Файл: Ээтб2107а Студент.pdf

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
Тольяттинский государственный университет ИНСТИТУТ МАШИНОСТРОЕНИЯ (наименование института полностью) Кафедра « Промышленная электроника » наименование кафедры полностью) ОТЧЕТ О ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №5 Исследование импульсных преобразователей постоянного напряжения”
по дисциплине Промышленная электроника наименование дисциплины (учебного курса) Группа
ЭЭТб-2107а Студент
Бирюков ДО. ИО. Фамилия)
(личная подпись Бочкарёва АР. ИО. Фамилия)
(личная подпись Евгенов И. И. ИО. Фамилия)
(личная подпись Ларин А. В. ИО. Фамилия)
(личная подпись)
Руководитель
МВ. Позднов ИО. Фамилия)
(личная подпись)
Оценка:
__________ Дата
___________ Тольятти 2023

2
1 Цель и задачи работы Цель работы – изучить и исследовать работу импульсных преобразователей напряжений с помощью инструментария Tina-Ti. Задачи.
1. Изучить принцип работы базовых импульсных преобразователей напряжения из литературы.
2. Загрузить схему ИППН-1 из прилагаемого файла.
3. Провести измерение временных характеристик работы в схеме и внешней и управляющей характеристик.
4. Провести исследование влияния на качество выходного напряжения параметров схемы.
5. Выводы по работе
2 Экспериментальный раздел Загрузили модель схемы, в которой собран ИППН1 и ИППН-2 на ключах SW1,2. Это аналог транзисторов с идеальными коммутационными характеристиками. Схема состоит из двух частей системы управления и силовой части. Система управления содержит VG4 источник меандра задающий несущую частоту.

3 Рисунок 1 – Управляющая и силовая схема ИППН-1 Изменили параметры элементов на схеме в соответствии с вариантами выполнения из таблицы 1. Таблица 1 – Параметры схемы. Вариант
VS3 В
R4, Ом
L1, мГн
C4, мкФ
1 50 100 100 50 В соответствии с лабораторной работой установили VG2 на В режим непрерывного тока) для получения графиков
- Напряжение на нагрузке (V_n)
- Напряжение на диоде (V_ippn)
- Ток диода (-i_vd)
- Входной ток (-i_E)
- Ток дросселя (i_L) Далее установили VG2 на В (режим прерывистого тока) и повторили снятие графиков. Полученные графики на рисунке 2 и 3:

4 Рисунок 2 – Режим непрерывного тока (VG2 на 0,5 В. Рисунок 3 – Режим прерывистого тока (VG2 на 0,05 В. Необходимо снять значения для внешних характеристик. Для этого при заданном напряжении задания VG2 последовательно изменяли величину сопротивления резистора нагрузки R4 и определили среднее напряжение на выходе Vn, рассчитали средний ток нагрузки In=Vn/R4.

5 Таблица 2 – Внешние и управляющие характеристики ИППН-1. Сопротивление нагрузки R4, Ом Напряжения задания (коэффициент заполнения) Vzadan, В
0,1 0,5 0,7 0,9 Ток, ln, A
Напряж.
Vn, В Ток, ln, A
Напряж.
Vn, В Ток, ln, A
Напряж.
Vn, В Ток, ln, A
Напряж.
Vn, В
0,1 н = 10 0,51 5,1 2,5 25 3,5 35 4,5 45,42 0,2 н = 20 0,26 5,15 1,26 25,1 1,78 35,56 2,29 45,74 0,5 н = 50 0,1 5,02 0,5 24,88 0,72 36,07 0,92 45,84 н = 100 0,06 5,45 0,25 25,03 0,36 36,08 0,46 46,27 2 н = 200 0,04 7,42 0,13 25,01 0,18 35,14 0,23 45,94 5 н = 500 0,02 11,48 0,07 33,02 0,08 38,72 0,09 46,24 10 н = 1000 0,015 15,08 0,038 38,75 0,043 43,19 0,046 46,01 По полученным результатам по таблице 2 построим семейство зависимостей Vn (In) при постоянных Vzadan. Рисунок 4 – Графики зависимостей Vn (In) при различных коэффициентах заполнения

6 Далее построим семейство зависимостей Vn (Vzadan) при постоянных н, н, н. Рисунок 5 – Графики зависимостей Vn (Vzadan) при постоянных н, н, н. Провели измерение пульсации выходного напряжения при установленном VG2 на В и нагрузочном сопротивлении R4=100 Ом. Получили значение коэффициента равным 1,31. Рисунок 6 – Измерение пульсации выходного напряжения VG2 0,5 В.

