Дослідження багатофазних імпульсних перетворювачів радіотехнічних і телекомунікаційних пристроїв - Автореферат

ППН являється однофазним імпульсним перетворювачем (ОІП), якщо СК комутуються одночасно, електричні процеси (струми, напруги, потужності) в однотипних елементах схеми синхронні і синфазні, часовий зсув між ними відсутній, і багатофазним (БІП), якщо електричні процеси в окремо узятих СК зсуваються у часі відносно один одного і сумуються в загальних колах їхнього протікання. Широке використання багатофазного принципу перетворення електричної енергії із СК резонансного типу в пристроях електроживлення стримується через ряд проблем: - практично відсутні публікації з питань аналізу і проектування (зокрема, відсутні математичні моделі, що описують електричні процеси БІП); - далекі від завершення питання розробки ефективних пристроїв керування резонансними СК і БІП у цілому; - не цілком вирішене питання про програмне забезпечення (ПЗ), що дозволяє ефективно виконувати дослідження БІП; - відсутні систематизовані результати досліджень, що відображають специфіку перетворювачів; - відсутня методика проектування БІП. Виконано дослідження основних параметрів ППН модульної структури з резонансними СК, зроблена порівняльна оцінка показників якості перетворювачів з однофазним і багатофазним принципами функціонування: - показано, що в резонансних БІП, у порівнянні з ОІП, зі збільшенням кількості СК N збільшується коефіцієнт згладжування структури (зменшуються пульсації) по входу і по виходу, збільшується частотний діапазон, у якому забезпечується заданий коефіцієнт згладжування (наприклад, при паралельному підключенні навантаження до конденсатора резонансного контуру СК - від 12 раз для N = 4 при діапазоні відносних частот = 0,45 0,92 до 24 раз для N = 8 при = 0,23 0,92), що дозволяє використовувати згладжувальні фільтри з меншими масою і габаритами; Методики, алгоритми і програмне забезпечення, розроблені на їхній основі, забезпечують необхідні розрахунки електричних процесів при значному скороченні витрат машинного часу в порівнянні з відомими математичними моделями; дозволяють легко враховувати вплив параметрів елементів схеми, їхніх відхилень на характер залежностей (часових, регулювальних), одержати недосяжні за допомогою відомих моделей результати у вигляді кількісних оцінок, графіків, таблиць, і вироблених на їхній основі рекомендацій з вибору параметрів електричних процесів і елементів СК, і методики проектування мінімізованих по обєму БІП. При цьому в роботах, опублікованих у співавторстві, автору належать: у [1] - розробка математичної моделі електричних процесів в окремо узятому СК при послідовному включенні навантаження й елементів резонансного контуру; [2] - розробка методики й алгоритмів дослідження ПЕЕ із СК резонансного типу; [3] - принципи реалізації БІП у пристроях і системах електроживлення для телекомунікаційних систем; [6] - методика, алгоритм і моделювання на ЕОМ електричних процесів ППН при асиметрії; [7] - алгоритм і моделювання на ЕОМ електричних процесів ППН модульної структури; [9] - методика автоматизованого проектування БІП; [10] - програма і результати дослідження електричних процесів резонансних ППН.Виконано аналіз стану, тенденції розвитку, принципів побудови і функціонування АС-DC, DC-DC і DC-АС перетворювачів, що входять до складу типових СЕЖ радіотехнічних, телевізійних і телекомунікаційних систем і джерел безперебійного живлення інформаційно-обчислювальної техніки. Показано переваги резонансних ППН у порівнянні з перетворювачами із ШІМ-регулюванням - менший рівень динамічних втрат при переключенні, зменшення випромінюваних завад; збільшення надійності роботи силових комутуючих елементів. Розроблено математичні моделі електричних процесів резонансних ППН для окремо узятого СК і для перетворювачів модульної структури з однофазним і багатофазним принципами перетворення електричної енергії. Моделі являються узагальненими щодо режимів роботи і типу СК, і дозволяють врахувати розкид параметрів елементів як силової частини (власне перетворювача), так і схеми керування, що приводить до асиметрії електричних процесів.

1. Виконано аналіз стану, тенденції розвитку, принципів побудови і функціонування АС-DC, DC-DC і DC-АС перетворювачів, що входять до складу типових СЕЖ радіотехнічних, телевізійних і телекомунікаційних систем і джерел безперебійного живлення інформаційно-обчислювальної техніки.

2. Показано переваги резонансних ППН у порівнянні з перетворювачами із ШІМ-регулюванням - менший рівень динамічних втрат при переключенні, зменшення випромінюваних завад; збільшення надійності роботи силових комутуючих елементів. Суміщення гідностей резонансного і багатофазного принципів перетворення електричної енергії дозволяє знизити вимоги до параметрів згладжувальних фільтрів резонансних перетворювачів і обмежити енергетичні втрати ППН.

3. Розроблено математичні моделі електричних процесів резонансних ППН для окремо узятого СК і для перетворювачів модульної структури з однофазним і багатофазним принципами перетворення електричної енергії.

Моделі являються узагальненими щодо режимів роботи і типу СК, і дозволяють врахувати розкид параметрів елементів як силової частини (власне перетворювача), так і схеми керування, що приводить до асиметрії електричних процесів. Моделі зручні для моделювання і розрахунків на ЕОМ електричних процесів БІП.

