Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Elektroniczne Układy i Systemy Zasilania Politechnika Śląska w Gliwicach Wydział Automatyki, Elektroniki i Informatyki dr inż. Ryszard Siurek Wykład 10.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Elektroniczne Układy i Systemy Zasilania Politechnika Śląska w Gliwicach Wydział Automatyki, Elektroniki i Informatyki dr inż. Ryszard Siurek Wykład 10."— Zapis prezentacji:

1 Elektroniczne Układy i Systemy Zasilania Politechnika Śląska w Gliwicach Wydział Automatyki, Elektroniki i Informatyki dr inż. Ryszard Siurek Wykład 10 Zasady projektowania transformatorów Analiza strat mocy w sterowniku impulsowym

2 Transformator przetwornicy dwutaktowej (zaporowej) ZZpZZp ZZwZZw T DD1DD1 C RR0RR0 U0U0 U we ITITITIT I0I0I0I0 ICICICIC ITITITIT I pmax B H gromadzenie energii w takcie I BSBSBSBS B minimalna liczba zwojów uzwojenia pierwotnego dla = max, B = B s, U we = U wemax : Załóżmy, że wymagana moc wyjściowa P 0 z pmin – ustalone dla wybranego rdzenia Szczelina konieczna dla osiągnięcia konkretnej mocy wyjściowej

3 Takt II - tranzystor T wyłączony ZZwZZw DD1DD1 C RR0RR0 I0I0I0I0 ICICICIC IDIDIDID I Dmax B H BSBSBSBS U0U0 IDIDIDID T Energia magnetyczna oddawana Jest z rdzeniu w takcie II Jeżeli dla maksymalnej mocy wyjściowej P o dobierzemy < T-, to mamy do czynienia z nieciągłym przepływem strumienia w rdzeniu w całym zakresie obciążeń. Przy wzroście wzrasta L w, a więc i liczba zwojów zw. Gdy = T- transformator zaczyna pracować w zakresie ciągłego przepływu strumienia. Dla przepływu nieciągłego Dla przepływu ciągłego

4 Uproszczona procedura projektowania transformatora dla przetwornicy dwutaktowej Określenie maksymalnej (nominalnej) mocy wyjściowej P o Wybór częstotliwości pracy – w oparciu parametry dostępnych materiałów magnetycznych, półprzewodnikowych itp Określenie czasu max, prądu I max oraz wymaganej indukcyjności L p Dobór gabarytów rdzenia na podstawie wykresów Hahna lub wykresów AP (tak, jak przy projektowaniu dławika) Obliczenie (dobór z wykresów) szczeliny Wybór rodzaju pracy (nieciągły lub ciągły przepływ strumienia) Obliczenie liczby zwojów uzwojenia wtórnego z w Zazwyczaj w przetwornicach dwutaktowych wykorzystuje się zakres pracy z nieciągłym przepływem strumienia magnetycznego z następujących powodów: - - mniejsze liczby zwojów (mniejsze straty mocy w miedzi)mniejsze poziomy - - zakłóceń (załączanie tranzystora przy zerowym prądzie) - - łatwość realizacji samowzbudnej struktury przetwornicy (najtańsze rozwiązanie)

5 Transformator przetwornicy jednotaktowej ZZpZZp ZZwZZw U we IpIpIpIp UwUw LpLp IpIpIpIp IMIM transformatorschemat zastępczy IwIwIwIw Dobieramy rdzeń - najczęściej na podstawie wykresów (nomogramów itp.) uzależniających wielkość rdzenia od mocy przetwornicy określonego typu Obliczamy minimalną liczbę zwojów dla dobranego rdzenia, aby dla najbardziej niekorzystnych warunków pracy nie uległ nasyceniu Wzór identyczny dla każdego rodzaju przetwornicy! Określamy przekrój przewodu biorąc pod uwagę skuteczną wartość prądu I p i sprawdzamy dla jakiej liczby zwojów (na podstawie znajomości stałej Al rdzenia) uzyskuje się żądaną indukcyjność L p – pamiętając, że z p > z pmin

6 4. 4. Obliczamy liczbę zwojów uzwojenia (uzwojeń) wtórnych Obliczamy przekrój przewodu (taśmy, licy) uzwojenia wtórnego na podstawie skutecznej wartości prądu I wsk =nI psk Sprawdzamy, czy uzwojenia się mieszczą w oknie korpusu rdzenia– należy uwzględnić miejsce na izolację i odpowiednie rozmieszczenie uzwojeń wymagane przez normy bezpieczeństwa korpus rdzeń izolacja bezpieczeństwa (3 warstwy) uzwojenie wtórne uzwojenie pierwotne izolacja funkcjonalna (między warstwami) droga upływu (6 mm) 3 mm