7 Провели опыт по установлению влияния параметров схемы на пульсации выходного напряжения. Для этого увеличили выходную емкость
C4 враз (стало 500 мкФ) и повторили измерение пульсации. Получили значение равным 0,137. Рисунок 7 – Измерение коэффициента пульсации при измененном Св раз. После этого вернули емкость к первоначальной (50 мкФ) и увеличили индуктивность L1 враз (стало 1 Гн). Повторили измерение пульсации. Затем вернули первоначальное значение индуктивности L1 (100 мГн). При увеличении индуктивности враз получили коэффициент пульсации равным 0,119.

8 Рисунок 8 – Измерение коэффициента пульсации при измененном L1 враз. Затем взяли генератор из элементов и подсоединили к управлению ключа (рисунок 9) и задали параметры согласно лабораторной работе (что соответствует частоте импульсов враз более высокой, чем в предыдущих опытах, а С уровень В (рисунок 10). Повторили измерение пульсации. Рисунок 9 – Схема с внешним генератором VG1.

9 Рисунок 10 – Настройки генератора. При такой настройки и установки генератора коэффициент пульсации стал равен 0,012. Рисунок 11 - Измерение коэффициента пульсации с внешним генератором
VG1.
3 Заключение Изучили и исследовали работу импульсных преобразователей напряжений с помощью инструментария Tina-Ti. В соответствии с лабораторной работой после установки VG2 на В режим непрерывного тока) получили графики напряжение на нагрузке

10
(V_n), напряжение на диоде (V_ippn), ток диода (-i_vd), входной ток (-i_E), ток дросселя (i_L). Где получили следующие изображения графиков напряжение на нагрузке (V_n) имеет форму синусоиды с диапазоном от 24 до
27 В. Напряжение на диоде (V_ippn) имеет форму меандра с диапазоном от -
10 до 50 В. Ток диода (-i_vd) пол периода находится в 0 значении, затем изменяется до 40 мА и снижается до 15 мА и снова падает до 0. Ток дросселя
(i_L) пол периода увеличивается с 10 мА до 40 мА и снова снижается до 10 мА. Входной ток (-i_E) с отметки -15 мА пол периода уменьшается до -40 мА, затем доходит до 0 значения и оставшиеся пол периода находится в устойчивом значении 0. Далее после установки VG2 на В (режим прерывистого тока) и получили другой результат изображения графиков напряжение на нагрузке
(V_n) пульсирует с 2.6 до 3 В и имеет форму дуги в каждом полупериоде. Напряжение на диоде (V_ippn) вначале периода достигает от 0 до 60 В и длится 1/8 периода, а оставшийся период находится назначении, также имеются незначительные помехи перед скачком. Ток диода (-i_vd) имеет пилообразную форму с амплитудой 7 мА. Входной ток (-i_E) пульсирует с амплитудой -7 мА, в течение 1/6 периода и поднимается до 0 значения. Ток дросселя (i_L), как и ток диода (-i_vd), имеет пилообразную форму, но здесь ток постепенно доходит до 7 мА, а в ток диода (-i_vd) резко доходит до 7 мА. По полученным результатам по таблице 2 построили семейство зависимостей Vn (In) при постоянных Vzadan, по которым можно сказать, что при изменении коэффициента заполнения мы можем регулировать значения источника напряжения, а по графику при коэффициенте заполнения равному 0.9 мы можем сказать, что выходные значения источника не превышают входные, а будут меньше и, следовательно, преобразователь является понижающим. По полученным результатам по таблице 2 построили график зависимостей Vn (Vzadan) при постоянных н, н, н, можно сказать, что чем меньше сопротивление, тем более линейной является функция, а

11 также, что чем больше сопротивление, тем больше нелинейность функции, которая становится всё более линейной при увеличении коэффициента заполнения. Провели опыт по установлению влияния параметров схемы на пульсации выходного напряжения. Сначала в соответствие с лабораторной работой установили пульсацию выходного напряжения при установленном
VG2 на В и нагрузочном сопротивлении R4=100 Ом. При таких параметрах коэффициент равен 1,31. Далее увеличили выходную емкость C4 враз и повторили измерение пульсации. Значение коэффициента значительно уменьшилось и стало 0,137. Затем вернули емкость в исходное состояние, но уже увеличили индуктивность L1 враз. Коэффициент пульсации стал еще меньше 0,119. Вернув L1 в исходное состояние, провели измерения пульсации, взяв генератор VG2 из элементов и подсоединили к управлению ключа, настроив его согласно лабораторной работе (увеличена частота генератора до 5000 Гц. Получено значение еще меньше предыдущего 0,012.