Файл: Техническое задание п роектирование силовой части преобразователя.rtf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 04.02.2024
Просмотров: 23
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
зс - сигнал управления;
uр - сигнал реверса;
“1” - сигнал логической единицы.
На данной функциональной схеме есть явно задаваемый сигнал реверса и 4 дополнительных двухходовых элемента «и», на которых фактически реализованы 2 демультиплексора. На информационный вход одного из демультиплексоров подается сигнал с выхода компаратора, а на информационный вход другого демультиплексора подается сигнал логической единицы. В качестве адресного сигнала используется сигнал реверса, если он имеет значение 0, то импульсы с выхода компаратора поступают к драйверу транзистора v1, а сигнал логической единицы уходит на драйвер транзистора v4. В этом случае работает диагональ v1-v4. Если сигнал реверса равен 1, то выходные импульсы компаратора поступают на драйвер транзистора v3, а сигнал логической единицы идет к драйверу транзистора v2. Работает диагональ v2-v3, а транзисторы v1, v4 будут закрыты.
3.2 Разработка принципиальной электрической схемы
Принципиальная электрическая схема состоит из генератора опорных напряжений (ГОН), компаратора (К), драйверов, силовой части и логических элементов, осуществляющих реверс. ГОН собран на трёх инверторах, счётчике и цифро-аналоговом преобразователе (ЦАП). Настройка генератора производится конденсатором С1 и резистором R1. Компаратор состоит из трех операционных усилителей и производит сравнение пилообразного напряжения с опорным. Драйвера осуществляют гальваническую развязку с силовой частью.
С ГОН на один из входов компаратора поступают импульсы опорного напряжения, на другой вход компаратора подается сигнал управления. В момент равенства импульсов опорного напряжения и управления на выходе компаратора формируется импульс управления соответствующем силовым модулем, поступающий на вход выходного формирователя импульсов.
Для гальванической развязки между системой управления и силовой частью ставят драйвер. Исходя из того, какое напряжение и какие токи протекают в цепи, выбираем драйвер TLP 250 [4].
Рисунок 3.3 - Внутренняя структура драйвера
3.3 Описание работы принципиальной схемы
ГОН состоит из генератора прямоугольных импульсов, собранных на трёх элементах НЕ (DD1.1-DD1.3) с подключёнными к ним резистором и конденсатором (R1 и C1). Период вырабатываемых импульсов равен
, тогда частота импульсов будет равна:
Гц.
Для более плавного регулирования скорости берем 2 счетчика тогда количество значений будет равно 256.
С выхода генератора прямоугольных импульсов они поступают на четырёхразрядный счётчик DD3 (счётный вход C1), который подсчитывает количество поступивших импульсов и на выходе выдаёт соответствующий двоичный код числа поступивших на его вход импульсов. Например: поступил первый импульс на вход счётчика, тогда на выходе будет: 0 0 0 1, поступил второй - 0 0 1 0, третий - 0 0 1 1 и так далее пока во всех четырёх разрядов не будут единицы. Затем с приходом очередного импульса счётчик обнулится и всё начнётся с начала. С выхода счётчика четырёхразрядный двоичный код подаётся на четыре входа ЦАП
DA2, соответствующие разрядам с нулевого по третий. В зависимости от входного двоичного кода на выходе ЦАП будет то или иное напряжение, которое определяется по формуле (Рисунок 3.3) :
,
где e-напряжение, соответствующее весу младшего разряда;
- значение i-го разряда двоичного кода (0 или 1),
Рисунок 3.4 - Диаграмма напряжения на выходе ЦАП
Компаратор сделан на операционных усилителях и на его входе сравнивается входное напряжение (с выхода ЦАП) с опорным. Если существует разница между опорным напряжением и напряжением с выхода ЦАП, то на выходе компаратора появляется высокий уровень напряжения, т.е. 1, а если входные сигналы равны (
), то на выходе компаратора низкий уровень напряжения, т.е. 0.
Например, если на выходе компаратора 1, то она поступает на два входа логического элемента И (DD7.1, DD7.2) и на элемент НЕ (DD1.4), на два оставшихся входа элемента И, также подаётся единица. Поэтому на их выходах 1, а на выходе элемента НЕ - 0. 1 с выхода элементов И поступает на драйверы DD8 и DD9, которые осуществляют гальваническую развязку силовой цепи и системы управления. В результате этого в цепь баз транзисторов VT1 и VT4 поступает управляющее напряжение, и они открываются, т.е. работает первая диагональ. Также на входах двух оставшихся элементов И поступает 0 и на их выходах также логические нули, поэтому на входах драйверов DD10, DD11 низкое напряжение и они закрыты, следовательно закрыты и транзисторы
VT3 и VT2. С приходом 0 на входы элементов И (DD7.2, DD7.2) происходит открытие транзисторов VT3 и VT2, и закрытие транзисторов VT1 и VT4, т.е. включается вторая диагональ.
