Ключевые генераторы модулированных колебаний высокой частоты в передатчиках трехпрограммного проводного вещания

Бредихин, Борис Васильевич

Силовая электроника

автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.12, диссертация на тему:Ключевые генераторы модулированных колебаний высокой частоты в передатчиках трехпрограммного проводного вещания

кандидата технических наук: Бредихин, Борис Васильевич
город: Тольятти
год: 2009
специальность ВАК РФ: 05.09.12
цена: 450 рублей

Диссертация по электротехнике на тему «Ключевые генераторы модулированных колебаний высокой частоты в передатчиках трехпрограммного проводного вещания»

Автореферат диссертации по теме "Ключевые генераторы модулированных колебаний высокой частоты в передатчиках трехпрограммного проводного вещания"

На правах рукописи

Бредихин Борис Васильевич

КЛЮЧЕВЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ МОДУЛИРОВАННЫХ КОЛЕБАНИЙ ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ В ПЕРЕДАТЧИКАХ ТРЕХПРОГРАММНОГО ПРОВОДНОГО ВЕЩАНИЯ

Специальность 05.09.12 - Силовая электроника

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Чебоксары 2009

Работа выполнена на кафедре «Промышленная электроника» Тольяттинского государственного университета и в ФГУП «Научное конструкторско-технологическое бюро «Парсек».

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки и техники РФ Ивашин Виктор Васильевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Мелешин Валерий Иванович

кандидат технических наук, доцент Малинин Григорий Вячеславович

Ведущая организация:

ФГУП «Самарский отраслевой научно-исследовательский институт радио» (СО НИИР)

Защита диссертации состоится «10» июня 2009 г. в 15-00 часов в аудитории В-310 корпуса «В» на заседании диссертационного совета Д 212.301.02 при Чувашском государственном университете им. И. Н. Ульянова (428 015, Чебоксары, Московской пр., 15).

Отзывы на автореферат (в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения) просим присылать по адресу на имя ученого секретаря диссертационного совета.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке университета.

Автореферат разослан апреля 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета доктор технических наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время, в связи с участившимися случаями активного противодействия передаче информации по эфиру, а также с увеличением техногенных катастроф и террористических актов, повышается роль проводной связи и действующая сеть проводного вещания (ПВ) позволяет реализовать задачу государственной важности - оповещение в условиях чрезвычайных ситуаций и в особый период, когда эфирные передатчики радиовещания и телевидения могут быть выключены. При этом информация оповещения по сетям ПВ благодаря их построению может передаваться на отдельные зоны города или оповещения.

Являясь технической базой системы оповещения в трехпрограммном проводном вещании (ТПВ), применяемые передатчики с амплитудной модуляцией уже не отвечают современным требованиям по надежности, имеют низкие энергетические показатели, значительные габариты и массу, а также требуют больших эксплуатационных расходов.

Появившаяся в последние годы принципиальная возможность повысить технико-экономические характеристики оконечных каскадов передатчиков ТПВ в процессе преобразования энергии постоянного тока в высокочастотную высветила ряд актуальных технических задач; возникли вопросы, теоретическое и прикладное значение которых неразделимо. Важнейшие из них: пути повышения энергетической эффективности устройств формирования гармонических колебаний высокой несущей частоты (II канал - 78000 Гц, III канал - 120000 Гц) при амплитудной модуляции их выходного напряжения (коэффициент глубины модуляции m > 0,7); связь между направлением повышения энергетической эффективности и снижением требований к спектральному составу выходных колебаний и их огибающей; обеспечение электромагнитной совместимости с основной электронной аппаратурой и сетью питания при глубоком регулировании уровня модулированных колебаний (несущая модулируется входным вещательным сигналом и его огибающей) в диапазоне модулирующих частот 100+6300 Гц.

Перечисленные вопросы и вытекающие из них задачи поставлены в соответствии с решением Министерства РСФСР по связи, информатике и космосу № 1269 от 7 марта 1991 года. Тогда же было рекомендовано провести необходимые теоретические исследования и прикладные разработки с целью выявления и реализации перспективных решений для оконечных каскадов нового поколения на базе импульсных преобразователей электрической энергии.

Развитие преобразователей электрической энергии идет по пути миниатюризации, повышения КПД и надежности при одновременном снижении их стоимости. Современная отечественная и зарубежная микроэлектронная элементная база позволяет улучшить эти характеристики благодаря созданию новых структурных и схемных решений, в том числе высокочастотных преобразователей напряжения. С практической задачей связана теоретическая - анализ электромагнитных процессов функциональных узлов устройства и разработка их математических моделей для исследования статических и динамических характеристик.

схем. Из данной технической задачи в свою очередь вытекает общетеоретическая задача определения режимов работы преобразовательных электронно-трансформаторых узлов как элементов делителя и сумматора мощности при повышении эффективности формирования амплитудно-модулируемого выходного напряжения несущей частоты.

С перечисленными задачами тесно связаны проблемы создания оптимальной схемы управления базовым усилительным модулем, обеспечивающей устойчивость преобразования и стабилизацию рабочей точки модулированного выходного напряжения. Кроме того, алгоритмы управления позволяют использовать преобразовательный модуль автономно, т. е. расширяют функциональные возможности каждого из них в отдельности, а интенсивность отказов их учтена в приведенном значении интенсивности отказов структуры модульного преобразователя.

Теоретические основы развиваемых автором методов анализа и синтеза составных частей КГМК заложены в трудах А. Д. Артыма, Г. А. Белова, В. Ф. Дмитрикова, В. В. Ивашина, В. М. Кибакина, В. И. Мелешина, А. Г. Тонкаля и других.

Целью работы является: разработка и исследование ключевого генератора модулированных колебаний (КГМК) высокой частоты с улучшенными технико-экономическими показателями при построении мощных силовых преобразовательных структур модульного типа, а также разработка инженерных методик и рекомендаций по их проектированию. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие теоретические и прикладные задачи:

1 Анализ принципов построения КГМК и выбор рациональных схемных решений.

2 Анализ электромагнитных процессов и разработка методики расчета и проектирования оптимального КГМК.

3 Разработка математических моделей для исследования динамических характеристик КГМК и проведения экспериментальных исследований.

4 Экспериментальные исследования параметров, влияющих на статические характеристики базового модуля КГМК.

Методы исследования. Теоретические исследования базируются на аналитических и графо-аналитических методах. При построении математических моделей и решении задач анализа использовался аппарат линейных и нелинейных дифференциальных уравнений в форме описания дискретно-непрерывных систем в пространстве состояний, а также приближенные методы анализа на основе структурных эквивалентных схем с последующим гармоническим синтезом. При проведении имитационного моделирования применялись программные пакеты Ма&аЬ и МаЛСа<1 Экспериментальные исследования проводились в лабораториях с использованием методов исследования систем регулирования с обратной связью и, а также в реальных условиях эксплуатации с помощью стандартной измерительной аппаратуры.

Достоверность полученных результатов следует из адекватности и корректности примененных в работе теоретических и экспериментальных методов. Данные экспериментальных исследований, а также практическая реализация результатов исследований в технических приложениях подтвердили состоятельность предложенной методики расчета основных параметров силовой схемы составных частей КГМК.

Основные положения, выносимые на защиту

1 Анализ несимметричных режимов работы генераторного каскада при синхронной «накачке» энергии в конденсатор фильтра питания.

2 Методика выбора основных параметров схемы регулятора-модулятора с оптимизацией магнитно-связанных дросселей по критерию объема.

3 Математическая модель составного конвертера с магнитно-связанными дросселями в режиме непрерывных токов.

4 Эффективное схемотехническое решение регулятора-модулятора на основе усилительного каскада КГМК и предложенной схемы управления, алгоритмы работы которой позволяют снизить время переключения силового коммутатора и обеспечить устойчивое преобразование в условиях наличия тока колебательного контура.

Практическая ценность работы

1 Предложено и запатентовано оригинальное схемотехническое построение КГМК, позволяющее улучшить массогабаритные, надежностные и динамические показатели.

2 Разработанная методика выбора параметров и исследований регулятора-модулятора сокращает объем экспериментальных исследований систем, в которых передача сигнала производится модулированным напряжением.

3 Полученные результаты исследования генераторного узла позволяют выработать практические рекомендации по проектированию высоконадежных источников вторичного электропитания.

Научная новизна

1 Получено аналитическое описание распознаваемости несимметричного режима работы генераторного каскада при синхронной амплитудной модуляции выходного напряжения.

2 Разработана методика расчета составных частей оптимального КПЛК, отличающихся от известных тем, что на основе вычисления обобщенных критериальных комплексов подобия нормализованного ряда ферритовых электромагнитных элементов и позволяющая определить основные параметры в режиме модулированного выходного напряжения.

3 Получена непрерывная линейная модель составного конвертера с магнитно-связанными дросселями для режима сбалансированного снижения уровня пульсаций токов, справедливая для средних значений переменных системы четвертого порядка с учетом действия магнитной связи между звеньями конвертера.

4 Получена непрерывная линейная модель системы управления составным преобразователем на основе передаточных матричных функций, позволяющих упростить имитационное моделирование при исследовании ее динамических характеристик

Реализация результатов работы. Результаты разработки и исследования КГМК были положены в основу методики проектирования передающих устройств ТПВ типа «Тракт-150» для трехзвенных городских сетей ПВ и передающих устройств типа «Тракт-30» - для сетей проводного вещания в сельской местности и районных центрах. Опытные образцы изделий успешно прошли промышленные испытания в течение трех лет на городских линиях ПВ г. Тольятти и г. Ульяновска.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на Всероссийской научно-технической конференции «Современные технологии в эфирном и проводном звуковом вещании, переход на цифровое ве-щание»(Дагомыс, 2001), Всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Проблемы электротехники, электроэнергетики и электротехнологий» (Тольятти, 2007), научно-технических семинарах кафедры «Промышленная электроника» ТГУ и ФГУП НКТБ «Парсек» (Тольятти, 1994 - 2006), Всероссийском научно-техническом семинаре-совещании «Пути реализации концепции развития проводного вещания на период до 2005 - 2010 г.г.» (Тольятти, 2000), региональных научно-технических семинарах Тольяттинского ГУЭС и ФГУП НКТБ «Парсек» (Тольятти, 1997 - 2000), Ульяновского ГРТУ и ФГУП НКТБ «Парсек» (Ульяновск, 2000 - 2001).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано десять печатных работ, получены два патента на изобретение и один патент на промышленный образец.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 198 страницах машинописного текста, в том числе 73 рисунка и 5 таблиц, список литературы из 139 наименований и четыре приложения на 23 страницах.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, проведен обзор известных технических решений, сформулирована цель работы и задачи исследования.

В первой главе определено место ключевого генератора модулированных колебаний (КГМК) в 11Ш и предъявляемые к нему технические требования, проведен анализ силовых схем и предложена классификация ключевых генераторов гармонических колебаний по основным признакам, определяющим принципы их построения и особенности работы, рассмотрены способы регулирования выходного напряжения в ключевых генераторах гармонических колебаний.

