Широтно-импульсная модуляция
Разновидности широтно-импульсной модуляции. Математическое моделирование модуляторов при ШИМ-2. Спектральное моделирование однофазных АИН. Моделирование ШИМ-1. Сравнение разновидностей ШИМ по синусоидальному закону. Выбор формы управляющего сигнала.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | лекция |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 06.01.2018 |
| Размер файла | 498,3 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
В отличие от вероятностных процессов изменений в цепи нагрузки изменение коэффициента модуляции АИН может носить целенаправленный характер и при введении в системе управления ограничений на скорость изменения Kм выбросы напряжения АИН могут быть минимизированы. Пуск инвертора должен сопровождаться постепенным (в течение нескольких периодов выходной частоты) ростом коэффициента модуляции.
Наличие перенапряжений в динамических режимах, определяемых по выражению (12), необходимо учитывать при расчете силовой схемы, в частности при выборе полупроводниковых приборов. Возможна установка ограничителей напряжения на варисторах на выходе LC-фильтров АИН.
Расчет входных фильтров АИН
Представим входную цепь инвертора напряжения в виде схемы замещения (рис. 8). Источник питания E имеет выходное сопротивление R, C - входной фильтр, вход ключевого блока представлен источником тока i0.
Возможные спектры входного тока ключевого блока i0 представлены на рис. 2.6в и 2.7д. Указанный ток помимо постоянной составляющей содержит высшие гармонические. При отсутствии входного фильтра ток i0 создает на выходном сопротивлении источ-ника падение напряжения, в результате на вход ключевого блока поступает напряжение с пульсациями.
Выделим в токе i0 лишь одну гармонику с наиболее низкой частотой и амплитудой I*max. В однофазных АИН и трехфазных инверторах с несимметричной нагрузкой это гармоника с частотой f* = 2 fвых, в трехфазных АИН с симметричной нагрузкой частота гармоники f* = 6 fвых. Тогда можно полагать, что на вход ключевого блока поступает напряжение питания u() = U + uп(), где uп() - напряжение пульсаций питающего напряжения с частотой f*.
Выходное напряжение АИН можно представить как произведение напряжения питания на схемную переключающую функцию Fвых, гармонический состав которой аналогичен спектру напряжения на выходе вентильного блока инвертора. Отсюда
uвых() = u() Fвых() = [U + uп()] Fвых().
При умножении гармоник Fвых на постоянную составляющую напряжения питания получаем те же гармонические составляющие, которые присутствуют в спектре выходного напряжения АИН при идеальном источнике питания. При умножении Fвых на напряжение uп с частотой f* получаем разностные и суммарные частоты.
Основная гармоника Fвых вызывает в спектре выходного напряжения однофазного АИН (или трехфазного инвертора с несимметричной нагрузкой) появление гармоник с номерами k = 2 - 1 = 1 и kп = 2 + 1 = Амплитуда третьей гармоники при этом равна
Uвых3 = Ѕ Uвых1 U*.m /U, (13)
где Uвых1 - амплитуда первой гармоники uвых АИН, U*.m - амплитуда гармоники с частотой f* питающего напряжения u.
Таким образом, пульсации напряжения питания вызывают появление в спектре выходного напряжения инвертора низкочастотных паразитных гармоник, ухудшая качество выходного напряжения.
Включение в схему входного фильтра позволяет значительно уменьшить пульсации напряжения питания и устранить их вредное влияние на качество выходного напряжения инвертора. Поскольку фильтр в наименьшей степени воздействует на гармоники с низкими частотами, выберем гармонику с частотой f*. При анализе инвертора находим режим, в котором амплитуда указанной гармоники максимальна, а частота минимальна. Полагаем, что сопротивление конденсатора фильтра XC на частоте f* значительно меньше внутреннего сопротивления источника питания R. Тогда амплитуда пульсаций питающего напряжения в соответствии с законом Ома
U*m = I*макс XC = . (14)
Задаваясь при расчете входного фильтра однофазного АИН или трехфазного инвертора с несимметричной нагрузкой максимальным отношением третьей гармоники к основной Uвых3/ Uвых1 по (13) - (14) находим емкость входного фильтра
C = (15)
Приведем пример расчета емкости конденсатора входного фильтра для однофазного АИН с однополярной ШИМ по синусоидальному закону, на входе АИН установлен источник с напряжением U = 320 В. Выходное напряжение 220 В, частота 50 Гц, амплитуда тока нагрузки 64 А, нагрузка АИН (выходной фильтр) обладает cosц = 0,7. Требования к гармоническому составу выходного напряжения инвертора: 3-я гармоника не должна превышать 1% от основной гармоники.
