устройства преобразования параметров электрической энергии

В этом случае, на основании экспертных оценок, зарядный ток можно задать на уровне 0.2СН = 1.3 Ампера. Закон нарастания тока дросселя при открытом ключевом транзисторе VT1 аналогичен описанному выше для повышающвго НПН, и определяется подобным выражением:Длительность открытого состояния ключа для заряженных аккумуляторов здесь определяется как = UАБmах/UВmax = 38/140 = 0.27, и увеличивается по мере разряда батарей. Величину индуктивности найдем из выражения [1, 2-5]:= 140*0.27*(1-0.27)/2*104*0.1*1.3 = 11 мГнВыбираем в Приложении Ж дроссель Д13-19 с индуктивностью L = 6 мГн, и два таких дросселя соединяем последовательно. Максимальное напряжение н транзисторе определяется выпрямленным напряжением сети и составит 140 вольт. Выберем в Приложении Р транзистор 2П938А с параметрами UСИ = 500 В, IC = 15 A, RСИ = 0.07 Ом.Выбираем диод типа 2Д245А с параметрами UVD = 400 В, IVD = 10 A, Твыкл = 70 нс. Из-за ограниченного объема данной квалификационной работы остановимся и в этом разделе рассмотрением модели идеальных параметров элементов данного устройства. Потерями на данном этапе пренебрежем для более точного их рассмотрения в следующих работах. Вариант реализации зарядного устройства показан на рисунке 11.Рис. 11. Автогенераторная схемная реализация зарядного устройства понижающего типа на аналоговых элементах. 2.8. Расчет усилителей мощностиСогласование ключей инвертора с логическим выходом схемы управления требует решения двух вопросов:обеспечение гальванической развязкисогласования управляющих сигналов по мощности. Гальваническая развязка зависит от принятого типа коммутирующих ц приборов. Для биполярных ключевых элементов, как в нашем случае, каждый элемент управления имеет свой источник питания, вторичная часть которого изолирована от остальной схемы, и связана лишь с управляемым силовым транзистором. Если бы мы выбрали в качестве ключевых элементов MOFSET транзисторы, то там существуют специальные драйверы типа IR2112, которые не требуют раздельного питания, а работают в общей системе питания с единым потенциалом общей точки. В связи с выбором быстродействующих биполярных транзисторов, остановимся на схеме управления ключевыми элементами с раздельным питанием. Гальваническая развязка отдельных устройств может быть обеспечена в данном случае как оптоэлектронными приборами, так и трансформаторами. Выберем оптопару, как показано на рисунке 12.Через оптопару DA1 передается сигнал управления, а выходные сигналы схемы от транзисторов VT2, VT3 с раздельным питанием подключатся к любому силовому биполярному транзистору в плечах мостового инвертора. Устройство имеет два устойчивых состояния – силовой транзистор выключен, либо включен, В качестве VT3 выбираем из Приложения П [1] транзистор 2Т830А с параметрами Uкэ = 30 В, UБЭ = 5 В, = 25 min, IК = 2 A.Рис. 12. Оптоэлектронная развязка цепей управления ключевыми биполярными транзисторами, требующая раздельного питания. Сопротивление в базовой цепи выбираем из соображений:= (5 – 0.6)/8 = 5 Ом.Выбираем диод 2Д204А с параметрами IVDmax = 0.4 A, UVDобрmax = 400 В.В качестве транзистора VT2 выбираем элемент 2Т639А с параметрами: UКЭ = 120 В, UБЭ = 7 В, IК + 1 А, = 40 min. Величину резистора R5 выбираем из соображений:= (5-0.3-1.5)/0.6 = 6.8 Ом.Резистор R7 рекомендовано выбирать на уровне R = 10 Ом. Коллекторный ток VT1 равен базовому току VT2.Для гальванической развязки выбираем оптопару 3ОД-121 с параметрами [1]: Uвх = 1.8 В, Кпер = 1%, Uвх обр = 5 В, Iвх = 10 мА, Uизол = 500 В. Для согласования оптопары с базовым токовэм VT2 выбираем транзистор КТ973Б с параметрами: = 750 min, UКЭ = 45 В, IК = 4 А. Сопротивления резистора R3 выбираем из соображений:= (5-1.5-1.1-1.5)/0.02 = 45 Ом. Для работы полной схемы управления четырьмя ключами моста инвертора необходимы четыре раздельных изолированных источника питания с напряжениями 5 В при токе 0.25 А каждый. 2.9. Схема управления СГЭПСхема управления инвертором формирует управляющие сигналы для ШИМ-модуляции силовыми ключами [1-18]. Функциональная схема управления силовым инвертором представлена на рисунке 13. Рис. 13. Структура устройства управления инвертором. Устройство включает в себя опорный генератор ВЧГ, источник сканирующего напряжения ГПН, ШИМ – модулятор, формирователь пауз в коммутации, распределитель импульсов и другое оборудование, необходимое для эффективного управления инвертором.Опорная частота – 10 кГц. Питание 5, 15 вольт, ток потребления не более 2 А. 2.10. Блок обратной связиБлок обратной связи формирует постоянное напряжение, отражающее текущую амплитуду выходного переменного напряжения системы и используется для стабилизации параметров выходного напряжения под воздействием внешних влияющих факторов. Выходное напряжение понижается по величине, выпрямляется, выделяется его среднее значение в реальном времени.