Розроблення вузлів низьковольтного джерела вторинного електроживлення

 

до розрахунково-графічної роботи з курсу «Автономні перетворювачі»

 

1 Тема роботи «Розроблення вузлів низьковольтного джерела вторинного електроживлення» 

2 Термін здачі студентом РГР                  1 квітня                                    2011 р.

3  Початкові дані до РГР:

основа перетворювача напруги ДВЕЖ з безтрансформаторним входом ‒ це автономний інвертор;

ШІП: Uжив = 28,5 В; ± ΔUжив = 15 %; Uвих.н= 5 В; Iн= 2 А; f = 10 кГц;

AIC :f = 200 Гц; Uн = 48 В; Iн = 10 А; cosφн = 0,6 ; Кт =1,08;

АІН: f = 25 кГц; Ud= 60 В; rн = 15 Ом; LH = 200 мкГн; ± ΔUс = 7,5 %;.

4 Дата видачі завдання 1          лютого  2011 р.

 

 

Задача 1

Задача 2

Задача 3

Задача 4

Задача 5

Список використаної літератури

Додаток 1

Додаток 2

Додаток 3

 

 

Необхідно зобразити структурну схему низьковольтного ДВЕЖ з безтрнсформаторним входом, в якому як перетворювач використовувати автономний інвертор.

Розв’язання

 

У пристроях та системах електроживлення будь-якого призначення основними елементами напівпровідникові прилади, які в основному виконують роль ключів, а також трансформатори, дроселі та конденсатори, які виконують гальванічну розв’язку електричних кіл та фільтрацію струму. Тому складна, комплексна проблема мініатюризації джерел вторинного електроживлення (ДВЕЖ) успішно може бути вирішена, якщо використовувати сучасні мікросхеми, малогабаритні напівпровідникові потужні високочастотні прилади та інші елементи, а також використовувати проміжне підвищення частоти  напруги живлення трансформаторів та дроселів.

ДВЕЖ забезпечують перетворення вхідної постійної або змінної напруги одного рівня до постійної або змінної напруги іншого рівня, або до декількох різних рівнів. ДВЕЖ здійснюють також регулювання та стабілізацію вихідних електричних параметрів.

Розглянемо декілька структурних схем ДВЕЖ з проміжним підвищенням частоти. 

 

Рисунок 1.1 – Структурна схема низьковольтного ДВЕЖ

 

У джерелі, структурна схема якого зображена на рисунку 1.1, напруга мережі випрямляється випрямлячем В1, частково згладжується фільтром Ф1, потім перетворюється нерегульованим інвертором НІ в необхідну кількість різних напруг (на структурній схемі зображено лише одну напругу), які потім випрямляються випрямлячем В2, згладжуються фільтром Ф2 та стабілізуються імпульсним стабілізатором напруги ІСН. Для стабілізації можуть використовуватися як імпульсні, так і безперервні стабілізатори. Джерела живлення  з низькими вихідними напругами (5-12 В)та з струмами в десятки ампер, які розробляються за такою структурною схемою, мають невисокий ККД і малопридатні для практичного використання.

Більш високий ККД мають джерела живлення, структурна схема яких наведена на рисунку 1.2. Стабілізація вихідної напруги в таких джерелах виконується імпульсним стабілізатором ІСН, який включається на вході нерегульованого інвертора НІ. Така схема дозволяє забезпечити нестабільність напруги на виході в діапазоні (3 – 5 %). Якщо потрібна в окремих каналах більш висока стабільність, та малий рівень пульсацій при імпульсному навантаженні, в цих каналах включають на виході стабілізатори безперервного типу БСН. Напруга зворотного зв’язку подається або з одного із вихідних каналів, або із входу нерегульованого інвертора НІ. Такий метод стабілізації вихідної напруги носить назву метода групової стабілізації. Найбільш ефективним є зворотній зв’язок з вихідного каналу найбільшої потужності.

 

Рисунок 1.2 – Структурна схема низьковольтного ДВЕЖ

У структурній схемі рисунок 1.3 використовується без трансформаторний керований випрямляч В1, за допомогою якого стабілізується напруга на вході нерегульованого інвертора НІ. Незважаючи на відсутність трансформатора на вході керованого випрямляча, такі джерела мають низькі масо-габаритні показники за рахунок великих габаритів згладжую чого фільтра Ф1, який працює на низькій частоті мережі.

 

Рисунок 1.3 – Структурна схема низьковольтного ДВЕЖ

 

На рисунку 1.4 наведена структурна схема, в якій використовується централізована стабілізація всіх вихідних напруг. На випрямлячі В2 подається з регульованого інвертора РІ модульована по тривалості змінна напруга прямокутної форми . Об’єднання в РІ функцій високочастотного перетворення та поділу напруг, а також стабілізація їх величини приводить до підвищення ККД джерела живлення. Але масо-габаритні показники таких джерел знижуються за рахунок значних мас згладжуючих LC-фільтрів Ф2, та збільшення кількості вихідних каналів. Тому такі схеми ефективні при малій кількості вихідних каналів (не більше 2-3 ) та збільшенні частоти перетворення напруги РІ.

 

Рисунок 1.4 – Структурна схема низьковольтного ДВЕЖ

 

Розрахувати елементи силового ланцюга і параметри нереверсивного широкоімпульсного перетворювача (ШІП) постійного струму знижувального типу (імпульсного стабілізатора напруги). За розрахованими параметрами вибрати активні елементи силового ланцюга імпульсного стабілізатора напруги. Зобразити схему імпульсного стабілізатора напруги і часові діаграми струмів і напруги в його силовому ланцюзі. Вважаємо, що внутрішній опір джерела живлення ШІП дорівнює 5% номінального опору навантаження. Мінімальний струм навантаження дорівнює 25 % IH.

Дані для розрахунку: Uжив = 28,5 В; ± ΔUжив = 15 %; Uвих.н = 5 В; Iн= 2 А;

f = 10 кГц.

Розвʼязання

У