Эквивалентная температура полупроводниковой структуры определяется выражением

2 Эквивалентная температура полупроводниковой структуры определяется выражением

T_p-n = T_c + ΔP * R_T

где Т_с - температура окружающей среды (или охлаждающего агента при принудительном охлаждении) , °С;

R_T - общее установившееся тепловое сопротивление,

(зависит от типа охладителя и интенсивности охлаждения), °С/Вт.

T_p-n = 60 + 28,75 * 0,3 = 69°

выполняться условие нормальной работы прибора

Т_р-п ≤ [ Т_р-п ]

69° ≤ 125°

Регулировочная характеристика преобразователя

Регулировочная характеристика преобразователя представляет собой зависимость среднего значения выпрямленного напряжения от угла открывания вентилей а. Вид регулировочной характеристики определяется типом нагрузки (индуктивная или активная) и схемой силовой части преобразователя .

В идеальном преобразователе при чисто индуктивной нагрузке (L_н = ∞) изменение напряжения нагрузки от максимального значения U_do до нуля происходит при изменении угла открывания тиристоров в пределах от нуля до 90 эл. град, Теоретическая регулировочная характеристика таких преобразователей описывается уравнением ~

U_da=U_do*cosα,

где Udo — среднее значение выпрямленного напряжения при α=0.

При реальной активно-индуктивной нагрузке (L_Н≠α ) в таких преобразователях, если α > 90 эл. град., наступает режим прерывистого тока и средние значения тока и напряжения нагрузки не равны нулю.

При чисто активной нагрузке (L_Н = 0) диапазон регулирования угла открывания вентилей и вид регулировочной характеристики преобразователя меняются.

Теоретическая регулировочная характеристика при чисто активной нагрузке описывается уравнениями:

для трехфазной мостовой схемы

U_da =U_do*cos α при 0°< α 30

Расчёт системы управления тиристорами

Выберем по справочнику прибор со следующими параметрами:

Тип прибора – КТ616А

Максимальная рассеиваемая мощность коллектора – 0,3 вт.

Максимальное напряжение коллектор-эмиттер - 20 В.

Максимальное напряжение коллектор-база - 20 В.

Максимальное напряжение эмиттер-база - 4 В.

Максимальный постоянный ток коллектора - 400 мА.

Максимальный импульсный ток коллектора - 600 мА.

Статический коэффициент передачи тока в схеме с общим эмиттером - 40

Напряжение насыщения коллектор-эмиттер при постоянном токе базы - 0,6 В.

Граничная частота коэффициента передачи тока - 100 МГц.

Минимальное напряжение на коллекторе транзистора снижается до значения

U_к.мин = U_д.см + U_ке.нас

U_к.мин = 0,7+ 0,6 = 1,3 В.

Значение резистора, задающего ток управления тиристором, определим по формуле

Rx2 = (U_п - U_к.мин) / I_у

Rx2 = (10– 1,3) / 200 мА = 40 Ом.

Для обеспечения ключевого режима работы транзистора минимальный ток базы определим по формуле

I_Б > I_К / β

I_Б > 200 мА / 70 = 2,9 мА.

Rx4 – резистор, задающий начальный ток на диоде смещения

Rx4 = U_п / I_д

Rx4 = 10 / 0,01 = 1 кОм.

Rx3 – резистор, обеспечивающий быстрое рассасывание электронов в базе транзистора

Rx3 = U_см / I_КБ0

Rx3 = 2 / 0,1 мА = 20 кОм.

Максимальное значение резистора, ограничивающего ток управляющего импульса, поступающего на базу по формуле

Rx1 < R2 / 10

Rx1 < 20 / 10 = 2 кОм.

Выходная нагрузочная способность микроконтроллера ограничивает минимальное значение резистора, ограничивающего ток управляющего импульса, поступающего на базу, рассчитываемое по формуле

Rx1 > U / I

Rx1 > 5 / 20 мА = 250 Ом.

Значение резистора, удовлетворяющее обоим условиям выберем равным 1 кОм.

Длину управляющих импульсов определим по формуле

t_и ≥ t_вкл=100 мкс.

Расчёт параметров компонентов схем питания.

Подберём диод VD1 по максимальному току, прямому току > 800 мА.

Выберем по справочнику прибор со следующими параметрами:

Тип прибора – Д302

Среднее за период значение прямого тока диода - 1 А.

Прямое обратное напряжение диода - 200 В.

Значение максимально допустимой частоты - 5 кГц.

Определим ёмкость Фильтрующего конденсатора С1 по длине периода RC – фильтра

5 /RC < f

5/ (20 * 6300 мкФ) < 50 Гц

Выберем электролитический конденсатор: 6300 мкФ x 16 В.

Питание для контроллера построим на стабилизаторе КР142ЕН5А и конденсаторах С4 : 0,1 и С5 100x10.

Выбор микроконтроллера и расчёт параметров его периферийных устройств

Требования, предъявляемые к микроконтроллеру:

Наличие внутренней памяти программ и ОЗУ.

Наличие EEPROM (Электрически перепрограммируемая память) – для хранения при отключении питания введённых значений уровня регулируемого напряжения и режима работы;

Наличие сторожевого таймера для обеспечения гарантированно надёжной работы микроконтроллера.

Наличие внутрисхемно реализованного АЦП.

Наличие USART приёмо-передатчика для возможности управления и контроля на расстоянии или с помощью компьютера.

Для решения этой задачи наиболее подходящим является микроконтроллер PIC16F873 фирмы Microchip со следующими параметрами: