Транзисторная коммутационно-защитная аппаратура для авиационных электротехнических комплексов

Шевцов, Даниил Андреевич

Электротехнические комплексы и системы

автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Транзисторная коммутационно-защитная аппаратура для авиационных электротехнических комплексов

доктора технических наук: Шевцов, Даниил Андреевич
город: Москва
год: 2004
специальность ВАК РФ: 05.09.03
цена: 450 рублей

Диссертация по электротехнике на тему «Транзисторная коммутационно-защитная аппаратура для авиационных электротехнических комплексов»

Автореферат диссертации по теме "Транзисторная коммутационно-защитная аппаратура для авиационных электротехнических комплексов"

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МОСКОВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ

(государственный технический университет)

На правах рукописи

ШЕВЦОВ ДАНИИЛ АНДРЕЕВИЧ

ТРАНЗИСТОРНАЯ КОММУТАЦИОННО-ЗАЩИТНАЯ АППАРАТУРА ДЛЯ АВИАЦИОННЫХ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ

Специальность 05.09.03 -Электротехнические комплексы и системы

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

МОСКВА 2004

Работа выполнена на кафедре «Микроэлектронных электросистем» Московского авиационного института (государственного технического университета).

Официальные оппоненты:

Ведущее предприятие:

доктор технических наук, профессор Мыцык Геннадий Сергеевич

доктор технических наук, профессор Колосов Валерий Алексеевич

доктор технических наук, профессор Попов Борис Николаевич

ОАО АКБ «Якорь» (105318, Москва, ул. Ибрагимова, д. 29)

Защита состоится « »_2004 г. в час 00 мин на заседании

диссертационного совета Д 212.125.07 в Московском авиационном институте (государственном техническом университете) по адресу: 125993, Москва, ГСП-3, Волоколамское ш., д. 4, ученый Совет МАИ.

Ваш отзыв на автореферат в 1 экз, заверенный печатью учреждения, просим направлять по указанному адресу.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского авиационного института.'

Автореферат разослан «Я » СШ£С</ 2004 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.125.07 кандидат технических наук, доцент

А. Б. Кондратьев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Возрастающие требования к функциональным возможностям, экономичности и надежности летательных аппаратов диктуют необходимость разработки и внедрения автоматизированных бортовых комплексов, использующих новейшие достижения силовой электроники и микроэлектроники. В области авиационного электрооборудования - это системы - нового типа, основанные на бесконтактном преобразовании и распределении электрической энергии с помощью полупроводниковых ключей.

В составе таких комплексов важное место отводится бесконтактной коммутационно-защитной аппаратуре (КЗА) распределительных систем, осуществляющей дистанционное управление приемниками электроэнергии (ПЭ) и защиту сетей от аварийных перегрузок по току. Степень технического совершенства этого класса устройств в значительной мере определяет такие параметры системы электроснабжения (СЭС) как качество электропитания в нормальных и аварийных режимах, полное время реконфигурации систем распределения, контролеспособность и надежность. Основными требованиями к коммутационно-защитной аппаратуре являются высокое быстродействие и надежность при ликвидации аварийных режимов СЭС, селективность защиты, экономичность, малые остаточные напряжения и токи, высокая удельная мощность, большой ресурс работы, универсальность по отношению к нагрузкам различного характера, стабильность основных технических параметров.

В традиционных авиационных СЭС функции дистанционной коммутации выполняются электромеханическими контакторами и реле, а функции защиты - контактными тепловыми и электромеханическими аппаратами. К настоящему времени можно считать обоснованным научное положение о том, что наиболее эффективным техническим средством дистанционного управления периферийными ПЭ постоянного тока и одновременно средством защиты их фидеров от токовых перегрузок являются транзисторные аппараты защиты и коммутации (АЗК), соединяющие в себе полную управляемость с предельно высоким быстродействием.

Внедрение бесконтактной аппаратуры в автоматику автономных объектов сдерживается их относительно высокой сложностью и сравнительно невысокой удельной мощностью, что объясняется, в частности, относительно малой экономичностью н низкой рабочей температурой полупроводниковых ключей. Поэтому основной проблемой создания полупроводниковых АЗК является обеспечение их высокой удельной мощности, предельной для силовых транзисторных устройств вообще и превосходящей удельную мощность контактной аппаратуры.

Решению вопросов по созданию отечественных транзисторных АЗК посвящены работы Ю.И. Конева, Е.В. Машукова, Г.М. Ульященко, А.В. Гордона, К.В. Костицыной, Ю.Г. Панова,

РОС НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА

ВС Ставицкого, Т.И. Емельяновой, ММ Крымко, А.Е. Серафимова, ВВ. Распертова, основные научные положения и выводы которых справедливы и по сей день. Однако бурный прогресс силовых полупроводниковых приборов и микроэлектронных средств открывает дорогу к совершенствованию транзисторных АЗК как в области технических характеристик, так и по предельным токам. Применение в АЗК силовых МДП транзисторов заставляет пересмотреть некоторые принципы построения АЗК на биполярных транзисторах и провести ряд дополнительных исследований в развитие теории и методов проектирования этого сравнительно нового класса электротехнических устройств.

В первую очередь это относится к правилам применения АЗК в самолетных СЭС. Необходимо разработать методику выбора типономиналов АЗК и проверки правильности их установки на борт летательного аппарата. Дополнительных исследований с привлечением современных компьютерных программ анализа электронных схем и усовершенствованных моделей силовых полупроводниковых приборов требуют вопросы обеспечения безопасности силовых МДП ключей в аварийных режимах АЗК.

Требуют решения вопросы защиты силовых транзисторных ключей от внешних импульсных перенапряжений и от перенапряжений, вызванных коммутацией сетей с распределенными индуктивностями. С применением в качестве силовых ключей МДП и ЮВ транзисторов необходимо скорректировать методы миниатюризации АЗК, ориентированные в предыдущих исследованиях на биполярные транзисторы. Дальнейшему совершенствованию необходимо подвергнуть разработанные ранее алгоритмы оптимального параметрического синтеза АЗК с учетом нестационарных режимов, определяющих энергетические нагрузки силовых ключей.

Решающий шаг в миниатюризации АЗК нужно сделать в области разработки и внедрения в опытно-промышленное освоение комплекта полупроводниковых микросхем, осуществляющих формирование ВТХ, эффективное управление силовыми транзисторами, защиту АЗК от перегрузок по току, напряжению и температуре. Применение таких ППМС совместно с микросборками силовых МДП транзисторов позволит обеспечить удельные мощности АЗК не хуже, чем у контактной аппаратуры и на уровне мировых достижений.

Применение транзисторных АЗК взамен контактных устройств в составе авиационных и космических систем распределения этектроэнергии - это одно из современных средств повышения их эффективности и перспективное направление развития электрооборудования ЛА, о чём свидетельствуют разработки различных зарубежных фирм. Поэтому создание

транзисторных АЗК и внедрение их на борт летательных аппаратов является актуальной проблемой, имеющей важное народнохозяйственное значение.

Целью настоящей работы является развитие теории и методов проектирования транзисторных устройств защиты и коммутации, обеспечивающих реализацию бесконтактных авиационных электросистем повышенной эффективности. Исходя из указанной цели, можно сформулировать основные задачи исследований:

- разработка основ применения бесконтактной коммутационно-защитной аппаратуры в авиационных системах распределения электроэнергии;

• разработка принципов построения и методов проектирования аппаратов защиты и коммутации всех необходимых функциональных классов для сетей постоянного и переменного тока на современных и перспективных МДП и IGB транзисторах;

- разработка математических моделей компонентов, узлов и АЗК в целом для решения задачи их оптимизации по критерию минимума массы;

- разработка обобщенного алгоритма и машинных программ структурно-параметрического синтеза АЗК с учетом основных нестационарных режимов;

- разработка массо-энергетичеких макромоделей АЗК различных классов для решения задач оптимального проектирования авиационных систем электрооборудования;

- разработка структурных схем специализированных полупроводниковых узлов защиты и управления АЗК для последующей их реализации в виде комплекта опытно - промышленных ППМС на одном из отечественных предприятий электронной промышленности.

Методы исследования. При решении поставленных задач использованы общепринятые методы теории электрических цепей, математического анализа, численного решения дифференциальных уравнений, оптимального проектирования технических устройств и систем, апробированные прикладные программы MATLAB и P-Spice. Достоверность основных научных положений, расчетов и результатов моделирования подтверждена экспериментальными исследованиями на физических моделях и опытных образцах, испытанными на стенде комбинированной СЭС кафедры МАИ «Микроэлектронные электросистемы», а также на испытательных стендах предприятий НИИ АО, АКБ «Якорь», МКБ «Вымпел», ОКБ им. Микояна, НПП «Пульсар» в процессе выполнения соответствующих НИР и ОКР. Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Развиты основы теории и методы проектирования транзисторных аппаратов защиты и коммутации - нового класса электротехнических устройств в системах электрооборудования летательных аппаратов, совмещающих функции дистанционного управления нагрузками с

функциями защиты распределительных сетей и их диагностики, обеспечивающих повышение качества электропитания, сокращение сроков предполетной подготовки и имеющих технические характеристики лучше, чем у контактной аппаратуры.

2. Сформулирована и решена основная проблемы создания АЗК, конкурентоспособных по массо-энергетическим характеристикам с контактной аппаратурой - обеспечение высокой удельной мощности в условиях интенсивных нестационарных электротепловых процессов, возможной работы в аварийных режимах, качественного разнообразия коммутируемых нагрузок. Показано, что основным путем решения данной проблемы является комплексная миниатюризация АЗК с применением силовых МДП транзисторов, разработкой специализированных полупроводниковых микросхем управления и параметрической оптимизацией массо-энергетических характеристик.

3. Разработаны принципы формирования защитных время-токовых характеристик транзисторных АЗК, гарантирующие корректное согласование их свойств с перегрузочными характеристиками защищаемых проводов и свойствами коммутируемых нагрузок.

4. Разработаны принципы построения транзисторных АЗК постоянного и переменного тока на силовых МДП и IGB транзисторах, реализованные в структурных вариантах АЗК с отсечкой, непрерывным, а также импульсным ограничением аварийных токов. Дана классификация АЗК по функциональным и структурным признакам.

5. Разработаны математические модели силовых полупроводниковых диодов, биполярных, МДП и IGB транзисторов, полупроводниковых ограничителей напряжения, отличающиеся от моделей современных компьютерных программ повышенной точностью описания статических и динамических электротепловых режимов.

6. Определены условия элсктротепловой безопасности силовых транзисторов АЗК в режиме ликвидации коротких замыканий. Показано, что безопасность транзисторных ключей обеспечивается активным ограничением аварийных токов в сочетании с параметрическим ограничением перенапряжений и сокращением продолжительности ликвидации КЗ до сотен микросекунд.

7. Разработан обобщенный метод проектирования АЗК в виде алгоритма их оптимального структурно-параметрического синтеза по критерию минимальной массы с учетом нестационарных электрических и тепловых процессов в силовых цепях.

8. Разработаны математические модели основных классов АЗК в виде систем нелинейных алгебраических и линейных дифференциальных уравнений, описывающих стационарные и

нестационарные электрические и тепловые процессы в силовых узлах АЗК с учетом влияния рассеиваемой мощности на термозависимые параметры полупроводниковых приборов.

9. Разработаны аналитические макромодели АЗК, связывающие их массу с основными внешними параметрами и предназначенные для экспертных оценок и синтеза, систем распределения электроэнергии. Установлено, что переходные параметры нагрузок, качество электропитания и температура окружающей среды в меньшей степени влияют на массу АЗК, выполненных на МДП транзисторах, чем на массу АЗК на биполярных транзисторах, из-за меньших потерь в схеме управления, что может быть использовано для уменьшения числа конструктивных типономиналов.

10. Разработаны принципы построения и определены требуемые технические параметры комплекта специализированных полупроводниковых микросхем, позволяющих обеспечить эффективную миниатюризацию несиловых узлов АЗК и повысить их удельную мощность до уровня мировых достижений.

Практическая полезность работы заключается в следующем;

1. Разработана методика выбора транзисторных АЗК и проверки правильности их установки на борт летательного аппарата, которая может быть использована при создании отраслевого стандарта.

2. Разработаны функциональные схемы АЗК с отсечкой аварийных токов, с непрерывным и с импульсным ограничением переходных токов, реализующих функции дистанционного управления ЯЬ и ЯС нагрузками, защиту фидеров, амплитудное ограничение токов короткого замыкания, диагностику состояния АЗК, защиту силовых транзисторов АЗК от электрических и тепловых перегрузок.

3. Разработаны электрические и тепловые модели силовых полупроводниковых приборов в виде машинных подпрограмм и методики определения параметров этих моделей по справочным данным приборов.

4. Разработана методика проектирования АЗК, оформленная в виде автоматизированной программы их оптимального синтеза по критерию минимума массы, выполняющая расчеты нестационарных аварийных и неаварийных режимов АЗК на каждом шаге оптимизации.

транзисторы граница номинальных токов, определяющая преимущества АЗК перед низковольтной контактной

аппаратурой, отодвигается с единиц до десятков ампер.

6. Разработаны аппаратурные решения, изготовлены и испытаны опытные образцы транзисторных АЗК всех функциональных классов, а именно: универсальных АЗК1 с отсечкой аварийных токов для традиционных авиационных СЭС постоянного напряжения 27В, АЗК2 с непрерывным ограничением аварийных и переходных токов для перспективных СЭС постоянного повышенного напряжения 270В, АЗКЗ с ШИМ-ограничением для подсистем постоянного напряжения 24В и 60В. Перечисленные устройства внедрены на шести предприятиях трех отраслей промышленности и доведены до опытно-серийного производства.

7. Определены состав, функциональные схемы и технические параметры, изготовлены и испытаны лабораторные образцы прототипов специализированных полупроводниковых схем управления и защиты АЗК, а также ИМС универсального драйвера для силовых МДП и ЮБ транзисторов, внедренных в опытно-промышленное производство НПП «Пульсар» и ОАО НИИ МЭ «Микрон».

8. Разработанные структурные и схемотехнические решения узлов токовой защиты для АЗК распространены на другие классы транзисторных устройств преобразования и регулирования электроэнергии и - используются в составе опытно-промышленных образцов инверторов и конверторов ИВЭП, а также в составе импульсных регуляторов электродвигателей.

Реализация и внедрение результатов работы. Основные научные положения диссертации нашли отражение в ряде практических разработок, выполненных на шести предприятиях трех отраслей промышленности. Внедрение результатов диссертации соответствует различным уровням проектирования бесконтактной КЗА для СЭС нового типа: агрегатному уровню разработки транзисторных АЗК, узловому уровню создания силовых транзисторных ключей и средств их защиты в устройствах преобразования, регулирования и распределения электроэнергии, а также компонентному уровню разработки специализированных микросхем защиты и управления силовыми транзисторными ключами и АЗК в целом. Разработаны структурные и принципиальные электрические схемы, изготовлены и испытаны опытные образцы транзисторных АЗК всех функциональных классов. Научные и практические результаты диссертационной работы легли в основу опытно-промышленного освоения первых отечественных транзисторных АЗК на следующих предприятиях:

- ГУЛ НПП «Пульсар» и ОАО «Аэроэлектромаш» при создании универсальных АЗК с отсечкой аварийных токов на силовых биполярных и МДП транзисторах для традиционных авиационных СЭС постоянного напряжения 27В;

- ОКБ им. Микояна, НИИ АО при разработке транзисторных АЗК с непрерывным ограничением переходных и аварийных токов для СЭС постоянного повышенного напряжения 270В;

- МГВП «СВЭП» при разработке АЗК с широтно-импульсным ограничением переходных и аварийных токов для подсистем электроснабжения постоянного напряжения 24В и 60В.

При непосредствкнвом использовании научных и практических результатов диссертационной работы определены состав, функциональные схемы, технические параметры и характеристики ИМС управления и защиты для транзисторными АЗК, а также ИМ С универсального драйвера для силовых ключей на МДП и IGB транзисторах, которые были изготовлены объединением предприятий НПП «Пульсар», МАИ, МИФИ, ОАО НИИМЭ «Микрон».

Полученные в ходе работы над диссертацией теоретические и практические результаты по принципам построения высокоэффективных силовых транзисторных ключей и методам обеспечения их безопасной работы в аварийных режимах были использованы на предприятиях:

- АКБ «Якорь» при выполнении НИОКР по созданию опытно-промышленных образцов транзисторных инверторов, конверторов и преобразователей частоты с широтно-импульсным регулированием;

- МКБ «Вымпел» при разработке транзисторных реверсивных импульсных регуляторов коллекторных электродвигателей, предназначенных для работы в составе электроприводов ЛА, что позволило повысить удельную мощность и улучшить показатели надежности проектируемых устройств.

Основные результаты диссертационной работы по принципам построения и методам проектирования транзисторных АЗК, а также по способам управления и защиты силовых транзисторных ключей используются в учебном процессе Московского авиационного института (государственного технического университета) на кафедре №306 (Микроэлектронные электросистемы) при изучении дисциплин: «Силовые электронные регуляторы», «Источники вторичного электропитания», «Управление устройствами преобразования электроэнергии», а также при курсовом и дипломном проектировании.

Апробация работы. Основные теоретические положения диссертационной работы обсуждались на областных, Всесоюзных, Всероссийских и международных научно-технических конференциях и семинарах, в том числе:

1. «Повышение эффективности электромеханических и полупроводниковых преобразователей электроэнергии», областная НТК,/Владимир, 19867.

2. «Молодые ученые - народному хозяйству», областная НТК, /Владимир, 1987/.

3 «Методы анализа и технические средства испытаний электромеханических систем управления», областная НТК, /Владимир, 1988/.

4. «Использование1 вычислительной техники и САПР в научно-исследовательских и опытных разработках», областная НТК, /Владимир, 1989/.

5. «Интеллектуальные электродвигатели и экономия электроэнергии», X Всесоюзная НТК, /Суздаль, 1991/.

6. «Проблемы преобразовательной техники», V Всесоюзная НТК, /Чернигов, 1991/.

7. «Устройства и системы энергетической электроники», I Всероссийская НТК, /Москва, 1998/.

8. «Проблемы совершенствования робототехнических и интеллектуальных систем летательных аппаратов», V Всероссийская НТК, /Москва, 1999/.

9. «Применение силовой электроники в электротехнике», Международный НТС, /Москва, 2000/. 10 «Устройства и системы энергетической электроники», II Всероссийская НТК, /Москва, 2000/.

И. «Устройства и системы энергетической электроники», III Всероссийская НТК, /Москва, 2001/

12. «Устройства и системы энергетической электроники», IV Всероссийская НТК, /Москва, 2002/.

13 «Авиация и космонавтика - 2003», Международная НТК, /Москва, 2003/. Публикации. Основные материалы диссертационной работы и результаты выполненных исследований опубликованы в 70 печатных работах, в их числе: 23 статьи в научно-технических журналах, 19 статей в сборниках научных трудов, 8 статей в сборниках трудов МАИ, 18 публикаций тезисов докладов областных, Всесоюзных, Всероссийских и Международных конференций и семинаров, 2 учебных пособия, 2 справочных пособия.

Структура и объём работы. Диссертационная работа включает в себя введение, девять глав, общие выводы по работе, список литературы, приложения Основная часть диссертации содержит 309 страниц машинописного текста, ИЗ рисунков и 46 таблиц. Список литературы включает 209 наименований, в том числе S3 на иностранных языках. Приложения занимают 21 страницу, в их числе акты о внедрении научных и практических результатов диссертационной работы на промышленные предприятия и в учебный процесс Московского авиационного института. Общий объем диссертации составляет 350 страниц.

Автор выражает глубокую признательность и благодарность научному консультанту доктору технических наук профессору КВ. Машукову за оказанную помощь в работе над диссертацией.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении - обоснована актуальность темы, определена решаемая научно-техническая проблема, сформулированы цель и основные задачи диссертации, показана её научная новизна и практическая ценность результатов, представлены сведения о публикациях и практическом использовании материалов диссертационной работы, дана информация о структуре и объёме диссертации.

В первой главе рассмотрены тактико-технические требования, предъявляемые к системам распределения электроэнергии, сформулированы функциональные задачи, решаемые КЗА, входящей в состав электрооборудования ЛА, рассмотрены структурные схемы традиционных и перспективных авиационных систем распределения электроэнергии, а также альтернативные схемы размещения КЗА на борту самолета. Перечислены достоинства и недостатки контактной КЗА. Показано, что транзисторные АЗК - новый класс электротехнических устройств - следует признать наиболее целесообразным средством повышения эффективности СЭС ЛА благодаря комплексу преимуществ в сравнении с контактной, гибридной и тиристорной КЗА. К этим преимуществам относятся: повышенная надежность, высокое быстродействие, способность к амплитудному ограничению аварийных и переходных токов, возможность контроля за состоянием СЭС, малые затраты на обслуживание, хорошая электромагнитная совместимость, малые затраты на обслуживание, больший срок службы.

Отмечено, что внедрение транзисторных АЗК постоянного и переменного тока в системы распределения электроэнергии летательных аппаратов следует считать состоявшимся, что подтверждается разработками различных зарубежных фирм.