Для выполнения поставленной цели был проведен аналитический обзор силовых схем ключевых генераторов гармонических колебаний высокой частоты и способов обеспечения амплитудной модуляции. Показано, что схемы можно условно разделить на две общепринятые в классической схемотехнике группы: системы совмещенного типа (инвертирование и регулирование) и системы с разделением указанных функций. Ни одна из систем первой группы в полной мере не удовлетворяет предъявленным требованиям. Основными причинами недостатков, присущих подобным схемам, является или значительная величина потерь при переключениях в транзисторах (при значительном числе переключений последних) на фоне несущих частот основной гармоники передатчиков ТПВ, или ограничение диапазона регулирования выходного напряжения системы с разделением функции инвертирования и регулирования малой мощности.

На основании приведенного аналитического обзора были определены конкретные задачи проводимого исследования.

Во второй главе предложено эффективное схемотехническое решение по реализации принципа генерации модулированных колебаний на основе ключевого генератора гармонических колебаний с модуляцией по питанию. Проведен анализ электромагнитных процессов и режимов работы составных частей схемы, а также получены их внешние и регулировочные характеристики.

На основе анализа схематических вариантов ключевых генераторов гармонических колебаний и способов модулирования их амплитуд показана эффективность применения регуляторов перед генератором высокой частоты в узкодиапазонных передающих устройствах (в том числе работающих на одной или нескольких фиксированных частотах), реактивные мощности выходных колебательных систем (КС) которых можно существенно уменьшить, обеспечивая заданный уровень мощности колебаний в нагрузке при высоком КПД. В соответствии с изложенным, была разработана двухкас-кадная схема ключевого генератора модулированных колебаний по схеме с общим коллектором (стоком), нагруженного на последовательно-параллельный резонансный фильтр, и регулятором на базе составного конвертера с магнитно-связанными дросселями по схеме с общим эмиттером (истоком).

Процессы в базовой схеме (рисунок 1) составного конвертера (при отсутствии магнитной связи между дросселями) для к-го интервала линейности описываются системой дифференциальных уравнений в векторно-матричной форме, причем в качестве переменных выбираем обобщенные переменные.

ц,

Ь2

Ч..

СI

УТ

УО

* с

(Ь_ Л

= Акх + ЬкУ, к =1,2 (1)

Рисунок 1 - Составной конвертер с магнитно-связанными дросселями

где х = [х1,х2,х},х,]Т - вектор переменных состояния; У = [УиУг,0,0 ]7' - вектор внешних воздействий; х, = Яс1и/1/с; х2=иа1иГ1\ хг = /¡У6; х4=иС1/иб; К ="„« /Vе"' = 1иг,'Лы и г'х,2 - токи дросселей Ы и Ь2; ис1 и исг - напряжения на конденсаторах С1 и С2; г„.з. - дополнительный ток нагрузки, не учтенный постоянным сопротивлением Л; г = //Тя - относительное время; 17б, В-б и Тб - базовые напряжение, сопротивление и время; А/с, Ь/с - матрицы параметров на к-м интервале линейности, определяемые конфигурацией схемы конвертера, равны Ах, &2 при включенном транзисторе УТ и закрытом диоде УР и равны Аг, Ъг при выключенном транзисторе УТ и открытом диоде VI).

В выражениях для матриц Аь, Ък также введены обобщенные безразмерные параметры: 2, /С, /г,, 0г =^ЦТс~г1гг - добротности ¿С-контуров;

г, = С, /Тб, тг = 41гС1 ¡т(, ' относительные постоянные времени 1С-контуров;

д,и = / С, 1Яе, -^ЦТс~21К6 - относительные волновые сопротивления ЬС-контуров; =^2/С2- коэффициент нагрузки; т„=Т/Т5.

После интегрирования уравнения (1), находим:

Аср ~

1 1-г 0 0 1 _

0 0 У По) ь 1 0 1 ' 6|=£,г = 6 = 0 0 0 0 • (2)

ЧЧб! »2& ЧЧб2 0 -Ъх.

0 0 Я:61 .

25 20 15 10 5 0

1 -V \\(

2 -V 1

/ %

///

12 10

4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 О

Используя метод усреднения, получены уравнения координат вектора состояния, определяющие статические характеристики составного конвертера при непрерывных токах дросселей. На рисунке 2 представлены зависимости средних значений координат вектора состояния от коэффициента заполнения у.

Анализ электромагнитных процессов в конвертере с магнитно-связанными дросселями показал, что схема имеет два режима работы: режим непрерывной проводимости (РНП) и режим прерывистой проводимости (РПП) интегрированного компонента (рисунок 3), зависящих от значения коэффициента заполнения у, и приведенного сопротивления нагрузки К'„р ключевого генератора. Поскольку через диод силового коммутатора протекает сумма токов г1 + ¿г, то возможен переход одного из токов к

0,2 0,4 0,6 0,8 б)

0,2 0,4 0,6 0,8

г)

0,2 0,4 0,6 0,8 в)

Рисунок 2 - Зависимости координат вектора состояния от у при У1ср=1,У2ср = 0 и дб1/(2, = = 0(1); 0,02(2); 0,04(3). отрицательным значениям на протяжении части периода рабочего цикла (на рисунке 3 г соответствует моменту При равенстве нулю суммы токов г'/ + ¡2 диод запирается, но ток через обмотки интегрированного компонента в РПП не равен нулю, а равен значению тока до коммутации (выключения) диода, обеспечивая формирование третьего временного интервала (на рисунке 3 д с момента времени ?2 ток г'; = 42), на котором элементы силового коммутатора заперты. В РНП возможно сбалансированное снижение пульсаций входного и выходного токов, когда гйуйг = сИ^Л и несбалансированное снижение пульсаций токов, когда сИ/Ж * сИт/А. В общем случае можно выделить три подрежима работы (рисунок. 3 в, г, д).

В режиме непрерывной проводимости три независимых параметра схемы замещения трансформатора - эквивалента магнитно-связанных дросселей, к зажимам которых синхронно подключаются напряжения ии и ии, достаточны для ее описания. Практически наиболее удобными являются коэффициенты кс, гцр и индуктивность Ь2.

Индуктивности рассеяния первичной и вторичной обмоток двухобмоточного дросселя Ь$2 и индуктивность намагничивания 1М определяются соотношениями:

_¿5/= «тр(«тр - кс) Ь2\ ЬВ2= (1 -Игр кс) 12\ = итр^с Ь2, (3)

где кс = М^ЦГЦ - коэффициент магнитной связи; п^ = /ьг - эффективный коэффици- ¡о ент трансформации; I/ - Л?, +и Ь2 = Ал + 6) -индуктивности первичной и вторичной обмоток соответственно; М - взаимная индуктив-

в)

ность.

При сбалансированном снижении уровня пульсаций («^=1) эквивалентная схема трансформатора сводится к схеме, изображенной на г) рисунке 4. В силу симметрии этой схемы уровни пульсаций токов ¡и и ¡и одинаковы, как показано на рисунке 4, б. При этом справедливо записать с учетом (3):

ей

¿1 Л

. ¿Ь 2 Л

(1+кс)12

(4)

ж)

иС1 г.

та ьи 1] и =и

и 111 Ж 1Л ! 1

а;? Ьц». [ 117 V" 1 +и_-ис,

Ч—— Ы-

Для составного конвертера с магнитно-связанными дросселями векторно-матричное уравнение представлено в нормальном виде

Рисунок 3 - Временные диаграммы основных электрических процессов в составном конвертере с магнитно-связанными дросселями

х = А[х + ¿X (5)

где х = [;,, «С1 /¿2 иСг]т - вектор переменных состояния; и = [мвх, 0,0,0 ]т - вектор входных воздействий (для упрощения анализа принимаем ¡'„.д = 0); А'КиЬ'К - матрицы параметров, определяемые конфигурацией схемы на рассматриваемом интервале линейности преобразователя; и ¡12 - токи в дросселях Ы и Ь2 соответственно; иа и исг - напряжения на конденсаторах С1 и С2 соответственно.

(7+ад I С/+У4

уТ (1-у)Т

б)

уТ (1-у)Т

Рисунок 4 - Режим сбалансированного снижения уровня пульсаций токов магнитно-связанных дросселей

Интегрируя уравнение (5) и переходя к непрерывному времени, получим нелинейную непрерывную модель исследуемого конвертера (рисунок 1) в установившемся режиме

х = Агх + Ьги = 0, (6)

матрицы коэффициентов и входных воздействий которой для установившегося режима соответственно равны:

0 цг+мг о 0 м в

г С, 1 КЭС1 0 0

0 цг+мг Б 0 в

0 0 1 1

ЛС,

и \=Ъ1=Ъ =

к £ О

о о

(7)

где £> = 1)12 - Л/2; Г - значение коэффициента заполнения у в установившемся режиме; Г = 1 -Г.

Линеаризуя систему (6) внутри достаточно малой окрестности относительно ее рабочей точки (заданный периодический режим), находим выражение для непрерывной линейной модели (НЛМ) составного конвертера в общем виде

х = Агх+Ьги +Ну. (8)

На основе уравнений (6) и (8) получены соотношения для статических характеристик преобразователя в его рабочей точке и матричное линейное уравнение в отклонениях. Для удобства дальнейшего использования уравнения в отклонениях, преобразуем его в скалярную систему дифференциальных уравнений четвертого порядка, применяя к нему прямое преобразование Лапласа (при нулевых начальных условиях и принимая п^ = ^/Ь, /¿2=1):

кЛР)+

г ~

Р"с\(Р) = -?гк\(Р)-Ч

иС1{р)—

Р"С2 00 = -¿гЬ (р) - (р)-

"сг(р)~

Г(1 + *с)4

у(р);

Г'(\ + кс)12

у(рУ,

Г(Р);

(9)

Линеаризованная система, описываемая уравнениями (9), использована для получения НЛМ составного конвертера с магнитно-связанными дросселями в виде передаточных функций и в виде эквивалентной линейной схемы замещения.

На основании соотношений и зависимостей, полученных указанным выше методом исследования, разработана методика расчета основных параметров силовой схемы, изображенной на рисунке 1. По методике разработана программа расчета регулятора, как исполнительного органа следящей системы в режиме модуляции выходного на-

ci, a:

пряжения генератора с одной стороны и обеспечения заданной полосы пропускания модулированных колебаний с другой. В этой связи в программе предусмотрены вычисления параметров конвертера по усредненным значениям, относительно которых происходят колебания выходного напряжения.

Переменные параметры входной (первой) части конвертера представлены в относительных единицах по отношению к базисным параметрам элементов выходной части. На рисунке 5 приведены рассчитанные зависимости параметров

г„ = 4 / ¿'2, с; = с, / с2, х;=л, / r'„p , п'п = пс, /пс при

разных значениях параметров рабочей точки, где L[ = R'rpj2/Q0 - выходная индуктивность интегрированного компонента, необходимая для пропускания модулирующего сигнала до частоты fic; С2 = VR'„pCic-j2- емкость конденсатора выходной части модулятора; Ь'эх = L[!y2{\-yf - эквивалентная входная

RÎ

N s п."

