LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Енергетика → Автономні інвертори як складова частина електротехнологічних установок

18


національний технічний університет україни

“київський політехнічний інститут”


УДК 621.314.27

Ахмед Бензин






Автономні інвертори як складова частина

електротехнологічних установок



Спеціальність: 05.09.12 – Напівпровідникові перетворювачі електроенергії






А в т о р е ф е р а т

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук









Київ – 2001

Дисертацією є рукопис.


Робота виконана на кафедрі теоретичної електротехніки Національного технічного університету України “Київський політехнічний інститут” Міністерства освіти і науки України, м. Київ.



Науковий керівник – доктор технічних наук, професор

Сенько В.І.,Національний технічний університет

України “Київський політехнічний Інститут” (м. Київ),

завідувач кафедрою теоретичної електротехніки.



Офіційні опоненти – доктор технічних наук, старший науковий

співробітник Новосельцев О.В., Інститут

загальної енергетики НАН України,

провідний науковий співробітник;



– кандидат технічних наук, старший науковий

співробітник Губаревич В.М., Інститут електро-

динаміки НАН України, старший науковий

співробітник.




Провідна установа – Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут”, кафедра промислової електроніки, м.Харків.



Захист відбудеться “_24__”_квітня_2001р. о _15__ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 26.002.06 в Національному технічному університеті України “Київський політехнічний інститут” за адресою: 03056, Київ-56, пр. Перемоги, 37, тел.241-76-62.



З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці НТУУ “КПІ”.


Автореферат розісланий “__20__”_____03_____2001р.



Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Б.М.Кондра









ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ


Актуальність теми. Електротехнологічні процеси і установки (ЕТУ) в наш час широко застосовуються в усіх сферах суспільного виробництва і від їх ефективності залежить рішення найважливіших народногосподарських задач по прискоренню темпів технічного прогресу, інтенсифікації виробництва, різкому підвищенню продуктивності праці і раціональному використанню паливно-енергетичних ресурсів. Проблема електроживлення ЕТУ коштує надто гостро, бо такі установки у порівнянні з іншими споживачами електричної енергії володіють рядом специфічних особливостей: велика різноманітність режимів роботи, наявність ЕТУ з різкозмінним імпульсним, нелінійним характером навантаження, широкий діапазон потужностей (від десятків ват до 100 МВА), напруг (від 12 В до 220 кВ) і частот (від 0,1 Гц до десятків МГц) і ряд інших. Створення систем електроживлення ЕТУ визначається технічними можливостями перетворення параметрів електричної енергії, які в наш час найбільш ефективно можуть бути реалізовані за допомогою напівпровідникових автономних інверторів.

Значний розділ в перетворювальній техніці складають автономні інвертори, які широко використовуються в електротехнологічних процесах, зв'язаних з нагрівом, плавкою і за гартуванням металів, з очисткою і механічною обробкою різних деталей, з дегазацією розплавів металів, з отриманням озону та ін. В останній час з'явилася гостра необхідність застосування таких автономних інверторів в ряді нових технологічних процесів, в тому числі при пошуку, здобичі і транспортуванні нафти, литті алюмінію в електромагнітний кристалізатор, при ультразвуковому прошитті друкованих плат, а також в прогресивних електротехнологічних процесах, основаних на новітніх електрофізичних методах обробки матеріалів, наприклад, плазмових, дугових, імпульсних та ін.

Промисловістю серійно випускається ряд типорозмірів напівпровідникових перетворювачів, основною ланкою яких є автономні інвертори, в діапазоні частот (0,5 4,0) кГц і потужностей (3202400) кВт.

Проте підприємствам і організаціям потрібний більш широкий асортимент типорозмірів напівпровідникових перетворювачів, потреба в яких не задовільнена досі в зв'язку з безперервним розширенням масштабу і областей застосування електротехнологічних процесів, особливо на частотах 8?10 кГц і вище; промислова експлуатація деяких типів перетворювачів в означеному діапазоні частот виявила ряд проблем, до числа яких відноситься недостатня комутаційна спроможність цих перетворювачів, їх експлуатаційну надійність, яка знижується при роботі на навантаження, що змінюється в широких межах, що істотно зменшує ефективність використання ряду електротехнологічних процесів.

Тому питання, що розглядуються в дисертації, по розробці і дослідженню схем автономних інверторів звукової та ультразвукової частоти, які володіють високою комутаційною стійкістю і покращеними техніко-економічними показниками при роботі на змінне навантаження і призначених для прогресивних електротехнологічних процесів, є актуальними.

Зв'язок з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана у відповідності з розділами державної бюджетної теми “Теоретичне обгрунтування створення спеціальних типів джерел живлення сучасних енергозберігаючих технологій” (номер державної реєстрації – 0196U009074), згідно координаційного плану НАН України по комплексній проблемі “Наукові основи електроенергетики” (код 1.9. 2.2. 1.2. 8; 1.9. 2.2. 1.3. 3), а також у відповідності з Державною науково-технічною програмою Міністерства України у справах науки і технологій на 1997-1998 р. “Високоефективні енергозберігаючі електротехнологічні і електротехнічні системи” (шифр – 04.08 “Екологічно чиста енергетика і ресурсозберігаючі технології”), що виконувалися на кафедрі теоретичної електротехніки НТУУ “кпІ”.

Мета і задачі наукового дослідження. Метою дисертаційної роботи є рішення наукової задачі розвитку теорії, принципів побудови і розробки автономних інверторів підвищеної частоти при роботі на змінне електротехнологічного навантаження.

Для досягнення поставленої мети в роботі вирішувалися наступні основні задачі:

- якісний аналіз і класифікація існуючих схемотехнічних рішень в області автономних інверторів;

- формування і узагальнення вимог до автономним інверторам підвищеної частоти, призначених для роботи в електротехнологічних установках з широким діапазоном зміни параметрів навантажувального контуру, а також обгрунтування шляхів і засобів їх удосконалення;

  • комплексні теоретичні дослідження усталених режимів в схемах автономних інверторів підвищеної частоти без зворотних і з зворотними діодами; визначення оптимальних режимів і параметрів основного обладнання при зміні параметрів навантаження по потужності і частоті.

Об'єкт і предмет дослідження. Досліджуються напівпровідникові перетворювачі на предмет підвищення їх енергетичної ефективності.

Засоби дослідження. Рішення перерахованих задач здійснювалося на основі використання засобів аналізу схем вентильних перетворювачів: операторний метод, метод миттєвих значень, метод першої гармоніки, гармонічний аналіз, методи цифрового моделювання.

Наукова новизна отриманих результатів полягає в наступному:

–розвинуто метод гармонічного аналізу інверторів, який дозволив розробити нові математичні моделі автономних інверторів без зворотних діодів і з зворотними діодами, а також отримати загальні залежності для паралельного, послідовного і послідовно-паралельного інверторів;

– отримано узагальнені вирази для автономних інверторів без зворотних діодів послідовного, паралельного і послідовно-паралельного типів, що дозволило визначити комбінації незалежних змінних,