Дипломная работа: Стабилизатор тока электродиализатора

Площадь провода диаметром равным 1.1 мм:

(3.14)

Число жил в витке:

(3.15)

округляем значение до 6 жил в витке.

Высота окна вычисляем ширину окна

(3.16)

Таблицы обмоточных данных приведены в Приложении Б.

3.1.2 Выбор выходных диодов

Начальными параметрами для выбора силового диода являются максимальное обратное напряжение и максимальный средний ток через диод. Наибольший средний ток на диодах будет при максимальном выходном токе стабилизации т.е. при 70А на выходе преобразователя при коротком замыкание в нагрузке. Преобразователе имеет два одинаковых канала которые делят средний ток по полам, поэтому максимальный средний ток в диодах будет равен:

(3.17)

очистка щелочной электродиализ устройство

Максимальное обратное напряжение на диоде будет во время открытого ключа VT1 (рис) и составляем максимально возможное входное напряжение.

Выберем диоды 80CPQ150 фирмы International Rectifier[8]. В одном корпусе содержаться два диода Шотки. Параметры диода:

I_{F ( AV)} =80 А – среднее значение прямого тока в диоде при температуре t=90°C;

V_R =150 В – максимальное обратное напряжение;

V_FM =1.09 В – максимальное прямое напряжение при t=25°C (из графика в документации).

Определим максимальные статические потери в диоде:

(3.18)

Общие потери в выходных диодах:

(3.19)

3.1.3 Расчет и выбор силовых транзисторов

Появление в 70-х годах прошлого века высоковольтных полевых транзисторов с вертикальной структурой произвело переворот в схемотехнике и характеристиках источников вторичного электропитания (ИВЭП). Высокие скорости переключения, отсутствие насыщения, простота управления затворами, устойчивость к перегрузкам по току и dV/dt позволили проектировать ИВЭП с частотами преобразования до сотен килогерц и удельными мощностями свыше 1000 Вт/дм³ . В то же время по статическим потерям MOSFET значительно проигрывали биполярным транзисторам и тиристорам, что ограничивало их применение в мощных преобразователях. Поэтому основные усилия фирм-производителей были направлены на уменьшение величины сопротивления в открытом состоянии и увеличение максимального напряжения «сток — исток».

В 1998 году компания InfineonTechnologies представила новый тип MOSFET-транзисторов под торговой маркой CoolMOS с напряжением «сток — исток» в закрытом состоянии 600 и 800 В, в которых удалось снизить сопротивление в открытом состоянии более чем в 5 раз по сравнению с обычными полевыми транзисторами с вертикальной структурой. Помимо сверхнизких статических потерь транзисторы CoolMOS обеспечивают более высокую, чем у MOSFET, скорость переключения благодаряменьшей площади кристалла и, как следствие, более низкие потери переключения.

Общим недостатком полевых транзисторов с вертикальной структурой является наличие паразитного антипараллельного диода с неудовлетворительными характеристиками обратного восстановления, что очень усложняет их использование в преобразователях с рекуперацией реактивной энергии. Это заставляет производителей разрабатывать технологии, позволяющие улучшить характеристики встроенного диода. Примером может служить семейство транзисторов HiPerFET компании IXYS.

Второй подход к решению данной проблемы заключается в блокировке паразитного диода последовательным с транзистором диодом Шоттки и подключении встречно-параллельно диода ULTRAFAST или SiC (рисунок 3.3). Приборы, реализующие этот принцип, выпустила компания AdvancedPowerTechnology. Однако наличие последовательного диода резко увеличивает статические потери по сравнению с одиночным MOSFET[9].

Для выбора силового транзистора требуются следующие параметры:

- амплитуда входного напряжения ;

- действующий выходной ток .

С учетом этих параметров выбираем транзистор IRFPS3815 фирмы InternationalRectifier[10]. С параметрами:

- максимальное напряжение ключа V_DSS =150 В;