\ s Ч

\ с'

> in —'

i- -И П >

п.ю о.ш o.zî !j,:a п,«о л.ча о,в2 и.Бв

индуктивность интегрированного дросселя; С, = у2 ■ С2 - емкость конденсатора входной части модулятора; Пп =(1 -у)ЦЬг -С2 - полоса пропускания фильтра Рисунок 5 - Зависимость парамет-

„ „, , , ров входной части модулятора

низкои частоты (ФНЧ) входной части; R3=Rrp/y2 - в относительных единицах от

эквивалентное сопротивление нагрузки входной части значений параметров рабочей модулятора. точки

Проведены исследования стационарных процессов двухтактного резонансного ключевого генератора - оконечного каскада КГМК - на базе инвертора напряжения по схеме с общим коллектором, нагруженного на последовательно-параллельный колебательный контур. Схема генератора с учетом элементов фильтрации модулирующего каскада приведена на рисунке 6. В работе обоснован выбор режима синхронной амплитудной модуляции генератора.

Показана целесообразность исследования стационарных процессов ключевого генератора с резонансной нагрузкой, как замкнутой системы с постоянной структурой приближенным методом, используя идею метода гармонической линеаризации. Принимая, что при резонансной нагрузке характеристики ключей близки к идеальным, схема представляется в виде некоторой эквивалентной структурной схемы, показывающей направление распространения сигнала. Анализ процессов в генераторе сводится к исследованию процессов в линейной непрерывной цепи (суммарной нагрузке) с учетом цепи питания при воздействии на нес источника напряжения прямоугольной формы с амплитудой 11а- Здесь в качестве прямого преобразования используется операторная форма записи с отражением операции умножения временных функций и последующим использованием метода интегральных уравнений для периодических функций.

Согласно схеме, изображенной на рисунке б, напряжение на конденсаторе фильтра второй части составного конвертера ис1 (г) в операторном виде

"с2 (0 = МЖ (0 - ^ (РК2 (г),

(10)

К . yUt;(t)

Рисунок б - Ключевой генератор с выходным трансформатором и последовательно-параллельным резонансным фильтром

где кф(р) - коэффициент передачи с входа на выход фильтра при отключенном генераторе, т. е. при ;'„(/) = 0; 2ф7(р) -операторное сопротивление фильтра выходной части модулятора со стороны выхода при коротком замыкании на его входе; iu (t) = a(t) ik (t) -n^-, = Wi / Wi - коэффициент трансформации TI; a(t) - sign sin cot - коммутационная

2 0O 1

функция; e„ (г) = E„ (у +—У - sin 1ул cos IClt) -nttl

импульсное напряжение питания выходной (второй) части модулятора, представленное в виде тригонометрического

ряда; Ей = ис! - среднее значение напряжения на конденсаторе С1 (рисунок 1) за время действия импульса. Для рассматриваемого на рисунке 6 ЬС - фильтра

кф(р) = --——; где ¿302 =(1 + кс)Ь1 - выходная индуктивность интегрированного

компонента. На основании уравнения (10) составлена структурная схема (рисунок 7), отражающая процессы в ключевом генераторе.

a(t)

Анализ электромагнитных процессов в генераторе показал, что при синхронной амплитудной модуляции возможны два режима работы генератора: режим однотактной «накачки» энергии в конденсатор фильтра С2 и

Рисунок 7 - Структурная схема ключевого генератора с открытым входом и последовательно-параллельным резонансным контуром, сводящегося к замкнутой системе

режим двухтактной «накачки» энергии (рисунок 8).

В случае двухтактной «накачки» энергии

в конденсатор С2 фильтра питания генератора получаем следующее соотношение между гармоническими составляющими частот на емкостном сопротивлении 2С1 при действии входного и контурного токов:

1Ш = 2кш , (11)

где. А - угловая частота первой гармоники входного тока ¡и при питании импульсным напряжением еи(1); со - угловая частота первой гармоники контурного тока ¡К, приведенного к первичной стороне ключевого генератора.

Значение напряжения на конденсаторе С2 при г = 0 и т = л, а также I = к

(12)

U'c2 (0) °Ш*) = ГЕ» - Г\ sin Г* cosЧ» + — — cos < 2xco'L^C, шС, п

зф2 2

Для случая однотактной «накачки» энергии в конденсатор С2

mt = ka>t,

Напряжение на конденсаторе С2 при г к описывается в виде выражения

= 0,/ =

эш рг

'зф2 1

2 ж <аС.

2/1,

(14)

-•со ъср

Значение напряжения на конденсаторе С2 при г = я, / = к определяется по выражению

и'сг(я) = гЕ.+

1.(1-Г)

БЩ у7Г

ж)

(- вт У - — соэ Ч*) + —— соэ р 2 л- <уС, л

(15)

Рисунок 8 - Диаграммы токов в модулируемом генераторе при однотактной и двухтактной «накачке» энергии в конденсатор фильтра питания.

где Ч* ,<р —начальная фаза первой гармоники входного и контурного токов соответственно.

В полученных выражениях для напряжений на конденсаторе С2 фильтра питания генератора (рисунок 6) за полупериод контурного тока при однотактной «накачке» энергии значения этих напряжений в моменты переключения ключей (коммутации) различны. Отсюда

иС2{пТ12)ФчС1[{п + \)Т!г}. (16)

Исходя из неизменности среднего значения этого напряжения и идентичности работы плеч рассматриваемой двухтактной схемы, ис2{ж) = С/с2(0). Принимая это условие, аналитически доказано, что «накачка» энергии в упомянутый конденсатор необходима на интервале каждого такта работы генератора [!а{я) = /и(0) ], т. е. с удвоенной частотой (рисунок 8).

Получены соотношения для расчета энергетических параметров генераторного каскада.

В третьей главе рассмотрена система управления регулятором-модулятором с магнитно-связанными дросселями, приведен ее анализ с применением имитационного моделирования. Экспериментально исследована устойчивость преобразователя в «большом», а также рассмотрены особенности динамических характеристик ключевых элементов генераторного каскада.

Выше уже указывалось, что построение силовой части КГМК основано на ключевом генераторе гармонических колебаний с модуляцией по питанию. Следовательно, динамические характеристики КГМК наряду с характеристиками в квазиустановив-шемся режиме определяются, в основном, динамическими параметрами регулятора-модулятора. В то же время при построении его системы управления должна учитываться особенность топологии исследуемого конвертера для обеспечения совместимости апериодического и колебательного процессов в КГМК.

Общая схема предложенной системы управления регулятора приведена на рисунке 9. Она содержит: датчик напряжения ДН с согласующим усилителем УН, уси-

литель ошибки УО, компаратор К, датчик тока ДТ и генератор пилообразного напряжения ГПН, КЗ-триггер. Диаграммы сигналов на элементах схемы представлены на рисунке 10.

При частоте изменения входных сигналов много меньше частоты коммутации /, = 1 /■Т, согласно рисунку 10, может быть составлено уравнение для момента окончания импульса, в котором сигнал управления у рассматривается как непрерывная переменная:

Лг0„ +КГ'2/к) + тпГ//к =и„ (17)

где ие - выходное напряжение усилителя ошибки; КТ - сопротивление токового датчика; = 1Ыср + 1Пср - ток силового ключа (транзистор УТ) в середине импульса (рисунок 10); к,шп - тангенсы угла наклона тока силового ключа и пилообразного сигнала соответственно; тп = ЧМ /Г; IIм - максимальное значение пилообразного напряжения.

п*.

Рисунок 9 - Общая схема управления по среднему значению входного напряжения второй части конвертера и максимальному току ключа

Рисунок 10 - Диаграммы сигналов на входах компаратора, датчике напряжения и усилителе напряжения при управлении по среднему значению напряжения и максимальному току

Для исследуемого регулятора при сбалансированном снижении уровня пульсаций токов на интервале импульса, согласно рисунку 4 и с учетом (4), коэффициент к равен:

(18)

(1 + кс)1г

Уравнение управления относительно сигнала управления у представляется в

виде

0 + *с)АЛ

Дг

«„, +

(1 + кс )Ь2

Яг

(19)

Линеаризация (19) в окрестности периодического режима ии -ит и у = Г, приводит к уравнению в общей матричной операторной форме, при нулевых начальных условиях:

у(р) = Г(р)х(р) + д(рЩр), (20)

где <2(р) - матрицы-строки, связывающие коэффициент у, соответственно, с вектором переменных состояния и вектором входных воздействий, записываются в виде

(1 + кс)Ь7/к<1п

Р{р) = -

Я{р) = -

и„

К{р)К„{р)Г нг

1 о

о о]

(21)

В соотношениях (21) Ки(р) - коэффициент передачи усилителя напряжения УН с учетом элементов ДН (передаточная функция ПФ датчика напряжения); К(р) - коэффициент передачи УО с учетом цепей коррекции; с!п = —

и„ +т.

(1 + ^2 Яг

Получение математической модели регулятора в форме пространства состояний по дифференциальным уравнениям системы (9) вызывает серьезные затруднения. Для решения этой задачи, используя метод разделения движений, сводим исследуемую систему к двум системам второго порядка, описывающих первую и вторую части составного преобразователя соответственно.

С использованием этого принципа построения получена непрерывная линейная модель НЛМ составного преобразователя с магнитно-связанными дросселями и двух-контурной системой управлеггия в виде структурной схемы (рисунок 11) на основе передаточных матричных функций ПМФ разомкнутых контуров управления его составных частей.

Здесь звенья с передаточными функциями и ¡У4 (д)передают сигналы, формирующие управляющий сигнал у(р).

Передаточные функции остальных звеньев можно расшифровать так: №11г(р) - «ток дросселя первой части - управляющий

__1 х-

| ¿.Л)

Рисунок 11 - Структурная схема замкнутого составного преобразователя с магнитно-связанными дросселями

сигнал»; Щ2у(р)~ <<ток Дросселя второй части - управляющий сигнал» соответственно; IV^ у (р) - «напряжение на конденсаторе первой части

- управляющий сигнал»; „, (р) - «напряжение на выходном конденсаторе - входной сигнал»; 1¥п (р) - «ток дросселя второй части - входной сигнал»; \¥ц т ф) - «ток

дросселя первой части - входное напряжение»; ивх (р) - «напряжение на конденсаторе первой части - входное напряжение».

Известно, что при динамическом синтезе систем управления импульсными преобразователями предпочтение отдается частотным методам, что обусловлено их наглядностью и возможностью сравнительно легко исследовать устойчивость систем высокого порядка. Применяя метод имитационного моделирования с использованием программных пакетов МаНаЬ и МаЛСаё и структурных преобразований исследуемой НЛМ ре1улятора-модулятора, можно получить частотные характеристики вариантов ПФ разомкнутых контуров НЛМ при £Г„ (р) = 0.