Заключение
Система управления реализует алгоритм, обеспечивающий минимально достаточный набор функциональных преобразований управляющих сигналов в импульсные последовательности. Эти последовательности используются для управления ключами силовой части системы.
В результате работы над курсовым проектом был выполнен расчет и выбор элементной базы для силовой схемы вентильного преобразователя, построены его регулировочные и внешние характеристики, а также разработана электрическая принципиальная схема для управления силовыми полупроводниковыми ключами вентильного преобразователя.
Список использованных источников
вентильный преобразователь электрический полупроводниковый
1. Лукин А.В. Преобразователи напряжения силовой электроники / А.В. Лукин, М.Ю. Кастров, Г.М. Малышков [и др.]. - М.: Радио и связь, 2004. - 416 с.
. Грузов В.Л. Вентильные преобразователи: Учебное пособие по курсовому проектированию / В.Л. Грузов. - Вологда: ВоГТУ, 2002. - 91 с.
3. Платан [Электронный ресурс]: офиц. сайт. - Режим доступа:
. Воронин П.А. Силовые полупроводниковые ключи: семейства, характеристики, применение. - Издательский дом “Додэка”,2001. -348с.
. Чипинфо [Электронный ресурс]: офиц. сайт. - Режим доступа: http://www.chipinfo.ru/
. Сервер радиолюбителей России [Электронный ресурс]: офиц. сайт. - Режим доступа: http://www.qrz.ru/
. Быстров Ю.А. Электронные приборы и устройства на их основе: Справочная книга / Ю.А. Быстров, С.А. Гамкрелидзе, Е.Б. Иссерлин, В.П. Черепанов. - М.: ИП РадиоСофт, 2002 - 656 с.: ил.
. Нефедов А.В. Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги. Справочник. Т. 2. - М.: ИП РадиоСофт, 2000. - 512с.
Приложение 1
Микросхема К155ЛН1 [5]
Микросхема представляет собой 6 логических элементов НЕ. Содержит 72 интегральных элемента.
Рисунок П1.1 - Условное графическое обозначение
Назначения выводов:
,3,5,9,11,13 - входы;
,4,6,8,10,12 - выходы;
- общий;
- напряжение питания.
Таблица П 1.1 - Электрические параметры
uр - сигнал реверса;
“1” - сигнал логической единицы.
На данной функциональной схеме есть явно задаваемый сигнал реверса и 4 дополнительных двухходовых элемента «и», на которых фактически реализованы 2 демультиплексора. На информационный вход одного из демультиплексоров подается сигнал с выхода компаратора, а на информационный вход другого демультиплексора подается сигнал логической единицы. В качестве адресного сигнала используется сигнал реверса, если он имеет значение 0, то импульсы с выхода компаратора поступают к драйверу транзистора v1, а сигнал логической единицы уходит на драйвер транзистора v4. В этом случае работает диагональ v1-v4. Если сигнал реверса равен 1, то выходные импульсы компаратора поступают на драйвер транзистора v3, а сигнал логической единицы идет к драйверу транзистора v2. Работает диагональ v2-v3, а транзисторы v1, v4 будут закрыты.
3.2 Разработка принципиальной электрической схемы
Принципиальная электрическая схема состоит из генератора опорных напряжений (ГОН), компаратора (К), драйверов, силовой части и логических элементов, осуществляющих реверс. ГОН собран на трёх инверторах, счётчике и цифро-аналоговом преобразователе (ЦАП). Настройка генератора производится конденсатором С1 и резистором R1. Компаратор состоит из трех операционных усилителей и производит сравнение пилообразного напряжения с опорным. Драйвера осуществляют гальваническую развязку с силовой частью.
С ГОН на один из входов компаратора поступают импульсы опорного напряжения, на другой вход компаратора подается сигнал управления. В момент равенства импульсов опорного напряжения и управления на выходе компаратора формируется импульс управления соответствующем силовым модулем, поступающий на вход выходного формирователя импульсов.
Для гальванической развязки между системой управления и силовой частью ставят драйвер. Исходя из того, какое напряжение и какие токи протекают в цепи, выбираем драйвер TLP 250 [4].
Рисунок 3.3 - Внутренняя структура драйвера
3.3 Описание работы принципиальной схемы
ГОН состоит из генератора прямоугольных импульсов, собранных на трёх элементах НЕ (DD1.1-DD1.3) с подключёнными к ним резистором и конденсатором (R1 и C1). Период вырабатываемых импульсов равен
, тогда частота импульсов будет равна: Гц.Для более плавного регулирования скорости берем 2 счетчика тогда количество значений будет равно 256.
