Реферат: Источники вторичного электропитания
Название: Источники вторичного электропитания Раздел: Рефераты по коммуникации и связи Тип: реферат |
Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации Уральский государственный технический университет Уральский политехнический институт Кафедра Электротехники и Электротехнологических систем Оценка проекта
Члены комиссии Курсовой проект ИСТОЧНИК ВТОРИЧНОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ Пояснительная записка 140610.36042.4.ПЗ Руководитель Студент гр. Э-36042 . Екатеринбург 2009 Содержание · Обоснование выбора схемы и элементов силового выпрямителя и цепей защиты его от перегрузок · Расчет силовых цепей сетевого выпрямителя и фильтра · Обоснование выбора схемы и элементов силовых цепей высокочастотного инвертора · Расчет силовых цепей высокочастотным инвертором · Описание работы устройства по принципиальной схеме с описанием работы устройств защиты от перегрузок и нештатных режимов работы · Спецификация · Принципиальная схема · Библиографический список Задание на курсовую работу: Первичное напряжение (В) 115±10% переменного тока f=400Гц Вторичное напряжение (В) не более 72В на х.х. Вторичные тока (А) 60±7 при 20В на вых. 120±10 при к.з. выхода Число выходных каналов 1 Управление дистанционное Конструктивное исполнение Субблок с принудительным Воздушным охлаждением 1. Обоснование выбора схемы и элементов силового выпрямителя и цепей защиты его от перегрузок. Источники электропитания с трансформатором на входе имеют ряд недостатков: низкий КПД системы, большие габариты, массу и др. Для устранения этих недостатков используется бестрансформаторный источник питания Функциональная схема бестрансформаторного источника питания: UZ1 – выпрямитель Z1 – фильтр UZ2 – высокочастотный инвертор T1 – высокочастотный трансформатор UZ3 – высокочастотный выпрямитель Z2 – высокочастотный фильтр При однофазном питании обычно применяют мостовую схему (Греца): Однофазная мостовая схема выпрямителя (схема Греца) и её основные параметры:
2. Расчет силовых цепей сетевого выпрямителя и фильтра а) Потребляемая мощность устройства
Принимаем КПД всего устройства Коэффициент пульсации выпрямителя получается выше требуемого для нормальной работы высокочастотного инвертора, который в зависимости от глубины регулирования выходного напряжения инвертора лежит в пределах от 0.1 до 0.4. Поэтому на выходе выпрямителя требуется установка сглаживающего фильтра для получения требуемого коэффициента пульсации, который можно принять равным При любом типе фильтра в номинальном режиме напряжение на выходе фильтра изменяется с частотой пульсации Если пренебречь падением напряжения на открытых диодах и элементах фильтра, то можно считать, что При минимально возможном входном напряжении уровень напряжения на выходе выпрямителя будет минимальным, а ток – максимальным, и ,наоборот, при максимально возможном напряжении, напряжение на выходе будет максимальным, а ток минимальным, что следует из условия постоянства мощности
При
Максимальный ток на выходе сетевого выпрямителя при минимальном заданном сетевом напряжении: Выбор диодов производится по среднему и импульсному току, максимально допустимому обратному напряжению и максимальной рабочей частоте. Предельные электрические режимы диодов характеризуют следующие параметры: а) Максимальное обратное напряжение б) Максимальный прямой ток, соответствующий в)Максимальный прямой импульсный ток, соответствующий амплитудному значению г) Максимальная рабочая частота диодов Для надежной работы диодов в выпрямителях требуется выполнение условий:
Для мостовой схемы: Для выпрямителя выбираем 4 диода типа Д231 с параметрами: Д231 – диод кремниевый диффузионный, предназначен для преобразования переменного напряжения Сглаживающий фильтр источника питания . Сглаживающий фильтр источника питания характеризуется коэффициентом сглаживания, характеризующим подавление первой (низшей) гармоники выпрямленного напряжения.
Выбираем С-фильтр. Напряжение на входе выпрямителя с фильтром изменяется в пределах от Выходное напряжение выпрямителя с фильтром зависит от тока нагрузки и сопротивления фильтра. При С-фильтре импульсный ток диода может в десятки раз превышать средний ток. Мы этим пренебрегаем, для чего вводим коэффициенты запаса по Для С-фильтра емкость конденсатора:
Выбираем К5029 – конденсатор алюминиевый оксидноэлектролитический . Для предотвращения выхода из строя выпрямителя при аварийных ситуациях и перегрузках при включении выпрямителя с емкостным фильтром применяются специальные схемы плавного заряда конденсаторов фильтра: Рис. 4.2. Схема ограничения тока заряда конденсатора При исчезновении питания реле К1 отпускает, контакты К1.1 размыкаются, а при включении питания реле срабатывает с задержкой, определяемой схемой реле времени U1. Ток заряда конденсаторов фильтра ограничивается сопротивлением Затем контакты К1.1 замыкаются и выпрямитель работает в обычном режиме. С помощью реле времени U1 и сопротивления Rогр ограничивается начальный бросок тока заряда конденсаторов фильтра 3. Обоснование выбора схемы и элементов силовых цепей высокочастотного инвертора. По рис. 5.1, зная выходную мощность Рвых=1200Вт и минимальное напряжение питания Рис. 5.1. К выбору схемы преобразователя напряжения. Рис. 6 Мостовая схема ДПН. В ДПН мощность потерь при равных условиях выше, чем в однотактных, больше схемных элементов, выше массогабаритные и стоимостные показатели. Мостовая схема ДПН характеризуется минимальным напряжением на запертом транзисторе ( Urл1 не превышает Еп).
