- •Томский государственный университет систем
- •Содержание
- •1 Требования к оформлению курсового проекта 6
- •2 Основные положения проектирования 16
- •Введение
- •1 Требования к оформлению курсового проекта
- •1.1 Титульный лист
- •1.2 Реферат
- •1.3 Техническое задание на проектирование
- •1.4 Содержание проекта
- •1.5 Введение
- •1.6 Основная часть
- •1.7 Заключение
- •1.8 Список использованных источников
- •1.9 Приложения
- •1.10 Требования к тексту расчетно-пояснительной записки
- •1.11 Требования к оформлению графической части проекта
- •2 Основные положения проектирования
- •Б) дополнительные:
- •2.1 Назначение основных блоков сгэп и их реализация
- •2.2 Описание работы сгэп по структурной схеме
- •2.3 Расчет основных блоков сгэп
- •2.3.1 Расчет входного выпрямителя и фильтра
- •2.3.2 Выбор и расчет схемы силового инвертора
- •Суммарные потери в ключе:
- •Суммарные потери в ключе с формированием траектории переключения:
- •Суммарные потери в ключе:
- •Суммарные потери в ключе:
- •2.3.3 Расчет силового трансформатора
- •Число витков в первичной обмотке:
- •2.3.4 Расчет выходного фильтра
- •2.3.5 Расчет параметров аккумуляторной батареи
- •2.3.6 Расчет разрядного устройства
- •2.3.7 Расчет зарядного устройства
- •2.3.8 Расчет усилителей мощности
- •Сопротивление резистора r3:
- •Выбираем резистор с2-13-05 — 43Ом±10 % [Приложение г].
- •2.3.9 Схема управления сгэп
- •2.3.10 Блок обратной связи
- •2.3.11 Блок защиты
- •2.3.12 Устройство контроля напряжения питающей сети
- •2.3.13 Блок питания собственных нужд
- •Заключение
- •Список использованных источников
- •Приложение а (обязательное)
- •Приложение д (справочное) Резисторы переменные
- •Приложение е (справочное) Конденсаторы керамические
- •Конденсаторы к73-16
- •Конденсаторы к78-2
- •Конденсаторы к50-6 и к50-15
- •Конденсаторы к50-20 и к50-29
- •Приложение ж (справочное) Дроссели на рабочие частоты до 5 кГц
- •Дроссели на рабочие частоты до 100 кГц (1 мГц)
- •Приложение к (справочное) Данные обмоточных проводов круглого поперечного сечения
- •Приложение л (справочное)
- •Характеристики электротехнической стали
- •Магнитная индукция электротехнической
- •Листовой стали на частоте 50 Гц
- •Магнитная индукция электротехнической ленточной стали на частоте 400 Гц
- •Приложение м (справочное) Магнитопроводы из электротехнической стали шл
- •Конструкция магнитопровода броневого типа (шл)
- •Магнитопроводы из электротехнической стали пл
- •Конструкция магнитопровода стержневого типа (пл)
- •Конструкция магнитопровода тороидального типа (ол)
- •Кольцевые сердечники наружным диаметром свыше 31 мм
- •Конструкция магнитопровода тороидального типа (к)
- •Размерный ряд ш-образных сердечников типа ш, мм
- •Конструкция магнитопровода ш-образного типа
- •Броневые сердечники типа чашек
- •Конструкция магнитопровода типа чашка
- •Приложение п (справочное) Параметры маломощных биполярных p-n-p-транзисторов
- •Параметры маломощных биполярных n-p-n-транзисторов
- •Параметры мощных биполярных p-n-p-транзисторов
- •Параметры мощных биполярных n-p-n-транзисторов
- •Приложение р (справочное) Параметры полевых транзисторов
- •Приложение с (справочное)
- •Параметры выпрямительных столбов
- •Диодные сборки
- •Приложение т (справочное) Характеристики стабилитронов и стабисторов
- •Приложение у (справочное) Характеристики тиристоров
- •Характеристики силовых тиристоров
- •Приложение ф (справочное) Микросхемы аналоговые Характеристики операционных усилителей типа к140уд
- •Характеристики операционных усилителей типа к153уд
- •Приложение х (справочное) Интегральные стабилизаторы напряжения 142ен
- •Приложение э (справочное)
- •Разрядные характеристики кислотных аб типа fg
Суммарные потери в ключе:
Рп = РVTст + РVT дин + РVDст + РVDдин = 3,0 + 41,5 + 2,2 + 0,55 =
= 47,25 Вт.
