LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Енергетика → Адаптовні силові модулі імпульсних перетворювачів малої та середньої потужності

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ

“КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ”



Івашуткін Костянтин Євгенович


УДК 621.314.58 : 621.382.323


АДАПТОВНІ СИЛОВІ МОДУЛІ ІМПУЛЬСНИХ ПЕРЕТВОРЮВАЧІВ МАЛОЇ ТА СЕРЕДНЬОЇ ПОТУЖНОСТІ


Спеціальність 05.09.12 - Напівпровідникові перетворювачі електроенергії


Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук


Київ - 2002

Дисертацією є рукопис.


Робота виконана на кафедрі промислової електроніки та електронної техніки Запорізької

державної інженерної академії Міністерства освіти і науки України, м Запоріжжя.


Науковий керівник - доктор технічних наук, професор

Переверзєв Анатолій Васильович,

Запорізька державна інженерна академія (м. Запоріжжя)

Завідувач кафедри промислової електроніки та електронної техніки.


Офіційні опоненти - доктор технічних наук, професор

Терещенко Тетяна Олександрівна,

Національний технічний університет

України “Київський політехнічний інститут” (м. Київ), професор кафедри промислової електроніки.


- кандидат технічних наук, старший науковий співробітник,

Шевченко Петро Миколайович,

Інститут електродинаміки НАН України (м. Київ), старший науковий співробітник відділу транзисторних перетворювачів.


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


Захист відбудеться “11” березня 2002 р. о 15 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради

К26.002.06 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 “05” лютого 2002 року.



Вчений секретар

Спеціалізованої вченої ради Б. М. Кондра

Загальна характеристика роботи


Актуальність теми. При всій різноманітності імпульсних перетворювачів (ШІМ, резонансні, квазірезонансні, тощо), проблеми підвищення їх к.к.д., зменшення масогабаритних показників і вартості залишаються такими ж актуальними. Особливу актуальність ці проблеми набувають внаслідок появи і впровадження нових технологій конструювання перетворювачів, суть яких складається в переході до модульного принципу побудови їх силових вузлів. Як конструктивно закінчені вироби, сучасні силові інтегральні модулі, що містять, крім комутуючих елементів, також пристрої їх керування, живлення, формування траєкторії перемикання і захисту, не підлягають ремонту, а параметри внутрішніх ланцюгів не можуть бути скоректовані в процесі експлуатації. Тому силові модулі повинні характеризуватися високим ступенем надійності й універсальності. Крім того, як відомо, кількість компонентів будь-якого виробу істотно впливає на його масогабаритні показники і надійність. Тому функціональна інтеграція внутрішніх пристроїв інтегральних силових модулів є одним з важливих кроків в напрямку мініатюризації імпульсних перетворювачів при збереженні високих електротехнічних характеристик.

В даний час у системах імпульсного регулювання потужності поширений метод широтно-імпульсної модуляції (ШІМ-метод) завдяки надійності, простоті схемотехнічних рішень перетворювачів і невисокій вартості. Він використовується в системах електроприводів, а також імпульсних системах електроживлення. Перетворювачі, що використовують імпульсні методи регулювання в електроприводах постійного струму, працюють у низькочастотному діапазоні

(2-20кГц), а високочастотний діапазон (20кГц-2МГц) відведений перетворювачам постійної напруги імпульсних джерел живлення.

Основним недоліком існуючих підходів до рішення проблем забезпечення ефективної й економічної роботи імпульсних перетворювачів з ШІМ є використання таких принципів і способів побудови внутрішніх пристроїв силових модулів, схемотехнічні рішення яких характеризуються сталістю параметрів своїх ланцюгів і, як правило, розраховані на номінальний режим роботи у вузькому частотному діапазоні. При цьому робота таких пристроїв зі зміною параметрів навантаження, зовнішніх ланцюгів або робочої частоти стає неефективною, що приводить до завищення сумарних втрат потужності і зниженню к.к.д. функціонування усього комутуючого блоку. Як наслідок, схемотехнічні рішення пристроїв, застосованих в інтегральних модулях одного перетворювача, у кращому випадку працюють в режимі неоптимального енергоспоживання або взагалі виявляються непрацездатними в складі іншого перетворювача тієї ж потужності.

Таким чином, пошук принципів і способів забезпечення контролю й узгодження роботи силових інтегральних модулів з режимами навантаження й умовами комутації є необхідним з погляду підвищення електротехнічних характеристик розробляємого силового обладнання.

Зв’язок з науковими програмами, планами, темами. Науково-дослідна робота по темі дисертації проводилася у відповідності з проектом ДКНТ 05.51.02/078-92, програмою 05.51.02. (1992-1994рр.) “Дослідження й удосконалення функціонально-інтегрованих силових приладів і модулів на їх основі для перетворювачів енергії малої потужності”; по комплексному проекту ДКНТ 04.11.03/030-95, завданню 04.11.03/604К-95 (1994-1996рр.). Хоздоговірні роботи проводились с ВАТ НДІ “Перетворювач” по програмі “Наука-2034”, договір №9806/07-23-94 “Дослідження методів, принципів побудови та шляхів створення уніфікованих інтелектуальних модулів, призначених для вмонтованих напівпровідникових перетворювачів побутової електроніки” (1994-1995рр.); по програмі “Наука-3048”, договір №9777/07-23-94 “Проведення досліджень по розробці електроприводів на нових принципах та елементній базі з використанням двигунів з електромагнітною редукцією і гібридних інтегральних модулів”.

Мета і задачі дослідження. Метою роботи є розробка і дослідження способів побудови інтегральних силових модулів, що мають властивість адаптовності параметрів до умов використання, зміни параметрів зовнішніх ланцюгів, режимів навантаження і частоти комутації, а також створення на цій основі імпульсних напівпровідникових перетворювачів малої і середньої потужності з поліпшеними електротехнічними характеристиками.

Для досягнення поставленої мети в роботі вирішувалися наступні основні задачі:

- дослідження електромагнітних процесів у ланцюгах силових ключів при живленні індуктивного навантаження в режимі широтно-імпульсної модуляції для виявлення закономірностей зміни