Опис лабораторного стенда

Лабораторна робота № 2

Тема. Дослідження принципу дії та режимів роботи реверсивного широтно-імпульсного перетворювача

Мета: ознайомлення з будовою, схемотехнічною реалізацією та принципом роботи реверсивного широтно-імпульсного перетворювача.

Опис лабораторного стенда

Схема лабораторного стенда з дослідження реверсивного широтно-імпульсного перетворювача напруги зображена на рис. 2.5.

Рисунок 2.5 – Схема лабораторного стенда з дослідження реверсивного ШІП

В лабораторному стенді в якості силових ключів використовуються UltraFast ІGBT-транзистори IRG4BC20KD.

Система керування побудована на основі симетричного способу керування ключами в мостових перетворювачах. У якості генератора імпульсів використовується мікросхема TL494. Даний ШІМ-контролер дозволяє формувати два протифазних імпульсних сигнали.

Гальванічна розв’язка сигналів керування здійснюється оптопарою H11L1, а для розв’язання елементів схеми за живленням використовується додаткове джерело живлення.

При побудові системи керування напівмостовими та мостовими перетворювачами необхідно, щоб сигнали схеми керування мали захисну паузу (dead time). Це пов’язано з тим, що в момент подачі закриваючого імпульсу транзистор VT1 не встигає одразу закритися, а в цей момент транзистор VT2 відкривається (рис. 2.6). В результаті через обидва транзистори протікає наскрізний струм, який подібний до струму короткого замикання, та моментально виводить із ладу обидва транзистори. У зв’язку з цим схема керування повинна «рознести» моменти комутації силових ключів (рис. 2.7).

Рисунок 2.6 – Наскрізний струм у мостових схемах	Рисунок 2.7 – Спосіб захисту від наскрізних струмів

Для керування ІGBT транзистором у лабораторному стенді використаний драйвер напівмоста ІR2104 з одним входом. У даній мікросхемі у вихідних сигналах керування передбачено встановлення часу запізнення на ввімкнення та вимкнення. Часові діаграми роботи драйвера представлені на рис. 2.8.

а)	б)
Рисунок 2.8 – Часові діаграми роботи драйвера ІR2104: а) інверсивний вихід, б) неінверсивний вихід

Для реґулювання швидкості перемикання транзисторів також використовуються додаткові однонаправлені кола, що ввімкнені послідовно між виходом драйверу та входом силового ключа.

Принцип керування верхнім транзистором напівмоста базується на встановленні бутстрепного каскаду живлення на половину драйвера.

Захист ІGBT-транзисторів від комутаційних перенапруг у колі колектор-емітер побудований на снаберних RC-колах, встановлених безпосередньо на силових вентилях.

В представленій схемі для зниження пульсацій випрямленої напруги у колі постійного струму використовується ємнісний фільтр . Для спостереження за зміною вихідною напругою у лабораторному стенді використовується мікродвигун постійного струму ДПН 30–Н1–О2.