Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время существует довольно устоявшаяся область силовой электроники, которая состоит из нескольких основных типов источников вторичного электропитания (ИВЭП), широко применяющихся в электронной и электротехнической аппаратуре. В частности, в ИВ')П. первичным источником которых служит сеть переменного напряжения чае юты 50...60 Гц, наибольшее применение нашли бестрансформаторные импульсные преобразователи с высоковольтным входным выпрямителем. При их разработке и конструкторской реализации возникает ряд трудностей. В наиболее значительной степени они связаны наличием в схеме высокого выпрямленною постоянного напряжения, которое обусловливает относительно невысокую надежность работы силовых ключей преобразователя, сложность в изготовлении силовых трансформаторов и необходимость принятия специальных мер по компоновке элементов. Кроме того, высоковольтные импульсные преобразователи обладают повышенным уровнем высокочастотных помех, снижающих надежность работы электронных ириборон-погрсбигелей и оказывающих неіа-тивное влияние на сети первичного переменною напряжения.
Вместе с этим, достаточно давно известен друзой класс силовых преобразователей - конденсаторный источник вторичного электропитания (КИПГ)П), сущность работы которого заключается в снижении переменного напряжения первичной сети при помоши конденсатора, включенного последовательно с выпрямительным мостом и нагрузкой. В силу ряда причин подобные KM1D1I не нашли достаточно широкого применения в практике силовой электроники
Последние данные покан.івают, что КИВ'Л I дают возможность уел рани п> определенную часть недостатков традиционных бестрансформаторных ПВ')П. Это достигается за счет существенного снижения величины постоянного напряжения в тракте его последующего импульсного или линейною снломою преобразования. Малые величины напряжения позволяют применить низковольтные, а, значит, более быстродействующие силовые транзисторы, упро-
-4-стить схемы управления, силовые трансформаторы и снизить жесткость требований к конструированию. Так как рассматриваемые в диссертационной работе КИВЭП обладают свойствами стабилизации выходного напряжения, то они могут применяться в качестве самостоятельных и функционально законченных ИВЭП для питания различного рода электронной и электротехнической аппаратуры как промышленного, так и бытового назначения.
Использование КИВЭМ потенциально дает возможность повысить надежность работы и снизить стоимость источников электропитания. Вследствие этого проведение работ по исследованию электрических процессов в КИВЭП, разработке схемотехнических решений и принципов стабилизации выходного напряжении, определение областей их оптимального применения, является актуальным. Актуальность темы исследования подтверждается также возросшим за последние годы количеством публикаций по тематике КИВЭП и интересом к ним со стороны ряда научно-исследовательских организаций страны.
Тема диссертации связана с направлениями научно-исследовательских работ, проводимыми в НПО Автоматики (г.ІІкатеринбург), НИИ Вычислительных комплексов (г.Москва), Инстигуїе электродинамики ІІЛІІ Украины (г.Киев) и в ряде ВУЗов России и Украины.
Цель работы: исследование процессов работы в КИВЭП. а именно:
постановка, с точки зрения теоретических основ электротехники, и решение задачи исследования функционирования потребителя с постоянной потребляемой мощностью от источника с большим внутренним сопротивлением:
исследование процессов работы нестабилиэируюгцих КИВЭП;
исследование процессов рабо їм стабилизирующих КИВЭП;
анализ пульсаций выходного напряжения стабилизирующих и нсстаби-лтируюших КИВЭП;
исследование процессов пуска и коммутации токов нагрузки КИВЭ11;
- анализ существующих и разработка новых принципов стабилизации
выходного напряжения КИВЭП.
Методы исследования. При исследовании стационарных режимов работы КИВЭП использовались классические методы расчета линейных и нелинейных электрических цепей при переменном и постоянном напряжении. Для анализа полученных уравнений применялись итерационные методы их решения. При исследовании изменяющихся во времени процессов, характерные интервалы времени которых описываются составными или различными функциями, использовались методы припасовывания функций.
Экспериментальные исследования с целью проверки корректности полученных теоретических результатов проводились на лабораторных макетах и опытных образцах, предназначенных для отработки схем и возможное і и их реализации в виде монолитных интегральных микросхем. В качестве измерительных средств использовались современные программно-аішараїін.іе комплексы, функционально представляющие из себя виртуальные осциллографы с объемом памяти для записи процессов изменения токов и напряжения до 2 16.
Научная новизна результатов исследования и защищаемые в работе положения. Впервые разработаны теоретические основы работы КИВЭ1 I. которые включают в себя:
исследование процессов в электрической цепи, состоящей из потребителя с постоянной мощностью и первичного источника с высоким внутренним сопротивлением;
исследование установившихся процессов работы КИВЭП;
исследование пульсаций выходного напряжения в КИВЭП;
исследование процессов пуска и коммутации тока нагрузки КИВЭП;
разработка и анализ эффективного метода стабилизации выходною напряжения КИВЭП.
Практическая ценность. Полученные в диссертации теоретические результаты дают возможность разрабатывать практические стабилизирующие КИВЭП, выгодно отличающиеся от известных как по массогабаритным, так и по экономическим показателям.
Внедрение результатов работы. Теоретические и экспериментальные резулыаты исследований используются при выполнении НИР и ОКР в НПО Автоматики ((.Екатеринбург), ЮД АН Украины (г.Кисв). и ПИИ Вычислительных комплексов (г.Москва), а также в учебных процессах ряда ВУЧов России и Украины. И ходе выполнения ПИР и OKI' предполаїасіся выпуск монолитных интегральных микросхем КИЮП дин промышленного применения.
Публикации. Основные материалы дисесріаціпі опубликованы в 10-и печатных рабоїах, включая 2 патента РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения. 6-й разделов, приложений и заключения, ('писок цитируемой лиіераіурм содержит (>0 назнаний авторов, внесших наибольший вклад в разпиіис проблемы.
