Импулсен резонансен преобразувател

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 i_T 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 i_T 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 i_T(t) - t_m

i_T^’(t)=0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3. Определяне на t₁

 

           

 

           

 

           

 

           

 

           

 

            При U_C1=0    

 

           

 

           

 

                      

 

 

 

2.4. Изследване на i_T(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  i_T 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  i_T при t=24μs:

 

-за L=10 μH

 

           

 

                 

 

 

 

 

 

Токът  i_T при t=24μs:

 

 

-за L=6 μH

 

 

           

 

                 

 

 

 

 

 

 

Токът  i_T 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

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