АННОТАЦИЯ 2
СОДЕРЖАНИЕ 3
ВВЕДЕНИЕ 4
1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА 6
1.1 Анализ известных решений зарядных устройств емкостных накопителей энергии и обоснование выбора структуры и блоков силовой части зарядных устройств емкостных накопителей 6
1.2 Анализ решений автономных источников энергии 9
1.3 Анализ схемных решений преобразователя постоянного тока в переменный 13
1.4 Анализ схемных решений схем повышения напряжения 20
1.5 Анализ схем получения постоянного напряжения 21
1.6 Выводы о структурных решениях в работе 23
2 РАСЧЕТНЫЙ РАЗДЕЛ 26
2.1 Анализ режимов заряда ЕНЭ 26
2.2 Оценочный расчет силовой части ЗУ 28
2.3. Выбор силовых элементов и коэффициента трансформации 30
2.4. Расчет радиатора VD,VT 34
2.5. Расчет дроссель-трансформатора 38
2.6 Разработка и расчет системы управления 44
2.7 Моделирование ЗУЕНЭ 52
3 КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ 64
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 69
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 70
Ряд технологий требует получения коротких по длительности и больших по мощности импульсов тока. Например, импульсные невзрывные сейсмоисточники, импульсные источники света, импульсные рентгеновские установки, устройства импульсной конденсаторной сварки, импульсные намагничивающие устройства, устройства накачки лазеров, электрогидравлические установки для обработки материалов.
Важное место в данных системах отводится емкостным накопителям энергии (ЕНЭ), так как процесс хранения электромагнитной энергии в электрическом поле осуществляется практически без потерь. Поскольку емкостной накопитель по мере заряда достаточно резко изменяет свои параметры: в начале заряда ведет себя как нагрузка, близкая к короткому замыканию, в конце как нагрузка, к холостому ходу, то зарядное устройство должно учитывать эти особенности. С учетом того, что в автономных системах источниками энергии являются аккумуляторные батареи (АКБ) с довольно низким напряжением (12-24 В), актуальной является проблема разработки высоковольтных систем заряда, необходимо также учитывать то, что АКБ являются источниками с ограниченной мощностью, в связи с этим к режиму заряда предъявляются особые требования по повышению коэффициента его использования.
Основные требования, предъявляемые к зарядным устройствам:
- обеспечение более равномерным потребление энергии от источника постоянного напряжения, чем это обусловлено нагрузкой;
- обеспечение гальванической развязки нагрузки от источника питания;
- точность заряда емкостного накопителя до заданного напряжения;
- скорость заряда накопителя энергии;
- управляемость от системы управления;
- отключение емкостного накопителя энергии от системы энергоснабжения на время его разряда;
- высокий КПД;
- небольшие массогабаритные показатели;
- высокие показатели надежности.
В результате проведенных исследований и расчетов было спроектировано устройство заряда емкостного накопителя. В процессе проектирования были выбрано и обосновано техническое решение на базе обратноходового транзисторного преобразователя с трансформаторной связью. Согласно техническому заданию данное устройство способно заряжать емкостной накопитель до напряжения 1000В за заданное время 5 сек. С учетом параметров выбранных элементов (транзистор, дроссель -трансформатор, диод, питающие провода, аккумуляторная батарея, фильтровой конденсатор) была составлена математическая модель устройства и просчитаны режимы при изменении напряжения питания на АКБ в диапазоне 10..12 В, что показало работоспособность системы по заряду емкостного накопителя в соответствии с техническим заданием. В процессе проектирования были рассчитаны тепловые режимы активных элементов и принято решение об установке радиаторов и принудительном воздушном охлаждении. соответствие работы системы с заданным темпом. Проведена трассировка односторонней платы, совмещающей систему управления и силовую часть, что придает компактность устройству, а также разработан печатный узел, габариты которого составили 85 х 58 х 50 мм.
