Xreferat.com » Рефераты по схемотехнике » Измерение потерь в дроссе

Измерение потерь в дроссе

Московский Энергетический Институт

(технический университет)

кафедра ЭИ


Курсовая работа

По теме: ”Измерение потерь в дросселе.”


Группа: ТФ-13-98

Студент: Поярков М.Ю.

Научный руководитель: Комаров Е.В.


Москва 2002г.

Содержание:

1. Техническое задание____________________________________________3

2. Введение и цель работы__________________________________________3

3. Анализ технического задания_____________________________________4

4. Реализация технического задания. Разработка структурной

схемы ___________________________________________________________7

5. Анализ элементов структурной схемы. Расчет узлов схемы

Измерение мощности потерь _____________________________________9

5.1 Блок управления драйвером________________________________9

5.2 Управление ключами с помощью драйвера___________________10

5.2.1 Ключи ___________________________________________12

5.3 Измерительная схема _____________________________________14

5.3.1 Фильтрация сигнала _______________________________14

6. Выводы _______________________________________________________14

7. Литература ____________________________________________________15

8. Приложение ___________________________________________________16


1.Техническое задание.

Разработать устройство измеряющее потери в дросселе, при следующих параметрах электрической цепи:

ч

Рис 2

астота работы устройства f=(10100) кГц, среднее значение тока I0=(120)А,,индуктивности катушки дросселя .

I

Рис 1

I0

t

E

T

t



необходимо обеспечить работу схемы (см рис1) в импульсном режиме, т.е. ток и напряжение должны изменяться как показано на рис2.


2. Введение и цель работы.

В настоящее время существует несколько методов оценки потерь в дросселе, при чем, большинство из них могут только качественно оценить потери в дросселе. Для реализации количественной оценки потерь было необходимо большое количество элементов, несколько источников питания.

Целью данной работы является разработка алгоритма и схемы измерения, позволяющей использовать меньшее число элементов и количественно оценить электрические потери, возникающие в дросселе при наличии в нем активного сопротивления. Благодаря появлению новой технической базы это стало возможным.


3. Анализ технического задания.

Для решения данной задачи необходимо рассмотреть несколько случаев, которые характеризуют процессы протекающие в дросселе.

Рис 3

В начале, рассмотрим идеальный случай, когда в дросселе отсутствует активная часть сопротивления. (см рис 3)

L L



E E

В данном случае среднее значение тока

, где - минимальное значение тока;

- максимальное значение тока;

; ;

; ;

Таким образом, при заданных значения i и L, мы можем, изменяя напряжение менять тем самым частоту работы схемы.


Теперь рассмотрим тот же случай при помощи гармонического анализа. Функцию напряжения E(t) (см рис2) можно представить в виде ряда Фурье.

Функцию тока I(t) (cм рис3) также можно представить аналогичным способом.

То есть:

,

,

;

0

T/2

=

После прохождения сигналов I(t), E(t) через усилитель, данные функции примут следующий вид :


Мощность потерь в дросселе определяется следующей формулой:

;

P – это мощность, которая будет на выходе умножителя без сигнала на его входе, т.е. это погрешность нуля.

При E=24 B, L=10-4 Гн, fт1 =107 МГц, fт2 =106 МГц, ;

Для n=1

Теперь рассмотрим случай, когда дроссель не идеальный, т.е. в дросселе присутствует активная часть сопротивления.

Тогда,

, где

Запишем эту функцию через ряд

Фурье, тогда для 0


t


Д

t

ля случая n=1


для тех же значений L, E, T, R=10 Ом, 1 , 2.

P1=14.6751 Вт.

Теперь рассмотрим следующий промежуток времени T/22


t


Функция напряжения E(t):

для тех же значений L, E, T, R=10 Ом, 1 , 2. P2=14.6752 Вт.

P= P1 +P2=29.3503 Вт.


3. Реализация технического задания. Разработка структурной схемы.

Д

Рис 4

ля реализации поставленной задачи необходимо разработать схему, которая обеспечивала бы заданные режимы работы. Эта схема имеет следующий вид(см рис4 ).

U11 U22

К3



R0






Рис. 4.1

К1

U2

U1





X

Фильтр


U1


U2

рис 4.2


Рассмотрим работу данной схемы:

Ток, протекающий через дроссель, при помощи катушки преобразуется в напряжение с помощью прибора под названием LEM.Это бесконтактный датчик тока. Он сделан на основе влияния магнитного поля на датчик Холла. Провод, по которому течёт ток намагничивания, продевается в отверстие LEM–а, а на выходе получаем напряжение пропорциональное току в проводе.

