Введение к работе
Актуальность темы. Внедрение ресурсосберегающих технологий на всех этапах жизненного цикла является важнейшим фактором повышения эффективности эксплуатации сверхмощных и мощных стационарных радиовещательных передатчиков.
При этом расходы на потребляемую электроэнергию составляют основную статью эксплуатационных затрат. Поэтому разработка и внедрение энергосберегающих технологий в условиях существенного подорожания энергоносителей в России и странах СНГ, является актуальной.
Для амплитудно-модулированных (AM) передатчиков к подобным технологиям относятся повышение промышленного КПД передатчиков, повышение электронного КПД усилительных приборов высокочастотного (ВЧ) и низкочастотного (НЧ) трактов, применение способов AM с повышенным КПД, совершенствование усилительных приборов, в частности, генераторных и модуляторных ламп.
Однако мировой опыт внедрения энергосберегающих технологий на AM радиовещательных передатчиках показывает, что существенно более значительная экономия потребляемой электроэнергии может быть получена путем использования технологии динамического регулирования несущей (ДРН). Вместе с тем, почти все отечественные передатчики с модуляторами класса В не оснащены техническими средствами ДРН. Причиной этого, наряду с недостатком финансовых средств на модернизацию находящихся в эксплуатации передатчиков, является недостаточная проработка методов и технологий их перевода в режим ДРН.
Указанные обстоятельства обусловили необходимость формулирования задач и проведения комплекса работ, в рамках которых выполнено настоящее диссертационное исследование.
Проблемам повышения эффективности и обеспечения качествественных показателей вещательных AM передатчиков посвящены работы СИ. Евтянова, Н.Н. Ильиной, В.В. Шахгильдяна, Г.А. Зейтленка, Ю.Б. Несвижского и других авторов. Вместе с тем, известные из радиотехники и радиоэлектроники результаты, в достаточной степени, не распространены на задачи реализации режима ДРН, оценки его энергетических показателей, показателей качества и влияния на параметры сети электропитания. В диссертационной работе предпринята попытка восполнить этот пробел.
Актуальность настоящей работы обусловлена большим
значением внедрения энергосберегающих технологий в системы
радиовещания. Предлагается существенно снизить
энергопотребление методами ДРН при минимальных инвестициях на модернизацию передатчиков.
Цель и задачи работы. Целью настоящей диссертационной работы является разработка единого методологического и технологического подходов к повышению эффективности радиопередающих систем, базирующегося на методе динамического регулирования несущей.
Для достижения поставленной цели в диссертации решаются следующие задачи:
разработка методики оценки эффективности радиопередающих систем в энергосберегающем режиме ДРН;
анализ особенностей структуры и параметров радиопередающих систем в режиме ДРН и разработка методики оценки качества этих систем;
разработка алгоритмов реализации режима ДРН;
разработка методики проектирования аппаратно-программных средств аппаратуры ДРН;
В разработка методик перевода радиопередатчиков в режим ДРН.
Методы исследования. При выполнении исследований использовались методы теории исследования операций, теории управления качеством, теории систем, известные из радиотехники методы анализа и синтеза радиопередающих систем, а также результаты стендовых и натурных испытаний AM передатчиков в режиме ДРН.
Научная новизна. В диссертации получены следующие новые научно-технические результаты:
-
обоснованы невозможность оценки эффективности АМ-передатчика в режиме ДРН одной скалярной функцией - критерием энергосбережения и показана необходимость многокритериальной оценки на множестве показателей качества;
-
предложена многокритериальная модель и методика векторной оценки эффективности и качества радиопередающих систем в режиме ДРН;
3) разработаны статические и динамические характеристики
управления ДРН и алгоритмы их реализации, которые обеспечивают
различные стратегии перевода передатчиков в режим ДРН при
сохранении показателей качества и требований к первичной сети
электропитания;
4) предложена методика проектирования аппаратно-программных средств аппаратуры ДРН, которая обеспечивает возможность гибкой реализацию различных алгоритмов ДРН.
Практическая ценность работы. Разработанные методы, алгоритмы и технические средства позволили реализовать в условиях постоянной эксплуатации энергосберегающую технологию ДРН, снизить энергопотребление AM передатчиков, обеспечивая
требования к качеству передачи и первичной сети электропитания. Впервые предложены несколько сценариев перевода передатчиков в режим ДРН, которые учитывают тип и техническое состояние передатчика, а также требуемые затраты на модернизацию.
Выполнение этих работ создало основу для широкого внедрения энергосберегающей технологии ДРН в эксплуатируеммые вещательные передатчики с реальной экономией электроэнергии 20...25%.
Реализация результатов работы. Результаты
диссертационной работы использованы при экспериментальных исследованиях, опытной и постоянной эксплуатации аппаратуры ДРН на мощном (1250 кВт) коротковолновом радиовещательном передатчике (экспериментальные исследования, опытная, постоянная эксплуатация и сертификационные испытания); на мощном радиовещательном СВ передатчике (1000кВт) на 2-х мощных (500 кВт) СВ передатчиках типа "Тайфун" (Республика Казахстан, постоянная эксплуатация); на средневолновом передатчике средней мощности (150 кВт) типа "Шторм-С" (Республика Латвия, постоянная эксплуатация).
Положения, выносимые на защиту:
1. Многокритериальная модель, сформированная на основе выбранных показателей качества, учитывает специфику функционирования АМ-передатчика в режиме ДРН, позволяет адекватно выразить смысловое содержание понятия "эффективность" и получить необходимые количественные оценки.
2. Методика векторной оценки эффективности и качества AM передатчиков в режиме ДРН позволяют учесть множество показателей качества и осуществить выбор оптимальных вариантов реализации. Точность полученных векторных оценок обеспечивается
достаточным количеством инструментальных средств и достаточным объемом экспериментальных данных.
3. Разработанные аппаратно-программные средства
аппаратуры ДРН обеспечивают внедрение различных вариантов
алгоритмов реализации режима ДРН при сохранении необходимого
уровня показателей качества.
4. Внедрение разработанных методик перевода АМ-
передатчиков в режим ДРН - анализа схемно-конструктивных
особенностей реконструируемого передатчика, определения
состава и характеристик дополнительного оборудования,
сопряжения средств ДРН с аппаратурой передатчика, приводит к
реальному уменьшению энергопотребления до 20 ... 25% при
сохранении необходимых значений показателей качества.
5. Эффективная реализация режима ДРН достигается без
остановки штатного процесса вещания с возможностью
регулирования основных параметров статической и динамической
характеристик.
Апробация работы.
Основные результаты диссертационной работы доложены на НТКСПбГУТ им. проф. М.А. Бонч-Бруевича (19-23 мая 1997 г.), на 51 НТКСПбГУТ им. проф. М.А. Бонч-Бруевича (26-30 января 1998 г.).
Публикации. Основные положения диссертации отражены в четырех публикациях.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 84 наименований и 4 приложений. Содержит 187 страниц текста, включая 20 таблиц и 18 рисунков.
