Управляемый микроконтроллером выпрямитель

Задание на курсовой проект

Спроектировать управляемый выпрямитель по трёхфазной мостовой схемы и управляемый микроконтроллером, обладающий следующими параметрами:

· Область регулируемого напряжения 10 – 250 В;

· Максимальный выпрямленный ток 75 А;

· Схема выпрямления 3-х фазная, мостовая;

· Силовые выпрямляющие элементы оптотиристоры;

· Схема управления микроконтроллерная;

Аннотация

Задачей данного курсового проекта является разработка управляемого выпрямит большой мощности, обладающего высоким КПД и высокой точностью и стабильностью управляемого напряжения.

Пояснительная записка к курсовому проекту состоит из теоретической и собственно проектной части. Теоретическая часть включает в себя обзор стандартных схем построения управляемых выпрямителей, описаны достоинства и недостатки каждой схемы.

Проектная часть содержит принципиальную схему управляемого выпрямителя с ее обоснованием и расчетом

.

Содержание

Введение. 6

Управляемые выпрямители. 7

Однофазный управляемый выпрямитель. 7

Однофазный управляемый выпрямитель со средней точкой. 7

Однофазная мостовая схема управляемого выпрямителя. 8

Трёхфазный управляемый выпрямитель с нулевым выводом 8

Мостовой трёхфазный управляемый выпрямитель. 8

Описание работы схемы 9

Управление выпрямителем и контроль. 10

Расчёт параметров силового трансформатора. 11

Выбор вентилей. 12

Расчет температуры нагрева вентиля. 13

Регулировочная характеристика преобразователя. 14

Расчёт системы управления тиристорами. 16

Расчёт параметров компонентов схем питания. 17

Выбор микроконтроллера и расчёт параметров его периферийных устройств. 18

Заключение. 20

Список использованной литературы 21

Приложение. 22

Введение.

Постоянный прогресс в области электроники приводит к непрерывному совершенствованию элементной базы электронных устройств, что дает возможность разрабатывать новые устройства, которые по сравнению с разработанными ранее устройствами обладают важными преимуществами такими как:

· улучшение основных параметров;

· повышение надёжности;

· простотой схемной реализации;

· удобством в эксплуатации устройств;

· универсальность;

· более низкой себестоимостью;

и др.

С развитием силовой электроники проявляется всё большая потребность в универсальных силовых выпрямителях и особенно в управляемых.

Теперь с развитием микроконтроллерной отрасли и появлением оптотиристоров на большие токи и напряжения появилась возможность спроектировать управляемые выпрямители по очень простой схеме.

Применение оптотиристоров привело к упрощению выходной части схемы управления.

Применение микроконтроллеров позволило:

· упростить схему управления буквально до одной микросхем;

· включить в себя функцию контроля входных и выходных напряжений;

· автоматически регулировать выходного напряжения по заданному алгоритму в зависимости от внешних факторов;

· удалённому контролю и управлению выпрямителем.

Управляемые выпрямители

Управляемые выпрямители на тиристорах позволяют:

1) выпрямлять переменное напряжение;

2) регулировать величину среднего значения этого напряжения Ud (постоянную составляющую).

Регулирование ведется за счет задержки момента включения очередного вентиля Среднее значение выпрямленного напряжения Uda , определяемые заштрихованной площадью, будет меньше Ud0. Чем больше угол задержки a, тем меньше Uda .

Приведём упрощённые типичные схемы силовых частей управляемых выпрямителей с описанием каждой достоинств и недостатков.

Однофазный управляемый выпрямитель

Достоинства: минимальное количество, простота реализации., простота системы управления.

Недостатки: низкий КПД , высокая пульсация выпрямленного напряжения.

Однофазный управляемый выпрямитель со средней точкой

Достоинства: разгрузка режима работы тиристоров, высокий КПД.,. низкая пульсация выпрямленного напряжения

Недостатки: усложнённая система управления, увеличенный размер трансформатора

Однофазная мостовая схема управляемого выпрямителя

Достоинства: оптимальное использование возможностей трансформатора,, высокий КПД.,. низкая пульсация выпрямленного напряжения.

Недостатки: усложнённая система управления, большое число элементов схемы выпрямления.

Трёхфазный управляемый выпрямитель с нулевым выводом

Достоинства: возможное создание выпрямителей большой мощности , высокий КПД, низкая пульсация выпрямленного напряжения, простота реализации.

Недостатки: сложная система управления, неэффективное использование возможностей трансформатора

Мостовой трёхфазный управляемый выпрямитель

Достоинства: возможное создание выпрямителей большой мощности , высокий КПД, низкая пульсация выпрямленного напряжения, простота реализации, эффективное использование возможностей трансформатора

Недостатки: сложная система управления, , большое число элементов схемы выпрямления.

Описание работы схемы

На основе 3-х фазной мостовой схемы конструируются самые мощные выпрямители, обладающими КПД близким к 100%.

Трансформатор Тр1 выполняет функции гальванической развязки выпрямленного напряжения с питающей сетью, а также для согласования уровней напряжений питающей сени и выпрямляемого напряжения.

Преобразование переменного напряжения в постоянное основано на свойстве вентилей пропускать ток только в одном направлении. В качестве силовых выпрямляющих вентилей выберем оптотиристоры VO1 – VO6 , что позволит исключить из схемы управления тиристорами импульсные трансформаторы.

Регулирование уровня напряжения ведется за счет задержки момента включения очередного вентиля. Среднее значение выпрямленного напряжения будет меньше выпрямляемого напряжения на вторичной обмотке трансформатора Тр1. Чем больше угол задержки a, тем меньше выпрямленное напряжение .

Для усиления тока, который может обеспечить микроконтроллер до тока, необходимого для отпирания тиристора используются транзисторы VT1 – VT6, включённые по схеме с общим эмиттером. Надёжное закрывание транзисторов VT1 – VT6 обеспечивается подачей отрицательного напряжения на базы через резисторы R23, R33, . ,R73, которое получено путём добавления диодов VD21, VD31, … , VD71 в эмиттерные цепи. Начальный ток диодов задают резисторы R24, R34, . , R74

1	2	3	4