Расчет параметров и выбор элементов силовой части

По техническим требованиям:

- амплитуда входного напряжения                                ;

- средний выходной ток                                        ;

- пульсации тока на частоте преобразования      ;

- частота преобразования                                     .

Диаграммы работы преобразователя приведены на рисунке 3.1. Диаграммы работы показывают работу одного непосредственного преобразователя т.к. диаграммы работы второго будут идентичны, за исключением сдвига в 180 градусов.

На вход преобразователя подается выпрямленное синусоидальное напряжение амплитудой 70В. На рисунке 3.1 показаны напряжения управления транзисторами с частотой преобразования 40 кГц. При расчете были заложены пульсации выходного тока в 10 процентов, но так как у нас два преобразователя включенных параллельно, то фактические пульсации будут в два раза меньше.

Действующий ток на выходе преобразователя рассчитывается по формуле:

 

                  (3.1)

 

Мощность нагрузки рассчитывается по формуле:

 

          (3.2)

 

Активное сопротивление рассчитывается по формуле:

 

                                     (3.3)

 

Максимальный ток в нагрузке рассчитывается по формуле:

 

                       (3.4)

 

При равном распределении мощности в обоих каналах получим ток каждого канала по формуле:

 

                                    (3.5)

 

Действующий ток нагрузки рассчитывается по формуле:

 

                                       (3.6)

 

Максимальные пульсации тока будут при относительной длительности импульса равной 0.5 и рассчитываются по формуле:

 

(3.7)

 

Определим индуктивность дросселя по формуле:

 

(3.8)

 

Расчет силового дросселя

Выбираем Ш - образный сердечник из материала N87 фирмы Epcos [7]. Конструктивные параметры которого приведены на рисунке 3.2 в мм.

В таблице 3.1. приведены эффективные параметры сердечника.

 

Таблица 3.1 - Эффективные параметры

C1, мм-1	Ae, мм2	Le, мм	Ve, мм3	AL, нГн/N2
0.27	535	147	78600	526(N87)

 

где C1 – коэффициент формы сердечника(Magnetic Core Factor);

Ae – эффективная площадь сечения магнитопровода;

Le – эффективная длина средней магнитной линии сердечника;

Ve – эффективный магнитный объем;

AL – индуктивность на виток.

Произведем расчет площади сердечника по формуле 3.9.

 

                                       (3.9)

 

Введем зазор . Магнитная постоянная

Подставим значения в формулу 3.10 и получим число витков

 

        (3.10)

 

округлим значение число витков до 15.

Индукция насыщения рассчитывается по формуле 3.11

 

(3.11)

 

Зададимся значением коэффициента укладки  и плотности тока

Необходимая площадь сечения провода:

 

                                   (3.12)

 

Определим площадь провода:

 

(3.13)

 

выполняется соотношение

Площадь провода диаметром равным 1.1 мм:

 

                (3.14)

 

Число жил в витке:

 

                                   (3.15)

 

округляем значение до 6 жил в витке.

Высота окна  вычисляем ширину окна

 

                      (3.16)

 

Таблицы обмоточных данных приведены в Приложении Б.

 

Выбор выходных диодов

Начальными параметрами для выбора силового диода являются максимальное обратное напряжение и максимальный средний ток через диод. Наибольший средний ток на диодах будет при максимальном выходном токе стабилизации т.е. при 70А на выходе преобразователя при коротком замыкание в нагрузке. Преобразователе имеет два одинаковых канала которые делят средний ток по полам, поэтому максимальный средний ток в диодах будет равен:

 

                                             (3.17)

очистка щелочной электродиализ устройство

Максимальное обратное напряжение на диоде будет во время открытого ключа VT1 (рис) и составляем максимально возможное входное напряжение.

Выберем диоды 80CPQ150 фирмы International Rectifier[8]. В одном корпусе содержаться два диода Шотки. Параметры диода:

I_F(AV)=80 А – среднее значение прямого тока в диоде при температуре t=90°C;

V_R=150 В – максимальное обратное напряжение;

V_FM=1.09 В – максимальное прямое напряжение при t=25°C (из графика в документации).

Определим максимальные статические потери в диоде:

 

(3.18)

 

Общие потери в выходных диодах:

 

          (3.19)