Розрахунок силової частини і вузлів системи керування - Транзисторний перетворювач із дроселем

Розрахунок силової частини

    1) Проведемо прикидочний розрахунок мінімальної напруги на вході інвертора, прийнявши спадання напруги на фільтрі 5%: 2) Проведемо прикидочний розрахунок мінімальної вихідної напруги, необхідного для підтримки максимального навантаження (струм 10А при навантаженні 5Ом):

Приймемо як 5% від, тоді:

    3) Розрахуємо прикидочний коефіцієнт трансформації з урахуванням максимального коефіцієнта заповнення імпульсів: 4) Розрахуємо вхідний струм інвертора при максимальному вихідному струмі: 5) Розрахунок діодів вхідного випрямляча:

Виходячи з отриманих значень, розрахуємо діоди вхідного випрямляча за максимальним значенням прямого струму й зворотньої напруги:

    - Амплітуда 1й гармоніки споживаного від мережі струму: - Максимальний прямий струм: - Максимальна зворотна напруга:

Вибираємо діоди VD1_VD4 у вигляді діодного моста фірми Mitsubishi B4S із прямим струмом 1А припустимою й зворотною напругою 400В.

6) Розраховуємо транзистор VT1 по прямому струмі й прикладеному в закритому стані напрузі:

Максимальний робочий струм VT1:

- Прикладена в закритому стані напруга:

Обрано транзистор VT1 фірми DC Components DBT12 з допустимим напруженням 400В і максимальним струмом 1 А. Припустима розсіювати потужність 37 Вт, опір у відкритому стані R = 1 Ом, гранична напруга.

    - Максимальна розсіювана потужність на VT1 під час роботи стабілізатора струму:
      7) Розраховуємо вхідний фільтр:
        - Вхідний струм інвертора при мінімальному вихідному струмі:
      - Мінімальний вхідний опір інвертора: - Мінімальна ємність конденсатора для забезпечення згладжування:

Знаходимо коефіцієнт згладжування (для двохпівперіодної напруги коефіцієнт пульсацій на вході дорівнює 0,67, на виході приймемо коефіцієнт пульсацій рівним 0,02):

Знаходимо добуток L1C1:

(*)

Знаходимо критичне значення індуктивності для забезпечення режиму безперервного струму:

Візьмемо дросель із коефіцієнтом запасу 2, тоді:

З виразу (*) одержимо:

З огляду на максимальну напругу на фільтрі, вибираємо наступні елементи:

Дросель конструктивно виконуємо із двох паралельно з'єднаних низькочастотних дроселів Epcos (сердечник типорозміру 20х20) з індуктивністю 0,4 Гн, припустимим струмом 1,2 А и опором 7,35 Ом.

Сумарна індуктивність =0,2 Гн

Припустимий струм = 2,4 А

Еквівалентний опір = 7,35/2 = 3,7 Ом

Електролітичний конденсатор ємністю 50 мкф і допустимою напругою 500В 199D фірми Vishay Siliconics.

8). Розраховуємо транзистори VT2 й VT3 по максимальній напрузі стік-джерело й максимальний струм стоку.

Максимальний струм стоку:

З огляду на що до транзисторів на певних тимчасових інтервалах прикладається подвоєна випрямлена напруга:

Вибираємо транзистори VT2, VT3 FGTR56 фірми DC Components із припустимою робочою напругою 450В і струмом до 4А. Максимальна потужність 32 Вт, опір у відкритому стані 1 Ом.

Максимальна розсіювана потужність:

Середня розсіювана потужність:

8) Розрахунок діодів вихідного випрямляча:

Максимальний вихідний струм діодів:

Максимальна зворотна напруга:

Вибираємо VD6_VD9 у вигляді діодного мосту МО2/10 з параметрами: допустима напруга 1500 В, номінальний струм до 1 А.

9) Знаходимо значення індуктивності і ємності вихідного LC_фільтра за аналогією із вхідним фільтром:

Вихідний струм інвертора при мінімальному вихідному струмі:

Мінімальний опір навантаження:

Мінімальна ємність конденсатора для забезпечення згладжування:

Знаходимо коефіцієнт згладжування (коефіцієнт пульсацій на вході дорівнює при = 0,373, на виході відповідно до технічного завдання коефіцієнт пульсацій рівним 0,01):

Знаходимо добуток L1C1:

(*)

Знаходимо критичне значення індуктивності для забезпечення режиму безперервного струму:

Візьмемо дросель із коефіцієнтом запасу 2, тоді:

З вираження (*) одержимо:

Вибираємо наступні елементи:

Дросель Vossloh-Schwabe BLV з індуктивністю 2,37мкГн, припустимим струмом 1 А и опором 1 Ом.

Електролітичний конденсатор ємністю 150 мкф і допустимою напругою 1500 У PC1500V фірми NessCap.

    10) Знаходимо дійсний коефіцієнт трансформації з обліком розрахованих вище елементів: 11) Розраховуємо високочастотний трансформатор інвертора:

Робимо по наступним вихідним даним:

    - типова потужність трансформатора: ; - діючі значення струмів і напруг на обмотках: , , , ; - частота вихідної напруги: ; - коефіцієнт повернення: .

Як матеріал сердечника трансформатора використаємо електротехнічну сталь Э350 товщиною 0,08 мм. Будемо використати кільцевий стрічковий иагнітопровід типу ОЛ. Для вихідної типової потужності трансформатора й обраної сталі, приймаємо:

    - максимальне значення індукції в сердечнику ; - щільність струму в обмотках ; - коефіцієнт корисної дії трансформатора ; - коефіцієнт заповнення вікна сердечника міддю ; - коефіцієнт заповнення сердечника сталлю ; - відносне спадання напруги на обмотках

Вибираємо магнітопровід ОЛ_80/128-40, для якого відомі наступні дані:

;

    - площа перетину магнитопровода: ; - площа вікна: ; - зовнішній діаметр: ; - внутрішній діаметр: ; - висота сердечника: ; - маса магнитопровода: ; - товщина сердечника: .

Розрахуємо число витків первинної обмотки трансформатора:

Беремо 33 витка.

Розрахуємо число витків вторинної обмотки трансформатора:

Візьмемо 4 витка.

Перетин і діаметр проводів вторинної й первинної обмоток:

;

.

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

Похожие статьи




Розрахунок силової частини і вузлів системи керування - Транзисторний перетворювач із дроселем

Предыдущая | Следующая