Рисунок 12 - Частотные характеристики разомкнутой в точке 2 системы при управлении по выходному напряжению и суммарному току

Анализ устойчивости по логарифмическим частотным характеристикам проводился при следующих исходных данных:

= = (22) рТ,, +1 рт,

где А'/ - коэффициент передачи звена ДН по постоянному току; Г/ - постоянная времени ДН; К2- коэффициент передачи усилителя ошибки; Г2и Т3 - постоянные времени форсирующей и интегрирующей составляющих дополнительного звена УО. иех = 27 В; ис, = 40 В; 1Н= 1 А; /=120 кГц; Ь, =274 мкГн; Ь2 = 278 мкГн; кс = 0,86; Су = 6,6 мкФ; С2 =6,6мкФ; К, = 0,38; ^=1,1; им= 1 В; Т, = 0,9 ' 10"4с; Т2 = 0,02 с; Т3 = 0,001 с; Ят = 0,1 Ом.

Эффективность подключения токового контура можно увидеть по частотным характеристикам рисунка 12, построенным для вышеприведенных исходных данных.

Общее для частотных характеристик, представленных на рисунке 12, то, что система обладает необходимым запасом устойчивости (демпфирование с внесением положительного фазового сдвига), система является гарантированно устойчивой, несмотря на наличие «правого» нуля в ПМФ первой части НЛМ.

Определена чувствительность выходного напряжения замкнутого преобразователя ко входному (рисунок 13), при этом находим более широкую полосу подавления входных возмущений при действии обратной связи по току магнитно-связанных дросселей (по виду логарифмических амплитудных характеристик ПМФ замкнутой системы).

В работе также получены аналитически условия устойчивости для координат рассматриваемой НЛМ (рисунок 11), представленной передаточной функцией ПФ разомкнутой системы при (р)= 0 и использовании приближенного выражения

%а,(р)~ Ш„еох,(р)ПУос(р), (23)

где №игох/р) - передаточная функция звеньев, неохваченных местной обратной связью; ТУ„.еф) - передаточная функция цепи местной, корректирующей обратной связи (дополнительный контур регулирования по суммарному току магнитно-связанных дросселей).

Рисунок 13 - Логарифмическая амплитудная характеристика замкнутой системы при воздействии входного напряжения и управлении по входу второй части составного регулятора и суммарному току

Выражение (23), записанное на основании неравенства ЪУ0.с(р)»1, позволяет исследовать упомянутую разомкнутую систему методом траектории корней. При этом критерием устойчивости является критическое значение параметра К, куда входит варьируемый коэффициент передачи разомкнутой системы, которое определяется с последующим применением критерия Гурвица. При подстановке данных, взятых для частотного анализа, полученное значение параметра К не превышало критическое. Таким образом, траектория доминирующей пары комплексно-сопряженных корней характеристического уравнения замкнутой системы находится в левой половине комплексной плоскости корней р.

Схемотехническая реализация рассмотренной системы дополняется узлом ограничения напряжения с выхода усилителя ошибки УО для фиксации уровня максимального значения суммарного тока дросселей. Стационарные процессы в схеме управления с приближенным интегрированием входного напряжения фильтра второй части конвертера [ПФ датчика напряжения - первое соотношение (22)] описываются уравнением

Ти^- + ии=К2и„м-К,и„ф1, (24)

где Ти - постоянная времени интегрирования; К1,К2- коэффициенты передачи.

С учетом того, что Ти выбирается намного больше периода Т переключения, а изменения напряжений ыи, "С1 , "сг за период Т также малы, можно записать для средних значений напряжений

ии=Кгит-К]Уис,-, ис2=икш=Кф2?ис1. (25)

где у1!а =и„ф2;Кф2 =я/(я + г2) - коэффициент передачи выходного ¿С-фильтра с нагрузкой на постоянном токе.

Получены соотношения в относительных координатах пространства состояния для их средних значений в режиме ограничения напряжения с выхода УО и при отсутствии этого ограничения и схема замещения, определяющие статическую точность регулирования выходного напряжения регулятора, через малое приращение этого напряжения с учетом коэффициента стабилизации Кст и выходного сопротивления Rebtti первой части регулятора, охваченной цепью главной обратной связи ГОС. Определены условия полной статической компенсации влияния тока нагрузки.

Построены внешние и регулировочные характеристики регулятора с помощью расчетных данных, полученных в системе MathCad для заданных у и R (при = R; t/6 = Ь'ик~ 27 В; кс = 0,86, L\ = 0,279 mH; г\ = гг = 0,11 Ом, £/„ = 1 В), показанные на рисунке 14. Из полученных характеристик видно, что К^г существенно влияет на жесткость внешней и наклон регулировочной характеристик и что диапазон регулирования выходного напряжения довольно широкий.

Рисунок 14 - Внешние (а) регулировочные (б) характеристики импульсного регулятора-модулятора

Показаны существенные отличия процессов формирования фронтов ключевого генератора с общим заземленным стоком: в отличие от ключевого генератора по схеме с общим истоком (ОИ) стоковые емкости являются входными. Проанализированы причины влияния изменения эквивалентного сопротивления нагрузочного контура генератора (в результате его расстройки) на искажения выходного сигнала регулятора-модулятора.

Экспериментально исследована устойчивость регулятора-модулятора «в большом» путем измерения нелинейных искажений огибающей его выходного напряжения в режиме модуляции на субгармонических частотах генераторного каскада. Дгог обеспечения этого режима работы регулятора-модулятора исследованы две дополнительные схемы конвертера и рассматриваемый регулятор, работающий на удвоенной частоте генератора. Первая схема представляет собой двухканальный вариант рассматриваемого конвертера, где число элементов силового коммутатора удвоено и каждый канал работает на интервале своего такта. Во второй схеме реализован двухфазный вариант конвертера с фазовым сдвигом между преобразовательными фазами (р = 2п/а)1 И, где N-2 - число фаз; ¿У/ - угловая частота первой гармоники одной фазы с периодом Т=2п/0)1. При этом цепи ООС по току и напряжению каждой фазы служат для компен-

сации погрешностей цепей формирования широтно-модулированных сигналов и устраняют составляющие пульсаций выходного напряжения, обусловленные неидентичностью передаточных функций каналов регулятора. Приведено сравнение полученных результатов экспериментальных исследований.

Приведены результаты экспериментальных исследований, подтверждающие основные выводы теоретического анализа.

Четвертая глава посвящена экспериментальным исследованиям характеристик транзисторного КГМК и его практической реализации.

Экспериментальная проверка модификаций КГМК показала, что преимущества двухканального и двухфазного регуляторов в плане снижения нелинейных искажений и мощности потерь в силовых элементах могут быть реализованы при условии симметрии в управлении силовыми ячейками и идентичности параметров используемых компонентов схем. В этой связи выбран вариант КГМК (рисунок 15) с одноканальным модулятором, в силовом коммутаторе которого использован диод Шоттки (КД 2995 Д) и полевой транзистор типа КП 704 А, что позволило применить такие же транзисторы в качестве ключей генератора. Основные узлы схемы управления и защиты построены на специализированных микросхемах средней степени интеграции типа КР1114ЕУ4. Статические экспериментальные характеристики КГМК т]=РУРо;

¿¡=иип/Е0; 19тк; Е0=1Т]=РУР-; Р~= 1?И„ДК„\ Р_= 1Гт Ц) представлены на рисунке 16. Расхождение теоретических и экспериментальных зависимостей не превышает 10-15 %, что приемлемо для инженерной практики.

и■

У-

иди

С7„(нгс)

'-'} су

утг

\VD21VD3.

яг

УТЗ

Рисунок 15 - Усилительный модуль ключевого генератора модулированных колебаний

Рисунок 16 - Графики зависимости начальной фазы , К.П.Д 7 и нормированной амплитуды колебаний на выходе КГМК от длительности возбуждающих импульсов (при <рн = 0 )

В работе рассмотрены разработанные:

1) принцип построения передатчика ТПВ с суммированием мощности, когда входы и выходы усилительных модулей (УМ) используются в качестве элементов де-

лителя и сумматора мощности, а нагрузка через общую колебательную систему равномерно распределяется по выходам последовательно соединенных генераторов без применения мостовых устройств развязки;

2) способ формирования АМ сигнала на высоком энергетическом уровне с повышенной эффективностью в результате исключения преобразования на малом уровне мощности. Применение разработанных УМ упрощает параллельное подключение их к источнику вторичного электропитания и реализацию защитных мер на уровне УМ по принципу плавного непрерывного ограничения выходного тока. Это обеспечивает возможность работы единичного модуля, выходной колебательной системы и передатчика в целом на любое сопротивление нагрузки с неизменным уровнем мощности потерь в силовых элементах.

Технические характеристики опытных образцов передатчиков ТПВ для работы на двухзвенные и трехзвенные сети ПВ представлены в таблице 1:

Таблица 1

Наименование Тип сети ПВ

двухзвенная трехзвенная

1 2 3

Несущие частоты передатчиков II и III каналов соответственно, Гц 78000 ±15 и 120000 ±20

Номинальное выходное напряжение несущей частоты, В 30 ± 1,5 120 + 6

Номинальная мощность несущей частоты модулированного сигнала, Вт 60 ±6 250 + 25

Коэффициент модуляции несущих частот при номинальном выходном напряжении, % 70 ±5 70 ±5

Номинальный диапазон модулирующих частот, Гц 100-6300 100-6300

Неравномерность АЧХ - в диапазоне частот 100-6300 Гц, дБ - на частотах свыше 3000 Гц сформирован подъем, достигающий на частоте 6300 Гц, относительно 1000 Гц, дБ ±2 2 ±0,5 ±2 2 ±0,5

Коэффициент гармоник огибающей амплитудно-модулированного сигнала в диапазоне входных напряжений от минус 20 дБ до номинального при активной номинальной нагрузке, %, не более 2,5 2,5

Коэффициент гармоник несущей частоты, %, не более 0,30 0,35

Номинальное входное напряжение, В 0,775±0,08 0,775±0,08

Увеличение выходного уровня при отключении нагрузки, дБ, не более 3 3

Диапазон автоматического регулирования уровня несущей частоты передатчика, дБ 20 ±2 20 ±2

Продолжение таблицы 1

1 2 3

Отношение сигнал/фон, дБ, не менее 60 60

Отношение сигнал/шум, дБ, не менее 60 60

Промышленный КПД передатчика, не менее 0,50 0,55

Масса передающего устройства, кг, не более 30 2x40

Размеры корпуса, мм 460x430x270

Количество модулей УМ 1 | 4

Выполнение опытных образцов передатчиков ТПВ в корпусах 19" евростандарта третьего габарита позволило улучшить их массогабаритные показатели примерно в два раза по сравнению с вариантами, построенными на основе традиционных технических решений.

Ограничение сверху полосы частот ВЧ-каналов (сокращение полосы частот АМ-сигнала) позволяет упростить избирательные устройства ВЧ-каналов приемников или повысить избирательность между ВЧ-каналами.

В заключении сформулированы основные выводы по диссертационной работе.

В приложениях приведены формулы для расчета колебательных систем передатчиков, учитывающие особенности гальванической связи их выходов, а также акты о результатах промышленных испытаний.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1 Расчетами показано и экспериментально проверено, что одной из перспективных схсм модулируемого генератора является схема, совмещающая достоинства конвертера полярно-инвертирующего типа с магнитно-связанными дросселями и оптимизацией элементов силового коммутатора и ключевого генератора, построенного по схеме с общим (заземленным) стоком на однотипной элементной базе. Установлено, что за счет синхронной модуляции напряжения генератора расширяется динамический диапазон регулирования уровня модулированных колебаний, снижается уровень генерируемых помех, уменьшаются нелинейные искажения модулирующего выходного сигнала генератора.