Смоделированы процессы развития и ликвидации коротких замыканий (КЗ) в СЭС контактной КЗА и транзисторными АЗК (рис 1). Показано, что при использовании контактной аппаратуры амплитуда токов КЗ превышает номинальный ток нагрузки в сотни раз, а время ликвидации КЗ составляет десятки миллисекунд, при этом провалы напряжения в сети достигают 80-90%. Применение транзисторных АЗК позволяет ограничить амплитуду аварийных токов на уровне не превышающем 10-15 крат от номинального тока нагрузки, сократить время ликвидации КЗ до десятков микросекунд, уменьшить провалы напряжения сети до 5-10%.

Показано, что в перспективных СЭС ЛА транзисторные АЗК целесообразно объединять в составе центров управления нагрузками (ЦУН), где они могут получать вспомогательное развязанное от электросети питание, иметь- общие средства защиты от импульсных перенапряжении, могут использовать централизованные системы охлаждения (рис. 2). При таком объединении максимально сокращается длина управляющих проводов и облегчается решение проблемы борьбы с помехами, уменьшается конструктивная масса АЗК, сокращается число требований к функциям встроенного контроля отдельных АЗК, поскольку функции фиксации отказов могут возлагаться на блоки памяти ЦУН.

Рис. 2. Структурная схема СЭС с бесконтактной КЗА в составе ЦУН.

Показано, что транзисторные АЗК рационально проектировать как исполнительные элементы АСУ ЛА с функциями управления и контроля потребителей электроэнергии и защиты распределительных электросетей от аварийных перегрузок по току.

Во второй - главе проанализирован процентный состав типовых потребителей электроэнергии различных номинальных токов постоянного и переменного напряжения. Показано, что подавляющее большинство потребителей электроэнергии (70-80%) как традиционных авиационных СЭС постоянного напряжения 27В и переменного напряжения 115В / 400Гц, так и перспективных СЭС ЛА постоянного повышенного напряжения 270В имеют номинальные токи, не превышающие 10А (рис 3).

Рис. 3. Диаграммы распределения ПЭ по номинальным токам в традиционных, и перспективных авиационных СЭС.

Проведен анализ статических и динамических свойств потребителей электроэнергии. Исследованы естественные (без ограничения тока) и вынужденные (с ограничением тока) переходные процессы и определены их энергоемкости при коммутации типовых нагрузок (мощных контакторов, электронагревательных приборов, электродвигательных механизмов, ламп накаливания, блоков ИВЭП РЭА).

На основании требований ГОСТ 19705-89 к допустимому уровню пульсаций напряжения различных частот определена необходимая величина емкости входного помехоподавляющсго фильтра импульсных ИВЭП на 1А потребляемого тока от сети постоянного напряжения 27 В.

Установлено, что большинство потребителей электроэнергии бортовых СЭО имеют пусковые токи большой кратности. При этом наибольшую кратность и наименьшую длительность переходных токов (единицы миллисекунд) имеют ламповые нагрузки и ИВЭП РЭА, а наибольшую длительность (доли секунды) и существенную энергоемкость переходных токов имеют электродвигательные механизмы нерегулируемых приводов.

На основании анализа свойств коммутируемых нагрузок дано обоснование требований к транзисторным АЗК, как к устройствам коммутации, и показано, что существует необходимость ограничивать пусковые токи ИВЭП РЭА как в традиционных, так и в перспективных СЭО. Целесообразно ограничивать токи электроламп и допустимо ограничивать токи электродвигательных механизмов.

Показано, что для управления КЬ нагрузками традиционных авиационных СЭС постоянного напряжения 27В необходимы транзисторные аппараты защиты без ограничения нормальных переходных токов и быстродействующей отсечкой аварийных токов на уровне 1012 1н ном и на уровне 4-5 1н.ном в СЭС переменного напряжения 115В/400Гц. Для управления блоками РЭА в традиционных авиационных СЭС постоянного и переменного напряжения необходимы транзисторные АЗК с амплитудным ограничением переходных токов на уровне большем 31н ном. Для управления нагрузками перспективных авиационных СЭС постоянного повышенного напряжения 270В необходимы универсальные транзисторные АЗК с амплитудным ограничением переходных токов на уровне 4-51н.ном. Рекомендованы типы АЗК для управления ПЭ традиционных и перспективных СЭС ЛА (Таблица 1). Приведена предложенная автором классификация транзисторных АЗК.

Таблица 1

Тип СЭС - 278 традиционная - 27В перслекппная -115В/400ГЦ * 2708 перспективна*

Тип АЗК АЗК1 АЗК2 АЗК1 АЗК1

Кн 10+12 - 8+10 4+5

Когр - 3+4 - -

В третьей главе дано обоснование технических требований к защитным характеристикам транзисторных АЗК, а также к их ключевым и массоэнергетическим параметрам. Разработаны принципы формирования время-токовой характеристики. (ВТХ), связывающей время выдержки АЗК во включенном состоянии с уровнем токовой перегрузки и содержащей сведения о пограничном токе, токе отсечки, уровне и времени ограничения неаварийных токов, времени ликвидации КЗ. Показано, что требование подобия ВТХ традиционных тепловых АЗС и транзисторных АЗК на постоянном токе не является достаточным, поскольку формирователи ВТХ могут одинаково реагировать на постоянный ток и по-разному на ток произвольной формы.

С помощью, приведенных ниже, тепловых моделей авиационных проводов и тепловых АЗС исследованы их ВТХ в наиболее неблагоприятных режимах работы СЭО.