4. Расчет силовых цепей высокочастотного инвертора. Выходное напряжение в режиме НТ (непрерывного тока) n – коэффициент трансформации
(в ДПН принимается <0.5, т.к. период выходного напряжения складывается из работы одного, а затем другого ключа) Примем Режим НТ устанавливается при эквивалентной индуктивности вторичной обмотки трансформатора, сложенной с индуктивностью выходного фильтра. Приняв индуктивность выходного трансформатора равной нулю, вычислили индуктивность дросселя фильтра, для которой гарантированно устанавливается режим НТ. ПТ - режим прерывистого тока. Выходное напряжение: Амплитуда коллекторного тока Режим НТ: Режим ПТ: После выбора схемы преобразования и определения токов, протекающих в ключах, приступаем к выбору типа транзисторов и схемы их включения. Выбираем схему ключей с управлением от двухтактного ключа: Рис. 7 Схемы ключей с активным рассасыванием зарядов с управлением от двухтактного ключа При токе Транзистор в ключе включаем параллельно. Для ключей используем 8 транзисторов (по два в каждом ключе) типа КТ834А с параметрами: Коэффициент полезного действия транзисторного ключа: Где 5. Описание работы устройства по принципиальной схеме с описанием работы устройств защиты от перегрузок и нештатных режимов работы. Схему ЭТУ можно разделить на две основные части: силовую и управляющую. В задачи первой входит получение требуемых величин напряжения, тока, мощности, частоты и т.д., а задачей второй части (управляющей) является преобразование различных физических величин с электрические сигналы, получение требуемых законов управления, обеспечение гальванической развязки и т.д. Схема управления высокочастотным инвертором должна обеспечивать изменение выходного напряжения по заданному закону, либо поддерживать его постоянным независимо от изменения тока нагрузки. У источников питания с бестрансформаторным входом и относительно высоким напряжением питания инвертора дополнительно должно обеспечиваться исключение протекания сквозных токов через транзисторы двухтактного инвертора в переходных и установившихся режимах и отсутствия подмагничивания сердечника трансформатора, для чего схема управления должна обеспечивать времени закрывания силовых транзисторов и симметрирование длительностей импульсов в смежные полупериоды. Для управления использована широтно-импульсная модуляция (ШИМ). Задачей ШИМ является преобразование заданного управляющего сигнала в непрерывную последовательность импульсов фиксированной частоты, характеризуемую длительностью импульса Входным параметром ШИМ является сигнал управления, а выходным – величина, обратная скважности импульсов: относительная длительность импульсов: В качестве компаратора можно применить любой операционный усилитель или интегральный компаратор напряжения. Возьмем К554СА3. Микросхема представляет собой компаратор напряжения. Благодаря малым входным токам и большому коэффициенту усиления могут подключаться к высокоомным датчикам, использоваться в прецизионных преобразователях сигналов, генераторах импульсов. Предусмотрена совместная возможность работы с ТТЛ-схемами. Рис.8 Схема ШИМ на автоколебательном мультивибраторе с интегральным компаратором. Период колебаний при равенстве R2 и R3 равен Примем Сигнал с шунта усиливает операционный усилитель типа К1401УД12. В схеме использованы триггер К155ТМ2 и ТТЛ К555ЛА7. Питание микросхем Описание работы устройств по принципиальной схеме.
Мостовая схема ДПН характеризуется минимальным напряжением на запертом транзисторе ( Если длительность интервала, в течение которого ток в SB1, SB2 – кнопки дистанционного управления (старт, стоп) Библиографический список
1. Удинцев В.Н., Проскуряков В.С. Источники вторичного электропитания. Издательство УГТУ, 1998. 56с. 2. Сергеев Б.С. Сглаживающие фильтры однотактного преобразователя / Радиотехника. 1989. №3. С. 86-89. 3. Левинзон В.С. Защита в источниках электропитания РЭА. М.: Радио и связь, 1990. 144 с. 4. Гудиноф Ф. Интегральные схемы управления импульсными источниками питания: Пер. с англ. // Электроника. 1989. № 23. 5. Ногин В.Н. Аналоговые электронные устройства: Учебное пособие для вузов. М.: Радио и связь, 1992. 304 с.: ил. 6. Букреев С.С. Силовые электронные устройства. М.: Радио и связь, 1987. 256 с.
|