.

Расчет транзисторного ШИП (курсовая)

Язык: русский
Формат: курсова
Тип документа: Word Doc
1 543
Скачать документ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ УКРАИНЫ
КРЕМЕНЧУГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

КАФЕДРА ЭЛЕКТРОНИКИ И ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту по дисциплине

“ЭЛЕКТРОННЫЕ МИКРОПРОЦЕС-СОРНЫЕ И ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА”

НА ТЕМУ: “Проектирование реверсивного транзисторного преобразователя для цифрового электропривода постоянного тока”

Разработал: студент группы Э-41-З
Головко А.В.

Принял: Ткаченко С.В.

г. Кременчуг
1998г.

ВВЕДЕНИЕ

Полупроводниковые преобразователи в электроприводах постоянного и переменного тока должны удовлетворятьтаким требованиям : двусторонней проводимости энергии между источником питания и исполнительным двигателем, являющимся нагрузкой преобразователя; малого выходного сопротивления; жесткой внешней характеристики и малой инерционности, высокого КПД , достаточной перегрузочной способности, высокой помехозащищенности, малой массы и габаритов, отсутствия влияния на сеть.
Перечисленным требованиям в наибольшей степени удовлетворяют транзисторные преобразователи, работющие в режиме переключения и питающиеся от источника постоянного напряжения. Такие преобразователи получили название широтно- импульсных (ШИП).

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ :

Вариант № 36 :

Двигатель – ПБВ132МУ3
Режим управления – поочередное
Параметры сети – однофазное U=220V

Технические данные двигателя :

Рекомендуемая элементная база к цифровому блоку
управления транзисторного преобразователя :

Рис.1. Генератор импульсов
1. Функциональная схема преобразователя

Согласно условия, необходимо спроектировать транзисторный преобразователь для управления двигателем постоянного тока с помощью широтно – импульсного преобразователя, транзисторные ключи которого включены по мостовой схеме и работают в режиме поочередного управления.
Сначала составляем функциональную схема преобразователя :

Преобразователь содержит : преобразователь кода во временной интервал (ПКВИ), схему синхронизации (СС), схему равенства нулю (СРН), распределитель импульсов (РИ), транзисторные ключи ТК1-ТК4 и собственно двигатель (М).
Работает преобразователь следующим образом :
на вход ПКВИ подаются код рассогласования m и сигнал от схемы синхронизации Ucc. С выхода ПКВИ на вход распределителя импульсов подается сигнал Q, длительность которого пропорциональна коду m. Кроме того, работой РИ управляют сигналы sign m (знак кода m), опорное напряжение U1 со схемы синхронизациии и сигнал Р со схемы равенства нулю сигнала рассогласования (СРН). РИ управляет работой ключей ТК1-ТК4, обеспечивая поочередный режим работы.

2. Составление принципиальной схемы преобразователя и расчет параметров ее элементов.

2.1. Расчет неуправляемого выпрямителя.

Для питания преобразователя понадобится источник питания, обеспечивающий напряжения +53В, +5В, ±12В. С целью уменьшения помех для цифровой части применим отдельный трансформатор.

В качестве диодов VD1-VD4 применим ДЛ 122-150-4 с максимальным током 150 А и обратным напряжением 400 В, а в качестве VD5-VD16- КД202Р.
Вторичная обмотка Т1 рассчитана на 53В 50А, обмотка II Т2 -9В 1А,
обмотки III и IV – на 12В 1А каждая.
Для стабилизации напряжения применены интегральные стабилизаторы серии КР142на 5 и 12В соответственно.

2.2. Расчет транзисторного ключа

Основой транзисторных ШИП является силовой транзисторный ключ (ТК), который представляет собой функцинально законченное у-во, содержащее схемы развязки и усиления. Один из вариантов ТК представлен на рисунке 2. Схема содержит выходные транзисторы VT6, VT7, включенные по схеме Дарлингтона с обратным диодом (VD2); транзистор VT7 и диод VD2 могут содержать несколько параллельно включенных приборов. Предвыходной каскад выполнен на транзисторах VT2-VT5. Схема содержит также гальваническую развязку (оптопара VT1). Питание предвыходного усилителя и устройств управления осуществляется от отдельного симметричного источника со средней точкой.
Работа силового транзисторного ключа осуществляется следующим образом: при отсутствии управляющих импульсов Uy=0, на выходе оптопары имеет место логический ноль, транзисторы VT2-VT4 заперты, а транзистор VT5 открыт. При этом по базовой цепи транзисторов VT6,VT7 течет запирающий ток. При подаче сигнала управления на VT1 (Uy=1) отпираются транзисторы VT2-VT4, запирается транзистор VT5 и по базовой цепи транзисторов VT6,VT7 течет отпирающий базовый ток, т.е. транзисторный ключ оказывается в открытом состоянии. Диод VD2, включенный параллельно выходному каскаду ТК, служит для создания пути тока нагрузки в ШИП.