Установлена теоретическая возможность повреждения проводов аварийными токами, а также возможность ложного срабатывания тепловых АЗС в нормированных испытательных циклах. Определены количественные требования к параметрам ВТХ транзисторных АЗК и рекомендованы границы их расположения относительно ВТХ защищаемых проводов (рис 4, Таблица 2).

Рис. 4. Взаимное расположение время-токовых характеристик полупроводниковых АЗК и проводов распределительной сети.

Расчетные границы области размещения ВТХ полупроводниковых АЗК_Таблица 2

Кратность пограничного тока 1,1-1.3 1,2-1,4

Время срабатывания, с (Казк = 3) 03-1.8 0,4-1,0

Время срабатывания; с (Казк = 6) 0,08—0,5 ' 0,1-0,25

Время срабатывания, с (Казк ~ 10) 0,03-0,18 - 0,04-0,10

Дано обоснование необходимости введения в состав АЗК дополнительной тепловой защиты силовых транзисторов, поскольку процесс их нагрева не подобен процессу нагрева защищаемого провода, особенно при больших кратковременных токах. В связи с этим обстоятельством ВТХ, гарантирующая защиту провода, еще не может гарантировать защиту от перегрева силовых транзисторов АЗК.

Разработана методика выбора АЗК и проверки правильности их установки в СЭС ЛА, гарантирующая защиту провода и отсутствие ложных отключений, которая заключается в последовательном выполнении следующих трех этапов:

- предварительном выборе АЗК из стандартного ряда в соответствии с номинальными токами коммутируемых нагрузок;

- проверке отсутствия ложных отключений АЗК в различных режимах работы СЭС с помощью компьютерных программ, содержащих электротепловые модели АЗК и электромеханические или электротепловые модели нагрузок;

- выборе сечения фидера нагрузки для наихудшего режима его эксплуатации по двум условиям

Определены ключевые и массоэнергетические параметры АЗК. Показано, что остаточные напряжения на АЗК во включенном состоянии не должны превышать 0,5В, остаточные токи АЗК в отключенном состоянии должны быть не более 0,0 Ин, времена переключения в нормальных режимах должны составлять единицы миллисекунд. Показана целесообразность управления АЗК и контроля их состоянием преимущественно аналоговыми сигналами с гальванической развязкой от силовой цепи. Показано, что удельная мощность транзисторных АЗК для традиционных СЭС ЛА должна составлять 2+5 кВт/кг при КПД не ниже 96-97%.

В четвертой главе изложены принципы построения транзисторных АЗК для традиционных СЭС ЛА постоянного и переменного напряжения. Сформулированы основные

проблемы проектирования АЗ К, требующие комплексного решения для обеспечения • •

конкурентоспособности АЗК с контактной аппаратурой, в их числе:

- обеспечение универсальности АЗК по отношению к коммутируемым нагрузкам, имеющим различный характер;

- обеспечение защиты силовых транзисторных ключей (СТК) от импульсных перенапряжений при отключении индуктивных нагрузок;

- обеспечение помехозащищённости АЗК по цепям питания и управления;

- обеспечение электротепловой безопасности СТК в аварийных режимах;

- обеспечение удельных мощностей и показателей надежности АЗК лучших, чем у контактной аппаратуры.

С помощью компьютерного моделирования исследованы нестационарные электротепловые

процессы в СТК (рис 5)при коммутации типовых RL и RC нагрузок (рис. 6).

Установлено, что универсальность АЗК к нагрузкам традиционных СЭС может быть обеспечена амплитудным ограничением пусковых токов RC нагрузок и отсутствием такого ограничения для переходных токов RL нагрузок. Показано, что установленная мощность силовых МДП транзисторов, рассчитанных на управление RL нагрузками с кратностью переходных токов Кн в 10+12 достаточна для включения типовых RC нагрузок с непрерывным ограничением их зарядных токов на уровне I o n »e (10+12) 1н.

Установлено, что транзисторные МДП ключи, рассчитанные на включение RL нагрузок с кратностью переходных токов Кн - 10+12, неспособны аварийно отключать такие нагрузки из верхних точек ВТХ без нарушения ограничений по допустимому перегреву. Показано, что рациональным средством зашиты СТК от перенапряжений и перегрева при отключении RL нагрузок является применение полупроводниковых ограничителей напряжений (ПОН). Рассчитаны необходимые затраты ПОН на единицу номинального тока АЗК.

Установлено, что основным техническим средством зашиты АЗК от кондуктивных импульсных и гармонических помех из сети является питание схемы управления АЗК через вспомогательный ИВЭП с развязывающим высокочастотным трансформатором. Определена рациональная структура ИВЭП (рис. 7) и его массогабаритные характеристики.

Рис. 7. Функциональная схема вспомогательного ИВЭП для транзисторных АЗК.

Установлено, что основными средствами миниатюризации АЗК являются: применение специализированных силовых МДП транзисторов, оптимизация плотности тока через СТК, применение силовых микросборок СТК, разработка и применение специализированных ИМ С узлов управления и защиты.

Рассмотрены альтернативные схемы СТК переменного тока на силовых МДП транзисторах, обеспечивающие их защиту от импульсных перенапряжений. Разработан принцип построения устройства управления СТК переменного тока, обеспечивающий их включение при нуле напряжения и отключение при нуле тока, что позволяет уменьшить нестационарные элсктротепловые нагрузки на СПС Проведен сравнительный анализ принципов построения квадраторов для формирователей ВТХ. Даны рекомендации по построению цепей управления АЗК. Для традиционных авиационных СЭС разработана функциональная схема универсального

АЗК1 постоянного тока с функциями управления КЬ и ЯС нагрузками, защиты фидера от аварийных перегрузок по току, защиты СТК от перегрева и перенапряжений, диагностики состояний нормального включения нагрузки и аварийного отключения АЗК (рис.8).

