Введение
1. Обзор технических решений, применяемых в промышленных
источниках тока 10
1.1. Обзор схемотехнических решений источников тока 10
1.2. Обзор схемотехнических решений преобразователей тока 14
1.3. Генераторы мощных импульсов с применением ЦАП. 15
2. Разработка функциональной схемы аппаратной части источника тока 18
2.1 Технические требования 18
2.2 Разработка алгоритма функционирования источника тока и
функциональной схемы 19
3. Разработка электрической принципиальной схемы источника тока 23
3.1. Разработка электрической принципиальной схемы силовой части источника тока 23
3.2 Расчёт трансформатора 23
3.3 Расчёт компонентов источника тока 30
3.4 Расчёт инвертирующего усилителя 35
3.5 Расчёт мостового преобразователя 37
3.6 Разработка электрической принципиальной схемы системы
управления силовой части 39
3.7 Расчёт выпрямителя 46
3.8. Расчёт фильтра 47
3.9 Разработка электрической принципиальной схемы внутреннего источника питания источника тока 48
4 Разработка и исследование модели источника тока в программе моделирования Multisim 53
4.1 Разработка модели силовой части источника тока 53
4.2 Исследование модели источника тока 54
5 Разработка программы управляющего контроллера
5.1 Разработка алгоритма программного обеспечения контроллера 61
5.2 Разработка кода блока обмена данными между контроллером и
компьютером 62
5.3 Разработка кода для управления цифро-аналоговым
преобразователем 63
6 Разработка программной части для компьютера 67
6.1 Разработка кода для формирования таблицы данных, описывающей
генерируемые импульсы 67
6.2 Разработка кода обмена данными между компьютером и
контроллером 81
7 Разработка печатной платы системы управления силовой части
источника тока 87
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 88
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 89
ПРИЛОЖЕНИЕ А (обязательное) Алгоритм программы управляющего контроллера 90
ПРИЛОЖЕНИЕ Б (обязательное) Алгоритм программы для компьютера 93
ПРИЛОЖЕНИЕ В (обязательное) Электрическая принципиальная схема источника тока 102
ПРИЛОЖЕНИЕ Г (обязательное) Перечень элементов источника тока 103
ПРИЛОЖЕНИЕ Д (обязательное) Чертеж печатной платы источника тока 104 ПРИЛОЖЕНИЕ Е (обязательное) Сборочный чертеж источника тока 105
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж (обязательное) Электрическая принципиальная схема источника питания 107
ПРИЛОЖЕНИЕ З (обязательное) Перечень элементов источника питания 107 ПРИЛОЖЕНИЕ И (обязательное) Чертеж печатной платы источника питания 108 ПРИЛОЖЕНИЕ К (обязательное) Сборочный чертеж источника питания 109 ПРИЛОЖЕНИЕ Л (обязательное) Монтажная схема 110
ПРИЛОЖЕНИЕ М (обязательное) Перечень элементов монтажной схемы 111 ПРИЛОЖЕНИЕ Н (обязательное) Чертёж корпуса устройства
В современном мире в различных отраслях промышленности и в быту с каждым днём растёт потребление электрической энергии. Растут и требования к многочисленным показателям и нагрузочной способности устройств и их компонентов, отвечающих за всевозможные функции преобразования, выпрямления и переключения. С использованием тиристоров построены дешевые, но надежные малогабаритные управляемые вторичные источники электропитания, которые распространены в электроприводах, робототехнике, автоматике, системах управления и множестве других случаев, когда требуется настраиваемое постоянное или переменное напряжение неизменной или регулируемой частоты.
Эксплуатационная надёжность силовых полупроводниковых приборов (СИЛ), таких как силовые диоды и тиристоры, определяется их исходным качеством и режимами эксплуатации. Качество СИП определяется его характеристиками, но основные характеристики, описывающие СИЛ, имеют существенный разброс, связано это с несовершенством технологии производства. Для определения качества СПИ необходим контроль их параметров. Отсутствие у производителей и потребителей СПП эффективных методик и высокопроизводительных технических средств определения величин параметров и характеристик СПП не позволяет определять эти величины для каждого конкретного прибора. Это вынуждает разработчиков для определения предельных режимов эксплуатации СПП ориентироваться на паспортные данные. При этом требуемую надёжность обеспечивают за счёт снижения величины предельных параметров режимов эксплуатации. Применение этих мер приводит к недоиспользованию СПП, а также увеличению массы и габаритов преобразователей и повышению стоимости преобразователей.
Решить эту проблему можно используя специализированное испытательное оборудование для измерения и контроля параметров СПП. Серийно такие устройства не выпускаются. В связи с этим решено разработать программируемый источник тока для испытания силовых полупроводниковых приборов. Форма импульсов, амплитуда и частота задаётся массивом временных точек, формирование которых осуществляется на компьютере. Максимальная амплитуда импульсов — 400 А.
Таким образом, в результате бакалаврской работы был разработан программируемый источник тока для испытания силовых полупроводниковых приборов.
В первой главе был сделан обзор технических решений, применяемых в промышленных источниках тока.
Во второй главе была разработана функциональная схема аппаратной части источника тока.
В третьей главе была разработана электрическая принципиальная схема источника тока.
В четвёртой главе была разработана и исследована модель источника тока в программе NI Multisin.
В пятой главе была разработана программа управляющего контроллера.
В шестой главе была разработана программная часть для компьютера.
В седьмой главе была разработана печатная плата системы управления силовой части источника тока.