Проведя спектральное моделирование инвертора (см. § 3) , находим спектр тока i0. Наиболее интенсивная гармоника (k = 2) имеет амплитуду I*max =29 А. Из выражения (13) находим допустимую амплитуду пульсаций питающего напряжения:
U*m=2U (Uвых.3 /Uвых.1)доп=2 · 320 · 0,01 = 6,4 В.
Из (4-15) определяем емкость конденсатора:
С==7,2·103 мкФ.
Весьма высокие значения емкости входного фильтра являются существенным недостатком однофазных АИН и трехфазных инверторов с несимметричной нагрузкой. Следует заметить, что снижения зависимости спектра выходного напряжения АИН от пульсаций питающего напряжения можно добиться при введении в систему управления параметрической связи по питающему напряжению. При этом емкость конденсатора входного фильтра может быть значительно меньше приведенных выше данных.
В трехфазном инверторе с симметричной нагрузкой f* = 6 fвых, и в спектре выходного напряжения появляются дополнительные гармоники с номерами k = 6 - 1 = 5 и k = 6 + 1 = 7, амплитуды которых также можно рассчитать по формуле, аналогичной (13):
Uвых5 = Uвых7 = Uвых1 Uп.m/U,
Задаваясь допустимым значением отношения Uвых5/Uвых1, рассчитываем емкость фильтра по формуле, аналогичной (15):
C = (16)
Емкость конденсатора входного фильтра в трехфазном преобразователе с симметричной нагрузкой значительно ниже, чем величина емкости в однофазных преобразователях. В качестве иллюстрации используем данные, приведенные выше для расчета входного фильтра однофазного АИН, для расчета фильтра трехфазного мостового инвертора с симметричной нагрузкой. Отличие только в значении напряжения питания (см. табл. 2 - 3): в трехфазном инверторе оно вдвое больше, U = 640 В. В результате расчета получаем С= 6,8 мкФ.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Изучение сущности широтно-импульсной модуляции - изменения ширины (длительности) импульсов, следующих друг за другом с постоянной частотой. Разработка широтно-импульсного модулятора. Расчет генератора линейно изменяющегося напряжения. Выбор компаратора.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 23.12.2010Частота дискретизации радиосвязи при дельта–модуляции. Оценка линейной дельта–модуляции. Выбор оптимального шага квантования входного сигнала, схемы дельта-модуляторов. Общие сведения об адаптивно-разностной ИКМ. Сравнение цифровых систем кодирования.
контрольная работа [1,5 M], добавлен 17.03.2011Понятие, классификация и применения широтно-импульсной модуляции. Выбор элементной базы: назначение и режим работы микросхемы КР580ВИ53, К155АП5 и К155АГ3. Разработка электрической схемы ШИМ–регулятора и программы для управления через LPT порт ЭВМ.
курсовая работа [2,7 M], добавлен 14.11.2010Структурная схема системы электросвязи, назначение отдельных элементов. Статистические характеристики и параметры передаваемого сообщения. Оценка помехоустойчивости и эффективности приема сигналов дискретной модуляции. Моделирование системы электросвязи.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 14.01.2018Модель электрофизических параметров атмосферы. Расчет фазовых искажений сигнала при прохождении через тропосферную радиолинию. Применение линейной частотной модуляции при зондировании. Моделирование параметров радиосигнала после прохождения атмосферы.
дипломная работа [1,5 M], добавлен 15.01.2012Понятие и разновидности стабилизаторов напряжения, их функциональные особенности и сферы применения, принцип работы. Сравнение различных схем и выбор лучшего варианта. Расчет параметров элементов для удовлетворения ограничений, моделирование схемы.