Рис. 8. Функциональная схема АЗК1.

В пятой главе рассмотрены основные проблемы проектирования и разработаны принципы построения транзисторных АЗК с непрерывным ограничением переходных токов (АЗК2), являющихся эффективным средством улучшения качества электропитания за счет уменьшения токовых перегрузок при заряде конденсаторов фильтров, включении осветительных и электронагревательных устройств, пусхе электродвигательных механизмов.

Специфической проблемой проектирования транзисторных АЗК2 является их миниатюризация в условиях напряженных нестационарных тепловых режимов СТК. Для облегчения этих режимов следует увеличивать установленную мощность транзисторов, повышать теплоемкость конструкции СТК, применять разветвленную структуру СТК с резистивной разгрузкой транзисторов по току, оптимизировать режимы АЗК2.

Дано обоснование время-токовым характеристикам АЗК с непрерывным ограничением переходных токов и показано, что они должны иметь обратно зависимую ветвь между Ion» и 1погр. сформированную по условию 12-Тв = Const, при этом верхняя точка ВТХ должна соответствовать уровню (3+5) 1аном, а времена выдержки должны быть на 20+30% больше, чем уАЗК1.

Проведено компьютерное моделирование нестационарного нагрева силовых транзисторов и разгрузочных резисторов в различных вариантах многослойной конструкции СТК (рис 9 -рис 12) при различных сочетаниях уровня и времени ограничения, оговоренных в ОСТ 101078-98. Показано, что управляемыми параметрами задачи оптимизации АЗК2 по критерию минимальной массы являются: структура силовой части, удельная плотность

стационарного тока в силовых транзисторах, толщина дополнительного основания. под кристаллами, сопротивление разгрузочного резистора Ит-

Рис. 12. Временные диаграммы нестационарного нагрева силовых узлов АЗК2.

Установлено, что для АЗК2 постоянного напряжения 27В при Коп» ™ 3 и Топ» = 0,4с в условиях ахтивного ограничения токов в схеме СТК с одним разгрузочным резистором Ящ ™ № Лол» масса СТК уменьшается в 2+2,5 раза по сравнению с исходным вариантом без резистивной > разгрузки, но дальнейшее увеличение числа разгрузочных цепей нецелесообразно.

В шестой главе разработаны и исследованы принципы построения транзисторных АЗК с широтно-импульсным ограничением переходных токов (АЗКЗ). Определены основные проблемы проектирования и методы их решения.

Аппараты с ШИМ-ограничением являются альтернативой АЗК с непрерывным ограничением. Основное достоинство АЗКЗ - ненапряженные режимы СТК, поскольку силовые транзисторы не выходят длительно в активные режимы. Как следствие - меньшие затраты транзисторов на единицу коммутируемого тока. Основные недостатки АЗКЗ - наличие в выходной цепи сглаживающего дросселя, трудно поддающегося миниатюризации, и генерация высокочастотных помех в сеть в режиме ограничения тока.

Разработаны структурные варианты АЗКЗ с улучшенной ЭМС для сетей постоянного и переменного напряжения (рис 13).

Исследованы альтернативные способы импульсного ограничения переходных токов в АЗКЗ и разработаны рекомендации по их применению в силовых транзисторных устройствах других классов, в частности, конверторах и инверторах систем вторичного электропитания. Предложен принцип организации токовой зашиты СТК, исключающий эффект «интегрирования» тока. По результатам компьютерного моделирования нестационарных неаварийных процессов (рис 14) обоснованы массоэнергетические преимущества АЗКЗ с блокирующим диодом в качестве аппаратов управления распределительными шинами магистрального уровня в перспективных авиационных СЭС постоянного повышенного напряжения 270В.

Рис. 14. Временные диаграммы процесса включения RC нагрузки транзисторным АЗКЗ-ПОН. -Получены аналитические соотношения для альтернативных вариантов АЗ КЗ, характеризующие энергетические потери в их силовых элементах, приведенные в Таблице 3. ___Таблица 3'

Параметры АЗКЗ-Д АЗКЗ-ПОН АЗКЗ-Я

1И i £ ^ сраб ~ 'мин ^ +'сраб п 1 с ^ сраб ~ ^ мин ^ +'сраб я £ ^ сраб ~ ^ мин ^

№ — ■(1 -1 ) + 1 И 1 мин. отп отп ид Щ макс ~ !отп) . . + 'отп нон Е„ 11п('мтсК~Е" ) * ¡мин Я ~ Е-п

1макс 'сраб + ' 'сраб/1 'сраб * ^п сраб/I 'сраб * •1 сраб/£

1мин 'отп ~ ^д ' ,отп/1 1отп „он ~ 'отп^а^Я-Е^

Рстк.откр 'спнг' ^си.отк ' ^з 'стк ' ЧСи.отк ' ^макс + 'мин ^ *си отк 4/К3

РСТК.ДИН Смахе ' 'от 1С! " 1 мин*тл ) Смакс ' *откл ~ 'мин1вкл )

2/(Еп/) ¡'("пон-Г) 2/(/И)

Рпон ('макс-1мин)(1-К3>итн 2

Ра С макс*1 мин'* ('-*,> 4/Я

Определены характерные управляющие параметры для задачи оптимизации АЗКЗ по критерию минимума массы. В их числе: индуктивность выходного дросселя и типономинал его сердечника, диаметр обмоточного провода и ширина токового коридора.

