Курсовой проект. Задание

Задание
Техническое задание: исходную информацию для разработки автономного преобразователя дает техническое задание.
Оно содержит исчерпывающее:
описание требований, которые предъявляются к преобразователю как источнику питания некоторой нагрузки (величина напряжения нагрузки, тока нагрузки, допустимые отклонения их средних и/или действующих значений и допустимые пульсации и т.п.);
описание того источника или источников энергии, которые питают сам преобразователь, т.е. указываются допускаемые отклонения их напряжений и токов, требования к преобразователю как к нагрузке;
дополнительные требования, как то: снижение массы и габаритов устройства, максимальное снижение потерь мощности и т.п.

Задание
В задании, как правило, не содержатся конкретные требования к внутренней структуре преобразователя и способам достижения характеристик преобразователя, удовлетворяющих указанным выше требованиям.
Структуру преобразователя нужно обоснованно выбрать самостоятельно.

Задание: пример 1
Разработать статический преобразователь, предназначенный для питания однофазной нагрузки переменного тока. Действующая величина напряжения нагрузки 110 В (с отклонением не более ±5 В). Частота напряжения нагрузки 60±1 Гц. Мощность нагрузки может быть в диапазоне от 0 до 3 кВт, с cos ϕ не менее 0,8 (индуктивный или емкостной характер). Коэффициент гармоник напряжения нагрузки не более 4%.
Питание преобразователя осуществляется от источника постоянного напряжения, величина этого напряжения составляет от 50 В до 75 В (аккумуляторная батарея).
Критичными показателями являются масса и габариты преобразователя (которые необходимо уменьшить). Обеспечить потенциальную развязку первичного источника питания и нагрузки.

Задание: пример 2
Разработать статический преобразователь, предназначенный для питания нагрузки постоянного тока. Величина напряжения нагрузки регулируется в пределах 390В - 420В и поддерживается с точностью ±2,5 В. Мощность нагрузки может быть в диапазоне от 0 до 10 кВт, коэффициент пульсации напряжения нагрузки не более 0,5%.
Питание преобразователя осуществляется от трехфазной сети переменного синусоидального напряжения с частотой от 396 Гц до 404 Гц с действующим линейным напряжением от 200В до 240 В.
Преобразователь должен обеспечивать потенциальную развязку первичного источника питания и нагрузки. Критичными показателями являются масса и габариты преобразователя (которые необходимо уменьшить).

Содержание
1. Обзор существующих схемных решений преобразователей, которые могут быть применены для решения поставленной задачи. Необходимо указать их основные преимущества и недостатки применительно к заданным условиям. Не требуется приводить обоснование указанных свойств, достаточно ограничиться ссылками на литературные источники, если это возможно.
На основе этих сведений произвести обоснованный выбор структуры преобразователя и схемного решения для каждого из его узлов.

Содержание
1.
сеть
Трансформатор
(на частоте сети)
Управляемый
выпрямитель
по схеме
Ларионова
Фильтр
Нагрузка
Система управления
сеть
Трансфор-
матор ВЧ
Неуправляемый
выпрямитель
по схеме
Ларионова
Фильтр
Нагрузка
Выпря-
митель
Фильтр
Автономный
инвертор
напряж. (ВЧ_
Система управления

Содержание
2. Выбор и расчет элементов силовых фильтров. При этом требуется взять из задания требования по пульсациям токов и напряжений дросселей и конденсаторов фильтров. Как правило, не все величины пульсаций напрямую следуют из приведенных в задании данных. В этом случае требуется аргументировано выбрать величины этих пульсаций, опираясь на целесообразность их величины исходя из принципа работы устройства. Зная пульсации токов и напряжений и применяя одну из известных методик расчета фильтров, рассчитать величины индуктивностей дросселей; емкости конденсаторов. Также рассчитать требования к трансформаторам, входящим в состав устройства, как то: коэффициент трансформации; токи и напряжения обмоток и др.

Содержание
3. На основании расчета предыдущего пункта построить зависимости токов и напряжений (или потенциалов) от времени, полностью характеризующие работу устройства в номинальном режиме. Как правило, должны быть построены зависимости для токов, протекающих через каждый силовой ключ устройства, напряжений, блокируемых каждым силовым ключом устройства, токов и напряжений обмоток трансформаторов, а также другие токи и напряжения, необходимые для полного описания режима работы. Если работа элементов, в т.ч. силовых ключей, характеризуется симметрией, то несколько ключей и других элементов могут работать в одинаковых режимах. В этом случае достаточно построить зависимости для какого-либо одного элемента.

Содержание
4. На основании проведенных расчетов и приведенных в задании диапазонов изменения параметров режима работы выдвинуть требования к силовым ключам устройства. А именно: коммутируемые токи и напряжения ключей; средние, действующие и амплитудные токи каждого ключа; частота коммутации.
Пункты 2-4 могут быть выполнены с помощью аналитических расчетов или численного схемотехнического моделирования работы преобразователя в одной из применяемых систем моделирования.

Содержание
5. Дать рекомендации по выбору силовых ключей устройства (например, тип силовых транзисторов - МДП, БТИЗ; диодов - диод на основе pn-перехода или диод Шоттки и т.п.). Выбрать типы силовых полупроводниковых приборов из серийно выпускаемых. Рассчитать потери мощности в приборах. Также осуществить выбор конденсаторов силовых фильтров. Сформулировать требования к дросселям силовых фильтров (индуктивность, максимальный и действующий ток обмотки) и трансформаторам (коэффициент трансформации, действующие токи обмоток, ограничения на величину индуктивности рассеяния и индуктивности намагничивания).

Содержание
5. Также:
Описать требования к системе управления и принцип ее работы (не разрабатывая саму систему), как то: частоты и длительности формируемых управляющих импульсов в диапазоне заданных параметров режима; принцип (алгоритм) их формирования на основе измерения токов и напряжений в цепях устройства и т.п.