21769

Исследование спектральных характеристик систем с ШИМ c выходом по переменному току

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Задачей работы является приобретение навыков теоретического расчета фильтров импульсно-модуляционных систем при прохождении через них сигналов с ШИМ-II

Русский

2014-03-24

360 KB

2 чел.

Брянский государственный технический университет

Кафедра «ЭРЭ и ЭС»

Лабораторная  работа №2

по дисциплине

«Импульсно-модуляционные системы»

на тему

«Исследование спектральных характеристик

систем с ШИМ c выходом по переменному току»

Выполнил:

студент гр. 09-ПЭ

Кордович В.В.

Преподаватель:

Андриянов А. И.

Брянск 2013

Целью работы является ознакомление со свойствами широтно-импульсной модуляции при воспроизведении переменного напряжения.

Задачей работы является приобретение навыков теоретического расчета фильтров импульсно-модуляционных систем при прохождении через них сигналов с ШИМ-II.

Задание

вар.

Частота

квантования

f, кГц

Напряжение

питания, В

Сопротивление нагрузки, Ом

Коэффициент гармоник или коэффициент пульсаций, %

Диапазон изменения глубины модуляции и коэффициента

заполнения

Вид

модуляции

12

90

100

8-16

5

0,6–0,9

ДРМ

Выполнение работы

1. Создать модель преобразователя на базе ШИМ-II с параметрами, соответствующими номеру варианта.

Рис.1. Модель преобразователя

2. Рассчитать номиналы элементов фильтра на основании требований табл. 1 при максимальном сопротивлении нагрузки исходя из требований к коэффициенту гармоник (табл. 1). Кратность квантования принимается q=10,

сопротивление дросселя фильтра

сопротивление нагрузки

индуктивность нагрузки

напряжение питания

частота квантования

частота выходного напряжения

круговая частота выходного напряжения

круговая частота квантования

глубина модуляции

коэффициент гармоник

1. Записываем передаточную функцию фильтра с нагрузкой

2. Формируем функцию поиска максимума АЧХ

3. Записываем коэффициент передачи гармоник напряжения

4. Записываем выражение для коэфициента гармоник

5. Записываем систему уравнений и неравенств

начальные условия

Целевая функция

Допустимый диапазон коэффициента гармоник

Допустимая величина выброса АХЧ

Допустимый диапазон изменения коэффициента передачи фильтра на частоте полезного сигнала

Допустимые диапазоны существования для индуктивности и емкости фильтра

6. Осуществляем поиск LC

Принимаем

7. Рассчитаем действующее значение тока конденсатора

8. Рассчитаем коэффициент гармоник с учетом активного сопротивления конденсатора

3. Снять временные диаграммы напряжений, действующих на ключах, трансформаторе и выходе транзисторного преобразователя (глубина модуляции выбирается средней из диапазона в табл. 1), характеризующие особенности его функционирования.

Глубина модуляции 0.75

Рис.3.1. Напряжение на ключах VT1, VT4

Рис.3.2. Напряжение на входе фильтра и на выходе преобразователя при глубине модуляции 0.75

4. Выбрать силовые ключи и конденсатор фильтра исходя из полученных в п.п. 2, 3 результатов.

  

Выбран транзистор IRF644:

   

Выбираем К73-17 имп, 1 мкФ, 250 В, 5%, MKT BOXED, B32522N3105J000, Конденсатор металлоплёночный

Рис.3.2

5. Снять зависимости напряжения на входе фильтра UKF=f() и UKF=f(t) при кратностях квантования q=10 и q=50 при двух различных глубинах модуляции из диапазона в табл. 1 (глубины модуляции выбрать следующими: минимальная и максимальная).

q=10

Рис.5.1. UKF=f() при глубине модуляции 0,6

Рис.5.2. UKF=f(t) при глубине модуляции 0,6

Рис.5.3. UKF=f(t) при глубине модуляции 0,9

Рис.5.4. UKF=f() при глубине модуляции 0,9

q=50

При q=50 частота синусоиды 90000/50=1800Гц

Рис.5.5. UKF=f(t) при глубине модуляции 0,6

Рис.5.6. UKF=f() при глубине модуляции 0,6

Рис.5.7. UKF=f(t) при глубине модуляции 0,9

 

Рис.5.8. UKF=f() при глубине модуляции 0,9

6. Теоретический расчет спектра UKF=f() в среде MathCAD при глубине модуляции μ=0,6 и кратности квантования q=10 и сделать сравнительный анализ с результатами численного эксперимента по п. 5. При расчете вычисляются гармоники до первого массива включительно.

