Разработка стабилизатора переменного напряжения

Тип: курсовая работа
Категория: Коммуникации и связь

Скачать

Купить

Расчёт параметров нагрузки и коэффициентов трансформации трансформаторов. Исследование схемы регулирующего органа. Оценка энергетической эффективности разработанного устройства. Выбор измерительного трансформатора и элементов для системы управления.
Краткое сожержание материала:

Размещено на http:///

Содержание

Введение
I. Структурный синтез системы
II. Расчёт параметров элементов силовой цепи

1. Описание схемы регулирующего органа
2. Расчёт параметров нагрузки и коэффициентов трансформации трансформаторов
3. Силовой трансформатор

а) Расчёт параметров
б) Выбор магнитопровода и проводов

4. Силовые ключи и драйверы

а) Расчёт параметров
б) Выбор элементов

5. Выходной фильтр

а) Расчёт параметров
б) Выбор элементов

6. Моделирование силовой части
7. Оценка энергетической эффективности разработанного устройства

III. Расчёт параметров системы управления

1. Выбор измерительного трансформатора и элементов для системы управления
2. Моделирование системы управления

Заключение
Список литературы

Введение

Сегодня для построения электронных источников питания аппаратуры широко применяются транзисторные преобразователи, работающие в импульсном режиме. Они обеспечивают необходимые потребителю электрические и информационные параметры выходного сигнала и имеют ряд преимуществ, а именно высокое качество выходного напряжения, широкие возможности стабилизации и регулирования, малые массогабаритные показатели, значительное быстродействие, низкий показатель уровня электромагнитных помех, защиту от короткого замыкания нагрузки, высокий КПД и многое другое.

Модуляционные источники питания отличаются широким разнообразием структурных и схемотехнических решений. Из них хорошие технико-экономические показателями имеют источники питания с вольтодобавкой, построенные на базе ячеек со звеном повышенной частоты. В принципе преобразователи с вольтодобавкой работают в режиме АИМ-II.

Промежуточное повышение частоты обеспечивается инвертором, который преобразует входное синусоидальное напряжение в разнополярное прямоугольное с синусоидальной огибающей. Для реализации амплитудно-импульсной модуляции используется схема демодулятора, которая определяет длительность добавки напряжения.

Целью данной курсовой работы является разработка однофазного стабилизатора переменного напряжения, с регулирующим органом с вольтодобавкой на основе ячейки с ОРМ в звене повышенной частоты. В круг задач, решаемых при проектировании, входят расчет и выбор параметров системы с учетом требований технического задания, исследование выбранной схемы преобразователя путем моделирования и оценка энергетической эффективности устройства. Необходимо разработать подсистему защит и описать структуру и элементы системы управления.

I. Структурный синтез системы

Нестабильное напряжение сети через входной фильтр поступает на регулирующий орган (импульсный преобразователь), преобразуется им в соответствии с алгоритмом работы системы управления.

Через выходной фильтр нагрузка обеспечивается стабильным синусоидальным напряжением, с заданным действующим значением.

Стабилизация осуществляет система управления на основании сигнала задания и сигнала обратной связи.

Система защиты обеспечивает безопасный режим работы, при котором выходная мощность не превышает значения, установленного заданием.

Размещено на http:///

Рис.1.

II. Расчёт параметров элементов силовой цепи

1. Описание схемы регулирующего органа

трансформатор энергетический нагрузка измерительный

Дополнительным условием задания на курсовую работу является использование регулирующего органа с вольтодобавкой на основе ячейки с ОРМ (однополярной реверсивной модуляцией) в звене повышенной частоты. Схема такой ячейки и режимы её работы приведены в табл.1.

Таблица 1

Схема регулирующего органа С ОРМ в звене повышенной частоты	Режим	Цикл замыкания ключей
		Инвертор	Демодулятор
	МД	2,3 1,4	5,8 6,7
	РД	2,3 1,4	7,5-5,8-8,6 8,6-6,7-7,5
	НП	2,3 1,4	5,7-6,8 6,8-5,7
	РО	2,3 1,4	8,6-6,7-7,5 7,5-5,8-8,6
	МО	2,3 1,4	6,7 5,8

МД - максимальная добавка; РД - регулируемая добавка; НП - неискаженная (прямая передача); РО - регулируемая отбавка; МО - максимальная отбавка

Рис.1.1. Временные диаграммы работы регулирующего органа

- угол сдвига сигнала управления ключами в сторону опережения относительно сигнала задающего генератора.

- угол сдвига сигнала управления ключами в сторону отставания.

Также дополнительным условием задания на курсовую работу является использование симметрирующего трансформатора:

Рис.1.2

2. Расчёт параметров нагрузки и коэффициентов трансформации трансформаторов

Нестабильность напряжения сети:

Напряжение на выходе Т₁:

где U_н-номинальное напряжение сети

Напряжения на выходе РО:

Для полного использования возможности РО, необходимо, чтобы в режиме отбавки напряжения выполнялось равенство

А в режиме добавки

Составим систему уравнений и найдем коэффициенты трансформации:

Нагрузка - активная

При минимальном выходном напряжении:

При максимальном выходном напряжении:

3. Расчет силового трансформатора

3.1 Силовой трансформатор Т₁

а) Расчёт параметров

Мощность трансформатора

Примем с запасом .

Будем вести расчёт трансформатора при синусоидальном напряжении.

Данные для расчёта:

Действующее значение напряжения U₁₍_d₎=264В;

Действующее значение тока I₁₍_d₎=41,7А;

частота f=50Гц;

мощность P_ТР=12000Вт;

перегрев.

Расчёт:

В качестве материала магнитопровода используем электротехническую сталь с толщиной ленты 0,08мм.

Параметры стали марки 3422-0.08:

P₀=21·10^-2 Вт/см³, б=1.3, в=1.6, А=663 А·см/В·с^1/2.

Учитывая коэффициент резки:

A=663·k_р=663·1.5=995 А·см/В·с^1/2.

Определим критическую частоту работы трансформатора по формуле:

Так как f< f_кр, то в выражение для определения объема магнитопровода подставляем f.

Определяем объем магнитопровода V_м:

,

где - коэффициент добавочных потерь; - коэффициент заполнения окна сердечника проводом обмотки; - коэффициент определяющий изменение сопротивления медного провода при изменении температуры.

Тогда

К сожалению типовый сердечник подобрать для данного магнитопровода проблематично, поэтому закажем его у фирмы-производителя СТС TECHTRANS (173025, Нечинская 55, Великий Новгород, Россия, +7-8162-730651) по цене 6728 рублей.

Другие файлы:

Разработка блока управления стабилизатора переменного напряжения
Основные параметры схемы электрического принципиального блока управления стабилизатора переменного напряжения. Технология изготовления печатных плат,...

Изучение принципа действия стабилитрона, освоение методики расчета схемы параметрического стабилизатора напряжения
Вольтамперная характеристика полупроводникового стабилитрона. Параметрические стабилизаторы напряжения. Соотношения токов и напряжений. Относительное...

Параметрический стабилизатор напряжения
Технические характеристики и принцип работы стабилизированного источника питания с непрерывным регулированием. Назначение функциональных элементов ста...

Выпрямители и стабилизаторы напряжения
В брошюре описываются основные схемы выпрямителей и электронных стабилизаторов напряжения. Приводятся формулы, дающие возможность произвести расчет вы...

Стабилизатор напряжения импульсный
Импульсные стабилизаторы постоянного напряжения. Разработка импульсного стабилизатора напряжения понижающего типа и его принципиальной схемы. Расчет с...

a	b	c	A	H	h	h1	V	SoSc	St
t/2	t	t