2 Предложено, разработано и экспериментально проверено новое схемотехническое решение регулятора-модулятора с магнитно-связанными дросселями. При этом показано, что схема может работать в двух режимах - с непрерывным и прерывистым током в диоде силового коммутатора, с выходным напряжением ниже и выше входного, при изменении нагрузки от холостого хода до короткого замыкания, и позволяет совместить апериодические и колебательные процессы в КГМК, параметрически стабилизируя внешнюю характеристику генератора при изменении сопротивления его нагрузочного контура.

3 Разработаны непрерывная математическая модель силовой части ряулятора и методика выбора параметров схемы регулятора для случая модулированного выходного напряжения с оптимизацией интегрированного компонента по критерию объема. Показано и экспериментально проверено, что оптимальным материалом магнитопро-вода интегрированного компонента является ферритовый цилиндрический сердечник

типа «Б» с дисковой конструкцией катушек обмоток, коэффициент магнитной связи которых, при сбалансированном снижении пульсаций, равен значению кси 0,88.

4 Проведен анализ установившихся процессов двухтактного резонансного ключевого генератора по схеме с ОК и режимов его работы с учетом цепи синхронной «накачки» энергии в конденсатор фильтра. Показано, что перемещение рабочей точки перемагничивания преобразовательного трансформатора зависит от среднего значения напряжения на конденсаторе входного фильтра генератора в каждый полупериод преобразования. Независимость длительности фронта от нагрузки, легкость форсированного выключения и отсутствия сквозных токов в генераторном каскаде при рассогласовании нагрузки позволяют считать его перспективной схемой, в особенности, при повышенной фазовой стабильности выходного колебания для трансформаторных устройств суммирования мощности.

5 Выполнен анализ динамических характеристик регулятора-модулятора, представленного непрерывной линейной моделью в виде передаточных матричных функций. Показана и экспериментально подтверждена с помощью имитационного моделирования в системе МаЛаЬ работоспособность синтезированного алгоритма управления регулятором для линеаризации модуляционных характеристик по огибающей его выходного напряжения.

6 Предложен, разработан и экспериментально проверен принцип построения передатчика ТПВ с суммированием мощности, где в качестве делителей и сумматоров мощности использованы силовые входы и выходы усилительных модулей, что позволяет повысить структурную надежность тракта формирования АМ-сигнала за счет модульной структуры и функциональной независимости отдельных усилительных модулей, а также повысить возможность гибкой трансформации силовой схемы передатчика ТПВ, технологичность, уровень унификации и стандартизации при изготовлении.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

- из списка ВАК:

1 Бредихин, Б. В. Особенности моделирования системы управления составным импульсным преобразователем / Б. В. Бредихин // Научно-технические ведомости СПбГПУ. - 2009. - № 1.-С. 149- 153.

2 Бредихин, Б. В. Анализ несимметричных режимов работы ключевого генератора высокой частоты с преобразовательным трансформатором и резонансной нагрузкой с учетом коммутатора в цепи питания / Б. В. Бредихин // Практическая силовая электроника. - 2006. - № 23. - С. 43 - 48.

3 Бредихин, Б. В. Передаточные функции в непрерывной линейной модели составного импульсного преобразователя с магнитно-связанными дросселями и дополнительным контуром регулирования суммарного тока в них / Б. В. Бредихин // Практическая силовая электроника. - 2007. - № 27. - С. 34 - 40.

- остальные:

4 Бредихин, Б. В. Исследование импульсного преобразователя постоянного напряжения с интеграцией магнитных компонентов / Б. В. Бредихин: Тольят. политехи, ин-т. - Тольятти, 1994.-13 с. - Деп. в Информэлектро 02.08.94 № 41.

5 Бредихин, Б. В. Исследование характеристик импульсного регулятора напряжения с интеграцией магнитных компонентов методом математического моделирования /

В. Бредихин: Тольят. политехи, ин-т. - Тольятти, 1995.-23 с. -Деп. в Информэлектро .08.95 № 10.

6 Бредихин, Б. В. Выбор параметров коллекторного модулятора на базе импул'ьс-о регулятора напряжения с интеграцией магнитных компонентов / Б. В. Бредихин;

льят. политехи, ин-т.-Тольятти, 1996.-26 с. Деп. в Информэлектро 27.05.96, № 6.

7 Бредихин, Б. В. Исследование установившихся процессов в автономном инвер-е с широтно-импульсным регулированием выходного напряжения / Б. В. Бредихин;

льят.политехн.ин-т. - Тольятти, 1997. - 16 с. - Деп. в Информэлектро 23.07.97. № 5.

8 Пат. 2133556 Российская Федерация, МПК7 Н04Н 1/02. Передатчик трехпро-лмного проводного вещания / Б. В. Бредихин. - № 98111735/09; заявл. 15.05.98; бл. 20.07.99, Бюл. № 20. - 4 с.

9 Пат. 2145770 Российская Федерация, МПК7 НОЗК 7/08. Импульсный модулятор стоянного напряжения / Б. В. Бредихин. - № 99101671/09; заявл. 28.01.99; убл.20.02.2000, Бюл. №5.-7 с.

10 Пат. 47200 Российская Федерация, МПКО 14-03. Устройство передающее хпрограммного проводного вещания / Б. В. Бредихин, Г. Ф. Недопекина, А. А. Пре-ель. -№ 9800465; заявл. 29.04.98; опубл. 16.05.2000, Бюл. №5.-2 с.

11 Бредихин, Б. В. Повышение эффективности динамических свойств импульс; регуляторов постоянного напряжения с широким диапазоном регулирования/ Б. В.

едихин // Наука, техника, образование: Межвуз. сб. научн. тр. -Тольятти: ТолПИ, 01. - Вып. 4, Ч. 2. - С. 400 - 405.

12 Бредихин, Б. В. Высокоэффективные передающие устройства для систем трех-ограммного проводного вещания/ Б. В. Бредихин, Г. Ф. Недопекина //Наука, техника, разование: Межвуз. сб. научн. тр. -Тольятти: ТолПИ, 2001. - Вып. 4. Ч. 2. - С. 406 -0.

13 Бредихин Б. В. Высокоэффективные передающие устройства для систем ТПВ / В. Бредихин // Современные технологии в эфирном и проводном звуковом вещании, вход на цифровое вещание: докл. Всерос. конф., октябрь 2001. - Дагомыс, 2001. - С. -93.

Личный вклад автора. В работах, написанных в соавторстве, автору принадле-т: новые конструкторские решения - [10]; постановочная часть - [12].

Формат 60x84/16. Бумага офсетная Печать оперативная. Тираж 100 экз. заказ №

Отпечатано в типографии Чувашского госуниверситета 428015, Чебоксары, Московский проспект, 15

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Бредихин, Борис Васильевич

Введение.

1 Краткая характеристика проблемы разработки и исследования ключевых генераторов модулированных колебаний (КГМК)

1.1 Анализ силовых схем КГМК, классификация их по наиболее существенным признакам

1.2 Выбор оптимальных схемных решений КГМК по критериям эффективности

Выводы

2 Теоретические основы исследования ключевых генераторов модулированных колебаний

2.1 Исследование электромагнитных процессов в регуляторе-модуляторе

2.2 Получение математической модели силовой части регулятора-модулятора в форме передаточной функции .•.

2.3 Разработка инженерной методики проектирования оптимального регулятора-модулятора

2.4 Анализ несимметричных режимов работы генератора при синхронной модуляции выходного напряжения

Выводы.

3 Экспериментальные исследования. Улучшение характеристик ключевых генераторов модулированных колебаний

3.1 Принцип построения и математическое описание системы управления регулятора-модулятора

3.2 Оценка устойчивости и статическая точность регулятора с магнитно-связанными дросселями

3.3 Экспериментальные исследования характеристик модификаций регулятора-модулятора.

3.4 Особенности ключевых элементов генератора по схеме с общим (заземленным) стоком

Выводы

4 Анализ результатов экспериментальных исследований КГМК. Практическая реализация принципов построения передатчиков (Прд)ТПВна основе КГМК

4.1 Особенности построения усилительного модуля и формирование на базе УМ статических характеристик КГМК

4.2 Передающее устройство трехпрограммного проводного вещания для двухзвенных сетей ПВ

4.3 Передающее устройство трехпрограммного проводного вещания для трехзвенных сетей ПВ

Выводы

Введение 2009 год, диссертация по электротехнике, Бредихин, Борис Васильевич

Появившаяся в последние годы принципиальная возможность повысить технико-экономические характеристики оконечных каскадов передатчиков ТПВ в процессе преобразования энергии постоянного тока в высокочастотную высветила ряд актуальных технических задач; возникли вопросы, теоретическое и прикладное значение которых неразделимо. Важнейшие из них: пути повышения энергетической эффективности устройств формирования гармонических колебаний высокой несущей частоты (И канал — 78000 Гц, III канал — 120000 Гц) при амплитудной модуляции их выходного напряжения (коэффициент глубины модуляции m > 0,7); связь между направлением повышения энергетической эффективности и снижением требований к спектральному составу выходных колебаний и их огибающей; обеспечение электромагнитной совместимости с основной электронной аппаратурой и сетью питания при глубоком регулировании уровня модулированных колебаний (несущая модулируется входным вещательным сигналом и его огибающей) в диапазоне модулирующих частот ЮО-НэЗОО Гц. б

Развитие преобразователей электрической энергии идет по пути миниатюризации, повышения КПД и надежности при одновременном снижении их стоимости. Современная отечественная и зарубежная микроэлектронная элементная база позволяет улучшить эти характеристики благодаря созданию новых структурных и схемных решений, в том числе высокочастотных преобразователей напряжения. С практической задачей связана теоретическая — анализ электромагнитных процессов функциональных узлов устройства и разработка их математических моделей для исследования статических и динамических характеристик.

Модульное построение высокочастотных преобразовательных устройств все чаще рассматривается в качестве средства повышения их технологичности и надежности, снижения трудоемкости изготовления и возможности гибкой трансформации силовых схем. Из данной технической задачи в свою очередь вытекает общетеоретическая задача опрёделения режимов работы преобразовательных электронно-трансформаторых узлов как элементов делителя и сумматора мощности при повышении эффективности формирования амплитудно-модулируемого выходного напряжения несущей частоты.

Теоретические основы развиваемых автором методов анализа и синтеза составных частей КГМК заложены в трудах А. Д. Артыма, Г. А. Белова, В. Ф. Дмит-рикова, В. В. Ивашина, В. М. Кибакина, В. И. Мелешина, А. Г. Тонкаля и других.

1 Анализ принципов построения КГМК и выбор рациональных схемных решений.

2 Анализ электромагнитных процессов и разработка методики расчета и проектирования оптимального КГМК.

4 Экспериментальные исследования параметров, влияющих на статические характеристики базового модуля КГМК.

