Резонансний інвертор напруги з НЧ імпульсною модуляцією для установок індукційного нагріву - Автореферат

Національна академія наук України Інститут електродинамікиРобота виконана у відділі транзисторних перетворювачів Інституту електродинаміки Національної академії наук України, м. Науковий керівник - доктор технічних наук, старший науковий співробітник Юрченко Олег Миколайович, зfвідувач відділу транзисторних перетворювачів Інституту електродинаміки НАН України, м. кандидат технічних наук, старший науковий співробітник Губаревич Володимир Миколайович, старший науковий співробітник відділу систем стабілізованого струму Інституту електродинаміки НАН України, м. Захист відбудеться «__6__» _____жовтня__________ 2010р. о _ 11____ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.187.01 в Інституті електродинаміки НАН України за адресою: 03680, Україна, м.Транзисторні перетворювачі для установок високочастотного індукційного нагріву мають низку переваг і успішно витісняють лампові генератори, що донедавна були єдиним типом джерел живлення індукційних установок у частотному діапазоні від 10КГЦ до 440КГЦ та вище, де провадиться нагрів, загартування, пайка, зварювання і плавка металів. Таким чином, при побудові транзисторних резонансних інверторів напруги з НЧ імпульсною модуляцією, необхідно вирішити такі задачі, як встановлення залежностей параметрів вихідного струму інвертора напруги від параметрів НЧ імпульсної модуляції, визначення оптимальних способів регулювання та стабілізації струму інвертора при змінних параметрах НЧ регулювання, що дозволить покращити характеристику регулювання вихідного струму інвертора при широкому діапазоні зміни параметрів навантаження. Дисертаційна робота виконана у безпосередньому звязку з академічними, галузевими та державними програмами, а саме: за держбюджетними темами НАН України “Розвинути теорію та принципи побудови регульованих високочастотних транзисторних перетворювачів зі спеціальними вихідними характеристиками для перспективного електротехнологічного обладнання наземного та космічного призначення” “Структура-2” (№ ДР 0105U002314), “Розробити енергоефективні електромагнітні системи та напівпровідникові високочастотні перетворювачі з регулюванням динамічних режимів електромагнітної обробки металів” “Елом-П” (№ ДР 00107U001692), “Разработать модели и исследовать динамические режимы в электротехнических системах с высокочастотными полупроводниковыми преобразователями и нелинейной нагрузкой” “Елма-П” (№ ДР 0104U000526), “Розробка принципів побудови та оптимізація режимів роботи потужних напівпровідникових перетворювачів для енергозберігаючих технологічних процесів” (№ ДР 0107U002097), г/д № 1530-07 «Дослідження, розробка та виготовлення установки індукційного нагріву ВЧІ-20», від 3.12.2007р між Інститутом електрозварювання ім. При виконанні зазначених НДР та госп. договору автор провів дослідження залежності параметрів вихідного струму транзисторного резонансного інвертора напруги від параметрів НЧ імпульсної модуляції, провів порівняльний аналіз різних способів НЧ імпульсної модуляції та розробив алгоритми керування резонансним інвертором напруги з НЧ імпульсною модуляцією для установок з низькою добротністю резонансного контуру навантаження. Метою дисертаційної роботи є розвиток теорії транзисторних перетворювачів за рахунок вдосконалення методу керування резонансними інверторами напруги з НЧ імпульсною модуляцією для установок індукційного нагріву, що дозволяє поліпшити техніко-економічні показники таких перетворювачів.При НЧ імпульсній модуляції на частоті роботи інвертора, близькій до власної частоти резонансного контуру, перемикання ключів інвертора здійснюється при близькому до нуля струмі, що реалізується системою автопідстроювання частоти. При НЧ модуляції час модуляції та час ввімкненого стану , чи час вимкненого стану доцільно характеризувати цілими числами , що кратні періоду вихідної напруги інвертора (рис. Математична модель транзисторного інвертора напруги з послідовним резонансним контуром на виході являє собою систему рівнянь миттєвого значення струму на виході інвертора та напруги на конденсаторі резонансного контуру для двох інтервалів: та і має вигляд: (3) на інтервалі , та (4) на інтервалі . Проінтегрувавши з (3), (4) модуль струмів на інтервалах та визначено середнє за модулем значення струму при НЧ імпульсній модуляції на інтервалі при заданих значеннях параметрів модуляції , , : , (6) де - коефіцієнт заповнення модульованої напруги. Було розглянуто способи НЧ регулювання вихідного струму інвертора: НЧ-ШІМ з , та НЧ-ЧІМ з та , в режимі регулювання середнього за модулем вихідного струму інвертора та в режимі обмеження максимального середнього за модулем вихідного струму інвертора.В результаті виконання роботи вирішене важливе наукове завдання - розвиток теорії транзисторних перетворювачів за рахунок вдосконалення методу керування резонансними інверторами напруги з НЧ імпульсною модуляцією для установок індукційного нагріву, що дозволило поліпшити техніко-економічні показники таких перетворювачів.

Основний зміст роботи