Многоячейковые преобразователи с тиристорно-транзисторными силовыми ключами Мохамед Малек

Введение к работе

Актуальность проблемы. На современном этапе развития нашего общества одной из важнейших является проблема рационального использования энергетических ресурсов. Значительная экономия энергетических ресурсов может быть достигнута за счет совершенствования методов преобразования и передачи электроэнергии на основе полупроводниковой преобразовательной техники. Поэтому повышение энергетических показателей полупроводниковых преобразователей электроэнергии является актуальной задачей.

Предлагаемая работа посвящена одному из перспективных направлений в разработке высокоэффективных многоячейковых полупроводниковых преобразователей на базе модулей-блоков с тиристор-но-транзисторными силовыми ключами (ТТК). Использование предложенных в работе- способов управления силовыми ключами б сочетании о высокой нагрузочной способностью ТТК позволяет существенно повысить надежность функционирования разрабатываемых преобразовательных устройств, а также улучшить качественные характеристики преобразуемой электроэнергии. Однако, применение ТТК в многоячейковых преобразователях приводит к необходимости учета влияния параметров самих ТТК на качество,выходной энергии преобразователя. Поэтому исследование и разработка многоячейковых преобразователей выполненных на основе унифицированных модульных блоков с ТТК, с учетом потерь в них, является актуальной задачей.

Цель работы. Разработка и исследование модуляционных способов преобразования параметров электромагнитной энергии на базе многоячейковых преобразователей с ТТК. Теоретические и экспериментальные исследования, выработка рекомендаций по улучшению энергетических и эксплуатационных характеристик. Разработка и экспериментальное исследование опытных образцов многоячейковых преобразователей.

Методы исследования. При исследовании рассмотренных в работе многоячейковых преобразователей были использованы: метод коммутационных функций - при получении аналитических выражений исследуемых несинусидальных напряжений; методы гармонического синтеза -для получения в замкнутом виде зависимостей интегральных характеристик выходных.напряжений многоячейковых преобразователей таких, как средние (U_cp) и действующие значения (и_Эф), а также коэффициента гармоник (К_г).

Достоверность теоретических выводов и рекомендаций подтверж-

- 4 -дена результатами экспериментальных исследований при лабораторных испытаниях созданных преобразовательных систем.

Научная новизна. 1. Обоснована целесообразность учета падения напряжения на ТТК в многоячейковых преобразователях выполненных как на инверторах постоянного, так и переменного тока.

1. Обоснована целесообразность построения силовых схем многоячейковых преобразователей с ТТК по схеме с суммированием в общем контуре (СОК) выходных напряжений одинаковой частоты и разной формы.

2. Предложен способ компенсации искажений, вносимых в кривые выходных напряжения многоячейковых преобразователей, выполненных как на инверторах постоянного, так и переменного тока.

3. Предложен способ управления мостовым инвертором напряжения, выполненном на последовательных ТТК для улучшения технико-экономических характеристик многоячейковых преобразователей.

4. Получены в замкнутом виде выражения для U_CP и и_Эф, а также К_г выходных напряжений нескомпекскрсванных ыиогоячейкозьк преобразователей.

Практическая ценность. Приведенные в работе выводы, зависимости, графикк обеспечили возможность оптимального проектирования многоячейковых преобразователей на основе высоконадежных базовых модулей, выполненных на ТТК. Модульный принцип построения силовых' схем преобразователей существенно упросщает процесс проектирования и производства предложенных многоячейковых преобразователей.

Основные положения, выносимые на защиту. 1. Целесообразность построения силовых схем многоячейковых преобразователей с ТТК по схеме с СОК выходных напряжений одинаковой частоты и разной формы с компенсацией искажений, вызванных падением напряжений на силовых ТТК.

5. Принципы построения силовых схем и систем управления многоячейковых преобразователей с ТТК.

6. Анализ искажений, вносимых ТТК в кривую выходного напряжения преобразователей с многоячейковой структурой.

Апробация работы. Основные результаты исследований были доложены и обсуждены на:. семинаре научного совета АН Украины по комплексной проблеме "Научные основы электроэнергетики" и научном семинаре кафедры электроники и энергетики Университета г.Латакии (Сирия).

Основное содержание работы опубликовано в 3-х статьях. Ре-

- 5 -зультаты работы внедрены в учебном процессе кафедры промышленной электроники Киевского политехнического института.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, содержание которых изложено на 100 страницах машинописного текста и иллюстрирована 47 рисунками и 1 таблицей, а также содержит список литературы из 68 наименований на 7 страницах и приложение на 15 страницах. Всего - 169 стр.