СБОРНИК
НАУЧНЫХ ТРУДОВ НГТУ

ISSN: 2307-6879
English | Русский

Последний выпуск
№1(94) Январь - Март 2019

Синтез регулятора тока для элемента Пельтье

Выпуск № 3-4 (93) июль - декабрь 2018
Авторы:

Гринкевич Владимир Анатольевич
DOI: http://dx.doi.org/10.17212/2307-6879-2018-3-4-16-39
Аннотация

Управляемые термостаты применяются в различных приложениях: научные исследования, управление скоростью химических реакций, термостабилизация ПЗС-матриц, стабилизация температурного режима работы лазера. При этом используются термостаты разных конструкций, мощностей и размеров. В качестве исполнительного элемента может быть использован резистивный нагревательный элемент, элемент Пельтье, компрессорный холодильный контур. Элементы Пельтье обычно применяются при проектировании термостатов малой мощности и малых размеров, потому что элементы Пельтье имеют меньшие размеры и массу по сравнению с компрессорным холодильным контуром. Применение элемента Пельтье позволяет обеспечить температуру в термостате как выше, так и ниже температуры окружающей среды, в отличие от резистивных нагревательных элементов. Термоэлектрические термостаты применяются для термостатирования приборов с зарядовой связью (ПЗС-матриц) в цифровых фотоаппаратах, лазеров, электронных компонентов, биоматериалов, растений, лекарств. Такие термостаты могут применяться в научных исследованиях, медицине. Элементами Пельтье можно формировать температурные воздействия на семена растений для улучшения всхожести и энергии прорастания. Кроме того, элементы Пельтье можно применять для формирования температурных воздействий на растения при исследовании стрессоустойчивости от внешних факторов. Также элемент Пельтье применяется в автомобильных холодильниках. С целью поддержания стабильной температуры и обеспечения высокой точности требуется использовать регулятор температуры для элемента Пельтье. Управляющим воздействием для элемента Пельтье является ток, величина которого влияет на температуру внутри термостата. Поэтому в термостатах на основе элемента Пельтье возникает необходимость использования регулятора тока. В данной статье обсуждается методика синтеза регулятора тока с ШИМ в канале управления для элемента Пельтье. Используется схема с элементом Пельтье, который последовательно подключен через сглаживающий фильтр к мостовому усилителю. Расчет регулятора основан на применении метода разделения движений. Приведены результаты численного моделирования системы управления током. Предполагаемая система управления током для элемента Пельтье может быть использована в устройствах формирования температурных воздействий на биофизические объекты.


Ключевые слова: термостат, элемент Пельтье, регулятор тока, метод разделения движений, сглаживающий фильтр, математическая модель, численное моделирование

Список литературы

1. Гринкевич В.А. Исследование математической модели термостата на основе элемента Пельтье // Сборник научных трудов НГТУ. – 2017. – № 3 (89). – С. 62–77. – doi: 10.717212/2307-6879-2017-62-77.



2. Полупроводниковый термостат для лабораторных исследований «TC-20» / И.П. Егорова, Ю.И. Иванов, С.Н. Колесников, Г.И. Сидоров // Известия ТРТУ. – 2002 – № 6 (29). – С. 121–123.



3. Сероклинов Г.В., Гунько А.В. Информационные технологии при исследовании изменения биопотенциала растений от действия температуры // Актуальные проблемы электронного приборостроения (АПЭП-2014): труды XII международной конференции, 2–4 октября 2014 г.: в 7 т. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2014. – Т. 7. – C. 72–75.



4. Магомедов Д.А., Хазамова Л.А., Миспахов И.Ш. Малогабаритный термостат для перевозки биоматериалов // Низкотемпературные и пищевые технологии в XXI веке. – СПб., 2015. – С. 458–460.



5. Тарукин Е.М. Авторефрижераторы // Вестник НГИЭИ. – 2012. – № 6 (13). – С. 68–82.



6. Лачин В.И., Савёлов Н.С. Электроника: учебное пособие. – Изд. 6-е, перераб. и доп. – Ростов н/Д.: Феникс, 2007. – 703 с.



7. Юркевич В.Д. Синтез нелинейных систем с ШИМ в канале управления на основе метода разделения движений // Доклады ТУСУР. – 2012. – № 1-1 (25). – С. 127–130.



8. Охоткин Г.П., Романова Е.С. Анализ законов коммутации ключей мостовой схемы импульсного преобразователя // Вестник Чувашского университета. – 2012. – № 3. – С. 142–149.



9. Голубев В.В. Расчет и оптимизация входного RLC-фильтра импульсного преобразователя переменного напряжения // Праці Інституту електродинамики Національноі академіі наук Украіни. – 2012. – Вип. 33. – С. 92–99.



10. Юркевич В.Д. Многоканальные системы управления. Синтез линейных систем управления с разнотемповыми процессами: учебное пособие. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2016. – 183 с.



11. Yurkevich V.D. PWM controller design based on singular perturbation technique: a case study of buck-boost DC-DC converter // Preprints of the 18th IFAC World Congress, Milan, Italy, August 28 – September 2, 2011. – Milan, 2011. – P. 9739–9744.



12. Сероклинов Г.В. Задачи автоматизации экспериментальных исследований сложных биофизических объектов // Методы и технические средства исследований физических процессов в сельском хозяйстве: сборник научных трудов СибФТИ. – Новосибирск, 2001. – С. 46–53.



13. Макфузова А.И., Травин Д.Д, Филимонова А.А. Термоэлементы как дополнительные источники энергии на орбитальной станции // Научные исследования: от теории к практике. – № 5 (6). – С. 262–263.



14. Зиновьев Г.С. Основы силовой электроники. Ч. 1: учебник. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 1999. – 199 с.



15. Рогинская Л.Э., Белкин А.К, Шуляк А.А. Влияние дросселей насыщения на электромагнитные процессы в высокочастотном инверторе // Вестник Уфимского авиационного технического университета. – 2009. – Т. 13, № 1. – С. 166–175.

Для цитирования:

Гринкевич В.А. Синтез регулятора тока для элемента Пельтье // Сборник научных трудов НГТУ. – 2018. – № 3–4 (93). – С. 16–39. – DOI: 10.17212/2307-6879-2018-3-4-16-39.

 

For citation:

Grinkevich V.A. Sintez regulyatora toka dlya elementa Pel't'e [Current controller design for Peltier element]. Sbornik nauchnykh trudov Novosibirskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universitetaTransaction of scientific papers of the Novosibirsk state technical university, 2018, no. 3–4 (93), pp. 16–39. DOI: 10.17212/2307-6879-2018-3-4-16-39.

Просмотров: 183