Расчет коммутатора переменного напряжения
Курсовой проект - Физика
Другие курсовые по предмету Физика
p>.1 Выбор блок-схемы системы управления коммутатором
В соответствии с вариантом курсового проекта выбираем блок-схему, представленную на рисунке 2. Она состоит из трех идентичных систем управления для каждой фазы.
ИФ - избирательный фильтр, предназначенный для выделения первой гармоники синусоидального сигнала синхронизации, выполняет функции повышения помехозащищенности системы управления.
ДППВ - двухполупериодный прецизионный выпрямитель.
ЛЭС1 - логический элемент сравнения, формирующий рабочий фронт в момент времени, когда опорное напряжение сравнивается с мгновенным значением напряжения выходного сигнала ДППВ.
ГПН - генератор пилообразного напряжения, формирует на рабочем участке линейно падающий однополярный сигнал, нормированный по длительности и амплитуде.
ЛЭС2 - логический элемент сравнения, формирующий рабочий фронт в момент времени, когда напряжение управления сравнивается с мгновенным значением напряжения выходного сигнала ГПН.
УД - устройство дифференцирования. Формирует короткий управляющий импульс, синхронизированный с рабочим фронтом выходного сигнала ЛЭС2.
ИУ - импульсный усилитель. Работает в ключевом режиме и предназначен для усиления по току и напряжению сигнала с выхода устройства дифференцирования.
ЯГР - ячейка гальванической развязки. Предназначена для согласования выходного сигнала импульсного усилителя с цепями силовых тиристоров. Дополнительно ЯГР осуществляет требования техники безопасности - гальваническую развязку цепи системы управления с цепями силовых тиристоров.
В качестве базового операционного усилителя применен операционный усилитель марки КР140УД8. Его основные технические характеристики сведены в таблицу 4.
Таблица 4 - Основные технические характеристики ОУ КР140УД8
ПараметрЗначениеПараметрЗначениеНапряжение питания Выходной ток Максимальное выходное напряжение
Максимальное входное напряжение
Коэффициент усиления Ток покоя Входной ток Граничная частота
.2 Разработка принципиальной схемы каждого блока системы управления
.2.1 Разработка принципиальной схемы избирательного фильтра
Принципиальная схема избирательного фильтра ИФ представлена на рисунке 3.
Рисунок 3 - Принципиальная схема избирательного фильтра
Сопротивление входной цепи
.
Сопротивление цепи обратной связи
.
Передаточная функция фильтра
.
Для расчета и выбора элементов корректирующих цепей избирательного фильтра исходной информацией является:
Откуда следует, что .
Основные параметры передаточной функции
,
.
Сопротивления резисторов и примем равными базовому значению сопротивления, равному 75 кОм.
Значения оставшихся элементов
,
.
По ряду Е24 принимаем подходящие значения:
,
.
На рисунке 4 представлены ЛАЧХ и ФЧХ ИФ, полученные в среде Electronics Workbench.
Рисунок 4 - ЛАЧХ и ФЧХ ИФ
Конденсатор С1 - марки .
Конденсатор С2 - марки .
Резисторы R1 и R2 - марки .
Операционный усилитель D1 - марки КР140УД8.
.2.2 Разработка принципиальной схемы двухполупериодного прецизионного выпрямителя
Принципиальная схема ДППВ приведена на рисунке 5.
Рисунок 5 - Принципиальная схема ДППВ
ДППВ состоит из двух одинаковых однополупериодных прецизионных выпрямителей, инвертирующего каскада и сумматора.
Однополупериодные прецизионные выпрямители собраны на ОУ D2 и D5. Выпрямление осуществляется за счет разного значения сопротивления обратной связи для различных полярностей выходного сигнала. При положительном выходном сигнале сопротивление обратной связи определяется сопротивлением открытого перехода диода V2. При отрицательном выходном сигнале сопротивление обратной связи выпрямителя определяется сопротивлением открытого перехода диода V1 и резистора R5. При отрицательном входном сигнале напряжение на выходе практически не зависит от него и равно падению напряжения на открытом диоде V2 (примерно 0,7 В):
;
при положительном входном сигнале напряжение на выходе равно:
.
Инвертирующий каскад, собранный на D3, инвертирует входной сигнал для второго выпрямителя. Предназначен для обеспечения двухполупериодного выпрямления.
Суммирующий каскад, собранный на D4, предназначен для сложения выходных сигналов однополупериодных выпрямителей.
В качестве диодов используются диоды марки КД-510. Для обеспечения 1%-ой ошибки необходимо, чтобы ток в цепи обратной связи определялся выпрямителем:
.
Для КД-510 . Значит необходимо, чтобы ток обратной связи был равен .
Для этого при минимальном значении выходного напряжения (напряжения падения на открытом диоде), сопротивление обратной связи
.
Принимаем по ряду Е24 R5=3,3 кОм.
Для обеспечения единичного коэффициента усиления необходимо чтобы
R5=R3=3,3 кОм.
Для обеспечения единичного коэффициента усиления инвертирующего суммирующего каскадов принимаем значения оставшихся резисторов, равного базовому значению сопротивления.
На рисунке 5 элементы:
ОУ D2-D5 - марки КР140УД8,
резисторы R3, R5, R9, R11 - марки ,
резисторы R4, R6, R7, R8, R10 - марки .
.2.3 Разработка принципиальной схемы логического элемента сравнения ЛЭС