курсовая работа [272,5 K], добавлен 29.06.2012Модуляция - процесс преобразования одного сигнала в другой, для передачи сообщения в нужное место, ее свойства, особенности и виды. Гармонические и импульсные переносчики. Демодуляция принятого сигнала. Спектр сигнала АИМ. Модуляция случайными функциями.
реферат [124,2 K], добавлен 04.03.2011Три схемы модуляции: амплитудная, угловая и импульсная. Особенности и подходы к реализации данных схем модуляции, предъявляемые к ним требования. Схемы перемножителей и направления исследования их элементов. Спектр амплитудно-модулированного сигнала.
контрольная работа [735,4 K], добавлен 13.06.2012Частотный метод измерения высоты и составляющих скорости. Канал оценки составляющих скорости. Вычислительные требования к блоку измерителя и модуляции. Разработка схемы электрической принципиальной. Математическое моделирование усилителя ограничителя.
дипломная работа [861,7 K], добавлен 24.03.2014Характеристика амплитудно–импульсного, широтно-импульсного и время-импульсного видов модуляции. Особенности переходных искажений 1 и 2 рода в области высоких частот. Помехоустойчивость и многоступенчатая коммутация радиосистем. Системы синхронизации.
курсовая работа [513,9 K], добавлен 18.03.2011Обоснование принципа построения и функциональной схемы преобразователя. Выбор емкости фильтра, транзисторов, диодов силовой цепи. Принцип управления мостовыми широтно-импульсными преобразователями. Расчет параметров элементов и характеристик силовой цепи.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 10.10.2019Составление структурной схемы для заданной системы, используя метод степенных рядов. Нахождение и сравнение управления оптимального по точности, по расходу сигнала и по быстродействию. Моделирование полученных результатов в математическом пакете MathCAD.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 08.07.2014Характеристика амплитудной модуляции, ее применения для радиовещания на низких частотах. Изучение энергии однотонального АМ-сигнала. Рассмотрение сигналов с угловой модуляцией. Спектр прямоугольного ЛЧМ-сигнала. Модуляция символьных и кодовых данных.
курсовая работа [371,9 K], добавлен 27.05.2015Конструкция блока питания для системного модуля персонального компьютера. Структурная схема импульсного блока питания. ШИМ регулирование силового каскада импульсного преобразователя. Импульсный усилитель мощности. Устройства для синхронизации импульсов.
дипломная работа [4,8 M], добавлен 19.02.2011Исследование параметров резонансных усилителей радиосигналов, их способности сохранять в процессе эксплуатации основные свойства и характеристики. Анализ процесса выработки сигнала частотным дискриминатором, импульсной модуляции колебаний в передатчике.
контрольная работа [797,5 K], добавлен 16.05.2012Физическая реализация триггеров. RS-триггер с инверсными входами. Триггеры, построенные по принципу двухступенчатого запоминания информации. Синхронные и асинхронные триггеры. Математическое моделирование триггера в приложении Electronics Workbench.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 26.11.2013Определение и моделирование оптимального управления объектом, заданным системой уравнений по квадратичному функционалу качества, по точности, по критерию Красовского и по быстродействию. Результаты работы математических пакетов MathCAD и Matlab.
курсовая работа [388,5 K], добавлен 08.07.2014Пневматические, жидкостные и электрические демпфирующие устройства. Назначение и принцип действия интегрирующего гироскопа (ИГ). Уравнения движения ИГ, математическое моделирование переходных процессов. Кинематическая схема интегрирующего гироскопа.
курсовая работа [127,4 K], добавлен 15.03.2010Моделирование трехкаскадного транзисторного усилителя по схеме с общим эммитером (ОМ) в системе PSPICE-AD. Вид сигнала экспоненциальный, напряжение питания 9В, коэффициент усиления 1000000. Анализ работы схемы при трех различных температурах: 0, 25, 100 C
курсовая работа [196,7 K], добавлен 06.12.2010Вибір схеми. Розрахунок параметрів електронного ключа. Розрахунок параметрів магнітного підсилювача та трансформатора. В автоматизованому електроприводі такі джерела керування дозволяють отримати досить м'які механічні характеристики.
курсовая работа [2,1 M], добавлен 15.04.2005