7 Uwagi ogólne Należy pamiętać, że straty mocy w rdzeniu rosną ze wzrostem częstotliwości oraz amplitudy zmian indukcji w rdzeniu - tak więc należy dążyć do dużej wartości L p Ale przy dużej wartości L p jest większa liczba zwojów – a więc trudności ze zmieszczeniem uzwojenia, większe straty mocy w miedzi Należy wybierać rdzeń o jak najlepszych parametrach – maksymalna indukcja nasycenia B s, minimalne straty mocy, minimalne gabaryty Należy rozważyć zastosowanie minimalnej szczeliny w rdzeniu przetwornicy jednotranzystorowej (forward)– zapewnia to lepsze wykorzystanie rdzenia przez zmniejszenie remanencji magnetycznej H B B - z niewielką szczeliną B - bez szczeliny Należy pamiętać, ze B s maleje z temperaturą - w temperaturze 100 o C jest mniejsza o około 20% – 25% od deklarowanej dla temperatury 25 o C

8 Analiza strat mocy w sterowniku impulsowym 1. Straty mocy przy przełączaniu (dynamiczne strat mocy) D T RoRo L C II0II0 LsLsLsLs U we UTUT ILIL IDID ILIL I Lmin I Lmax II0II0 T U ster 0 ITIT ITIT tdtd IDID I Lmin UTUT U we t1t1, t1t1 -I Rmax I Tsk r ds tsts tftf I Lmax E str Przepięcie spowodowane indukcyjnością rozproszenia Q R - ładunek wsteczny diody [ C] Przeładowanie pojemności C BC i C BE (dla tranzystorów bipolarnych)

9 Zestawienie strat mocy w zasilaczu impulsowym Straty mocy w elementach biernych - rezystancje uzwojeń ( z uwzględnieniem zjawiska naskórkowości i efektu zbliżeniowego) - rezystancja szeregowa (ESR) kondensatorów elektrolitycznych w filtrze wyjściowym - straty w rdzeniach magnetycznych (przemagnesowanie i prądy wirowe) - straty w układach tłumiących przepięcia Straty statyczne w elementach czynnych: - spowodowane rezystancjami kanałów w tranzystorach unipolarnych lub spadkami napięcia na przewodzących (w stanie nasycenia tranzystorach bipolarnych) - spowodowane spadkami napięć na diodach prostowniczych (prostowniki sieciowe) oraz diodach szybkich w obwodach wyjściowych WAŻNE! dla tranzystorów bipolarnych i diod dla tranzystorów polowych Straty dynamiczne przy przełączaniu tranzystorów

10 Metody minimalizacji strat mocy Straty mocy w elementach biernych - dobór właściwych przekrojów przewodów, nawijanie taśmą miedzianą lub licą - stosowanie kondensatorów o małej rezystancji szeregowej (specjalnych), dużych gabarytowo, łączonych po kilka równolegle, - stosowanie szerokich i cynowanych ścieżek obwodów drukowanych - rdzenie najnowszej generacji o małych stratach i małych gabarytach - możliwie mały zakres zmian indukcji w rdzeniu - wykorzystywanie układów rozmagnesowujących transformator przez umożli- wienie oddawania energii magnesowania do wejścia - stosowanie układów o małych przepięciach – niewielkie wpływy rozproszenia magnetycznego na przepiecia (struktura forward dwutranzystorowa) Straty statyczne w elementach czynnych: - stosowanie tranzystorów o jak najmniejszych rezystancjach kanałów - w układach dużej mocy i w obwodach wysokonapięciowych stosowanie bloków IGBT (sterowanie jak dla tranzystorów polowych, spadek napięcia jak dla nasyconego tranzystora bipolarnego) - stosowanie diod Shottkyego (spadek napięcia poniżej 0,5V) - stosowanie układów tzw. prostowania synchronicznego Po załączeniu się diody wewnętrznej następuje załączenie tranzystora o małej rezystancji przewodzenia – spadek napięcia znacznie mniejszy niż na diodzie

11 3. 3. Dynamiczne straty mocy w tranzystorze - stosowanie bardzo szybkich tranzystorów - stosowanie specjalnych struktur przetwornic zapewniających przełączanie tranzystorów w stanie bez prądu lub bez napięcia (struktury rezonansowe) - wykorzystanie układów tłumiących do rozdziału czasowego przebiegu napięcia i prądu ZZpZZp T U we C we CsCsCsCs DsDsDsDs ITIT UTUT t ITIT UTUT Kondensator opóźnia narost napięcia w stosunku do prądu w tranzystorze Możliwe jest takie dobranie wartości kondensatora Cs, aby suma strat mocy w tranzystorze i rezystorze układu tłumiącego osiągnęła minimum


Pobierz ppt "Elektroniczne Układy i Systemy Zasilania Politechnika Śląska w Gliwicach Wydział Automatyki, Elektroniki i Informatyki dr inż. Ryszard Siurek Wykład 10."

Podobne prezentacje


Reklamy Google