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

23021. Мова, мислення, свідомість 35 KB
  Мова мислення свідомість Мислення узагальнене й абстрактне відображення мозком людини явищ дійсності в поняттях судженнях й умовиводах. Щодо мови і мислення в науці існували два протилежні й неправильні погляди ототожнення мови й мислення Д. Гаман і відривання мови від мислення Ф. Представники першої точки зору вважали що мова це всього лише форма мислення.
23022. Мовна система та структура 33 KB
  Мовна система та структура Система мови – множинність елементів будьякої природної мови які перебувають у відношеннях і зв’язках один з одним і утворюють певну єдність і цілісність. Структура мови – спосіб організації мовної системи її внутрішня будова. У науковій літературі немає чіткої диференціації термінів система і структура. Реформатський який запропонував термін система використовувати для позначення системних відношень між одиницями одного рівня мови а термін структура для визначення системних відношень між різними рівнями.
23023. Звукова будова мови. Фонетика як наука про звуковий лад мови 33 KB
  Звукова будова мови. Фонетика як наука про звуковий лад мови. Звукове вираження це матеріальна оболонка мови. Матеріальна звукова форма мови є об'єктом фонетики.
23024. Оптимізаційні методи моделювання неперервних початково-крайових умов 475.5 KB
  Постановка задачі та проблеми її розв’язання. Ці задачі поставлені та розв’язані в лекції 5.1 де узагальнена векторфункція зовнішньодинамічних факторів які моделюються вектор значень моделюючих функцій та а матрична функція яка через функцію Гріна пов’язана зі специфікою розв’язуваної задачі. Позначивши через множину точок дискретизації моделюючих функцій керуючої функції та враховуючи помилки в розв’язанні задачі моделювання що визначається величиною 10.
23025. Формули псевдообернення збурених матриць та їх місце в задачах моделювання динаміки систем з розподіленими параметрами 463.5 KB
  Будемо вважати що збурення матриці С виконується в загальному випадку по всіх елементах що спонукає працювати з матрицями СabT та СabT де для LMвимірної матриці С aRL bRM – вектори якими і визначається збурення матриці С а отже і системи вцілому. Тому дослідження змін матриць СabT та СabT в залежності від значень векторів а та b є актуальним. Якщо при роботі з матрицею СabT проблем немає – залежності від а та b тут явні то для матриці СabT потрібні зручні та ефективні методи та засоби обчислення...
23026. Дослідження моделей лінійних динамічних систем з розподіленими параметрами при скінченновимірних варіаціях параметрів 330 KB
  22 – нескінченні прирости. Пройти ці неприємності на шляху до оптимального розв’язання задач розміщення спостерігачів та керувачів можна надаючи координатам та скінченні прирости та досліджуючи прирости .6 заключаємо що прирости та можуть бути вирахувані якщо будуть відомі прирости для та для .11 заключаємо що прирости та можуть бути вирахувані якщо будуть відомі прирости для та для .
23027. Псевдоінверсні методи моделювання задач керування лінійними динамічними системами 652 KB
  Інтегральні моделі динаміки лінійних систем і можливості по їх використанню в розв’язанні обернених задач.13 були успішно розв’язані в попередніх лекціях. Задачі були розв’язані точно якщо це можливо або з деяким наближенням якщо точний розв’язок задачі не можливий. Цим самим були дані розв’язки або найкраще середньоквадратичне наближення до них для задач моделювання зовнішньодинамічної обстановки в якій функціонує система та прямих задач динаміки таких систем.
23028. Задачі ідентифікації динаміки систем з розподіленими параметрами 276.5 KB
  Псевдоінверсні методи [2227] обернення алгебраїчних інтегральних та функціональних перетворень дозволяють виконати таку заміну побудувати моделюючі функції в неперервному або дискретному вигляді тільки при відомій функції матриці Гріна в необмеженій просторовочасовій області. Викладена ж в лекції 2 методика побудови функції дозволяє виконати це для систем динаміка яких описана вже диференціальним рівнянням вигляду 1.7 зведеться до знаходження перетворюючої функції функції Гріна в нашому розумінні такої що 15.4 побудови...
23029. Задачі ідентифікації лінійних алгебраїчних, інтегральних та функціональних перетворень 487 KB
  Постановка та план розв’язання задачі. Далі розв’язки ідентифікаційних задач 16.3 отримаємо із розв’язку допоміжних задач 16. Розглянемо розв’язок задачі 16.