Транзисторний перетворювач з дроселем в первинному ланцюзі (стр. 1 из 3)
Зміст
Завдання
1. Вступ
2. Теоретична частина
3. Розробка структурної схеми
4. Розробка принципової схеми
4.1 Розробка силової частини
4.2 Розробка системи керування
5. Розрахунок силової частини і вузлів системи керування
5.1 Розрахунок силової частини
5.2 Розрахунок системи керування
6. Висновки
7. Література
Додатки:
1. Схема електрична структурна
2. Схема електрична принципова
3. Перелік елементів
4. Креслення друкованої плати
5. Програма мікропроцесора
1.Вступ
В даній курсовій роботі розроблений транзисторний перетворювач із дроселем у первинному ланцюзі на основі найпростішої схеми, із системою керування.
Система керування дозволяє правильно керувати роботою схеми.
Необхідність розробки даного перетворювача полягає в наступному: схема дає можливість усунути наскрізні струми й усунути можливість однобічного замагнічування силового трансформатора.
Актуальність розробленого перетворювача складається у використанні даного пристрою як більше надійного, енергоекономного приладу у відмінності від подібних(мостовий інвертор, інвертор з нульовим виводом).
Система керування перетворювача побудована на мікроконтролері, що дає можливість зменшити габарити вихідного пристрою, простоту використання й збільшити надійність приладу.
2. Теоретична частина
Перетворювач на рис.3.25, а можна розглядати як проміжну схему між мостовою схемою та схемою з середньою точкою, оскільки на інтервалі gТ/2 коли відкриті VТ1 (VТ2) та VТ4 (VТ3), включена вся первинна обмотка, а на інтервалі (1 - g)T/2, коли відкритий тільки VТ1 (VТ2), половина цієї обмотки.
Тому регулювальна характеристика цього перетворювача буде відрізнятися від лінійної на відміну від раніше розглянутих перетворювачів.
Визначимо рівняння регулювальної характеристики перетворювача.
При цьому приймемо такі припущення:
- індуктивність дроселя L і ємність конденсатора C нескінченно великі, внаслідок чого пульсації струму і напруги відсутні;
- втрати потужності у всіх елементах перетворювача відсутні;
- тривалість фронтів переключення транзисторів та діода дорівнюють нулю;
- вольтсекундна площа на етапі накопичування енергії дроселем дорівнює вольтсекундній площині на етапі розсіювання енергії дроселем (середня напруга на дроселі за період дорівнює нулю) тобто:
, (2.1)де ULнак- напруга на дроселі на етапі накопичування енергії; ULроз- напруга на дроселі на етапі розсіювання енергії.
Напруга на дроселі на інтервалі g визначається різницею напруги джерела живлення Ud і напруги U2W1 
на всій первинній обмотці трансформатора, а на інтервалі (1 - g) - тільки напругою UW1на одній з первинних напівобмоток (
): 
; (2.2) 
. (2.3)Після підстановки (3.149) і (3.150) в (3.148), та після нескладних перетворень одержуємо:
. (2.4)Регулювальна характеристика перетворювача у припущенні, що 2W1= W2представлена на рис.3.26.
3. Розробка структурної схеми
 |
 | ||||
 |  | |||
 |  | |||
 | ||||
 |
Рис. 1 Схема електрична структурна
При підключенні мережі включається система керування зібрана на мікроконтролері, яка живиться від блоку живлення, що виробляє напругу 5 В, силова частина при цьому відключена. В момент проходження напруги мережі через нульову відмітку спрацьовує ключ.
Напруга отримана на виході першого випрямляча згладжується фільтром 1 для одержання постійної напруги на вході інвертора. На виході інвертора після високочастотного трансформатора одержуємо змінну напругу прямокутної форми зі шпаруватістю обумовленою системою керування СУ. Пройшовши вихідні випрямляч В2 і фільтр Ф2 ця напруга перетвориться в постійну і повністю передається на навантаження.
На систему керування знімається сигнал напруги на навантаженні. Залежно від співвідношення виміряної й необхідної напруг система керування змінює шпаруватість імпульсів керування інвертором для досягнення рівності цих напруг.
4.Розробка принципової схеми
4.1 Разработка силовой части
Схема електрична принципова силової частини приведена на рис.2.
Рис.2 Схема електрична принципова силової частини.
Вхідна синусоїдальна напруга через мостовий випрямляч зібраний на діодах VD1-VD4 перетворюється у двохпівперіодну напругу й згладжується за рахунок LC-фільтра зібраного на дроселі L1 і конденсаторі С1.
Постійна напруги надходить на вхід інвертора із середньою точкою зібраного на транзисторах VT2, VT3 і трансформаторі Т1з обмотками W1 й W2.
Транзистори VТ2 та VТ3 відкриті більше ніж півперіоду, тобто працюють з взаємним перекриттям. На інтервалі gТ/2, коли відкриті обидва транзистори, відбувається накопичування енергії в дроселі до якого, через закорочення обмоток силового трансформатора, прикладається повна напруга живлення перетворювача. Передача енергії від джерела живлення в навантаження не відбувається і струм вторинної обмотки трансформатора дорівнює нулю. Діоди випрямляча виявляються закритими. При вимиканні одного з транзисторів енергія, накопичена в індуктивності, через трансформатор передається в навантаження. Електромагнітні процеси в даному режимі схожі з процесами у ШІП з підвищеною вихідною напругою.
Індуковане у вторинній обмотці W2 напруга, випрямляється мостовим випрямлячем на діодах VD6-VD9. На виході випрямляча одержуємо прямокутні імпульси. Згладжена вихідним фільтром на основі дроселя L2 і конденсатори С2 напруга надходить на активне навантаження, через яке протікає струм пропорційний прикладеній напрузі.
Діаграми роботи силової частини представлені на рис.3.
Рис.3 Діаграми роботи силової частини: вхідного випрямляча а), інвертора б) і вихідного випрямляча в).
4.2 Розробка системи керування
Мікропроцесорна система керування зібрана на мікроконтролері (МК) ATmega16, схема підключення якого взята зі специфікації.
Робота системи керування.
Система керування живиться від напруги 5В яка подається із блоку живлення А1.
При включенні стабілізатора мікроконтролер DD1, знімаючи напруги з резистора R2 дільника напруги, підключає силову частину, замикаючи транзистор VT1 тільки при проходженні напруги мережі через нуль.
Знімаючи напругу з дільника, включеного паралельно навантаженню мікроконтролер одержує інформацію про струм, що протікає в навантаженні. Залежно від співвідношення вихідного струму й необхідного струму мікроконтролер змінює коефіцієнт заповнення імпульсів керування транзисторами інвертора VT2, VT3. У підсумку одержуємо керуючі напруги як на мал.3б.
Установка вихідної напруги в межах 600-1000В здійснюється за допомогою змінного резистора R2 і відображається на чотирьох 7-сегментних індикаторах.
5. Розрахунок силової частини і вузлів системи керування
5.1 Розрахунок силової частини
1) Знайдемо напругу на вторинній обмотці. Вона буде рівна напрузі навантаження
Приймемо
