Расчёт параметров нагрузки и коэффициентов трансформации трансформаторов. Исследование схемы регулирующего органа. Оценка энергетической эффективности разработанного устройства. Выбор измерительного трансформатора и элементов для системы управления.
Аннотация к работе
Сегодня для построения электронных источников питания аппаратуры широко применяются транзисторные преобразователи, работающие в импульсном режиме. Они обеспечивают необходимые потребителю электрические и информационные параметры выходного сигнала и имеют ряд преимуществ, а именно высокое качество выходного напряжения, широкие возможности стабилизации и регулирования, малые массогабаритные показатели, значительное быстродействие, низкий показатель уровня электромагнитных помех, защиту от короткого замыкания нагрузки, высокий КПД и многое другое. Из них хорошие технико-экономические показателями имеют источники питания с вольтодобавкой, построенные на базе ячеек со звеном повышенной частоты.Нестабильное напряжение сети через входной фильтр поступает на регулирующий орган (импульсный преобразователь), преобразуется им в соответствии с алгоритмом работы системы управления.Дополнительным условием задания на курсовую работу является использование регулирующего органа с вольтодобавкой на основе ячейки с ОРМ (однополярной реверсивной модуляцией) в звене повышенной частоты. Схема такой ячейки и режимы ее работы приведены в табл.1. Схема регулирующего органа С ОРМ в звене повышенной частоты Режим Цикл замыкания ключей МД - максимальная добавка; РД - регулируемая добавка; НП - неискаженная (прямая передача); РО - регулируемая отбавка; МО - максимальная отбавкаНапряжения на выходе РО: Для полного использования возможности РО, необходимо, чтобы в режиме отбавки напряжения выполнялось равенство Определим критическую частоту работы трансформатора по формуле: Так как f <fkp, то в выражение для определения объема магнитопровода подставляем f. Определяем объем магнитопровода Vm: , где - коэффициент добавочных потерь; - коэффициент заполнения окна сердечника проводом обмотки; - коэффициент определяющий изменение сопротивления медного провода при изменении температуры. Коэффициент увеличения сопротивления провода, равный отношению сопротивления провода на переменном токе к сопротивлению провода на постоянном токе принимаем равный единице. Суммарные потери в трансформаторе определяются потерями в магнитопроводе и обмоточных проводах, рассчитаем их: Рассчитаем перегрев трансформатораРис.6.2 Напряжение на входе фильтра Рис.6.3 Напряжение на входе фильтра (увеличенное)Эффективность стабилизатора определяется его КПД. Основная часть потерь приходится на транзисторы. Поскольку расчет потерь при данном виде модуляции достаточно сложен, оцениваем эффективность устройства с помощью моделирования с использованием моделей реальных транзисторов (взяты с сайта производителя). Определяем с помощью моделирования среднюю мощность потерь в каждом ключе в различных режимах. Потери в демодулятореПринципиальная схема системы управленияСогласно напряжению на выходе стабилизатора переменного напряжения выберем измерительный трансформатор TV3 Выбираем измерительный трансформатор с параметрами, приведенными в табл.1. Наименование и тип прибора Класс точности, % Диапазон измерения сигналов Сопротивление нагрузки Потребляемая мощность Габаритные размеры , мм вход выход Для определения действующего значения будет использована микросхема DA1 (AD736) со следующими параметрами: Схема подключения: Выберем вычетатель DA3: Данная схема предназначена для получения разности двух напряжений, при этом каждое из них предварительно умножается на некоторую константу (константы определяются резисторами). Используем микросхему ICL8038, которая представляет из себя генератор высокой точности прямоугольного, синусоидального, треугольного, пилообразного импульсов с минимум внешних компонентов.Рис.2.1. Схема модели системы управленияВ ходе проделанной курсовой работы был разработан стабилизатор переменного напряжения (силовая часть и система управления) с довольно неплохими показателями стабилизации.
План
Содержание
Введение
I. Структурный синтез системы
II. Расчет параметров элементов силовой цепи
1. Описание схемы регулирующего органа
2. Расчет параметров нагрузки и коэффициентов трансформации трансформаторов
3. Силовой трансформатор а) Расчет параметров б) Выбор магнитопровода и проводов
4. Силовые ключи и драйверы а) Расчет параметров б) Выбор элементов
5. Выходной фильтр а) Расчет параметров б) Выбор элементов
6. Моделирование силовой части
7. Оценка энергетической эффективности разработанного устройства
III. Расчет параметров системы управления
1. Выбор измерительного трансформатора и элементов для системы управления
2. Моделирование системы управления
Заключение
Список литературы
Введение
Сегодня для построения электронных источников питания аппаратуры широко применяются транзисторные преобразователи, работающие в импульсном режиме. Они обеспечивают необходимые потребителю электрические и информационные параметры выходного сигнала и имеют ряд преимуществ, а именно высокое качество выходного напряжения, широкие возможности стабилизации и регулирования, малые массогабаритные показатели, значительное быстродействие, низкий показатель уровня электромагнитных помех, защиту от короткого замыкания нагрузки, высокий КПД и многое другое.
Модуляционные источники питания отличаются широким разнообразием структурных и схемотехнических решений. Из них хорошие технико-экономические показателями имеют источники питания с вольтодобавкой, построенные на базе ячеек со звеном повышенной частоты. В принципе преобразователи с вольтодобавкой работают в режиме АИМ-II.
Промежуточное повышение частоты обеспечивается инвертором, который преобразует входное синусоидальное напряжение в разнополярное прямоугольное с синусоидальной огибающей. Для реализации амплитудно-импульсной модуляции используется схема демодулятора, которая определяет длительность добавки напряжения.
Целью данной курсовой работы является разработка однофазного стабилизатора переменного напряжения, с регулирующим органом с вольтодобавкой на основе ячейки с ОРМ в звене повышенной частоты. В круг задач, решаемых при проектировании, входят расчет и выбор параметров системы с учетом требований технического задания, исследование выбранной схемы преобразователя путем моделирования и оценка энергетической эффективности устройства. Необходимо разработать подсистему защит и описать структуру и элементы системы управления.
Вывод
В ходе проделанной курсовой работы был разработан стабилизатор переменного напряжения (силовая часть и система управления) с довольно неплохими показателями стабилизации. Отклонение выходного напряжения не превышает 1%, так же была освоена методика расчета фильтра по известной величине коэффициента гармоник.