Формирование траектории переключения транзистора, приведенной на рис. 2.12, позволяет значительно уменьшить коммутационные потери мощности и повысить надежность работы инвертора [25].
Рисунок 2.12 — Временная зависимость тока и напряжения ключей
инвертора с использованием цепи формирования траектории
переключения транзисторов
Уменьшение динамических потерь в транзисторе при включении достигается путем последовательного включения в коллекторную цепь индуктивности, шунтированной обратным диодом с последовательно включенным мощным стабилитроном, ускоряющим процесс вывода энергии из индуктивности.
Минимум потерь при включении достигается при выполнении условия [25]:
Выбираем дроссель Д17-1 с параметрами [Приложение Ж]: L = 0,02 мГн; Iп = 25 А; fгр = 100 кГц; R = 0,015 Ом, диод 2Д245А с параметрами [Приложение С]: Uобр = 400 В; Iп = 10 А; fгр = 200 кГц; стабилитрон Д815А с параметрами [Приложение Т]: Ucт = 5,6 В; Iст max = 1,4 А; Р = 5 Вт.
Расчетная мощность стабилитрона определяется энергией, накопленной во вспомогательной индуктивности, рассчитывается по выражению:
Для уменьшения динамических потерь в транзисторе при его выключении и защиты его от перенапряжений используют RCD-цепь. Суммарные потери в транзисторе и RCD-цепи зависят от величины емкости конденсатора. При отношении времени заряда конденсатора до напряжения источника питания ко времени выключения транзистора, равном , наблюдается минимум динамических потерь, и величина емкости конденсатора определяется из соотношения:
.
Выбираем конденсатор [Приложение Е] К78-2 с емкостью С = 5,6 нФ и UСном = 1000 В.
Диод, включенный последовательно с конденсатором, выбирается из условий максимального импульсного зарядного тока конденсатора, который равен коллекторному току транзистора, и обратного напряжения, прикладываемого к диоду, равного напряжению источника питания. Выбираем диод 2Д230Б, имеющий характеристики [Приложение С]:
Uобр max = 600 В; I имп = 60А; t восст = 0,5 мкс.
Сопротивление зарядного резистора выбирается из условия ограничения тока заряда конденсаторов RCD-цепей на уровне максимально допустимого импульсного коллекторного тока транзистора при коммутации ключей стойки инвертора, работающей на повышенной частоте в режиме х.х. при максимальном напряжении питающей сети. Однако в данной схеме этот ток ограничивается индуктивностью, установленной последовательно с транзистором, на уровне тока нагрузки, следовательно, зарядный резистор не нужен.
Разряд конденсатора RCD-цепи осуществляется при открытом транзисторе, относительная длительность включенного состояния которого определяется, как . При многократной модуляции с широтно-импульсным регулированием по синусоидальному закону относительная длительность открытого состояния ключей высокочастотной стойки инвертора изменяется в диапазоне от 0 до 1. При γ, изменяющейся в диапазоне от 0 до 0,5, времени для разряда конденсатора может быть недостаточно, но и ток, протекающий через транзистор, меньше, чем0,5 Iнmax, так как cos φ = 0,87, т.е. близок к единице, и перенапряжение на транзисторе в этом случае невелико (меньше напряжения питающей сети) и определяется по выражению:
Конденсатор RCD-цепи в этом случае дозаряжается до напряжения источника питания.
Сопротивление разрядного резистора определяется выражением:
Расчетная мощность разрядного резистора:
Выбираем резистор ОМЛТ-2 — 1,8 кОм [Приложение Г].
Динамические потери в транзисторах с цепями формирования траектории рабочей точки находим из выражения [25]:
где — отношение времени заряда конденсатора к времени выключения транзистора (времени нарастания тока в дросселе к времени включения транзистора).
Мощность потерь по цепи управления транзистора незначительна, и ею можно пренебречь.