Курсовой проект - Расчет непосредственного преобразователя частоты

Подождите немного. Документ загружается.

напряжения длительностью, определяемой внешними времязадающими

элементами.

Длительность импульса определяется по формуле

t1 (R36 R37) C7 ln2   

длительность паузы

t1 R37 C7 ln2  

частота выходного напряжения

(t1 t2)





Подача напряжения питания +5В обеспечивает совместимость выходного

напряжения и тока с уровнями напряжений и токов микросхем серии ТТЛ. Это

обстоятельство позволяет подавать выходное напряжение напрямую на вход

схемы совпадения.

Частота выходного сигнала мультивибратора равна

ВЫХ

f 256 f 3200 Гц  

период

T 1/ 3200 3.125E-04 c 

Задаваясь t1 и t2, определим параметры элементов

T (R36 R37) C7 ln2

T R37 C7 ln2

   

  

или

R37

3 C7 ln2

2 T

R36 R37

3 C7 ln2



 



 

 

откуда при

C7 0.01 мкФ

получим

R36 15 кОм, R37 15 кОм 

ДАТЧИК НАПРЯЖЕНИЯ

TV1

Рисунок 10.

В качестве датчика напряжения применен трансформатор ОСМ-0,063-УХЛЗ со

средним отводом производства «ЭнергоСпецТехника». Номинальная мощность

трансформатора 0,063 кВА. Номинальные напряжения обмоток: высокого

напряжения – 660 В, низкого напряжения 12 В.

Линейное напряжение сети подается на обмотку высокого напряжения, а

сигналы положительных и отрицательных значений напряжения сети снимаются с

обмотки низкого напряжения, причем средний отвод трансформатора заземлен

(рисунок 10).

ГЕНЕРАТОР ПИЛООБРАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

+Uп

-Uп

вых

R10

VT5

+Uп

-Uп

вых

DA8

R38

R39

R41 R40

+5В

R42

С10

R43

DA9

VD9

+5В

DA7.1

Рисунок 11.

На рисунке 11 изображен генератор пилообразного напряжения (ГПН1). Он

предназначен для формирования пилообразного напряжения высокой линейности

в периоды, когда на его вход поступает напряжение положительной полярности.

На вход данного блока поступает напряжение с датчика напряжения. Сигнал

однополупериодного выпрямленного напряжения, поступает на вход компаратора

DA7.1, который сравнивает данный сигнал с 0. На выходе компаратора при

наличии сигнала формируется прямоугольный сигнал положительной полярности

с амплитудой 2.5 В, при отсутствии сигнала – отрицательной. Далее сигнал

поступает на вход сумматора, выполненного на операционном усилителе DA8,

который смещает данный сигнал на величину его амплитуды, то есть на 2.5 В. В

результате на выходе сумматора формируется прямоугольный сигнал управления

транзистором VT5 с амплитудой 5 В.

Сам генератор пилообразного напряжения выполнен на транзисторе VT5 и

конденсаторе C10, а также в него входят: источник питания +5 В, резистор R9 и

операционный усилитель DA9, охваченный положительной и отрицательной

обратными связями с помощью резисторов R1, R2, R43. Управление работой

генератора производится транзистором VT1, осуществляющим разряд

конденсатора до нуля и обеспечивающим малое время обратного хода

формируемого напряжения. Длительность открытого состояния транзистора

определяется длительностью входного импульса напряжения положительной

полярности.

В качестве диода VD9, VD10 выбирается элемент 2А526А-5, рассчитанным на

частоту 35KГГц, максимальный прямой ток 100 мА, максимальное обратное

напряжение 40 В.

В качестве компаратора DA7 выбирается микросхема К1401СА3, на которую

подается напряжение питания +2.5 В.

В качестве операционного усилителя DA8 принимается микросхема

К140УД1408А, сопротивления резисторов неинвертирующего сумматора

подбираются аналогично описанному выше, то есть

R38 10 кОм, R39 10 кОм, R40 10 кОм, R41 20 кОм, R42 10 кОм    

Выходное напряжение ГПН изменяется линейно при выполнении условия

R2 R43

R1 R9



Для того, чтобы обеспечить амплитуду пилообразного напряжения на уровне

10KВ, необходимо выбрать конденсатор емкостью 0.5 мкФ.

Отсюда

R9 10 кОм, R1 10 кОм, R2 10 кОм, R43 10 кОм, C10 0.5 мкФ    

Сопротивление R10 находим из условия обеспечения коэффициента

насыщения qc=c1.5.

21Э

ВХ

R9 h

U 10к 40 5

R10 270 кОм

q U 1.5 5



    

DA9 выполнен на микросхеме К140УД1408А. В качестве транзистора VT5

применен КТ815Б.

ГПН2 имеет аналогичные параметры:

R44 10 кОм, R45 10 кОм, R46 10 кОм, R47 20 кОм, R48 10 кОм    

R11 10 кОм, R3 10 кОм, R4 10 кОм, R49 10 кОм, C13 0.5 мкФ    

R12 270 кОм

DA10, DA11 выполнены на микросхемах типа К140УД1408А. В качестве

транзистора VT6 применен КТ815Б.

Компараторы DA7.1 и DA7.2 выполнены на микросхеме К1401СА3.

КОМПАРАТОРЫ

Компараторы DA13.1, DA13.2, DA13.3, DA13.4 выполнены на одной микросхеме

К1401СА1.

Они формируют сигнал разрешения подачи управляющих импульса на

тиристор в интервалах, соответствующих превышению пилообразным

напряжением задающего напряжения.

