MU_po_KP_SE

Рисунок 7

Рисунок 8

21

4 Пример расчѐта системы управления

Расчѐт задающего генератора. Исходные данные для расчѐта: 1) частота следования выходных импульсов f32=6f=6∙50=300 Гц; 2) напряжение источника питания микросхем Uп2=5В. В качестве микросхемы DD1

применена микросхема 133ЛАЗ.

4.1.С целью унификации элементов используем симметричный мультивибратор, т.е. C1=C2; R1=R2. Определяем сопротивление резисторов

R1=R2 из условия

		вх						кОм,
		вх вх
		пор
где вых - входное сопротивление закрытой микросхемы; вх - входной ток
закрытой микросхемы; пор - пороговое величина напряжения, при котором

отпирается логический элемент. Типовые значения указанных параметров

для	ТТЛ-схем характеризуются следующими величинами [2;6]:				вх
	кОм;	вх	мА; пор	В. Принимаем вх	кОм;
вх	мА;	пор	В.

В соответствии с рекомендациями по применению микросхем серии К155,

приведенными в [8] сопротивление резистора R4 выбираем условия

	пор
	вх
Принимаем	. Ёмкость конденсатора С3 подбираем

экспериментально; принимаем С3=0,047 мкФ. Для разряда конденсатора С3

включаем резистор R3 с сопротивлением 10 кОм.

Расчѐт двухтактного выходного усилителя мощности. Исходные данные для расчета; напряжение питания выходных усилителей Uп1=20 В;

частота следования выходных импульсов f = 500 Гц; амплитуда входного управляющего импульса, соответствующая уровню логической «1» на

22

выходе элементов ДД1...ДД2, вх	В; максимальный ток	коллектора
силового транзистора инвертора	(определяется	при расчете

силовой части). Выходные обмотки усилителя нагружены на эмиттерные переходы силовых транзисторов типа КТ908А.

1. Для снижения динамических потерь, обусловленных инерцион-

ностью выключения силовых транзисторов инвертора. Определяем требуемую амплитуду управляющего тока, необходимую для насыщения

силового транзистора инвертора:

					,
где	- минимальный статический коэффициент передачи тока базы

транзистора КТ908А; b - коэффициент насыщения транзистора, значение которого выбирается равным b= 1,3...2. Принимаем b= 1,5.

2.Определяем среднее значение тока через диод VD1:

.

В качестве диода VD, создающего задержку отпирающего импульса тока, используем низкочастотный кремниевый диод КД202Б с параметрами:

допустимый средний ток Iaдоп = 1 А; допустимое обратное напряжение

Uобрдоп = 50 В .

3.Определяем амплитуду управляющего напряжения Uy		на выходных
обмотках усилителя.
Задаѐмся величиной падения напряжения на токоограничительном
резисторе R1 из условия	э а , где э а	– падение

напряжения на эмиттерном переходе открытого силового транзистора.

По входной характеристике транзистора KT908A, снятой при кз			,
для тока базы	А находим э а	. Принимаем
э а	В .

По статической вольт-амперной характеристике диода КД202Б при токе

23

А определяем прямое падение напряжения на диоде VD1 UVD1=0,82 B. Амплитуда управляющего напряжения на выходных обмотках

усилителя	э а	В.
Амплитуде Uy	не должна превышать максимально допустимого обратного

напряжения между эмиттером и базой для выбранного типа транзистора.

Для транзистора КТ908А э доп В; для уменьшения времени рассасывания избыточных носителей на базе силовых транзисторов в качестве диода VD2 используем высокочастотный диод типа КД212А с

параметрами: допустимый выпрямленный ток		доп	;	допустимое
обратное напряжение обрдоп	В; импульсный	ток	имп	А (при

длительности импульса до 10 мс); допустимая рабочая частота 100кГц.

