ТУ – София
ИПФ Сливен
Курсов проект по
Безконтактни апарати и преобразуватели
Преподавател : доц. Е. Цонев
Изработил : инж. М. Никифоров ф.н. 04024006
Дата:
Оценка:
Подпис:
Задание:
E = 300 V
R = 2 Ω
P = 2000 W
f = 20000 Hz
Да се определят токовете и всички реактивни и активни елементи в схемата.
1. Анализ на схемата и нейното действие
Схемата работи на 20кHz поради което ще бъде разгледано подробно нейното действие в рамките на един период след който процесите се повтарят. Един период е 50ms, съответно полупериода 25ms. За да не съществува момент в който ще бъдат отпушени и двата транзистора (късо съединение за източника Е) всеки един от тях ще бъде отпушен с 1ms по малко или точно 24ms. Основните процеси в схемата могат да се разделят главно на 6 времеви интервала.
1. Първият интервал е от t0 до t1
Началните условия са C1 е зареден и има напрежение равно на захранващото 300V, C2 е напълно разреден. Не протичат токове в схемата, Т1 преминава от непроводящо в проводящо състояние при което започват да текат токовете iT i1 i2 с посока показана на схемата. Това трае до времето t1 при което C1 се е разредил C2 се е заредил и токовете в съответните клонове са равни нула, а iT започва да преминава през диода D1. Заместващата схема за този интервал е показана по-долу.
 |
2. Втория интервал от t1 до t2 24-та ms
В този интервал токът преминава през L, R, D1 и T1. В края на интервала T1 се запушва и прекъсва тока в този клон. Заместващата схема е показана на следващата фигура.
 |
3.Третия интервал е от 24-та до 25-та ms. Втози случай са запушени и двата транзистора и токовене не протичат в схемата.
4. Четвъртия интервал е от t3 (25-та ms) до t4 . В началото на този интервал C1 е разреден, а C2 зареден до захранващото напрежение 300V. Тук вече е отпушен Т2 ,а Т1 запушен. Действителната посока на токовете е обратна от показаната на схемата. Вижда се че тази заместваща схема е аналогична на тази от първиа интервал и че токът ще се изменя по същия закон но ще тече в обратна посока. Затова изследването му не е необходимо.
 |
5. Пети интервал е от t4 до 49-та ms. Тои е аналогичен на втория интервал като товарният ток е с отрицателен знак. Поради тази причина изследването му е излишно. Заместващата схема е показана на следващата фигура.
 |
6. Шести интервал от 49-та ms до 50-та ms. Т2 се запушва, а Т1 остава запушен и не протичат токове в схемата.
2. Изследване на (t)
2.1.Изследване на (t) в интервала от t0 до t1
| + |
| C1=C2=C |
| / :2 |
| 2C1=2C2=2C=Ce |
| / |
| / : p |
2.2. Определяне на максимума на iT(t) – tm
iT’(t)=0
2.3. Определяне на t1
При UC1=0
2.4. Изследване на iT(t) при t1 <t< t2
3.Избор на елементите от схемата.
3.1. Изчисляване на кондензаторите C1 и C2
Кондензаторите се избират на база мощноста която съхраняват и съответно отдават на консуматора.
Кондензаторите C1 и C2 са със стойност 1,1mF и реактивна мощност 10kVAr .
3.2. Изчисляване на бобината L
Изчисляване примерна стойност на L при f=20kHz при неотчитане на затихването.
Затихването и ъгловата скорост с отчитането му:
Ъгълът при който токът достига максималната си стойност:
Времето за което токът достига максимума си:
Ъгълът при който C1 е напълно разреден:
Токът iT при t=24μs:
С така подбраната бобина токът при запушването на транзистора е недопустимо висок. Поради тази причина намалям стойноста на бобината докато се получат стойности на тока удовлетворяващи проекта.
-за L=20 μH
Токът iT при t=24μs:
-за L=10 μH
Токът iT при t=24μs:
-за L=6 μH
Токът iT при t=24μs:
Стойноста на тока при t=24μs е достатъчно малък, поради което избирам за стойност на бобината L=6μH.
Проверка на условието за резонанс:
R<2r
При тези стойности на реактивните елементи изменението на тока във времето за един период е дадено на следващата фигура.
3.3. Избор на транзисторите Т1 и Т2
Транзисторите Т1 и Т2 избирам по напрежение минимум 300V, колекторен ток мин. 90А и работна честота 20kHz.
На тези условия отговаря IGB транзистора IXGR 120N60B.
Пълно описание на транзистора на http://www.ixys.com/98744.pdf(link is external)
3.4. Избор на диодите D1 и D2
Диодите D1 и D2 избирам по обратно напрежение мин. 300V, максимален ток в права посока мин. 34A и скорост на нарастване на тока. На тези условия отговаря бързодействащия диод DSEI30-06А.
Пълно описание на диода на http://www.ixys.com/93019.pdf