2 Выбор системы управления

Обобщенная структурная схема системы управления приведена на рис. 3.1.

Рисунок 3.1 – структурная схема системы управления

Здесь:

Д – датчик тока;

СУ – согласующее устройство;

∑ - суммирующий усилитель;

УК – устройство коррекции;

Пр – широтноимпульсный преобразователь;

УМ – усилитель мощности;

ИОН – источник опорного напряжения.

Рассмотрим каждое звено структурной схемы в отдельности:

Датчик тока:

Датчик тока (рис.3.2) служит для формирования тока, пропорционального выходному стабилизируемому параметру.

В качестве датчика тока используем шунт ШСМ 75-0,1-5А.

Рисунок 3.2 –резистивный датчик тока

Согласующее устройство:

Согласующее устройство нужно для согласования уровня выходного напряжения датчика с уровнем необходимого напряжения для работы стабилизатора.

Для датчика тока в качестве согласующего устройства используется инвертирующий ОУ (рис.3.3), который усиливает сигнал до уровня, удобного для дальнейших преобразований.

Рисунок 3.3 –Инвертирующий ОУ.

Источник опорного напряжения:

ИОН предназначен для создания эталонного напряжения стабильного во времени и независящего от температуры. Схема ИОН, используемого в преобразователе, изображена на рисунке 3.6.

Рисунок 3.6 – Схема источника опорного напряжения

Дифференциальный усилитель:

Рисунок 3.7 – Схема дифференциального усилителя.

Широтноимпульсный преобразователь:

ШИМ-преобразователь предназначен для преобразования сигнала с выхода интегратора в импульсы определенной длительности.

Структурная схема широтноимпульсного преобразователя приведена на рис.3.7:

Рисунок 3.7 – Структурная схема широтноимпульсного преобразователя

ГЛИН – генератор линейно изменяющегося напряжения:

В нашем устройстве вместо ГЛИНа будем использовать ГПН – генератор пилообразного напряжения со стабилизатором тока. Его принципиальная схема приведена на рис.3.8:

Рисунок 3.8 – Схема ГПН со стабилизатором тока.

Задающий генератор:

Задающий генератор предназначен для генерирования импульсов, которые необходимы для запуска генератора линейно нарастающего напряжения.

Рис.1.4.5 - Схема автоколебательного мультивибратора на операционном усилителе

3 Расчёт элементов

3.1 Расчет силовой части схемы.

Ток первичной обмотки трансформатора:

Коэффициент трансформации:

,

где:

U1- входное напряжение принимаем равным 160В, учитывая, что максимальный ток возникает при минимальном напряжении;

U2 = 2Uвых, т.к. сигнал во вторичной обмотке – это прямоугольные импульсы сγ= 0.5. Следовательно,U2 = 40В.

Отсюда:

Ток первичной обмотки:

По результатам расчетов был выбран n-канальный полевой транзисторIRF730 со следующими параметрами:Uси_max=400В,Iс_max=5.5А. Преимуществом данного транзистора является невысокая стоимость.

Рассчитаем номинальное сопротивление нагрузки схемы:

Рассчитаем выходной фильтр из условия:

Rn>>

Отсюда: C>>

Выберем конденсатор К73-17 имп, 1 мкФ, 250 В, 5%.

Рассчитаем максимальное обратное напряжение, прикладываемое к диодам выпрямителя:

Ток, протекающий через диоды выпрямителя: Ivd=I1=0.75A.