Питание блока ОС осуществляется от внутреннего автономного источника системы. Мощность потребления не превышает 2 ватт. Принципиальная схема блока достаточно сложна, приведена в источнике [1] и здесь не рассматривается для экономии объема работы. 2.11. Блок защитыУстройство осуществляет защиту системы от перегрузки путем снятия управления с инвертора. Предусмотрены датчики тока в цепи нагрузки системы, сигналы с которых анализируются в реальном времени. При обнаружении превышения выставленного порога по току нагрузки блок защиты отключает управление инвертором. Схема устройств приведена в [1]. 2.12. Устройство контроля напряжения питающей сетиКонтроль сети необходим для управления всей системой, а также инвертором в активном режиме работы. Контролируется каждый полупериод входного напряжения. Схема контроля напряжения сети переменного тока построена на аналоговых элементах, и формирует разовый сигнал при обнаружении отклонения от заданных параметров. 2.13. Питание собственных нуждБлок обеспечивает напряжения питания для узлов схемы управления силовым инвертором, усилителей мощности, блока обратной связи, защиты, устройства контроля напряжения сети переменного тока, зарядного и разрядного устройств. Источником питания блока служит выпрямленное напряжение сети переменного тока, а в аварийном режиме — выходное напряжение повышающего преобразователя (РУ), питающегося от резервного источника (АБ). ЗАКЛЮЧЕНИЕВ выполненной работе основное внимание было уделено расчёту параметров и выбору элементов силовых цепей устройства гарантированного электропитания. Эти вопросы и их решение являются наиболее общими при проектировании практически любого устройства такого рода.Вспомогательным устройствам контроля уделено меньшее внимание, так эти вопросы хорошо решаются современной промышленной электроникой. В результате выполнения курсовой работы получены и верифицированы знания о принципах организации систем бесперебойного питания, включая расчет трансформатора, вентилей, регулирующих транзисторов и других элементов рассматриваемой системы. Существенны также навыки разработки принципиальных схем силовой электроники на современных средствах САПР, одно из которых – Visio, применено в данном проекте. Полученные знания полезны как в познавательном плане, так и плане подготовки к предстоящей профессиональной деятельности. ЛИТЕРАТУРАМишуров В.С.Энергетическая электроника: Методические указания и примеры выполнения курсового проекта. — Томск: Факультет дистанционного обучения, ТУСУР, 2010. — 148 с.Андриянов А.И. Транзисторные преобразователи напряжения :анализ и расчет : учеб. пособие / А.И. Андриянов. —Брянск :БГТУ, 2010. — 255 с.Бас А.А. Источники вторичного электропитания с бестрансформаторным входом / А.А. Бас, В.П. Миловзоров, А.К. Мусолин. — М. :Радио и связь, 1987. — 160 с.Березин О.К.Источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры / О.К. Березин, В.Г. Костиков, В.А. Шахнов. —М. :Три Л, 2000. — 400 с.Варыпаев В.Н. Химические источники тока / В.Н. Варыпаев [и др.]. — М.: Высшая школа, 1990. — 240 с.Белопольский И.И. Расчет трансформаторов и дросселей малой мощности/ И.И. Белопольский, Е.И. Каретникова, Л.Г.Пикалова. — М. :Энергия, 1973. — 400 с.Воронин А.И. Трансформаторы и дроссели источников электропитания электронных устройств : учебное пособие /А.И. Воронин, Г.А. Шадрин. — Томск : Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, 2010. —183 с.Воронин П.А. Силовые полупроводниковые ключи :семейства, характеристики, применение / П.А. Воронин. — М. :Издательский дом «Додека-ХХI», 2001. — 364 с. Драбович Ю.И. Транзисторные источники электропитания с бестрансформаторным входом / Ю.И. Драбович, Н.С. Комаров, Н.Б. Марченко — Киев : Наукова думка, 1984. — 160 с.Источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры : Справочник / под ред. Г.С. Найвельта. — М. : Радио и связь, 1985. — 575 с.Иванов-Цыганов А.И. Электропреобразовательные устройства РЭС : учебник для вузов / А.И. Иванов-Цыганов. М. : Высшая школа, 1980. 424 с.Кобзев А.В. Модуляционные источники питания РЭА/ А.В. Кобзев, Г.Я. Михальченко, Н.М. Музыченко. Томск : Радио и связь, 1990. 336 с.Кобзев А.В. Стабилизаторы переменного напряжения с высокочастотным широтно-импульсным регулированием/ А.В. Кобзев, Ю.М. Лебедев, Г.Я. Михальченко 1^","y":4— М. :Энергоатомиздат, 1986. — 152 с.Коновалов Б.И. Электропитание ЭВМ :учебное пособие / Б.И. Коновалов. — Томск :Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, 2007. — 177 с.Мишуров В.С. Энергетическая Электроника :учебно-методическое пособие / В.С. Мишуров, В.Д. Семенов. — Томск: Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, 2007. — 221 с.Моин В.С. Стабилизированные транзисторные преобразователи / В.С. Моин. — М. :Энергоатомиздат, 1986. — 376 с.Поликарпов А.Г.Однотактные преобразователи напряжения в устройствах электропитания РЭА / А.Г. Поликарпов, Е.Ф. Сергиенко. — М. :Радио и связь, 1989. — 160 с.Сергеев Б.С. Схемотехника функциональных узлов источников вторичного электропитания :справочник / Б.С. Сергеев. —М. :Радио и связь, 1992. — 224 с.