4. Розроблено методики, алгоритми і програмне забезпечення для дослідження електричних процесів резонансних ППН модульної структури, що базуються на розроблених математичних моделях.

5. Виконано дослідження основних параметрів імпульсних ППН модульної структури з резонансними СК, зроблена порівняльна оцінка показників якості перетворювачів з однофазним і багатофазним принципами функціонування; виявлені їхні специфічні особливості при функціонуванні в однонапівперіодному і двохнапівперіодному режимі роботи, з розривним і безрозривним струмами силових каналів: - показано, що в БІП зі збільшенням числа СК фільтруючі властивості зростають як на вході, так і на виході перетворювача;

- показано, що при порушенні ідентичності електричних процесів у СК фільтруючі властивості резонансних БІП погіршуються, але й у цьому випадку їхня перевага перед перетворювачами електричної енергії з однофазним принципом перетворення електроенергії зберігається.

6. Запропоновано структури і принципи побудови пристроїв і систем електроживлення з використанням багатофазних імпульсних ППН із резонансними силовими каналами. Запропоновані схемотехнічні рішення по реалізації пристроїв керування резонансними ППН із багатофазним принципом перетворення, і СЕЖ на їхній основі, приведений опис роботи.

7. Розроблено методику автоматизованого проектування БІП за критерієм мінімального обсягу при забезпеченні заданої якості вихідної напруги. Методика базується на результатах досліджень.

8. Розроблене математичне і програмне забезпечення для автоматизованого дослідження і проектування БІП впроваджено в Одеський НДІ звязку, у навчальний процес ОНАЗ ім. О.С. Попова.

1. Кадацький А.Ф., Гурков В.Г. Аналіз електричних процесів у резонансних імпульсних перетворювачах модульної структури // Наукові праці ОНАЗ ім. О.С. Попова. - 2001. - №3. - С. 14-20.

2. Кадацький А.Ф., Гурков В.Г., Грабовий О.А., Малявін І.П. До дослідження несиметричних електричних процесів в імпульсних перетворювачах модульної структури//Наукові праці ОНАЗ ім. О.С.Попова. -2003. - №1. - С. 27-34.

3. Кадацкий А.Ф., Гурков В.Г., Грабовой А.А. Использование многофазных принципов преобразования электроэнергии в устройствах электропитания телекоммуникационных систем//Праці УНДІРТ.-2003.-№2(34)-3(35).- С. 66-68.

4. Гурков В.Г. Электрические процессы преобразователей модульной структуры с параллельным подключением нагрузки к конденсаторам резонансных контуров силовых каналов // Праці УНДІРТ. - 2004.- №1(37). - С. 70-74.

5. Гурков В.Г. К проблемам электроснабжения предприятий электросвязи. - Труды VI Междунар. научно-практ. конф. “Системы и средства передачи и обработки информации” (ССПОИ-2002). - Одесса. - ОНАС им. А.С. Попова, 3-8 сентября 2002 г. - С. 38-39.

6. Кадацкий А.Ф., Гурков В.Г. Методика и алгоритм исследования многофазных импульсных преобразователей при асимметрии электрических процессов. - Труды 6-й Междунар. научно-техн. конф. “Современные проблемы телекоммуникаций (Телеком-2003)”. Сборник докладов (часть 1). - Одесса. - ОНАС им. А.С. Попова, 19-22 августа 2003 г. - С. 151-153.

7. Кадацкий А.Ф., Гурков В.Г. К исследованию электрических процессов резонансных преобразователей модульной структуры. - Труды VII Междунар. научно-практ. конф. “Системы и средства передачи и обработки информации” (ССПОИ- 2003).-Одесса.- ОНАС им. А.С. Попова, 2-7 сентября 2003 г. - С. 149.

8. Гурков В.Г. К определению электрических процессов резонансных преобразователей модульной структуры с параллельным подключением нагрузки. - Труды VIII Междунар. научно-практ. конф. “Системы и средства передачи и обработки информации” (ССПОИ-2004). - Одесса. - ОНАС им. А. С. Попова, 7-12 сентября 2004 г. - С. 114.

9. Гурков В.Г., Малявин И.П. К методике автоматизированного проектирования многофазных импульсных преобразователей. - Труды VIII Междунар. научно-практ. конф. “Системы и средства передачи и обработки информации” (ССПОИ-2004). - Одесса. - ОНАС им. А.С. Попова, 7-12 сентября 2004 г. - С. 115.

10. Гурков В.Г., Русаловский В.Б. Программа для исследования электрических процессов резонансных преобразователей. - Труды VIII Междунар. научно-практ. конф. “Системы и средства передачи и обработки информации” (ССПОИ-2004). - Одесса. - ОНАС им. А.С. Попова, 7-12 сентября 2004 г. - С. 116.

11. Гурков В.Г. К показателям качества резонансных многофазных импульсных преобразователей. - Труды ІХ Междунар. научно-практ. конф. “Системы и средства передачи и обработки информации” (ССПОИ-2005). - Черкассы. - Черкасский гос. техн. ун-тет, 5-10 сентября 2005 г. - С. 72-73.

Размещено на .ru