СХЕМЫ СОВПАДЕНИЯ

Выполнены на логических элементах 2И-НЕ и НЕ. С помощью данного блока с

выхода мультивибратора импульсы поступают на вход импульсного усилителя

лишь тогда, когда с выхода компаратора подается сигнал разрешения.

Логические элементы DD1.1, DD1.2, DD1.3, DD1.4 выполнены на микросхеме

К131ЛА3. Элементы DD2.1, DD2.2, DD2.3, DD2.4 выполнены на микросхеме

К131ЛН1.

ИМПУЛЬСНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ

VD1

R13

R14VD5VT1

TV2

+10В

К1

УЭ1

Рисунок 12.

Сигнал (пачку импульсов) с логических элементов необходимо усилить для

непосредственного использования для управления тиристором, а также выполнить

гальваническую развязку системы управления и силовой части. Для этого

используется высокочастотный транзисторный однотактный преобразователь,

выполненный на транзисторе VT2, трансформаторе TV3, источнике питания +10 В,

диодах VD1, VD5 и резисторах R1, R5, R13, R14.

В качестве трансформатора применен импульсный микротрансформатор

МИТ4В с коэффициентом трансформации равным 1 и максимальным током до 200

мА.

При открытом состоянии VT1 энергия через разделительный трансформатор

передается в нагрузку (на тиристор). Ток разряда трансформатора замыкается

через диод VD5.

В данном случае применен транзистор КТ815Б.

Сопротивление R5 находим из условия обеспечения коэффициента насыщения

qc=c2. Сопротивление обмотки трансформатора равно 0.3 Ом.

W 21Э

ВХ

R h

U 0.3 40 5

R5 3.3 Ом

q U 2 10



    

В качестве диода VD5 выбирается элемент 2А526А-5, рассчитанным на

частоту 35KГГц, максимальный прямой ток 100 мА, максимальное обратное

напряжение 40 В.

Практически все напряжение, приложенное к первичной обмотке VT2

трансформируется во вторичную обмотку, для управления тиристором необходимо

напряжение 4 В и ток 210 мА. Отсюда

П У

U U 10 4

R13 33 Ом, R14 20 R13 680 Ом

I 0.21

 

     

В качестве диода VD5 выбирается элемент КА537Б, рассчитанным на частоту

100KГГц, максимальный прямой ток 500KмА, максимальное обратное напряжение

150KВ.

ПРИЛОЖЕНИЕ

ПЕРЕЧЕНЬ ЭЛЕМЕНТОВ СХЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

№ Обозначение Наименование Количество

Примечани

1 2 3 4 5

DA1, DA2, DA3, DA4,

DA5, DA8, DA9,

DA10, DA11

К140УД1408А 9

2 DA6 КР(Ф)1006ВИ1 1

3 DA7 К1401СА3 1

4 DA13 К1401СА1 1

5 DD1 К131ЛА3 1

6 DD2 К131ЛН1 1

VT1, VT2, VT3, VT4,

VT5, VT6

КТ815Б 6

8 VD1, VD2, VD3, VD4 КА537Б 4

VD5, VD6, VD7, VD8,

VD9, VD10

2А526А-5 6

10 TV1 ОСМ-0,063-УХЛЗ 1

11 TV2, TV3, TV4, TV5 МИТ4В 4

R1, R2, R3, R4, R9,

R11

ТВО-1-10к 6

13 R5, R6, R7, R8 ТВО-0,25-3.3 4

14 R10, R12 ТВО-1-270к 2

15 R13, R15, R17, R19 ТВО-1-33 6

16 R14, R16, R18, R20 ТВО-1-680 6

17 R21 ТВО-1-10кОм 1

18 R22, R23 СПО-0,15 2

R24, R25, R26, R28,

R31, R32, R33, R35

ТВО-1-10к 8

20 R29, R30 ТВО-1-1к5 2

21 R27, R34 УЛИ-0,125-20к 2

22 R36, R37 ТВО-1-10к 2

R38, R39, R40, R42,

R43, R44, R45, R46,

R48, R49

ТВО-1-10к 10

24 R41, R47 УЛИ-0,125-20к 2

1 2 3 4 5

25 C1 КМ-3-М47 1

26 C2, C3, C4, C5, C6 КМ-3-3П 5

27 C7 КМ-3-М01 1

28 C8, C9, C11, C12 КМ-3-3П 4

29 C10, C13 КМ-3-М47 2

ПЕРЕЧЕНЬ ЭЛЕМЕНТОВ СИЛОВОЙ ЧАСТИ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

№ Обозначение Наименование Количество

Примечани

1 QF COMPACT NS100L STR22SE 1

VS1, VS2, VS3, VS4,

VS5, VS6, VS7, VS8,

VS9, VS10, VS11,

VS12

T142-40-15-6 12

R1, R2, R3, R4, R5,

R6, R7, R8, R9, R10,

R11, R12

ТВО-0,5-10 12

С1, С2, С3, С4, С5,

С6, С7, С8, С9, С10,

С11, С12

КМ-3-М47 12

5 Lл, Lп 2 0,216 Гн

ЛИТЕРАТУРА

1. Чебовский О.Г., Моисеев Л.Г., Сахаров Ю.В. Силовые полупроводниковые приборы: Справ. – М.:

Энергия, 1975

2. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника: Справочное руководство. Пер. с нем. – М.:

Мир, 1982

3. Малинин Р.М. Резисторы. - М.: Энергия, 1969

4. Гусев В.Н. Смирнов В.Ф. Электрические конденсаторы постоянной емкости. – М.: Советское

радио, 1968