Методы исследования. Теоретические исследования базируются на аналитических и графо-аналитических методах. При построении математических моделей и решении задач анализа использовался аппарат линейных и нелинейных дифференциальных уравнений в форме описания дискретно-непрерывных систем в пространстве состояний, а также приближенные методы анализа на основе структурных эквивалентных схем с последующим гармоническим синтезом. При проведении имитационного моделирования применялись программные пакеты MatLab и MathCad. Экспериментальные исследования проводились в лабораториях с использованием методов исследования систем регулирования с обратной связью и, а также в реальных условиях эксплуатации с помощью стандартной измерительной аппаратуры.

Достоверность полученных результатов следует из адекватности и корректности примененных в работе теоретических и экспериментальных методов. Данные экспериментальных исследований, а также практическая реализация результатов исследований, приведенных в технических приложениях, подтвердили состоятельность предложенной методики расчета основных параметров силовой схемы составных частей КГМК.

Научная новизна

2 Разработана методика расчета составных частей оптимального КГМК, отличающаяся от известных тем, что основана на вычислении обобщенных критериальных комплексов подобия нормализованного ряда ферритовых электромагнитных элементов и позволяет определить основные параметры в режиме модулированного выходного напряжения.

Практическая ценность работы

Основные положения, выносимые на защиту

3 Математическая модель составного конвертера с магнитно-связанными дросселями в режиме непрерывных токов.

Реализация результатов работы. Результаты разработки и исследования КГМК были положены в основу методики проектирования передающих устройств ТПВ типа «Тракт-150» для трехзвенных городских сетей ПВ и передающих устройств типа «Тракт-30» — для сетей проводного вещания в сельской местности и районных центрах. Опытные образцы изделий успешно прошли промышленные испытания в течение трех лет на городских линиях ПВ г. Тольятти и г. Ульяновска.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на Всероссийской научно-технической конференции «Современные технологии в эфирном и проводном звуковом вещании, переход на цифровое вещание»(Дагомыс, 2001), Всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Проблемы электротехники, электроэнергетики и электротехнологий» (Тольятти, 2007), научно-технических семинарах кафедры «Промышленная электроника» ТГУ и ФГУП НКТБ «Парсек» (Тольятти, 1994 - 2006), Всероссийском научно-техническом семинаре-совещании «Пути реализации концепции развития проводного вещания на период до 2005 - 2010 г.г.» (Тольятти, 2000), региональных научно-технических семинарах Тольяттин-ского ГУЭС и ФГУП НКТБ «Парсек» (Тольятти, 1997 - 2000), Ульяновского ГРТУ и ФГУП НКТБ «Парсек» (Ульяновск, 2000 - 2001).

Заключение диссертация на тему "Ключевые генераторы модулированных колебаний высокой частоты в передатчиках трехпрограммного проводного вещания"

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ

1 Расчетами показано и экспериментально проверено, что одной из перспективных схем модулируемого генератора является схема, совмещающая достоинства конвертера полярно-инвертирующего типа с интеграцией магнитных элементов и оптимизацией элементов силового коммутатора и ключевого генератора, построенного по схеме с общим (заземленным) стоком на однотипной элементной базе. Установлено, что за счет синхронного модулирования напряжения генератора расширяется динамический диапазон регулирования уровня модулированных колебаний, снижается уровень генерируемых помех, уменьшаются нелинейные искажения модулированного выходного сигнала генератора.

2 Предложено, разработано и экспериментально проверено новое схемотехническое решение регулятора-модулятора с интеграцией магнитных элементов. При этом показано, что: а) схема может работать в двух режимах - с непрерывным и прерывистым током в диоде силового коммутатора, при этом, в последнем случае, ток выходной обмотки интегрированного компонента изменяет направление, а значение общего тока постоянно до начала следующей коммутации; б) схема позволяет совместить апериодические и колебательные процессы в КГМК, параметрически стабилизируя внешнюю характеристику генератора при изменении сопротивления его нагрузочного контура.

3 Разработана обобщенная математическая модель конвертера. Модель адекватно, с учетом принятых допущений, отображает процессы, происходящие в регуляторе, и позволяет исследовать динамические характеристики схемы.

4 Разработана методика выбора параметров схемы регулятора для случая модулированного выходного напряжения с оптимизацией интегрированного компонента по критерию объема. Расчетами показано и экспериментально проверено, что на частотах генераторов Прд ТПВ оптимальным материалом магнитопровода интегрированного компонента является ферритовый цилиндрический сердечник типа «Б» с дисковой конструкцией катушек обмоток, коэффициент магнитной связи которых, при сбалансированном снижении пульсаций, равен значению кс ~ 0,88.

5 Проведен анализ установившихся процессов двухтактного резонансного ключевого генератора по схеме с ОК и режимов его работы с учетом цепи «синхронной накачки» энергии в конденсатор фильтра. При этом показано, что: а) перемещение рабочей точки перемагничивания преобразовательного трансформатора зависит от нестабильности среднего значения напряжения на конденсаторе входного фильтра, за полупериод преобразования. б) режим форсированного рассасывания в транзисторах генератора с ОК может быть обеспечен без специальных схемотехнических мер. Независимость длительности фронта от нагрузки, легкость форсированного выключения и отсутствия сквозных токов в генераторном каскаде при рассогласовании нагрузки позволяют считать его перспективной схемой, в особенности, при повышенной фазовой стабильности выходного колебания для трансформаторных устройств суммирования мощности.

6 Выполнен анализ динамических характеристик модулятора, основанный на линеаризации структур с комбинированной топологией. Доказано, что устойчивость подобных структур достигается за счет введения дополнительной коррекции по координатам вектора состояния замкнутой системы, при этом последняя функционирует в режиме ШИМ-2. Показан и экспериментально подтвержден способ технической реализации метода снижения методической ошибки демодуляции при использовании ФНЧ и ШИМ-2 за счет введения главной ООС для линеаризации модуляционных характеристик и введения дополнительной ОС по огибающей, расширяющей частотный диапазон при заданной точности демодуляции.

7 Предложен, разработан и экспериментально проверен принцип построения Прд ТПВ с суммированием мощности, где в качестве делителей и сумматоров мощности использованы силовые входы и выходы усилительных модулей, что позволяет: а) повысить структурную надежность тракта формирования АМ-сигнала за счет модульной структуры и функциональной независимости отдельных УМ. При

184 выходе из строя одного УМ, устройство сохраняет работоспособность при снижении выходной мощности до уровня (N - 1)/N от номинальной и увеличении уровня нелинейных искажений выходного напряжения; б) повысить возможность гибкой трансформации силовой схемы Прд ТПВ, технологичность, уровень унификации и стандартизации при изготовлении.

8 Проведенные на опытных образцах КГМК, входящих в структуру Прд ТПВ, экспериментальные исследования подтвердили основные положения теоретических исследований, достоверность результатов и методик.

Библиография Бредихин, Борис Васильевич, диссертация по теме Силовая электроника

1. Проводному вещанию — вторую жизнь / С. В. Глубоков и др. // Информ-Курьер Связь. - 1999. -№ 6 - С. 3 - 10 .

2. Проводное вещание: реинкарнация возможна? / С. В. Глубоков и др. // ИнформКурьер Связь. -1999. - №10. - С.З - 8.

3. Электрические нормы на тракты звукового вещания сетей проводного вещания.- М.: Радио и связь, 1984. 158 с.

4. Копылов, А. М. Исследование переходных помех в системе трехпро-граммного проводного вещания: автореф. дис. канд. техн. наук: 05.12.17 / Копылов Алексей Михайлович. -М., 1973. 18 с.

5. Кантор, JI. Я. Многопрограммное вещание по радиотрансляционной сети / Л. Я. Кантор. М: Связьиздат, 1961. - 60 с.

6. Многопрограммное проводное вещание / В. Я Дзядчик и др.. М.: Связь, 1974. - 109 с.

7. Станционные устройства вещания по проводам / Н. Л Безладнов и др.. -М.: Связьиздат, 1955. 492 с.

8. Догадин, О. В. Усилитель низкой частоты, построенный по смешанной схеме /О.В. Догадин // Электросвязь. 1975. - № 3. — С. 18-22.

9. Ефимов, А. П. Многопрограммное проводное вещание: станционные устройства /А. П. Ефимов. М.: ВЗЭИС, 1972. - 40 с.

10. Безладнов, Н. Л. Сети проводного вещания / Н. Л. Безладнов, Б. Я Гер-ценштейн, Н. А. Савина. М.: Связьиздат, 1959.-372 с.

11. ПТПВ -500/250. Техническое описание и инструкция по эксплуатации ЗВ1.400004ТБ.

12. Устройство передающего типа УПТВТ 60x2. Техническое описание и инструкция по эксплуатации ЗВ2.086.004.ТО.

13. Устройство передающее ADS4324.K.n. Тесла Врабле, Врабле, Чехия, 1989, ЗАГ. 921.42.

14. Головацкий, В. А. Транзисторные импульсные усилители и стабилизаторы постоянного напряжения / В. А. Головацкий. — М.: Сов. Радио, 1974. — 160 с.

15. Кибакин, В. М. Основы ключевых методов усиления / В. М Кибакин. -М.: Энергия, 1980. -232 с.

16. Артым, А. Д. Усилители класса D и ключевые генераторы в радиосвязи и радиовещании / А. Д. Артым. М.: Связь, 1980. - 209 с.

17. Тонкаль, В. Е. Синтез автономных инверторов модуляционного типа / В. Е. Тонкаль. Киев: Наук. Думка, 1979. - 206 с.

18. Моин, В. С. Стабилизированные транзисторные преобразователи / В. С. Моин, Н. Н Лаптев.-М.: Энергия, 1972. 512 с.

19. Транзисторные генераторы гармонических колебаний в ключевом режиме/ Под ред. И. А. Попова. М.: Радио и связь, 1985. - 192 с.

20. Мощные транзисторные устройства повышенной частоты / А. А. Алек-санян и др.. JL: Энергоатомиздат, 1989. - 176 с.

21. Birt, D.R. A new concept in solid state transmitters / D. R. Birt, D. Triple // International Broadcast Convention. IEEE Conference Publication. 1978. — № 166.

22. Yoshida, Hiroshi. 10 kW All-Solid-State Medium Wave Broadcast Transmitter / Hiroshi Yoshida, Takashi Wakabayshi, Hideo Sato // NEC Research and Development. 1982. ~ № 65.

23. Akita Broadcasting Co. New All-Solid Medium Wave Transmission Station System // —Broadcasting Engineering. 1984. - Vol.37, № 5.

24. All-Solid-State 50 kW Medium Wave Broadcast Transmitter / Takasni Waka-bayashi at al. // NEC Research and Development. 1985. - № 76.

25. Oursler, L.L. The BTA-555-RCA's All-Solid-State 5 kW a.m. Broadcast Transmitter / L.L.Oursler, D. A. Saver // RCA Engineer. 1978. - Vol. 23, № 4.

26. All-Solid-State 25 kW Medium Wave Broadcast Transmitter/ Kosaka Yuzi at al. // Broadcasting Engineering. 1984. - Vol. 37, № 8.

