Расчет производится по методике изложенной в [4], на примере регулятора который должен обеспечивать:
-номинальное напряжение на выходе при коэффициенте пульсаций не более
-номинальную мощность на нагрузке , при диапазоне изменения выходного напряжения
Полагаем, что частота коммутации транзисторного ключа
Расчёт силовой части производится в следующей последовательности.
1.Средний ток на нагрузке и среднее значение выходного напряжения:
2.Диапазон изменения скважности в режиме непрерывного тока в дросселе
3. Индуктивность дросселя фильтра
4.Величина ёмкости конденсатора фильтра.
Для определения ёмкости конденсатора фильтра C рассчитаем произведение LC
Ёмкость С равна
Проверим обеспечивают ли параметры фильтра C и L заданный уровень пульсации выходного напряжения
T-период коммутации схемы управления.
Следовательно, уровень пульсаций выходного напряжения не превышает допустимый 2.2 В.
По результатам расчёта , учитывая максимальный уровень выходного напряжения, выбираем конденсатор серии К50-22 30 мкФ.
5. При расчёте и конструировании дросселя фильтра кроме его индуктивности L необходимо знать его следующие параметры:
- перед определением максимального значения тока вычислим коэффициент кратности тока по формуле
-максимальное значение тока
-действующее значение тока
-максимальное значение напряжения
Для выбора элементной базы транзисторного ключа и обратного тока диода определим значения токов и напряжений в этих элементах:
-максимальное значение тока в ключе и на диоде
- среднее значение тока в ключе
-среднее значение тока в диоде
-максимальное значение напряжения на ключе и на диоде равны
По результатам расчёта с учётом частоты переключения выбираем в качестве ключа силовой IGBT транзистор IRG4PSC71UD фирмы International Rectifier.
Основные параметры транзистора:
В качестве диода выбираем диод фирмы QUIETIR серии 60EPF.
Основные параметры диода:
Расчёт параметров дросселя.
Исходными данными для расчёта являются индуктивность L и средний ток нагрузки.
Расчёт производится по методике ,изложенной в [4].
1.Энергоёмкость дросселя
2. Минимальный необходимый объём магнитопровода
3. Объём магнитопровода выбранного сердечника
4. Величина немагнитного зазора.
5.Число витков обмотки дросселя
Принимаем W=12.
Для уменьшения влияния поверхностного эффекта, связанного с работой дросселя на большой частоте, выбираем для обмотки провод ПЩ диаметром 2.5 мм, состоящего из параллельных проволочек диаметром 0.1мм.
6. Определим максимальную магнитную индукцию в магнитопроводе
Значение B меньше, чем индукция насыщения материала.
Расчёт теплового режима транзистора и диода.
Первое слагаемое можно определить, зная эффективное значение тока коллектора и напряжение насыщения коллектор эмиттер. Эффективное значение тока определим по формуле
Коэффициент теплообмена излучением
Суммарный коэффициент теплообмена
Приложение 4. Расчет силовой части тиристорного регулятора