С выхода генератора прямоугольных импульсов они поступают на четырёхразрядный счётчик DD3 (счётный вход C1), который подсчитывает количество поступивших импульсов и на выходе выдаёт соответствующий двоичный код числа поступивших на его вход импульсов. Например: поступил первый импульс на вход счётчика, тогда на выходе будет: 0 0 0 1, поступил второй - 0 0 1 0, третий - 0 0 1 1 и так далее пока во всех четырёх разрядов не будут единицы. Затем с приходом очередного импульса счётчик обнулится и всё начнётся с начала. С выхода счётчика четырёхразрядный двоичный код подаётся на четыре входа ЦАП
DA2, соответствующие разрядам с нулевого по третий. В зависимости от входного двоичного кода на выходе ЦАП будет то или иное напряжение, которое определяется по формуле (Рисунок 3.3) :
,где e-напряжение, соответствующее весу младшего разряда;
- значение i-го разряда двоичного кода (0 или 1), Рисунок 3.4 - Диаграмма напряжения на выходе ЦАП
Компаратор сделан на операционных усилителях и на его входе сравнивается входное напряжение (с выхода ЦАП) с опорным. Если существует разница между опорным напряжением и напряжением с выхода ЦАП, то на выходе компаратора появляется высокий уровень напряжения, т.е. 1, а если входные сигналы равны (
), то на выходе компаратора низкий уровень напряжения, т.е. 0.Например, если на выходе компаратора 1, то она поступает на два входа логического элемента И (DD7.1, DD7.2) и на элемент НЕ (DD1.4), на два оставшихся входа элемента И, также подаётся единица. Поэтому на их выходах 1, а на выходе элемента НЕ - 0. 1 с выхода элементов И поступает на драйверы DD8 и DD9, которые осуществляют гальваническую развязку силовой цепи и системы управления. В результате этого в цепь баз транзисторов VT1 и VT4 поступает управляющее напряжение, и они открываются, т.е. работает первая диагональ. Также на входах двух оставшихся элементов И поступает 0 и на их выходах также логические нули, поэтому на входах драйверов DD10, DD11 низкое напряжение и они закрыты, следовательно закрыты и транзисторы
VT3 и VT2. С приходом 0 на входы элементов И (DD7.2, DD7.2) происходит открытие транзисторов VT3 и VT2, и закрытие транзисторов VT1 и VT4, т.е. включается вторая диагональ.
Заключение
Система управления реализует алгоритм, обеспечивающий минимально достаточный набор функциональных преобразований управляющих сигналов в импульсные последовательности. Эти последовательности используются для управления ключами силовой части системы.
В результате работы над курсовым проектом был выполнен расчет и выбор элементной базы для силовой схемы вентильного преобразователя, построены его регулировочные и внешние характеристики, а также разработана электрическая принципиальная схема для управления силовыми полупроводниковыми ключами вентильного преобразователя.
Список использованных источников
вентильный преобразователь электрический полупроводниковый
1. Лукин А.В. Преобразователи напряжения силовой электроники / А.В. Лукин, М.Ю. Кастров, Г.М. Малышков [и др.]. - М.: Радио и связь, 2004. - 416 с.
. Грузов В.Л. Вентильные преобразователи: Учебное пособие по курсовому проектированию / В.Л. Грузов. - Вологда: ВоГТУ, 2002. - 91 с.
3. Платан [Электронный ресурс]: офиц. сайт. - Режим доступа:
. Воронин П.А. Силовые полупроводниковые ключи: семейства, характеристики, применение. - Издательский дом “Додэка”,2001. -348с.
. Чипинфо [Электронный ресурс]: офиц. сайт. - Режим доступа: http://www.chipinfo.ru/
. Сервер радиолюбителей России [Электронный ресурс]: офиц. сайт. - Режим доступа: http://www.qrz.ru/
. Быстров Ю.А. Электронные приборы и устройства на их основе: Справочная книга / Ю.А. Быстров, С.А. Гамкрелидзе, Е.Б. Иссерлин, В.П. Черепанов. - М.: ИП РадиоСофт, 2002 - 656 с.: ил.
. Нефедов А.В. Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги. Справочник. Т. 2. - М.: ИП РадиоСофт, 2000. - 512с.
Приложение 1
Микросхема К155ЛН1 [5]
Микросхема представляет собой 6 логических элементов НЕ. Содержит 72 интегральных элемента.
Рисунок П1.1 - Условное графическое обозначение
Назначения выводов:
,3,5,9,11,13 - входы;
,4,6,8,10,12 - выходы;
- общий;
- напряжение питания.
Таблица П 1.1 - Электрические параметры
| 1 | Номинальное напряжение питания | 5 В  5 % |
| 2 | Выходное напряжение низкого уровня | не более 0,4 В |
| 3 | Выходное напряжение высокого уровня | не менее 2,4 В |
| 4 | Входной ток низкого уровня | не более -1,6 мА |
| 5 | Входной ток высокого уровня | не более 0,04 мА |
| 6 | Входной пробивной ток | не более 1 мА |
| 7 | Ток потребления при низком уровне выходного напряжения | не более 33 мА |
| 8 | Ток потребления при высоком уровне выходного напряжения | не более 12 мА |
| 9 | Потребляемая статическая мощность на один логический элемент | не более 19,7 мВт |
| 10 | Время задержки распространения при включении | не более 15 нс |