27. Бальян, P. X. Тиристорные генераторы и инверторы / P. X. Бальян, М. А. Сивере. — Л.: Энергоиздат, 1982. 223 с.

28. Радиопередающие устройства / Под ред. Г. А. Зейтленка. М.: Связь, 1969.-542 с.

29. Кассакян, Д. Г. Высокочастотные преобразователи высокой удельной объемной мощности для распределенных схем электропитания / Д. Г. Кассакян, М. Ф. Шлехт // ТИИЭР. 1988. - Т 36, № 4.

30. Силовые диоды с р-n переходом и диоды Шоттки на основе арсенида-галлия /Ашкинази Г. А. и др. // Электротехника. — 1988. № 5.

31. Розанов, Ю. К. Основные этапы развития и современного состояния силовой электроники / Ю. К. Розанов // Электричество. 2005. — № 7 - С. 52 — 61.

32. Mitchell, P. Resonance is the Key to Power Density / P. Mitchell // New Electronics.-1988.-Nov. P. 42-56.

33. Бранс, Д. Электронное конструирование: методы борьбы с помехами: пер. с англ. / Д. Бранс. -М.: Мир, 1990. 163 с.

34. Мкртчан, Ж. А. Основы построения устройств электропитания ЭВМ / Ж. А. Мкртчан. М.: Радио и связь, 1990. - 208 с.

35. Prager, J. Switchers in Resonance / J. Prager // Electronic Eng. Times. 1989. -№ 539.-P. 85 -94.

36. Судаков, Ю. И. Амплитудная модуляция и автомодуляция транзисторных генераторов / Ю. И. Судаков. М.: Энергия, 1969. - 332 с.

37. Двухканальный фазовый модулятор для высококачественной модуляции дефазированием / В. С. Климов и др. // Техника средств связи (ТРС). 1976. — Вып. 5.-С. 15-24.

38. Климов, В. С. Повышение эффективности транзисторных радиовещательных передатчиков, использующих широтно-импульсную модуляцию, формируемую методом дефазирования: автореф дис. канд. техн. наук: 05.12.17 / Климов Владимир Сергеевич. JL, 1982. — 16 с.

39. Плюснин, В. Н. Исследование мощных транзисторных ключевых модуляторов: автореф дис. канд. техн. наук: 05.12.05 / Плюснин Владислав Николаевич.-Л., 1976.- 19 с.

40. Евстигнеев, А. А. Особенности ключевого усилителя мощности ВЧ по схеме с общим коллектором /А. А. Евстигнеев, В. С. Климов, М. А. Уткин // Техника средств связи (ТРС). 1980. - Вып. 9. - С. 40 - 45.

41. Руденко, В. С. Основы преобразовательной техники / В. С. Руденко, В. И. Сенько, И. М. Чиженко. М.: Высш. шк., 1980. - 424 с.

42. Кириенко, В. П. Регулятор напряжения импульсного источника электропитания радиолокационной станции / В. П. Кириенко, Н. Ф. Стрелков // Электротехника. 2005. - № 7. - С. 49 - 54.

43. Проектирование статических преобразователей /П. В. Голубев и др.. — М.: Энергия, 1974. 408 с.

44. Кабелев, Б. В. Регулируемые преобразователи постоянного напряжения для зарядки емкостных накопителей /Б. В. Кабелев //Электронная техника в автоматике : сб. ст.: вып. 17. -М.: Радио и связь, 1986. С 101 - 116.

45. Моин, В. С. Стабилизированные транзисторные преобразователи / В. С. Моин. М.: Энергоатомиздат, 1986. - 376 с.

46. Поликарпов, А. Г. Оптимальное проектирование высокочастотных преобразователей постоянного напряжения / А. Г. Поликарпов, А. Н. Фролов // Техника средств связи (ТРС). 1989. - Вып.8. - С.90 - 99.

47. Cuk, S. A new optimum topology switching DC to - DC converter / S.Cuk, R.D Middlebrook // IEEE PESC Record. - New York, 1977. - P. 160 - 179.

48. Cuk, S. A new zero-ripple switching DC-to-DC converter and intergrated magnetic / S. Cuk // Power Electronic Specialist Conference PESC. New York, 1980.

49. Modeling and analysis of switching DC-to-DC converters in constant frequency current - programmed mode / S. Hsu at al. // IEEE PESC Record. - New York, 1979.-P. 284-301.

50. Бредихин, Б. В. Исследование импульсного преобразователя постоянного напряжения с интеграцией магнитных компонентов / Б. В. Бредихин: Тольят. политехи. ин-т. Тольятти, 1994. - 13 с. - Деп. в Информэлектро 02.08.94 № 41.

51. Бирзниекс, Л. В. Импульсные преобразователи постоянного тока / Л. В. Бирзниекс. М.: Энергия, 1974. - 256 с.

52. Поликарпов, А. Г. Импульсные регуляторы постоянного напряжения для вторичных источников питания / А. Г. Поликарпов // Труды МЭИ, Энергетическая и информационная электроника. — 1975. Вып. 275. С. 69-75.

53. Северне, Р. Импульсные преобразователи постоянного напряжения для систем вторичного электропитания : пер. с англ. / Р. Северне, Г. Блум; под ред. Л. Е. Смольникова. М.: Энегроатомиздат. 1988. - 294 с.

54. Четти, П. Проектирование ключевых источников электропитания : пер. с англ. / П. Четти; под ред. В. С. Моина. М. : Энергоатомиздат, 1990. - 240 с.

55. Гантмахер, Ф. Р. Теория матриц : учеб. пособие / Ф. Р. Гантмахер. М. : Наука, 1988.-552 с.

56. Белов, Г. А. Динамика импульсных преобразователей / Г. А. Белов. -Чебоксары: ЧТУ, 2001. 528 с.

57. Ивашин, В. В. Динамика импульсного невзрывного сейсмоисточника / В. В. Ивашин, А. Н. Трохачев, Д. А. Яковлев // Наука производству. - 2004. - № 4. - С. 35 - 37.

58. Белов, Г. А. Исследование статических характеристик составных импульсных преобразователей / Г. А. Белов // Электричество. — 2005. — № 5. С. 39 - 46.

59. Казанцев, Ю. М. Прямой синтез управления в преобразовательной технике / Ю. М. Казанцев // Электротехника. 2000. - № 4. - С. 31 - 36.

60. Денисов, Ю- А. Импульсные системы стабилизации постоянного напряжения с нечеткими и адаптивными регуляторами / Ю. А. Денисов, С. А. Иванец // Электричество, 2007. - № 7. С. 35 - 39.

61. Геращенко, Е. И. Метод разделения движений и оптимизация нелинейных систем / Е. И. Геращенко, С. М. Геращенко. М.: Наука, 1975. - 296 с.

62. Пат. 2145770 Российская Федерация, МПК7 НОЗК 7/08. Импульсный модулятор постоянного' напряжения / Б. В. Бредихин. № 99101671/09; заявл. 28.01.99; опубл.20.02.2000, Бюл. № 5. - 7 с.

63. Малинин, Г. В. Исследование особых режимов работы импульсных стабилизаторов напряжения : автореф. дис.канд. техн. наук : 05.09.12 / Малинин Григорий Вячеславович. — Чебоксары, 2000. 23 с.

64. Поликарпов, А. Г. Однотактные преобразователи напряжения в устройствах электропитания РЭА / А. Г. Поликарпов, Е. Ф. Сергиенко. М.: Радио и связь, 1989.- 160 с.

65. Мелешин, В. И. Формирование динамических свойств устройств вторичного электропитания с ШИМ-2 / В. И. Мелешин, В. В. Мосин, Ю. Ф. Опадчий // Электронная техника в автоматике : сб. ст. : вып. 16. — М.: Радио и связь, 1985. -С. 5-44.

66. Мелешин, В. И. Получение непрерывной линейной модели силовой части импульсного преобразователя как начальный этап проектирования его динамических свойств / В. И. Мелешин // Электричество. 2002. - № 10. - С. 38 - 43.

67. Хорн, Р. Матричный анализ / Р. Хорн, Ч. Джонсон. М. : Мир, 1989.427 с.

68. Бредихин, Б. В. Выбор параметров коллекторного модулятора на базе импульсного регулятора напряжения с интеграцией магнитных компонентов / Б. В. Бредихин; Тольят. политехи, ин-т. Тольятти, 1996. - 26 с. Деп. в Информэ-лектро 27.05.96, № 6.

69. Задерей, Г. П. Многофункциональные трансформаторы в средствах вторичного электропитания / Г. П. Задерей, П. Н. Заика. М.: Радио и связь, 1989. -176 с.

70. Мелешин, В. И. Однотактный преобразователь с интегрированным магнитным элементом и активным ограничением напряжения на ключе / В. И. Мелешин, В. А. Якушев, Е. Ж. Джунусбеков // Электричество. 2001. - № 1. - С. 56 - 59.

71. Заездный, А. М. Гармонический синтез в радиотехнике и электросвязи / А. М. Заездный Д.: Энергия, 1972. - 527 с.

72. Русин, Ю. С. Исследование зависимости объемов электромагнитных элементов от частоты / Ю. С. Русин, А. Н. Горский, Ю. К. Розанов // Электротехническая промышленность. Сер. преобразовательная техника. — 1983. -Вып. 10.-С. 3-5.

73. Бредихин, Б. В. Исследование установившихся процессов в автономном инверторе с широтно-импульсным регулированием выходного напряжения / Б. В. Бредихин; Тольят.политехн.ин-т. Тольятти, 1997. - 16 с. - Деп. в Информэлек-тро 23.07.97. №5.

74. Мелешин, В. И. Транзисторная преобразовательная техника / В. И. Ме-лешин. — М.: Техносфера, 2005. 632 с.

75. Пухов, Г. Е. Комплексное исчисление и его применение к расчету периодических и переходных процессов в системах с постоянными, переменным и нелинейными параметрами / Г. Е. Пухов Таганрог, 1956. - 369 с.

76. Mitchell, D. М. DC-DC switching regulator analisis / D. M. Mitchell. Jowa: Print Source Cedar Rapids, 1992. - 192 p.

77. Тиристорные преобразователи высокой частоты / Е. И. Беркович и др.. Л.: Энергия, 1973.-200 с.

78. Белов, Г.А. Высокочастотные тиристорно-транзисторные преобразователи постоянного напряжения / Г. А. Белов. — М.: Энергоатомиздат, 1987. 120 с.

79. Белов, Г.А. Влияние входного фильтра на динамику импульсного преобразователя / Г. А. Белов, И. В. Ильин // Электричество. 2005. - № 12. — С. 59 - 64.

80. Дмитриков, В. Ф. Аналитические методы исследования автономных инверторов с использованием структурных схем и коммутационных функций / В. Ф. Дмитриков, М. Я. Островский. Препринт-Киев, 1982. - 63 с. (АН УССР № 286).

81. Дмитриков, В. Ф. Метод расчета ключевого генератора с учетом фильтра выпрямителя / В. Ф. Дмитриков // Техника средств связи. (ТРС) 1983. - Вып. 7. С. 30-38.

