допустимої амплітудою змінної складової конденсатора, задамося значенням К? П=0,05, що задовольняє більшості використовуваних конденсаторів. Враховуючи, що коефіцієнт пульсацій на виході однофазного мостового випрямляча КП=0,67, визначимо коефіцієнт згладжування фільтра як:
Розрахуємо вхідний фільтр:
Індуктивність вибирається з умови безперервності струму в дроселі за виразом:
Вибираємо дросель L1 - Д256. Обмотки дроселя з'єднуємо послідовно. Загальна індуктивність дорівнює lф=0,08 Гн, а допустимий струм підмагнічування 1,1 А.
Розрахуємо конденсатор вхідного фільтра:
В якості вхідного конденсатора виберемо конденсатор C3 - К50-29 - 300 В - 10 мкФ.
Для виключення резонансних явищ має дотримуватися умова:
2.4 Розрахунок силового інвертора напруги
Силовий інвертор виконаний на базі двотактного перетворювача з виведенням середньої точки трансформатора. Інвертор перетворює постійну напругу АБ в змінну напругу на виході СГЕП. Частота перемикання транзисторів інвертора fРУ=22 кГц.
До найбільш важливим моментам розрахунку слід віднести розрахунок параметрів і вибір силового транзистора [1, 4, 5]. Необхідними параметрами для вибору транзистора є струм у відкритому стані і напруга, що прикладається до транзистора в закритому стані.
У схемі інвертора напруга, що прикладається до закритого транзистору, визначається напругою джерела живлення. Джерелом живлення є АБ з максимальною напругою UАБmax=44 В. У схемі силового інвертора, напруга на закритому ключовому транзисторі складається з напруги харчування UАБ і ЕРС первинної полуобмоткі, яка в даний момент розімкнути. Оскільки коефіцієнт трансформації цих обмоток дорівнює 1 (обмотки з однаковим числом витків), перенапруження на ключовому транзисторі досягає:
Максимальний струм, що протікає в стокової ланцюга транзистора, визначається за виразом:
Струмом намагнічення трансформатора можна знехтувати, тому він становить одиниці відсотків від вихідного струму, наведеного до первинної обмотки. З урахуванням коефіцієнта запасу, порядку 70% по кожному параметру, вибираємо MOSFET-транзистори VT2, VT3 - IRF3315 фірми International Rectifier з параметрами: UСІmax=150 В; IСmax=27 А; IСімп=108 А; RСІ=0,07 Ом; tВКЛ=32 нс, tВИКЛ=38 нс, Cвх=1300 пФ.
У структурі даних транзисторів присутні паразитні діоди, які в даній схемі виконують функції зворотних діодів. Зворотні діоди забезпечують повернення реактивної енергії в конденсатори на вході інвертора і формування нульових пауз в вихідній напрузі інвертора.
При роботі транзистора на індуктивне навантаження без RCD-ланцюгів як при включенні, так і при виключенні виникають ситуації, коли при напрузі на транзисторі, рівному подвоєному напрузі джерела харчування, по ньому протікає максимальний струм, збільшуючи динамічні втрати. Для зменшення динамічних втрат в транзисторі при його виключенні і захисту його від перенапруг використовують RCD-ланцюг. Сумарні втрати в транзисторі і RCD-ланцюга залежать від величини ємності конденсатора. При відношенні часу заряду конденсатора до напруги джерела живлення до часу вимикання транзистора, рівному 2/3, спостерігається мінімум динамічних втрат, і величина ємкості конденсатора визначається зі співвідношення:
Вибираємо конденсатори C20, C21 - К78-2 - 1000 В - 0,0022 мкФ ± 10%.
Діод, включений послідовно з конденсатором, вибирається з умов максимального імпульсного зарядного струму конденсатора, який дорівнює максимальному току транзистора, і зворотного напруги, що прикладається до діода, рівного подвоєному напрузі джерела живлення. Вибираємо діоди VD7, VD8 - 10CTQ150 фірми International Rectifier, що має характеристики: Uобрmax=150 В; Іпр=10 А; Uпр=0,73 В; tВОССТ=60 нс.
Опір зарядного резистора вибирається з умови обмеження струму заряду конденсатора RCD-ланцюга на рівні максимально допустимого імпульсного струму транзистора при комутації ключів в режимі холостого ходу при максимальній напрузі живильної мережі і визначається за виразом:
Приймаємо опір резистора RЗ=2 Ом. Розрахункова потужність зарядного резистора:
Вибираємо резистори R20, R21 - MF - 50 - 0,5 - 2 Ом ± 5%.
Розряд конденсатора RCD-ланцюга здійснюється при відкритому транзисторі, відносна тривалість включеного стану якого визначається як? =T ІМП/TM. При багаторазової модуляції з широтно-імпульсним регулюванням за синусоїдальним законом відносна тривалість відкритого ...