4.Сопротивление токоограничивающего резистора в цепи базы транзистора инвертора

э а	Ом

Принимаем R1=1,3 Ом

Мощность, наделяемая в резисторе R1

(	э а)
				Вт

Выбираем безындуктивный резистор типа МОН-1-1,3 Ом.

5.Определяем максимальный ток коллектора открытого транзистора усилителя в режиме насыщения:

									А
		п	к э н
где		-	КПД усилителя)			к э н		В	- падение
напряжения на		открытом транзисторе в				режиме	насыщения;		принимаем
к э н	В;
			24

- прямое падение напряжения на открытом диоде. Принимаем

В.

8.Максимальное напряжение между эмиттером и коллектором

ваяритого трагадатора VT1:

кэм	п		к э н		В
По полученным значениям		,	кэм выбираем транзистор типа КТ630Г с
параметрами;	допустимый	тек	коллектора	доп	А; статический

коэффициент передачи тока базы Вст=40…120; граничная частота усиления в схеме в общим эмиттером fB =50 мГц; максимально допустимая мощность рассеяния Рк.доп = 0,8 Вт; Uкэ.доп = 100 В.

7. Прямой ток через диод VD4:

	а	к т		А
Выбираем диод КД 212А
8.Определяем ток базы, необходимый для насыщения транзистора
усилителя:
	к т			мА
н	ст
Где b1 = 2 – коэффициент насыщения.
9.По входной характеристике			транзистора КГ630Г для тока		н

определяем напряжение между эмиттером и базой насыщенного

транзистора э н		В.
Сопротивление нагрузки логического элемента ДД1.1
	п	э н				Ом
		н
Принимаем R2 = 330 Ом.		.

25

10.Определяем выходной ток микросхемы ДД1.1 при логическом нуле на еѐ выходе:

		п	вых			мА
	вых						вых доп
где п	В - напряжение питания логических элементов; вых								В -
напряжение выходного сигнала «0» микросхемы 1331А8; вых доп									мА -
допустимый выходной ток микросхемы. Если неравенство								вых	вых доп	не

выполняется, то для согласования выводов логических элементов с входом усилителя необходимо применить еще один каскад промежуточного усиления. С целью сохранения требуемых фазовых соотношений в качестве такого каскада целесообразно использовать эмиттерный повторитель в дискретном иди интегральном исполнении (например, микросхему 149

КТ1Б).

нас		к т к э н		н	э	н				Вт

12.Потери мощности на транзисторе в режиме переключения

	пер		к э т к т		Вт,
Где					с постоянная времени транзистора; -

коэффициент, зависящий от схемы усилителя и коэффициента насыщения транзисторов b1

Для двухтактного усилителя с нулевой точкой	значения	в
зависимости от величины b1 определяются из табл. 5.1.	При b1 = 2
. Так как граничная частота усиления транзисторf	, мощностью
потерь на переключение можно пренебречь.

26

Таблица 3

b1	1	1,5	2	2,5	3	3,5	4
	0,685	0,71	0,754	0,82	0,89	0,98	1,13

13.Суммарные потери в транзисторе (мощностью потерь в режиме

отсечки пренебрегаем)	пот	нас	пер	Вт.
Убеждаемся, что	пот	к доп

Выбираем ковдвоатор о емкостью ОД икФ.

Ф.

Выбираем конденсатор с ѐмкостью 0,1 мкФ.

15.Максимальное обратное напряжение и максимальный ток обратных диодов VD3, VD6:

обр	п		В
а	к т	А
Выбираем диоды Д223А с параметрами: а			доп	А; обр
В.

16.Выходной трансформатор TV1 рассчитываем по методике,

приведѐнной в [1]. В качестве материала сердечника трансформатора выбираем сталь Э350 толщиной 0,08 мм.

