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

1 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

38205. Обороноздатність держави: сутність, зміст 105.5 KB
  Політичні і економічні засади забезпечення обороноздатності України. ОСНОВНА ЧАСТИНА: Проблеми повязані із забезпеченням воєнної безпеки нашої держави були актуальними з перших днів незалежності України. Однією з вихідних категорій що застосовується для розкриття сутності та змісту процесів забезпечення оборони нашої країни і які часто зустрічаються у...
38206. Політичні і економічні засади забезпечення обороноздатності України 103.5 KB
  Оборона України - система політичних, економічних, соціальних, воєнних, наукових, науково-технічних, інформаційних, правових, організаційних, інших заходів держави щодо підготовки до збройного захисту та її захист у разі збройної агресії або збройного конфлікту
38207. Альфред Мехен – Морська могутність 112 KB
  Щоб збагнути виникнення і розвиток життя на Землі Ратцель пропонує подивитися на нього ніби зверху з космосу. Правильна інтерпретація цього цілого або його частин можлива лише тоді коли ми не тільки сьогоднішнє становище Землі будемо розглядати як окремий розділ історії Всесвіту уточнює він але і взагалі всякий стан Землі що видається нам спокоєм необхідно розуміти тільки...
38208. Основні понятійні категорії теорії інформаційно-психологічних операцій 112.5 KB
  Аналіз закономірностей розвитку сучасного людства говорить про те, що світ знаходиться на порозі глобального інформаційного суспільства, суспільства цивілізаційних змін, що передвіщає кардинальні зміни у всіх сферах особистого та суспільного життя
38210. Основные категории регионального управления 72.5 KB
  Регион — территориальное образование на едином экономическом поле, выполняющее посредническую роль между макро- и микроэкономикой, обеспечивая оптимальное функционирование всех систем: экономических, социальных, политических, национальных в любой части пространства и тем самым в целом на определенной территории.
38211. Информационное обеспечение регионального управления 93.5 KB
  Научный подход - это стратегия исследования. От того, насколько обоснована с научных позиций региональная политика, зависит успех в социально-экономическом развитии региона. И, наоборот, игнорирование процесса познания, опора только на интуицию чреваты самыми отрицательными последствиями во всех сферах жизни людей, общества.
38212. ИНФОРМАЦИОННЫЙ РЫНОК И ОСОБЕННОСТИ ЕГО РАЗВИТИЯ В УКРАИНЕ 86.5 KB
  Информация сегодня важнейший ресурс и источник, обеспечивающий эффективное функционирование государства, межгосударственных отношений, различных регионов. Без развития информационной деятельности невозможен экономический рост и технический прогресс.
38213. Бурение с применением гибких труб 22.39 KB
  В настоящее время объёмы бурения им незначительны по причине высокой стоимости сложной эксплуатации.85 В отличие от других с поверхности можно задавать частоту оборотов то есть легче регулируются параметры бурения. Достоинства и недостатки роторного и турбинного бурения. Недостатки: Малая скорость механического бурения в пластичных и малоабразивных породах.