Курсовая работа (т): Расчет электронного трансформатора

Система управления вентильным преобразователем в общем случае должна выполнять следующие функции:

включение преобразователя и вывод его на заданный режим;

стабилизацию заданного режима;

регулирование режима в соответствии с заданием;

выключение преобразователя;

защиту преобразователя (аварийное выключение);

контроль работы преобразователя и при необходимости диагностику неисправностей.

Все эти функции система управления реализует простым способом - изменением моментов включения и выключения вентилей.

Так как после отпирания транзистора цепь управления не влияет на его состояния и транзистор запирается только тогда, когда ток базы становится меньше тока удержания, для управления транзистором достаточны короткие импульсы.

Поэтому в настоящее время импульсный способ управления ввиду простоты и экономичности нашел наиболее широкое распространение.

Системы управления автономными инверторами должны обязательно содержать в себе:

. задающий генератор (ЗГ), обеспечивающий либо фиксированную, стабильную частоту выходного напряжения, либо регулируемую в заданном диапазоне;

. распределитель импульсов (РИ), подающий в определенные моменты времени сигналы на подачу импульсов управления;

. формирователь импульсов управления (ФИУ), подающий импульсы на управляющие электроды силовых транзисторов определенной амплитуды, частоты и продолжительности во времени в соответствии с паспортными данными тиристоров и алгоритмом их работы.

На основании вышеприведенного можно составить структурную схему системы управления (рис.10).

Рисунок 10 - Структурная схема системы управления инвертором

Здесь задающий генератор представляет собой управляемый генератор импульсов, входная частота которого изменяется под действием управляющего сигнала U_У и в 2 раза превышает требуемую частоту выходного инвертора. Импульсы с задающего генератора поступают на распределитель импульсов, который распределяет импульсы по двум каналам, в результате чего их частота в каждом канале снижается в 2 раза и становится равной выходной частоте инвертора. Кроме того, РИ обеспечивает сдвиг по фазе импульсов в каналах на угол. Импульсы с каждого канала распределителя запускают формирователи импульсов, которые управляют силовыми транзисторами. В связи с тем, что при запуске инвертора должны быть одновременно открыты два транзистора, система управления выполнена так, что каждый из формирователей импульсов управления управляет одновременно двумя транзисторами (VD1 - VD3; VD2 - VD4), реализуя, таким образом, управление узкими управляющими импульсами (рис.11).

Рисунок 11 - Диаграмма работы распределителя импульсов

Большое внимание при разработке СУ уделяют вопросам надежности, так как количество элементов СУ значительно превышает количество элементов силовой части. Поэтому надежность преобразователя в основном определяется надежностью его СУ. Особые требования к узлам СУ предъявляют по помехоустойчивости, поскольку они обычно работают в непосредственной близости с силовыми цепями схемы.

.        Блок защиты

Защиту основных узлов СГЭП от перегрузки по току нагрузки на уровне 1,2Iном выполняет схема защиты снятием управления с ключей инвертора. Для этого в выходную цепь силового канала установлен датчик тока нагрузки, который может быть выполнен на основе токовых шунтов, трансформаторов тока или других элементов. В данном случае используем трансформатор тока, так как он обеспечивает гальваническую развязку силовой цепи переменного тока высокого напряжения с низковольтной цепью схемы управления. Схема блока защиты приведена на рис. 12.

Рисунок 12 - Блок защиты

Схема работает следующим образом. При нажатии кнопки S1 на вход 5 микросхемы DD1 поступает сигнал логического нуля и на его выходе 6 формируется сигнал логической единицы, разрешающий подачу сигналов управления на управляющие входы силового инвертора. Если ток нагрузки не превышает допустимых пределов 1,2I_НОМ, то напряжение на входе 3 компаратора DA1 меньше, чем на неинвертирующем входе 2, а на выходе 7 компаратора DA1 поддерживается сигнал логической единицы.

При увеличении тока нагрузки выше 1,2I_НОМ на выходе 6 компаратора появляется логический нуль и RS-триггер, реализованный на элементах 2И-НЕ микросхемы DD1, формирует на выходе сигнал логического нуля, прекращающего подачу импульсов управления на управляющие входы силового инвертора. Повторный запуск осуществляется путем нажатия кнопки S1 после устранения причины, вызвавшей увеличение тока нагрузки. Расчет трансформатора, выполняющего роль датчика тока, производится по известным методикам.

Ток, потребляемый схемой защиты от источника питания собственных нужд по цепям + 5 В и + 15 В, не превышает 10 мА.

Заключение

В данной работе был спроектирован электронный трансформатор. Был произведен выбор силовой части, ее обоснование, расчет и выбор компонентов, была разработана структурная схема управления и защиты инвертора. Спроектированный инвертор полностью удовлетворяет представленным в техническом задании требованиям.

Список использованных источников

1.      В.С. Мишуров. Энергетическая электроника. - Томск: ТУСУР., 2010-148 с.

.        Петрович В.П. Силовые преобразователи электрической энергии. Учебное пособие. - Томск: Изд. ТПУ, 2010.-154с.

.        Белопольский И.И. Расчет трансформаторов и дросселей малой мощности. - М.: Энергия., 2009 - 399 с.

.        Чебовский О.Г., Моисеев Л.Г., Сахаров Ю.В. Справочник: Силовые полупроводниковые приборы. М.: Энергия, 2007.

.        Полупроводниковые выпрямители/Под редакцией Ковалева Ф.И., Мостковой Г.П., М.: Энергия, 2008.