- •Типовой расчет
- •Оглавление
- •1. Задание
- •2. Описание принципов работы силовой части
- •3. Расчет элементов силовой части
- •4. Моделирование силовой части
- •5. Система управления
- •6. Расчёт параметров системы управления
- •7. Моделирование схемы по усредненной модели
- •7.1. Моделирование схемы с обратными связями в пакете Mathcad
- •7.2. Моделирование схемы в пакете pSpice
Московский энергетический институт
(технический университет)
Кафедра промышленной электроники
Типовой расчет
по курсу
“Анализ Дискретных Схем”
Выполнил: Горбачев А.А.
Группа: Эр-02-06
Проверил: Серегин Д.А.
Москва 2011
Оглавление
1. Задание 3
2. Описание принципов работы силовой части 4
3. Расчет элементов силовой части 6
4. Моделирование силовой части 10
5. Система управления 18
6. Расчёт параметров системы управления 19
7. Моделирование схемы по усредненной модели 24
7.1. Моделирование схемы с обратными связями в пакете Mathcad 24
7.2. Моделирование схемы в пакете PSpice 25
1. Задание
Рассчитать параметры элементов схемы источника питания, выполненного по схеме, изображенной на рис. 1.
Исходные данные:
Питание от источника постоянного тока.
Напряжение питания: ; .
Номинальный средний уровень выходного напряжения: .
Точность поддержания среднего уровня выходного напряжения: 1%.
Пульсация выходного напряжения на частоте, кратной частоте преобразования электрической энергии: (полный размах от пика до пика).
Характер нагрузки – резистивный.
Максимальное значение тока, потребляемого нагрузкой: .
Минимальное значение тока, потребляемого нагрузкой: .
Частота пульсации напряжения на конденсаторах выходного фильтра: .
Дополнительные требования к разрабатываемому устройству:
Ограничение амплитуды тока силовых транзисторов на уровне, который превышает её значение при максимальной нагрузке не более, чем на 20%.
2. Описание принципов работы силовой части
Рис. 1. Силовая часть источника питания.
Это схема двухтактного полумостового преобразователя напряжения. Схема работает в симметричном режиме в два такта: во время первого такта проводит ключ VT2, во время второго такта ключ VT1. При подаче управляющего сигнала на транзистор VT2 первичная обмотка трансформатора W1 оказывается подключенной к положительной шине питания - одним концом и к конденсатору С11 - другим концом. Таким образом, на обмотке W1 действует положительное напряжение равное половине напряжению питания. Происходит передача энергии от источника в нагрузку и нарастание магнитного потока в трансформаторе и дросселе. По первичной стороне течет ток по контуру: источник питания Е, транзистор VT2 в прямом направлении, от начала обмотки W1 к концу, через конденсатор С11, источник питания Е. На вторичную сторону передается энергия и трансформируется ток. Ток по вторичной стороне течет через диод VD9, смещенным в положительном направлении, в нагрузку. К дросселю L1 приложено напряжение ,
где - падение напряжение на диоде,
n – коэффициент трансформации,
E – напряжение первичного источника питания,
- напряжение на выходе преобразователя.
В конце первого такта, в момент времени запирания силового ключа VT2, прекращается потребление энергии от источника питания, ток по первичной обмотке трансформатора прекращает протекать. Но магнитные потоки в дросселе и трансформаторе не прерываются. Ток дросселя L1 замыкается через диод VD11, потенциал точки 1 (рис.1.) становится равным .
Ток намагничивания трансформатора протекает от начала к концу обмотки W22 через диод VD10 и диод VD11. Это означает, что напряжение на обмотке W22 строго равно 0. Значит, ток намагничивания остаётся постоянным на этом участке. На этом этапе к обмотке дросселя приложено напряжение .
Первый такт заканчивается, когда включают VT3. Во втором такте процессы аналогичны тем, что были в первом такте, только теперь проводит VT3 и VD10.
Регулировочную характеристику получаем из равенства вольт-секундных площадей на дросселе:
(1)
Регулировочная характеристика имеет следующий вид:
(2)