Модель понижающего преобразователя напряжения с RL-нагрузкой

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет

Кафедра Теоретической Электротехники

Курсовой проект

“Модель понижающего преобразователя напряжения

с RL-нагрузкой”.

Выполнил: студент группы 5027/3

Бельский Р.А

Преподаватель: Буров  В.Н.

Санкт-Петербург

2011

Содержание.

Схемы………………………………………………………..…………………………………..3

Задание………………………….…………………….…………………………………………4

Требования…………………………………..…………………………………………………..4

Исходные данные……………………………………………...………………………………..4

Принцип работы…………………………………………………….……………………..……5

Алгоритм создания модели……………………………………………………………………..6

Данные полученные в результате моделирования……………………………………………7

Расчёт потерь в IGBT- транзисторе……….…………………………………………………..12

Выводы……………………………….…………………………………………………………13

Список использованной литературы………….………………………………………………14

Рисунок  1. Модель понижающего преобразователя напряжения на RL – нагрузке.

Рисунок  2. Схема понижающего преобразователя напряжения на RL – нагрузке.

Задание

Создать, по требуемым данным, понижающий преобразователь напряжения,  работающий на RL – нагрузку.

Требования

Основные требования к контуру преобразователя:

               - стабильность выходного напряжения при изменениях входного напряжения тока нагрузки и параметров элементов контура

               - быстрое апериодическое затухание переходных процессов при сигнальных и параметрических возмущениях

               - ограничение выходного напряжения РН, обеспечивающее защиту силового транзистора от перегрузки по току

Исходные данные

Постоянное входное напряжение                               

Постоянное выходное напряжение                             

Сопротивление    нагрузки                                           

Индуктивность   дросселя                                            

Ёмкость   конденсатора                                                 

Частота                                                                          

Угол модуляции                                                                        

Принцип работы.

Принцип работы импульсного стабилизатора напряжения основан на накоплении электрической энергии в дросселе. Принцип работы импульсных понижающих преобразователей постоянного напряжения показан на рис. 2, а графики показывающие процессы, происходящие в схеме, на   рис. 8.

Транзистор VT управляется импульсами длительностью t_и и периодом Т. На интервале 0<t<t_и VT открыт, диод VD заперт обратным для него напряжение U_вх. Ток замыкается по контуру VT–L–R_н–U_вх, индуктивность накапливает энергию. Напряжение на индуктивности u_L=U_вх – U_вых.

На интервале t_и<t<Т VT закрыт, но ток, поддерживаемый энергией накопленной в индуктивности, продолжает протекать в прежнем направлении, замыкаясь по контуру VD–L–R_н. Напряжение на индуктивности u_L= -U_вых.
Конденсатор С выполняет роль дополнительного фильтра и при достаточно большой величине индуктивности может отсутствовать. Величина выходного напряжения понижающего U_вых=U_вх*γ преобразователя, где γ = t_и/T – коэффициент регулирования.

Рисунок  3. Диаграммы токов и напряжений в импульсном преобразователе постоянного напряжения.

Алгоритм создания модели

1)  Запустить Matlab.

2)  Включить Simulink.

3)  Запустить “Новую модель”

4)  Из библиотеки SimPowerSystems\Electrical Sources выбрать блок DC Voltage Source ( источник постоянного напряжения) и назначить 27 В.

5)  Из библиотеки Simulink \ Sources выбрать блок Pulse Generator (импульсный генератор) и назначить:

- Amplitude: 1

-Period (secs): 1/50000

-Pulse Width (% of period): 22

- Phase delay (secs): 0

6)  Из библиотеки SimPowerSystems\Elements выбрать три блока Serias RLC Branch 

Для  R  R=2.5 Ohms, L=0, C = inf. Measurements – branch voltage.

Для  L  R=0 Ohms, L=1-e-4, C = inf. Measurements – branch voltage and current.

Для  C   R=0 Ohms, L=0, C = 5е-5 F.

7)  Из библиотеки SimPowerSystems\Power Electronics выбрать Diode

8)  Из библиотеки SimPowerSystems\Power Electronics  выбрать IGBT

9)  Из библиотеки SimPowerSystems\Elements выбрать Ground

10) Из библиотеки SimPowerSystems\Measurements  выбрать Multimeter.

11)  Из библиотеки Simulink \ Signal Routing выбрать  Demux  и Demux1 демультиплексоры.

Где следует назначить Number of outputs – 2 и Display options – bar.

12) Из библиотеки Simulink \Sinks выбрать Scope и Scope1 осциллограф.

13)   В библиотеке Simulation\Configuration Parameters выбрать Solver и назначить там

Ode 23t, Stop time – 0.6/1000 s, Max step size – 0.00001.

14) Из библиотеки SimPowerSystems  добавить powergui .

15) Соединить как на рисунке

16) Запустить модель,  получить результат.  

17) Сохранить результат с помощью PrintScreen