82. Данилов, Л. В. Электрические цепи с нелинейными R-элементами / Л. В. Данилов. М.: Связь, 1974. - 136 с.

83. Розенвассер, Е. Н. Колебания нелинейных систем / Е. Н. Розенвассер. -М.: Наука, 1969.-576 с.

84. Дмитриков В. Ф*. Метод расчета параллельного инвертора с конечной индуктивностью в цепи питания / В. Ф. Дмитриков, Е. И. Муравьев, М. Я. Островский // Техническая электродинамика. -1982. № 5 - С. 27 - 32.

85. Чаплыгин, Е. Е. Анализ инвертора напряжения, работающего на разветвленную сеть потребителей / Е. Е Чаплыгин, А. Н. Агудов, А. А. Московка // Электротехника. 2000. - № 4. - С. 47 - 51.

86. Донской, А. В. Теория и схемы тиристорных инверторов повышенной частоты с широтным регулированием напряжения / А. В. Донской, В. Д. Кулик. -Л.: Энергия, 1980.- 160 с.

87. Чаплыгин, Е. Е. Коррекция динамических процессов в выходных фильтрах инверторов напряжения / Е. Е.Чаплыгин, Н. Г. Калугин // Электричество. -2004. -№ 8.-С. 44-48.

88. Тафт, В. А. Электрические цепи с переменными параметрами / В. А. Тафт.-М.: Энергия, 1968,- 328 с.

89. Бесекерский, В. А. Теория систем автоматического регулирования / В. А. Бесекерский, Е. П. Попов. М.: Наука, 1972. - 768 с.

90. Бессонов, А. А. Надежность систем автоматического регулирования / А. А. Бессонов, А. В. Мороз. JL: Энергоатомиздат, 1984. -216 с.

91. Ridly, R. D. A new continous-time model for current-mode control / R. D. Ridly // IEEE Trans. Power Electron. April. 1991. - Vol. 6, № 2. - P. 102 - 119.

92. Корн Г. Справочник по математике : пер. с англ. / Г.Корн, Т. Корн ; под ред. И. Г. Арамановича. -М. : Наука, 1978. 832 с.

93. Хэррис К. Устойчивость динамических систем с обратной связью : пер. с англ. / К. Хэррис, Ж. Валенка; под ред В. В. Толмачева. М. : Мир, 1987. - 360 с.

94. Теория автоматического управления. Ч. 1. Теория линейных систем автоматического управления / Под ред. А. А. Воронова. М. : Высш. шк.,1977. -303 с.

95. Расчет автоматических систем / А. В. Фатеев и др.. М. : Высш. шк., 1973.-336 с.

96. Белов, Г. А. Расчет динамических характеристик импульсного стабилизатора напряжения / Г. А. Белов, М. И. Иванов // Электротехника. 1991. — N° 5. -С. 4-9.

97. Осичев, А. В. Синтез транзисторных систем подчиненного регулирования по алгоритмам модального и оптимального управления / А. В. Осичев, В. О. Котляров // Электротехника. 2004. - № 6. - С. 35 - 37.

98. Клюев, А. С. Автоматическое регулирование / А. С. Клюев. М.: Энергия, 1973.-392 с.

99. Мелешин, В. И. Широтно-импульсный модулятор в непрерывной линейной модели преобразователя / В. И. Мелешин // Электричество. 2004. - № 3. -С. 46-52.

100. Волович, Г. И. Динамика вентильных источников вторичного электропитания постоянного тока / Г. И. Волович. М.: Энергоатомиздат, 1991. — 192 с.

101. Охоткин, Г. П. Бифуркация периодических процессов в системах силовой электроники / Г. П. Охоткин // Электричество. 2003. - № 8. - С. 42 - 49.

102. Белов, Г. А. Условия устойчивости контура регулирования тока дросселя в импульсных преобразователях / Г. А. Белов // Практическая силовая электроника. -2004,- № 16.-С. 16-19.

103. Белов, Г. А. Структурные модели и исследование динамики импульсных преобразователей / Г. А. Белов // Электричество. 2008. — № 4. - С. 40 - 49.

104. Коржавин, О. А. Оценка устойчивости однотактного преобразователя напряжения с обратным диодом и обратными связями по току и напряжению / О. А. Коржавин // Электросвязь. 1993. - № 4. - С. 34-37.

105. Исхаков, А. С. Новый принцип управления системой с ключевыми элементами / А. С. Исхаков // Электричество. 2005. - № 12. - С. 50 - 58.

106. Мочалов, М. Ю. Исследование и проектирование систем управления импульсными стабилизаторами напряжения: автореф. дис. канд. техн. наук: 05.09.12 / Мочалов Михаил Юрьевич. Чебоксары, 1998. - 23 с.

107. Белов, Г. А. Математическое моделирование и исследование динамики импульсных преобразователей / Г. А. Белов, Г. В. Малинин // Электричество. — 2008. № 6. - С. 40 - 52.

108. Слепов, Н. Н. Широтно-импульсная модуляция / Н. Н. Слепов, Б. В. Дроздов. -М.: Энергия, 1978. 192 с.

109. Андриянов, А. И. Сравнительная характеристика различных видов модуляции по топологии существования периодических режимов / А. И. Андриянов, Г. Я. Михальченко // Электричество. 2004. - № 12. - С. 46 - 49.

110. Бредихин, Б. В. Особенности моделирования системы управления составным импульсным преобразователем / Б. В. Бредихин // Научно-технические ведомости СПбГПУ. 2009. - № 1. - С. 149 - 153.

111. Юрченко, А. И. Гармонический анализ электрических процессов в многофазных импульсных преобразователях постоянного напряжения / А. И. Юрченко // Электронная техника в автоматике : сб. ст. : вып. 9. М.: Сов. Радио, 1977. — С. 70-83.

112. Чаплыгин, Е. Е. Спектральные модели корректоров коэффициента мощности с ШИМ / Е. Е. Чаплыгин // Практическая силовая электроника. 2003. - № 11. - С. 26 - 31.

113. Каюков, Д. С. Анализ и проектирование корректора коэффициента мощности / Д. С. Каюков, И. Г. Недолужко // Практическая силовая электроника. -2003.- № 11.-С. 20-26.

114. Магазинник, А. Г. Коррекция коэффициента мощности вторичных источников питания / А. Г. Магазинник, Л. Т. Магазинник, Г. Г. Магазинник // Электротехника. 2001. - № 5. - С. 40 - 42.

115. Белов, Г. А. Расчет процессов в широтно-импульсном корректоре коэффициента мощности / Г. А. Белов, А. А. Алексеев, А. В. Нестеров // Электричество. 2004. - № 9. - С 48 - 56.

116. Кадацкий, А. Ф. Нелинейные свойства многофазных импульсных преобразователей / А. Ф. Кадацкий // Электронная техника в автоматике: сб. ст. : вып. 11. -М.: Сов. Радио, 1980.-С. 79-84.

117. Машуков, Е. В. Процессы переключения силовых МДП-транзисторов в импульсных регуляторах мощности / Е. В. Машуков, Ю. И. Конев, Л. М. Леоненко // Электронная техника в автоматике : сб. ст. : вып. 13. — М.: Радио и связь, 1982. — С. 8-16.

118. Мощные переключающие МДП-транзисторы и их применение. Ч. 2. Области применения: обзоры по электронной технике/ В. В. Бачурин и др.. — М.: ЦНИИ "Электроника", 1984. 44 с. (Сер. 2. Полупроводниковые приборы, вып. 1 (1013)).

119. Элементная база силовой полупроводниковой электроники в России. Состояние и перспективы развития / Д. В. Ковалев и др. // Электротехника. -2005.- № 8.-С. 3-23.

120. Блихер, А. Физика силовых биполярных и полевых транзисторов : пер. с англ./ А. Блихер; под. ред. И. В. Грехова. Л.: Энергоатомиздат. 1986. — 248 с.

121. Пат. 2133556 Российская Федерация, МПК7 Н04Н 1/02. Передатчик трехпрограммного проводного вещания / Б. В. Бредихин. № 98111735/09; заявл. 15.05.98; опубл. 20.07.99, Бюл. № 20. - 4 с.

122. Бредихин Б. В. Высокоэффективные передающие устройства для систем ТПВ / Б. В. Бредихин // Современные технологии в эфирном и проводном звуковом вещании, переход на цифровое вещание: докл. Всерос. конф., октябрь 2001.-Дагомыс, 2001.-С. 89-93.

123. Пат. 47200 Российская Федерация, МПКО 14-03. Устройство передающее трехпрограммного проводного вещания / Б. В. Бредихин, Г. Ф. Недопекина, А. А. Прентсель. -№ 9800465; заявл. 29.04.98; опубл. 16.05.2000, Бюл. №5.-2 с.

124. Задерей, Г. П. Устройства питания на основе многофункциональных электронно-магнитных трансформаторов / Г. П. Задерей // Электронная промышленность. 1979. - Вып. 7. - С. 14-18.

125. Бредихин, Б. В. Высокоэффективные передающие устройства для систем трехпрограммного проводного вещания/ Б. В. Бредихин, Г. Ф. Недопекина //Наука, техника, образование: Межвуз. сб. научн. тр. -Тольятти: ТолПИ, 2001. -Вып. 4. 4.2.-С. 406- 410.

126. Агафонов, А. И. Параметрические трансформаторы параллельного типа и особенности их работы / А. И. Агафонов // Вопросы радиоэлектроники, сер. ЭВТ.- 1986.-Вып. 4. -С. 82-91.

127. Алексеев, О. В. Многоканальные частотно-разделительные устройства и их применение / О. В. Алексеев, Г. А. Грошев, Г. Г. Чавка. — М.: Радио и связь, 1981.- 136 с.

128. Андриевский, Б. Р. Избранные главы теории автоматического управления с примерами на языке MATLAB / Б. Р. Андриевский. СПб. : Наука, 1999. -497 с.

129. Чен, К. MATLAB в математических исследованиях : пер. с англ. / К. Чен, П. Джиблин, А. Ирвинг. М. : Мир, 2001. - 708 с.

130. Дьяконов, В. П. MATLAB. Анализ, идентификация и моделирование систем. Специальный справочник / В. П. Дьяконов, В. Б. Круглов. СПб. : ПИТЕР, 2002. - 843 с.

131. Дьяконов, В. П. MATLAB 6/6,1/6,5+ Simulink 4/5 в математике и моделировании. Полное руководство пользователя / В. П. Дьяконов. М.: СОЛОН-Пресс, 2003. - 782 с.

132. Анохин, В. В. Модели динамических систем: технологии построения в MATLAB / В. В. Анохин // Exponenta Pro. Математика в приложениях. 2003. -№4.-С. 37-49.

133. Дьяконов, В. П. MATHCAD 8,0 в математике, физике, Internet / В. П. Дьяконов, И. В. Абраменкова. -М.: Нолидж, 1999.

134. Адлер, Ю. П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий / Ю. П. Адлер, Е. В. Маркова, Ю. В. Грановский. М.: Наука, 1978. - 280 с.

Похожие работы

Электротехника
05.09.00