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

60096. НА РУШНИКУ ХАЙ ДОЛЯ КВІТНЕ 51.5 KB
  Мета: розширити знання студентів про різновиди українського рушника та народні традиції повязані з ним; розвивати творчі здібності студентів; виховувати любов до традицій свого народу заохочувати студентів до вивчення української народної культури.
60097. Свято останнього дзвоника в школі 56 KB
  До присутніх звертаються учні 10 класу читають вірші. Ведуча: 10 клас Коли весна травневим ранком Бентежить в жилах юну кров На свято школи урочисте Усі збираємося знов. Ведучий: 10 клас Шкільне подвіря забуяло цвітом.
60098. Усний журнал КИМ БУТИ? 58.5 KB
  Ким же я стану Сьогодні ми проведемо усний журнал ‘КИМ БУТИ Яку відповідь на це запитання знайшов наш гість ми зараз послухаємо на першій сторінці яка має назву І сторінка ЦІКАВА ЗУСТРІЧ В гості до нас прийшов щоб розповісти про власний вибір професії Лауреат премії ім. Усі професії потрібні і важливі. Будівельник показую малюнок і слова МАЛЯР МУЛЯР...
60099. Я - українець! 74 KB
  Ведучий: Я українець Над Дніпром Стоїть в саду вишневім хата Криниця журавель з цебром І скибка місяця щербата. Ведуча: Я українка З юних літ Мене пісень навчила мати Які чарують цілий світ Де народився Заповіт...
60100. МАСЛЕНИЦА. СЦЕНАРИЙ 47.5 KB
  Ведущая: А еще для славян масленица долгое время была встречей нового года так как до 16 века он начинался с марта. Дети вместе: У нас горы снежные готовы и блины напечены просим жаловать Мальчик: Масленица объедуха...
60101. Устный журнал: Что в имени тебе моём? 47 KB
  У каждого человека есть имя Нет меж живущих людей да не может и быть безыменных: В первый же миг по рождении каждый убогий и знатный Имя как сладостный дар от родимых своих получает Гомер Прошли тысячелетия а сказанное им и сейчас остается истиной.
60103. Сценарій 9 травня «День памяті та надії» 55 KB
  ХХІ століття. Усе далі й далі відходять грізні роки Великої Вітчизняної війни. Але кожного року 9 травня ми відзначаємо День перемоги, і ніколи не згасне память про всіх тих, хто поліг у боях, хто віддав своє життя для нашого щастя.
60104. Позакласний захід «Що потрібно знати про грип» 60.5 KB
  Тож Що потрібно знати про грип будуть розповідати діти. Сьогодні ми поговоримо про одну з найпоширеніших інфекційних хвороб грип. На грип хворіють і діти і дорослі.