Рис. 4. Схема транзисторного ключа

Произведем расчет параметров ключа и выберем его элементы .
Определим напряжение источника питания Up из условия :
Up=(1,1…1,2)Uнд=60В.
Исходя из условия обеспечения запаса по мощности , выбираем транзистор VT7 :
Ic_max>2*Iн=2*50А
Выбираем в качестве выходного транзистора прибор фирмы Siemens BSM200GB120DN2 со следующими параметрами :
UCBO=1200V
UCEO=1200V
IC=2x200A
h21Э=30
В одном корпусе у него содержатся два включенных по полумостовой схеме транзистора, что позволяет применять один прибор на два ключа.
Максимальный ток коллектора транзистора VT6:
Iк_max(VT6)=Iк_н(VT7)/h21Э=50/30=1,66 А
Выбираем VT6 исходя из требований :
Uкэ_max>Up=60 В
Ik_max>Iк_max(VT6)
По справочнику выбираем КТ 819Г.
Определим R8 из условия обеспечения ЕСМ на базе VT7
←ЕСМ(VT7) =(0,1…0,3) Up=6,0V
R8=ЕСМ(VT7) /Iкбо(←VT7)=6/0,08=75 Ом
Определим рассеиваемую мощность :
PR8=I2KBO*R8=(0,08)2*75=0,48 Вт.
Аналогично определим R7:
ЕСМ(VT6) =(0,1…0,3) Up=6,0V
R7=ЕСМ(VT6) /Iкбо(←VT6)=6/0,01=600 Ом ; принимаем стандартное значение из ряда Е24 R7=620 Ом
Определим рассеиваемую мощность :
PR7=I2KBO*R7=(0,01)2*620=0,062 Вт.
R6 выбираем исходя из требуемой степени насыщения ключа в установившемся режиме и выбранного R7.
◄ , где :

◄ ( Ом ) ;
из стандартного ряда выбираем R=68 Ом
Определим рассеиваемую мощность :
PR6=I2BM*R6=(1,66/12)2*68=1,3 Вт.

Выберем транзисторы предвыходного каскада. Питается он от источника ±12V со средней точкой. Выберем VT4,VT5 :
Iкн=Eк/Rн=12/68=0,176 А
Мощность на коллекторе транзистора :
Pкн=Eк2/Rн=2 Вт
Исходя из вышеназванных критериев, выбираем транзисторы КТ814Б, КТ815Б. В качестве транзисторов VT2-VT3 примем ту же комплементарную пару.
Резистор R5 из условия ограничения тока в цепи к-э VT3 на уровне 30mA выбираем:
R=12/0,03=400 Ом [ 390 Ом ]
Мощность рассеяния R5 :
P=(0,03)2*390=0,351 Вт
Резистор ←R4 выбираем малым из условия обеспечения Uсм на базе VT3, а R3- для обеспечения тока в цепи к-э VT2 на уровне 10mА.
Rц=12/0,01=1,2 кОм ;
принимаем R3=1,1 кОм, а R4=100 Ом.
R2, исходя из максимального тока через транзистор оптопары:
Imax=5mA
R2=12/0,005=2,4 кОм
Параметры R1 рассчитываются в РИ.
Диод VD1 прелназначен для увеличения скорости переключения транзисторов, применим КД 209Б. VD2предназначен для создания пути тока нагрузки, применим ________

2.3. Преобразователь кода временных интервалов

В соответствии с условием, ПКВИ необходимо реализовать на микросхемах серии К555 с использованием К555ИЕ18 и К555ТВ9.
Схема реализации ПКВИ приведена на рисунке 5, а временная диаграмма работы – на рисунке 6 :

