристорами в настоящее время считается наиболее приемлемым. Суть способа состоит во включении запертых тиристоров почти положительными прямоугольными импульсами, подаваемыми на управляющий электрод тиристора сдвинутыми по фазе на угол б относительно момента естественного включения неуправляемых вентилей. Таким образом, основной задачей системы импульсно-фазового управления является преобразование входного регулирующего напряжения в соответствующий угол регулирования б (т.е. угол открытия тиристоров). Так как в данном выпрямителе используется 12 тиристоров, то для управления ими используется многоканальная система импульсно-фазового управления. При этом схемы всех каналов одинаковы и отличаются только фазами синхронизирующих напряжений, которые сдвинуты по фазе относительно друг друга, как и в соответствующих анодных цепях тиристоров. Каждое напряжение синхронизации синхронизирует начало рабочего интервала изменений угла б с точкой 0 естественного включения соответствующего тиристора.

Для питания схемы системы импульсно-фазового управления используется стабилизированный источник питания с CRC-фильтром.