Дискретні стабілізатори напруги змінного струму з двотрансформаторними виконавчими структурами - Автореферат

Одним з ефективних засобів, що в багатьох випадках застосовується в якості виконавчого органу таких перетворювачів, є трансформаторно-ключові виконавчі структури (ТКВС), у більшості з яких характеристика вхід-вихід реалізується множиною нетотожних коефіцієнтів передачі, що залишаються незмінними на окремих її піддіапазонах. Це так звані дискретні стабілізатори (ДС), які підтримують величину напруги в межах певного поля стабілізації (ПС) характеристики вхід-вихід. Серед них чільне місце, завдяки застосуванню принципу розділення потужностей на регульовану та нерегульовану частини, займає клас структур, які мають в своєму складі вольтододавчий трансформатор (ВДТ) та багатофункціональний автотрансформатор (АТ), що працюють на частоті мережі, а ключі винесені з кола силового струму й комутуються з частотою нижчою ніж струм в мережі. Дисертаційна робота виконувалась в Інституті електродинаміки НАНУ в рамках державних тем науково-дослідних робіт, що проводились згідно постанов Бюро ВФТПЕ НАНУ: "Дослідити та розробити системи регулювання змінної напруги, що забезпечують гарантований рівень електромагнітної сумісності споживача з мережею" (шифр "Система-П") № ДР UA01008508P (1992-1994); "Комплексний аналіз та оптимізація складу та структури локальних систем електроживлення відповідальних споживачів по заданим критеріям" (шифр "Рестал") № ДР 0195U015220 (1995-1999); "Розробка та оптимізація високоефективних систем регулювання напруги за допомогою імітаційного й обєктно-орієнтованого візуального моделювання з використанням нових засобів та ідеологій управління" (шифр "Рестал-2") № ДР 0100854308P (2000-2004); "Дослідження та оптимізація процесів в перетворювачах напруги змінного струму, орієнтованих на використання в електротехнологічному та електромеханічному обладнанні" (шифр "Ренап") № ДР 0105U002318 (2005-2009). Обєктом дослідження є дискретні стабілізатори напруги на основі трансформаторно-ключових виконавчих структур, які мають в своєму складі вольтододавчий трансформатор, багатофункціональний автотрансформатор, що працюють на частоті напруги мережі, та ключі, які винесені з кола силового струму та комутуються з частотою нижче, ніж у мережі.Вона має в своєму складі електромагнітні елементи - трансформатори, автотрансформатори та напівпровідникові ключі (тиристори або триаки), що комутуються з частотою нижче частоти мережі живлення, а електромагнітні елементи працюють на частоті мережі. 1) здійснюється з J коефіцієнтів передачі по напрузі Kj, які незмінні на окремих піддіапазонах, тобто, під час роботи стабілізатор знаходиться в одному з J станів. Якщо напруга змінюється в допустимих межах, перетворювач знаходиться в статичному стані - замкнено відповідні ключі, стабілізатор має коефіцієнт передачі Kj. Тому виникла необхідність розробки аналітичного методу розрахунку виконавчих органів дискретних стабілізаторів при будь-яких варіаціях параметрів поля стабілізації та навантаження, сутність якого полягає у виконанні сукупності таких операцій: визначення потрібного числа станів J; вибір типу структури; знаходження виткових співвідношень електромагнітних елементів, орієнтоване на модернізацію схемотехнічних рішень; визначення в загальному вигляді струмів, напруг у виконавчому органі та реальної встановленої потужності електромагнітних елементів. З аналізу їх переваг та недоліків слідує, що найбільш ефективними для використання є дискретні стабілізатори, що мають в своєму складі вольтододавчий трансформатор, багатофункціональний автотрансформатор та ключі, винесені з кола силового струму, проте такі структури вимагають поглибленого дослідження.В дисертаційній роботі вирішено науково-прикладну задачу розвитку теорії виконавчих структур дискретних стабілізаторів напруги змінного струму з розділенням потужностей на регульовану та нерегульовану, розроблено метод їх розрахунку, що дозволило створювати стабілізатори з поліпшеними техніко-економічними показниками, і яка має суттєве значення для підвищення якості живлення відповідальних споживачів. Обґрунтовано раціональність і визначено особливості застосування законів формування характеристики вхід-вихід дискретних стабілізаторів. Створено математичні моделі типових виконавчих структур та отримано аналітичні вирази для визначення єдино можливих виткових співвідношень секцій обмоток електромагнітних елементів, які дозволяють сформувати оптимальну характеристику вхід-вихід і синтезувати топологію структур, запропоновано критерії для їх вибору. Розроблено та реалізовано у вигляді програм методики, що дозволяють провести розрахунок виткових співвідношень секцій обмоток електромагнітних елементів та їх встановлених потужностей, величин струмів і напруг, а також встановлено вплив на них змін параметрів поля стабілізації. Визначено, що струмове завантаження секцій обмоток автотрансформатора неоднакове і залежить від поля стабілізації, внаслідок чого реальна розрахункова встановлена потужність автотрансф

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