Рис. 5. Схема ПКВИ

Схема работает следующим образом :
На вход схемы совпадения DD3.A подаются импульсы Fcc от тактового генератора. В определенные моменты времени схема синхронизации вырабатывает тактовые импульсы F ’cc, которые устанавливают триггер DD2.A в состояние “1”, одновременно записывая код М в счетчик и разрешая прохождение импульсов на вход счетчика DD4. Так как код М представлен в дополнительном коде, при счете счетчик будет работать на вычитание, и в тот момент, когда досчитает до нуля, импульс с выхода переполнения Р2 возвратит в исходное состояние триггер DD2.A, который, в свою очередь, уровнем “0” на выходе запрещает прохождение тактовых импульсов на вход счетчика через элемент DD3.A. Выходной сигнал Q, длительность которого пропорциональна коду М, снимается с выхода триггера DD2.A. Временная диаграмма работы ПКВИ представлена на рисунке 6 :

2.4. Распределитель импульсов.

Для подачи в определенные моменты времени управляющих сигналов на соответствующие транзисторные ключи (ТК) используется распределитель импульсов (РИ).
В соответствии с условием, необходимо реализовать РИ в базисе И-ИЛИ-НЕ на 555 серии. Реализуем РИ на К555ЛР11 и дополнительной логике.

Рис. 7. Схема РИ

Алгоритм работы РИ дя поочередного управления :
UY1=q u1 sign m + q u1 sign m + P u1 sign m
UY2=q u1 sign m + q u1 sign m + P u1 sign m
UY3=q u1 sign m + q u1 sign m + P u1 sign m
UY4=q u1 sign m + q u1 sign m + P u1 sign m

Схема, реализующая данные функции приведена на рисунке 7. Для управления светодиодами оптопар применены элементы 2И-НЕ с ОК. Рассчитаем токоограничивающие резисторы в цепях светодиодов оптопар :
R=U/I=5/0,010=500 Ом ; выбираем ближайшее значение из стандартного ряда 510 Ом.
Рассеиваемая резистором мощность :
P=0,012*5=0,0005 Вт

2.5. Схема синхронизации :

В соответствии с условием, схему синхронизации необходимо реализовать на К555ТМ9.

←←Рис. 8. Схема синхронизации

Примем частоту задающего генератора fcc = 32 кГц.
Рассчитаем параметры ЗГ :
В нижнем по схеме положении движка R4 частота сигнала равна :
F=1/(1,4*R1*C1)
Примем С1=470 пФ, тогда
R1=(1/32000)/(1,4*4,7*10-10)=44642 Ом, примем 47 кОм
Схема синхронизации на DD2 вырабатывает импульсы F’cc для ПКВИ и специальный опорный сигнал U1 для РИ.

2.6. Схема равенства нулю

На вход этой схемы поступает 4-разрядный код рассогласования M, а на выходе образуется сигнал Р, причем Р = 1 , если код М не равен 0, и Р=0, если код М=0. Согласно условия, она должна быть собрана на мультиплексоре К555КП15.
Т.к. мультиплексор имеет 8 входов, а код М 4-х разрядный, на неиспользуемые входы и на старшую линию выбора входа подаем лог. “0”. На линию выбора V1 подаем частоту с тактового генератора, на V2 – импульсы с выхода первого триггера делителя частоты – таким образом будут постоянно перебираться все разряды кода М. При наличии “1” хотя бы на одном из них в RS- триггер запишется та же единица – таким образом формируется сигнал Р. Вернется в исходное состояние RS- триггер импульсом Fc со схемы ПКВИ.

Рис.9. Схема равенства нулю

3.0. Заключение

В результате выполнения данного курсового проекта был спроектирован транзисторный широтно- импульсный преобразователь для регулировки угловой скорости вращения ДПТ.

↕Содержание

↕ВВЕДЕНИЕ ↕3
↕ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ : ↕4
↕1. Функциональная схема преобразователя ↕5
↕2. Составление принципиальной схемы преобразователя и расчет параметров ее элементов. ↕6
↕ 2.1. Расчет неуправляемого выпрямителя. ↕6
↕ 2.2. Расчет транзисторного ключа ↕7
↕↕ 2.3. Преобразователь кода временных интервалов ↕10
↕ 2.4. Распределитель импульсов. ↕12
↕ 2.5. Схема синхронизации : ↕13
↕ 2.6. Схема равенства нулю ↕14
↕3.0. Заключение ↕15

Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter

Похожие документы
Обсуждение

Оставить комментарий

avatar
  Подписаться  
Уведомление о
Заказать реферат!
UkrReferat.com. Всі права захищені. 2000-2019