Управляемый микроконтроллером выпрямитель

ΔP = U0 * IB + Rд * Kф2 * IB2,

гдеU0 - пороговое напряжение (напряжение отсечки), В;

IB - среднее за период значение прямого тока вентиля. А;

Rд - динамическое (дифференциальное) сопротивление прямой вольт-амперной характеристики вентиля в открытом состоянии , Ом ;

Кф = Iэф / IB - коэффициент формы тока , протекающего через прибор;

Iэф и IB - среднее по модулю и эффективное значение прямого тока, протекающего через вентиль .

В этом случае дополнительными потерями обычно пренебрегают .

ΔP = 1,15 * 25 = 28,75 Вт.

2 Эквивалентная температура полупроводниковой структуры определяется выражением

Tp-n = Tc + ΔP * RT

где Тс - температура окружающей среды (или охлаждающего агента при принудительном охлаждении) , °С;

RT - общее установившееся тепловое сопротивление,

(зависит от типа охладителя и интенсивности охлаждения), °С/Вт.

Tp-n = 60 + 28,75 * 0,3 = 69°

выполняться условие нормальной работы прибора

Тр-п ≤ [ Тр-п ]

69° ≤ 125°

Регулировочная характеристика преобразователя

Регулировочная характеристика преобразователя представляет собой зависимость среднего значения выпрямленного напряжения от угла открывания вентилей а. Вид регулировочной характеристики определяется типом нагрузки (индуктивная или активная) и схемой силовой части преобразователя .

В идеальном преобразователе при чисто индуктивной нагрузке (Lн = ∞) изменение напряжения нагрузки от максимального значения Udo до нуля происходит при изменении угла открывания тиристоров в пределах от нуля до 90 эл. град, Теоретическая регулировочная характеристика таких преобразователей описывается уравнением ~

Uda=Udo*cosα,

где Udo — среднее значение выпрямленного напряжения при α=0.

При реальной активно-индуктивной нагрузке (LН≠α ) в таких преобразователях, если α > 90 эл. град., наступает режим прерывистого тока и средние значения тока и напряжения нагрузки не равны нулю.

При чисто активной нагрузке (LН = 0) диапазон регулирования угла открывания вентилей и вид регулировочной характеристики преобразователя меняются.

Теоретическая регулировочная характеристика при чисто активной нагрузке описывается уравнениями:

для трехфазной мостовой схемы

Uda = Udo*cos α при 0°< α <60°;

Uda = Udo*[ l+cos(600 + α)] при 60°< α < 120.

Регулировочная характеристика

Расчёт системы управления тиристорами

Выберем по справочнику прибор со следующими параметрами:

· Тип прибора – КТ616А

· Максимальная рассеиваемая мощность коллектора – 0,3 вт.

· Максимальное напряжение коллектор-эмиттер - 20 В.

· Максимальное напряжение коллектор-база - 20 В.

· Максимальное напряжение эмиттер-база - 4 В.

· Максимальный постоянный ток коллектора - 400 мА.

· Максимальный импульсный ток коллектора - 600 мА.

· Статический коэффициент передачи тока в схеме с общим эмиттером - 40

· Напряжение насыщения коллектор-эмиттер при постоянном токе базы - 0,6 В.

· Граничная частота коэффициента передачи тока - 100 МГц.

Минимальное напряжение на коллекторе транзистора снижается до значения

Uк.мин = Uд.см + Uке.нас

Uк.мин = 0,7 + 0,6 = 1,3 В.

Значение резистора, задающего ток управления тиристором, определим по формуле

Rx2 = (Uп - Uк.мин) / Iу

Rx2 = (10 – 1,3) / 200 мА = 40 Ом.

Для обеспечения ключевого режима работы транзистора минимальный ток базы определим по формуле

IБ > IК / β

IБ > 200 мА / 70 = 2,9 мА.

Rx4 – резистор, задающий начальный ток на диоде смещения

Rx4 = Uп / Iд

Rx4 = 10 / 0,01 = 1 кОм.

Rx3 – резистор, обеспечивающий быстрое рассасывание электронов в базе транзистора

Rx3 = Uсм / IКБ0

Rx3 = 2 / 0,1 мА = 20 кОм.

Максимальное значение резистора, ограничивающего ток управляющего импульса, поступающего на базу по формуле

Rx1 < R2 / 10

Rx1 < 20 / 10 = 2 кОм.

Выходная нагрузочная способность микроконтроллера ограничивает минимальное значение резистора, ограничивающего ток управляющего импульса, поступающего на базу, рассчитываемое по формуле

Rx1 > U / I

Rx1 > 5 / 20 мА = 250 Ом.

Значение резистора, удовлетворяющее обоим условиям выберем равным 1 кОм.

Длину управляющих импульсов определим по формуле

tи ≥ tвкл=100 мкс.

Расчёт параметров компонентов схем питания.

Подберём диод VD1 по максимальному току, прямому току > 800 мА.

Выберем по справочнику прибор со следующими параметрами:

· Тип прибора – Д302

· Среднее за период значение прямого тока диода - 1 А.

· Прямое обратное напряжение диода - 200 В.

· Значение максимально допустимой частоты - 5 кГц.

Определим ёмкость Фильтрующего конденсатора С1 по длине периода RC – фильтра

5 /RC < f

5/ (20 * 6300 мкФ) < 50 Гц

Выберем электролитический конденсатор: 6300 мкФ x 16 В.

Питание для контроллера построим на стабилизаторе КР142ЕН5А и конденсаторах С4 : 0,1 и С5 100x10.

Выбор микроконтроллера и расчёт параметров его периферийных устройств

Требования, предъявляемые к микроконтроллеру:

• Наличие внутренней памяти программ и ОЗУ.
• Наличие EEPROM (Электрически перепрограммируемая память) – для хранения при отключении питания введённых значений уровня регулируемого напряжения и режима работы;
• Наличие сторожевого таймера для обеспечения гарантированно надёжной работы микроконтроллера.
• Наличие внутрисхемно реализованного АЦП.
• Наличие USART приёмо-передатчика для возможности управления и контроля на расстоянии или с помощью компьютера.

1	2	3	4