Курсовая работа: Транзисторний перетворювач з дроселем в первинному ланцюзі

Діаграми роботи силової частини представлені на рис.3.

Рис.3 Діаграми роботи силової частини: вхідного випрямляча а), інвертора б) і вихідного випрямляча в).

4.2 Розробка системи керування

Мікропроцесорна система керування зібрана на мікроконтролері (МК) ATmega16, схема підключення якого взята зі специфікації.

Робота системи керування.

Система керування живиться від напруги 5В яка подається із блоку живлення А1.

При включенні стабілізатора мікроконтролер DD1, знімаючи напруги з резистора R2 дільника напруги, підключає силову частину, замикаючи транзистор VT1 тільки при проходженні напруги мережі через нуль.

Знімаючи напругу з дільника, включеного паралельно навантаженню мікроконтролер одержує інформацію про струм, що протікає в навантаженні. Залежно від співвідношення вихідного струму й необхідного струму мікроконтролер змінює коефіцієнт заповнення імпульсів керування транзисторами інвертора VT2, VT3. У підсумку одержуємо керуючі напруги як на мал.3б.

Установка вихідної напруги в межах 600-1000В здійснюється за допомогою змінного резистора R2 і відображається на чотирьох 7-сегментних індикаторах.

5. Розрахунок силової частини і вузлів системи керування

5.1 Розрахунок силової частини

1) Знайдемо напругу на вторинній обмотці. Вона буде рівна напрузі навантаження

Приймемо

2) Знайдемо коефіцієнт трансформації з формули (2.4)

3) Знайдемо напругу на первинній обмотці з формули (2.3)

4) Знайдемо

5)Знайдемо напруги прикладені на транзисторах в закритому стані

Максимальна напруга на транзисторах VT1(VT2) падатиме на інтервалі часу коли відкриті VT2 і VT3 для VT1 та VT1 і VT4 для VT2 і буде рівна:

Застосовуючи формули (2.2) і (2.3) отримуємо

На транзисторах VT3 i VT4 максимальна напруга падатиме при відкритих VT1 і VT4 для VT3, та VT2 і VT3 для VT4 і буде рівна

6) Знайдемо струм на первинній обмотці трансформатора

де

Струм на дроселі рівний

7) Знайдемо максимальний струм колектора для транзисторів

Виходячи з цих параметрів вибираємо транзистор:

фірми IR IRG4RC20F з допустимою напругою 600В і максимальним струмом 22 А. Припустима розсіювана потужність 66 Вт

8) Знаходимо струм на діоді VD1

Знаходимо максимальну зворотню напругу на діоді:

Вибираємо діод

6A4 фірми Rectron з максимальною зворотною напругою 400В і максимальним прямим струмом 6А.

9) Розраховуємо вихідний фільтр

Вибираєм конденсатор та дросель:

Конденсатор моделі К78-2 ємністю 2.2 мкФ і напругою 1000В.

Вибираєм дросель «PULSE» PE – 53121 з параметрами : Lдр=2 мГн, IL=5 A.

10) Розрахуємо вихідний випрямляч

Зворотня напруга на діоді

Вибираєм діоди:

M6 з максимальню зворотною напругою 800В і максимальним прямим струмом 1А.

11) Розрахунок трансформатора

Знайдемо габаритну потужність трансформатора

де

=0.2 Тл –зміна магнітної індукції (броньовий пластинчастий)

=2.2 А/мм2 – густина струму

= 0.9 – коефіцієнт, ефективного заповнення площі поперечного перерізу сердечника магнітопровода (товщина 0.35мм)

=0.28 –степінь заповнення вікна сердечника міддю

Вибираєм наступний типорозмір сердечника Ш12х25, для якого

Знайдемо число витків в обмотках:

Знайдемо діаметр обмоточних проводів:

Вибираєм обмоточний провід для первинної обмотки ПЭТВ1(Sm=1.75 мм2,

Dm=1.7 мм, Dиз=1.8 мм)

Вибираєм обмоточний провід для вторинної обмотки ПЭТВ1(Sm=0.92 мм2,

Dm=0.8 мм, Dиз=0.85 мм)

5.2 Розрахунок системи керування

1) В системі керування побудованої на мікро контролері ATMega16 використовуються стандартні елементи обвісу їх номінали вказані нижче:

Конденсатор С5 = 0,1 мкФ К10-17А-Н50

Конденсатор С3 = 2,4 пФ МБГО-2-630В

Конденсатор С4 = 2,4 пФ МБГО-2-630В

Резистор R2 = 8,2 кОм TD4A

Резистор R3 = 8,2 кОм TD4A

Кварцовий резонатор Х1 6МГц РК456МИ

2) 4 Семисегментні індикатори фірми Ningbo G-nor Electronics моделі GNS-70011BD з напругою 4В і струмом 20мА.

3) На вході мікро контролера розташовується модуль живлення фірми КВІНТАЛ моделі 5ПМ з характеристиками:

Вхідна напруга – 150-250 В

Частота мережі живлення – 47-430 Гц

Вихідна напруга – 5 В

6. Висновки

Розрахований перетворювач із дроселем у первинному ланцюзі на основі найпростішої схеми відповідає вимогам завдання. У роботі були розраховані компоненти схеми й підібрані по відповідних параметрах. Керування перетворювачем здійснюється за допомогою системи, побудованої на мікроконтролері, що дає можливість зменшити габарити вихідного пристрою, простоту використання й збільшити надійність приладу. Розраховано основні параметри перетворювача, що дає можливість оцінити даний пристрій. Можна говорити про високу надійність приладу, тому що підібрані елементи із сучасної бази, рівень безвідмовної роботи яких високий, погрішність перетворення мала.

7. Література

1.  Довідник. Джерела електроживлення РЕА. Г. Найвельт, Москва, 1958.

2.  Додік С.Д. Джерела електроживлення на напівпровідникових пристроях.

3.  Дроселі. Довідник Міністерства електронної промисловості СРСР.

4.  Конденсатори. Довідник Міністерства електронної промисловості СРСР.

5.  Білопольський І.І. Розрахунок трансформаторів і дроселів. М.: Енергія, 1973.

6.  Довідник. Напівпровідникові пристрої. Голомедова, М.: 1988.