Это напряжение подается на вход следующего элемента структурной схемы.

Этим элементом является устройство сравнения, в котором сравнивается напряжение с LEM-a с напряжениями U11 и U22 , которые соответственно эквиваленты I1 и I2.

Рис 5

Далее, с устройства сравнения сигнал подается на цифровую микросхему, осуществляющую контроль над состояниями ключей. Эта микросхема называется драйвер. В зависимости от цифровых уровней поступающих на драйвер он либо открывает, либо закрывает ключ. В данном применении ключи открываются и закрываются по очереди, формируя сигнал на дросселе представленный на рис 5.

I, A



T, c



5. Анализ элементов структурной схемы. Расчет узлов схемы.

Измерение мощности потерь.

Электрическая схема прибора изображена в приложении №1.


5.1 Блок управления драйвером.

Схема, реализующая управление драйвером изображена на рис.9. Cигнал с LEM-а приходит на триггеры Шмидта. Триггеры реализованы на компараторах LM311 фирмы National Semiconductor.

Основные параметры компаратора LM311 представлены в таблице 1


Табл 1

Параметры

Значения

Напряжение питания

0-36В

Входное напряжение

15В

Входной ток

0-50мA

Напряжение смещения

0,7мВ

Входной ток

60нА

Ток смещения

4нА

Коэффициент усиления

200В/мВ


Рис 9




R DD3


S

Q



UОС


Q--




U22



Для расчета напряжений срабатывания и отпускания, найдем коэффициент передачи LEM-а , отсюда мы видим, что где . Теперь мы можем вычислить номиналы резисторов R1 и R2 из формулы

Таблица 2

RS-триггер, стоящий после триггера Шмидта, выполняет функцию по управлению драйвером. Поочередно изменяя логический сигнал на выходе RS-триггера, мы изменяем значения сигналов на выходе драйвера, т.е. что соответствует поочередному включению и выключению ключей. Зависимость сигнала на выходе RS-триггера от значений сигналов на его входе представлена в таблице 2.


R

S

Q

Q_

1

0

1

0

0

1

0

1

0

0

Qn-1

Qn-1

1

1

X

X

5.2 Управление ключами с помощью драйвера

Для управления ключами мы выбрали драйвер фирмы Harris Semiconductor. Его основные технические характери

стики представлены в

таблице 3.


Таблица 3

Параметры

Значения

Напряжение питания(Vdd ,Vсс)

0-16 В

Выходное напряжение (HO)

Vdd-0.4 В

Выходное напряжение (LO)

0-Vcc

Время срабатывания

10нсек

Напряжение логической “1”

9,5-VddВ

Напряжение логического “0”

0-6B

Д

Рис 10

ля пояснения работы драйвера изобразим его временную диаграмму (рис.10).




Микросхема используется по стандартной схеме подключения изображённой на рис.11


Рассчитаем навесные элементы, показанные на рис 11. Элементы С1 , С2, D1 ,D2 – соответственно бутстреповская ёмкость и бутстреповский диод (bootstrap). Согласно рекомендации фирмы изготовителя драйвера, выбираем емкости С1 =С2 =30.5 нФ.

К бутстреповскому диоду ставят два условия. Во-первых, он должен полностью блокировать обратное напряжение. Во-вторых, он должен быть быстродействующим. Выбираем диодUF4002, с временем срабатывания 25 нсек.


5.2.1 Ключи

В схеме, мы применяем ключи IRF3205 фирмы International Rectifier. Основные технические характеристики представлены в таблице 4.

Таблица 4


Параметры

Значения

Время нарастания переднего фронта Id(on)

14нсек

Время спада заднего фронта td(off)

43нсек

Полный заряд бызы QG

170нКл

5.3 Измерительная схема, Измерение мощности.

Схема, реализующая измерения потерь в дросселе изображена

на рис. 12.


C 4



C 5



Для измерения потерь в дросселе нам необходимо два сигнала Ux - напряжение на дросселе и Uy – напряжение эквивалентное току проходящему через дроссель.

В качестве перемножителя берем AD734 фирмы Analog Devices. Навесные элементы C4 =C5=0.1 мкФ. Основные технические данные приведены в таблице 5.


Таблица 5


Параметры

Значения

Функция преобразования

Статическая ошибка преобразования

Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту
Нужна помощь в написании работы?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Пишем статьи РИНЦ, ВАК, Scopus. Помогаем в публикации. Правки вносим бесплатно.
Страницы: 1 2

Похожие рефераты: