Введение к работе
Актуальность работы. І іри разработке преобра юиатслсй электрической энергии, например, дія электропитания ншрсбніїмсй (соирсмсннші аініариіурм
СВЯЗИ, ВЫЧИСЛИ 1СЛЫШХ И раДИО ШСКфОННЫХ уСіроЙСІІІ II CIICICM, ІЛСКіроПрИЖі-
да, электро-и радиооборудования и ти.) с значительными потребляемыми токами, особое внимание заслуживают вопросы, связанные с повышением ка-чееіна элок-фической ніеріни, с уменьшением шерісіичсских іцііері. самою преобразователя и увеличением его удельной моїкшч-іи Пажная роль в реше-иии лих задач »оишг.к-існ на усі|*>іісіил и снек'мы ншричної о ілскірінші.і-ния на основе преобра зоваїслей постоянного напряженії» с импульсным способом регулирования и преобразования -злекірознері ии
Известно исполнение устройств силовой преобразовательной техники и» нескольких, меньшей мощности, в том числе с многофазным способом функционирования , называемых многофазными импульсными преобразователями (МИТІ).
Рядом авторов показано , что МИН сохраняет все положительные свойства преобразователей модульной структуры с однофазным принципом преобразования (ОИП). Например, N параллельно включенных но входу и выходу преобразователей - силовых каналов (СК), позволяют уменьшить пульсации зо-ков и напряжений на входе и выходе МИП, что н січно очередь приводит к уменьшению объема реактивных -элементов сглаживающих фильтров, увеличению удельной мощности МИП в целом.
По сравнению с традиционными однофашыми нреобразовазелями МИП являются более сложными в структурном и схемотехническом отношении и характеризуются с одной стороны новыми принципами схемотехники и ноны-ми способами управлении, а с другой - спецификой электрических процессов
Поэтому, несмотря па множество уже решенных вопросов но исследованию однофазных импульсных прсобраэовазслсй и возможности использования регулыатов них исследований при анализе и проскіирокатіии МИП, сущссіву-сг еще ряд проблем, присущих лишь многофазным структурам преобразователей, которые сдерживактг широкое их использование на практике.
Результаты известных исследований элск-фичееких процессов МИП с СЖ фадиционного типа не шнволяют проводить требуемый комплекс расчетов при решении задач исследования и проектирования (особенно R части разрывного режима работы, возможности использования любого из наиболее известных типов СК). Далеки от завершения и проблемы рафаботкн эффективных математичяских моделей, ориентированных на широкое применение ЭВМ. Отсутствует математическое и программное обеспечение, позволяющее автомати-зировазь процесс исследования при анализе и синтезе МИП.
Таким образом, дальнейшее исследование процессов функционирования и разработка методики автоматизированного проектирования МИ[ I с заданным
качеством выходных напряжений и высокими удельными показателями но массе и объему с использованием новых подходов, ориентированных на эффективное использование вычислительной техники, является актуальной проблемой
1'аботы но теме выполнялись в соответствии с межотраслевыми и отраслевыми проіраммами "Монолит", "Десна", "Энергия", "Энергия АТМЗ", являлись составной частью работ, проводимых по планам важнейших НИР и (ЖР нескольких отраслей народного хо.яйсіна.
Не. 11» цаСоїм ісіклю'і.іеіся в paіроботкс методики исследования и проектирования многофазных импульсных преобразователей постоянного напряжения с различными тинами силовых каналов, ориентированной на автоматизацию расчетных процедур.
В соотвегствни с поставленной целью были приняты следующие направления исследований:
анализ особенностей структурного построения и функционирования МИМ, особенностей математических моделей для их автоматизированного проектирования;
исследование электрических процессов в силовых каналах различных йшов исполнения при разрывном и безразрывном режимах работы, разработка обобщенной математической модели;
исследование электрических процессов МИТІ, разработка обобщенной ма тематической модели;
разработка алгоритмов и проірамм для анализа электрических процессов МИН;
исследование особенностей и оценка качества электрических процессов МИ) 1 с различными іинами силовых каналов;
разработка методики, алгоритмов и программ для решения задач автоматизированного проектирования МИП на основе полученных обобщенных ма-іемаїичсских моделей.
Методы исследования. Для решения поставленных в работе задач использованы методы теории электрических цепей, получили дальнейшее развитие методы математического моделирования электрических процессов преобразователей постоянного напряжения - при разработке математических моделей электрических процессов, использованы отдельные положения теории оптимизации и методы цифрового моделирования - при разработке алгоритмов, составляющих вычислительную основу предложенной методики исследования и проектирования.