Разложение в ряд Фурье:

где n – номер массива; m – номер боковой гармоники в рамках массива

Амплитуды боковых гармоник:  

Амплитуда центральной гармоники:  

Расчёт:

По рис.5.1. видно, что расчёт спектра верен.

Так же расчет при глубине модуляции μ=0,9 и кратности квантования q=10

Рис.5.4 видно, что расчёт спектра верен.

7. Снять зависимости напряжения на выходе преобразователя Uн=f() и Uн=f(t) при максимальном и минимальном сопротивлениях нагрузки из диапазона в табл. 1 и минимальном значении глубины модуляции из диапазона в табл. 1 при q=10.

Рис.7.1. Выходное напряжение при минимальной глубине модуляции и максимальном сопротивлении нагрузки

 

Рис.7.2. Спектр выходного напряжения при минимальной глубине модуляции 0,6

и максимальном сопротивлении нагрузки Rн = 16 Ом

Коэффициент гармоник:

Рис.7.3. Выходное напряжение при минимальной глубине модуляции и минимальном сопротивлении нагрузки

 

Рис.7.4. Спектр выходного напряжения при минимальной глубине модуляции 0,6

и минимальном сопротивлении нагрузки Rн = 8 Ом

Коэффициент гармоник не превышает установленного заданием


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

50716. Исследование колебаний вращающегося вала 324 KB
  Изза неточности изготовления и сборки центры масс деталей как правило не находятся на оси вращения вала т. При вращении вала вследствие дисбаланса возникают переменные по направлению силы инерции дополнительно нагружающие вал и его опоры и вызывающие механические колебания системы. В связи с этим необходимо исследование колебаний вращающегося вала.
50717. Определение напряжений в днищах, нагруженных внутреннем давлением 216 KB
  Цель работы: Задачи исследования: Теоретический расчет напряжений и деформаций в эллиптическом и плоском днищах нагруженных внутренним давлением; Экспериментальное определение напряжений и деформаций в днищах сравнение их с расчетными значениями; Сравнение днищ различной формы с точки зрения возникающих в них напряжений Теоретическая часть Напряжения и деформации в эллиптических днищах нагруженных внутренним давлением В инженерной практике для расчета напряжений и деформаций пользуются...
50718. Исследование распределения напряжений в эллиптическом и коническом днищах 441.5 KB
  Расчет напряжений и деформаций в днищах нагруженных внутренним давлением. Экспериментальное определение напряжений и деформаций в днищах. Анализ результатов теоретической и экспериментального исследования напряженного...
50719. ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОЙ ЦЕПИ ПРИ СОЕДИНЕНИИ НАГРУЗКИ ЗВЕЗДОЙ 595.5 KB
  Экспериментальное определение основных соотношений между токами, напряжениями и мощностями в симметричных и несимметричных цепях. Исследование различных режимов работы трехфазной цепи. Выяснение практической роли нейтрального провода.
50720. Анализ напряженного состояния аппарата, нагруженного внутренним давлением и изгибающим моментом 253.5 KB
  Из приведенных соотношений видно что напряжения вызванные внутренним давлением р постоянны не зависят от положения сечения на оболочке. При изгибе колонны в её стенках возникают нормальные в меридиональном направлении а также касательные напряжения которыми в виду их малости можно пренебречь. Меридиональные напряжения определяются по...
50721. ИССЛЕДОВАНИЕ НЕЛИНЕЙНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА 213.5 KB
  Цель работы Совершенствование навыков снятия вольтамперных характеристик ВАХ нелинейных элементов. Некоторые нелинейные элементы на отдельных участках ВАХ имеют малое стабилитрон или отрицательное терморезистор динамическое сопротивление. Для снятия таких ВАХ необходимо предусмотреть включение в схему эксперимента последовательно с нелинейным элементом добавочного резистора Rд рис. ВАХ линейного резистора проходит через начало координат поэтому для ее построения достаточно экспериментально получить одну точку.
50722. Определение молярной массы и плотности газа 35 KB
  Вычисление молярной массы воздуха Вычисление плотности воздуха Вычисление границ неисключенных систематических погрешностей отдельных измерений: Вычисление границы относительной погрешности результата измерения молярной массы воздуха...
50723. Використання покажчиків для роботи з функціями 37 KB
  Тема: Використання покажчиків для роботи з функціями. Ціль роботи: виробити практичні навички в написанні програм з функціями й у використання покажчиків для роботи з функціями. Обладнання: ПК,ПО Borland C++
50724. Використання спадкування для створення ієрархії класів 37 KB
  Тема: використання спадкування для створення ієрархії класів. Ціль роботи: одержати навички у використанні спадкування для створення похідних класів при простому спадкуванні. Обладнання: ПК, ПО Borland C++