Габаритная мощность трансформатора
	В А
В соответствии с рекомендациями для	В А, частоты 500 Гц и

выбранной марки стали принимаем максимальное значение индукции в

сердечнике Bт = 1,2	Тл; плотность тока в обмотках = 6 А/мм2;	КПД
трансформатора тр	; коэффициент заполнения окна медью kм	= 0,1;
коэффициент заполнения сердечника kc = 0,86.
	27

18. Определяем произведение площади сечения магнитопровода

					см
ст
	тр	с м

Из справочника выбираем торроидальный магнитопроиод ОЛ/26-12,5, для

которого ст	см ; ст	см	см
19.Число витков первичной обмотки трансформатора
п	кэ н

витка

ст с

20.Число витков управляющей обмотки

витка

пкэ н

21.Действующее значение тока в первичной и вторичной обмотках:

к т						А
√			√

А

√ √

22. Диаметр провода первичной и вторичной обмоток:

√		√		мм

√ √ мм.

Выбираем провод ПЭЛШО диаметром 0,18 мм и 0,38 мм.

4.2. Система управления трѐхфазным автономным инвертором напряжения с пофазной коммутацией.

Функциональная схема системы управления включает задающий генератор ЗГ, логическое устройство ЛУ, состоящее из делителя Д,

28

распределителя импульсов Р и дешифратора ДШ, и выходные формирователи ВФ.

Последовательность импульсов, формируемых ЗГ, делителем и распределителей импульсов распределяются по 13 каналам. ДШ преоб-

разует сигналы делителя и распределяются в импульсы управления выходными формирователями, которые формируют импульсы необходимой мощности для управления рабочими и коммутирующими тиристорами инвертора.

ЗГ и ВФ могут быть выполнены по схемам, Рассмотрим принцип построения логического устройства системы управления. В инверторе с пофазной коммутацией рабочие тиристоры отпираются длинными импульсами (при индуктивной нагрузке). ЛУ должно сформировать импульсы необходимой длительности и распределить их по шести каналам

(по количеству работах тиристоров), сдвинутых друг относительно друга на

60 .

Рисунок 9

Из принципа работы инвертора с двухступенчатой пофазной коммутацией следует, что для запирания рабочего тиристора необходимо открыть соответствующий коммутирующий тиристор. Причем, при отпирании второго рабочего тиристора той же фазы необходимо повторно

открыть тот же коммутирующий тиристор для дозаряда коммутирующего

29

конденсатора.

Таким образом, на коммутирующие тиристоры необходимо подавать спаренные короткие импульсы. Вместо двух короткий импульсов на ком -

мутирующие тиристоры можно подавать один импульс, длительность ко-

торого должна быть такой, чтобы он в момент включения второго рабочего тиристора фазы еще удерживал коммутирующий тиристор в открытом

состоянии.

Сложность логической части системы управления определяется алгоритмом работы рабочих и коммутирующих тиристоров. Поскольку время, предоставляемое рабочим тиристором для их выключения, должно быть равно не менее 45 мкс (см. расчет силовой части), то временной интервал между началами импульсов, поступающих на коммутирующие тиристоры, должен быть равен или больше 45 мкс. Если этот интервал принять за минимальный период повторения импульсов с выхода 12

делителя на DD1, то частоту их можно определить из выражения

⁄ Гц. С целью выделения двух спаренных

импульсов в каждом канале управления коммутирующими тиристорами эти импульсы делятся на восемь в делителе и на шесть в регистре. Общий коэффициент деления составляет 48. Отсюда частота ЗГ будет:

ЗГ	вых	вых	Гц.
	Распределитель импульсов РИ, выполненный на D-триггерах (DD2,
DD3), представляет собой счетчик Джонсона. РИ распределяет импульсы по
шести каналам. Частота входных импульсов РИ				вых	Гц. Импульсы
с такой частотой поступают на вход РИ с DD1(11).
	Дешифратор	ДШ, выделяющий	импульсы	длительностью 2 /3 для

управления рабочими тиристорами и по два спаренных коротких импульса длительностью 26 мкс для управления коммутирующими тиристорами,

выполнен на микросхемах (DD4…DD20) и описывается логическими уравнениями:

̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿;

30