Достоверность научных результатов обеспечена применением математических методов анализа и моделирования, использованием различных спосо-
Gob решения одной и і ой же чадами, а іакжс рсчулі.іліами эксплуатации программного обеспечения на промышленных предприятиях
Научная новизна r>af)t>ri.i заключается в следующем.
-
ІІредюжена новая методика анализа члекірических процессов в однофазных и многофазных импульсных преобразователях с ІІІИМ-регулированисм .отличающаяся тем, ті» в качесіпс исходного ба итого параметра выбрана ддипельносіь интервала времени (н характеризукчнею сі'о коэффициента паузы), в течение которого историческая шертия в дросселе сиіа-живаюінеіо фильтра силовою капала оісутстнусі, чю поіволясі с единых позиций проводить анализ мпоюфашых и одиофаяіьіх импульсных преобразователей при разрывной и беэраэрыпном режиме работы.
-
Разработаны новые маїсмаїические модели иектрических процессов МИН с ШИМ-рсгудирокаписм , обобщенные относительно разрывною и fn-i-рачрывного режима работы и относительно восьми типов основных наиболее известных схем силовых каналов, ноіволяютпие определять основные параметры и показатели качества злектрическої о процесса МИН. а также отдельною силового капала (или однофазного импульсного нреобраювлтеля).
-
Получены аналитические соотношения, позволяющие оттенить качество электрических процессов МИП с различными типами силовых каналов (абсолютные пульсации, коэффициенты пульсаций, коэффициенты сглаживания структуры по току (напряжению) на входе и выходе), в юм числе в "особых " точках, при коэффициентах накошіения кратных k/N, где к - номер силового канала, N - число силовых каналов.
-
Выполнены исследования электрических процессов МИП с силовыми каналами восьми типов схем, произведена оценка нокаштелей качества модульных импульсных преобразователей с однофазным и миоюфазным принципами функционирования; выявлены особенности МИН при функционировании с разрывными и безразрывныни токами.
5. Предложены методика, алгоритмы и проіраммьі проектирования
МИП, составляющие вычислительную основу ;тди автоматизированного пара
метрического анализа и синтеза, отличающиеся оі итпеешых компактностью,
простотой, быстродействием.
()снопныс практические поудыаты.
-
Предложенная методика моделирования составляет основу для ра (работки математических моделей электрических иролсчч-пл преобразователей модульной структуры (и однофазных, и многофазных), отличающихся типами схемотехнической реализации силовых каналов; позволяет оценить качссіпо члектрическш процессов как МИП, так и ОИП.
-
Полученные в работе математические модели электрических процессов МИП ориентщюваны на широкое использование 'JHM; распространи-
«
ются на однофазный и многофазный принцип преобразования, на различный тин СК с ШИМ-регулированием.
-
В результате проведенных исследовании выявлены особенности МИН, препятствующие практической реализации устройств данного класса, предложены рекомендации по их использованию.
-
Разработанные методика, алгоритмы и программы могут использоваться для практического проектирования и исследования как традиционных импульсных преобразователей напряжения, так и устройств преобразовательной техники с улучшенными показателями качества - многофазных импульсных преобразователей.
-
Теоретическая и практическая значимость диссертации подтверждается внедрением математических моделей, методики проектирования и про-і~раммного обеспечения для автоматизированного проектирования МИГ! (акты о внедрении ряда предприятий прилагаются к диссертации).
AnirefrMHH Работы,
По материалам диссертации опубликовано 16 печатных работ, из них 9 научных статей, і тезисов докладов, 1 авторское свидетельство, 2 депонированные рукописи. Основные положения работы докладывались и обсуждались на кафедрах "Промышленная элекгрониха"-МЭИ, "Электропитание устройств свя-зи"-МТУСИ, "Электропитание устройств связи"- ПИИРС (г.Самара), на семинаре "Вторичные источники питания для аппаратуры связи" Научного совета АН УССР по комплексной проблеме "Научные основы электроэнергетики" , на Российских научно-технических конференциях (Самара,1994-1997 г.), на ежегодных научно-технических конференциях и семьнарах в ПИИРС (Самара, 1982-1997 гг.).
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Содержит 167 страниц основного текста, 37 рисунков на 25 страницах, 12 таблиц на 18 страницах, 62 страницы приложений; список литературы содержит 1S9 наименований на 15 страницах.
