Исследование и разработка программ расчета источников вторичного электропитания на ЭВМ
Отчет по практике - Компьютеры, программирование
Другие отчеты по практике по предмету Компьютеры, программирование
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра автоматики и вычислительной техники
ОТЧЕТ ПО ПРЕДДИПЛОМНОЙ ПРАКТИКЕ
Факультет:ИИСТ
Группа: 6112
Студент: А.А. Казанцев
Руководитель: Г.В. Кожарский
Санкт-Петербург, 2001
Введение
Название темы дипломной работы "Исследование и разработка программ расчета источников вторичного электропитания (ИВЭ) на ЭВМ". Целью работы является исследование способов организации ИВЭ, методов их расчета и последующая программная реализация методов. В рамках дипломной работы нельзя рассмотреть все направления в области проектирования ИВЭ, предполагается исследовать только небольшую часть и, следовательно, автоматизировать расчет только для некоторых устройств и типовых схем. В данной работе рассматриваются выпрямительные устройства и ключевые стабилизаторы напряжения.
Необходимость автоматизации расчета ИВЭ, то есть создание программной реализации на ЭВМ, обусловлена довольно сложным и длительным процессом ручного расчета. Создание программы позволит существенно сократить данный процесс. Кроме этого, исключаются возможные ошибки, которые могут возникнуть при ручном расчете.
1. Исследование ИВЭ
Источники вторичного электропитания являются неотъемлемой частью любого радиоэлектронного комплекса и в значительной степени определяют технико-экономические показатели аппаратуры.
Источники вторичного электропитания, входящие в состав РЭА, трудно поддаются миниатюризации ввиду наличия таких крупногабаритных элементов, как трансформаторы питания, сглаживающие дроссели, конденсаторы фильтров, радиаторы охлаждения. Поэтому в настоящее время постепенное совершенствование РЭА, направленное на улучшение их технических характеристик и расширение круга выполняемых задач, накладывает все более жесткие требования на параметры ИВЭ в части обеспечения потребителей электроэнергией высокого качества: с низким уровнем пульсаций и шумов, более высокостабильных, с малым внутренним сопротивлением и определенными параметрами переходных процессов. Эти повышенные требования в значительной мере усложняют процесс проектирования ИВЭ, делая его длительным и дорогостоящим.
Традиционные методы проектирования ИВЭ, основывающиеся на приближенных инженерных расчетах и отработке параметров на макете, вступили в противоречие с требованиями повышения технико-экономических параметров, сокращения сроков проектирования и уменьшения стоимости проектных работ.
Современная РЭА в своем составе имеет разветвленные системы вторичного электропитания (СВЭП), которые делятся на подсистемы по функциональному назначению потребителей. Подсистемы электропитания по способу осуществления преобразовательно-стабилизирующих функций могут выполняться централизованного, децентрализованного и комбинированного типов и реализуются, как правило, из отдельных функциональных узлов или их сочетаний. К функциональным узлам, широко применяемым в СВЭП, относятся: выпрямительные устройства (ВУ), сглаживающие фильтры (СФ), линейные компенсационные стабилизаторы напряжения и тока, ключевые стабилизаторы напряжения, статические преобразователи и др.
Большое место в РЭА занимают ИВЭ, которые выполняются по схеме рис.1 на выходные напряжения от 4 до 250 В и токи в нагрузке до 3 А.
Рис.1. Структурная схема ИВЭ с непрерывной стабилизацией напряжения: Т - трансформатор, В - выпрямитель, Ф - фильтр, РЭ - регулирующий элемент, ОС - обратная связь
Такие ИВЭ используются для широкого класса аналоговых устройств там, где требуются хорошая стабилизация и низкие уровни пульсации выходных напряжений. Учитывая, что этот класс источников питания составляет достаточно большую группу разрабатываемых ИВЭ и определяет обобщенный уровень технико-экономических показателей СВЭП, данное схемотехническое направление требует дальнейшего развития в части повышения уровня миниатюризации и унификации, улучшения характеристик по динамической стабильности и повышения надежности.
В настоящее время появилась необходимость создания ИВЭ с пониженным уровнем выходных напряжений до 5 В и токами потребления от 50 до 600 А и выше. Стремление уменьшить массу и габариты ИВЭ аппаратуры привело к необходимости использовать на практике устройства с бестрансформаторным входом и импульсным регулированием напряжения в первичной сети переменного тока.
а)
б)
Рис. 2. Структурные схемы бестрансформаторных ИВЭ с нерегулируемым преобразователем и стабилизатором напряжения (а) и с регулируемым преобразователем (б): В1, В2 - выпрямители; Ф1, Ф2 - фильтры; И - инвертор; СН - стабилизатор напряжения; НП - нерегулируемый преобразователь; РП - регулируемый преобразователь; ОС - обратная связь.
В ИВЭ с бестрансформаторным входом (рис. 2) переменное напряжение системы электроснабжения преобразуется бестрансформаторным ВУ в сравнительно высокое напряжение постоянного тока. На выходе СФ имеется ключевой стабилизатор, который понижает выпрямленное напряжение и осуществляет стабилизацию выходного напряжения ИВЭ. К выходу стабилизатора подключен статический преобр?/p>