В седьмой главе разработаны и исследованы методы обеспечения элегтротепловой безопасности транзисторных АЗК при ликвидации коротких замыканий. В качестве основного метода количественного исследования нестационарного процесса развития и ликвидации КЗ выбрано математическое моделирование численными методами на ЦВМ ввиду потенциально большой опасности разрушения СТК при экспериментальных исследованиях аварийных режимов. Достоверность моделирования была подтверждена проверочными испытаниями спроектированных устройств.

Показана необходимость модификации известных компьютерных моделей мощных транзисторов и диодов, предназначенных для энергетических расчетов при автоматизированном, проектировании силовых транзисторных устройств. Разработаны компьютерные модели и методики определения их параметров для мощного диода, биполярного, МДП и IGB транзисторов, а также полупроводникового ограничителя напряжения. Модели учитывают характерные особенности современных мощных полупроводниковых приборов, а также взаимосвязь между их электрическими и тепловыми параметрами и обеспечивают погрешность моделирования статических и динамических режимов не более 10-15% в широком диапазоне токов, напряжений и температур. Для примера приведем эквивалентную схему замещения и математическую модель силового МДП транзистора.

Яс

Рис. 15. Схема замещения силового МДП транзистора.

и си

С си - С , * С 2е

и си

Сх - С, + С4*' " '

Разработаны тепловые модели и методики определения их параметров для мощных МДП, IGB транзисторов и ПОН, базирующиеся на использовании параметров областей безопасной работы этих приборов и позволяющие анализировать процессы нестационарного нагрева СТК с погрешностью не превышающей 3-5% при любом характере изменения рассеиваемой мощности.

Предложена модификация неявного метода Эйлера первого порядка с переменным шагом интегрирования дифференциальных уравнений, описывающих переходные режимы СТК, обеспечивающая расширение области устойчивости вычислений, увеличение шага интегрирования, уменьшение ошибки округления, сокращение времени расчета. Показано, что эти преимущества достигаются путем однократного решения на каждом шаге интегрирования системы линейных уравнений методом исключения Гаусса с коэффициентами, рассчитанными на предыдущем шаге.

С использованием предложенных моделей МДП, биполярных транзисторов и ПОН исследованы процессы развития и ликвидации КЗ в транзисторных АЗК {рис.16).

Рис. 16. Временные диаграммы процессов в СТК с ограничением тока при набросе КЗ.

Показано, что безопасность СТК может быть обеспечена комплексом следующих методов: • активным ограничением аварийных токов на уровне не превышающим Кн 1н;

- ограничением перенапряжений на уровне меньшем иси.макс с помощью внешних ПОН;

- уменьшением продолжительности режимов КЗ до уровней в сотни микросекунд;

- организацией диагностики режима КЗ, способной отличать КЗ от нормального включения RC нагрузки.

Предложена функциональная схема блока диагностики КЗ, основанная на аналоговом сравнении процесса изменения напряжения на нагрузке с эталонным процессом заряда вспомогательного конденсатора, позволяющая существенно уменьшить нестационарный нагрев СТК в аварийной ситуации за счет максимального сокращения времени выдержки из условия нормальной коммутации резистивно-емкостной нагрузки.

В восьмой главе поставлена и решена задача оптимального параметрического синтеза транзисторных АЗК для авиационных СЭС по критерию минимальной массы. Разработаны, математические модели АЗК на МДП транзисторах в виде систем нелинейных алгебраических и линейных дифференциальных уравнений, описывающих" стационарные и нестационарные электрические и тепловые процессы, в силовых узлах АЗК с учетом взаимодействия электрической и тепловой подсистем через рассеиваемые мощности и термозависимые параметры полупроводниковых приборов.

Разработана методика проектирования АЗК, оформленная в виде обобщенного алгоритма. (рис, 17) и автоматизированной программы их оптимального синтеза по критерию минимума массы, включающая расчеты нестационарных режимов АЗК на каждом шаге оптимизации.

Рис. 17. Алгоритм проектирования транзисторных АЗК.

Результаты расчетов подтверждают правильность определения управляемых параметров и справедливость ранее выдвинутых теоретических положений об оптимальности силовых устройств при равенстве их габаритных и «тепловых» поверхностей.

По результатам расчетов проведена количественная оценка влияния кратности токов нагрузок и максимальной температуры среды на удельную мощность АЗК. Установлено, что это влияние несколько меньше, чем для АЗК на биполярных транзисторах из-за малых потерь на управление СТК, что может быть использовано для сокращения числа конструктивных типономиналов. Установлено сильное влияние на массу АЗК комплекса ключевых параметров МДП транзисторов: сопротивления КСЫ.ОТК, теплового сопротивления Иг.п-к, удельной плотности то^'х = • 1с.макс / Бкр. Показано, что при неудачном выборе силовых транзисторов удельная масса АЗК может возрасти на 30+50%. В таблице 4 приведены параметры транзисторных АЗК различных классов, синтезированных по критерию минимальной массы, и для сравнения параметры контактной КЗА.

Массы транзисторных АЗК и контактной КЗА, г___ Таблица 4

Номинальный ток, А 1 3 5 10 20

АЗК 1-27В 32 36 39 50 95

АЗК2-27В 42 47 59 107

АЗК1 - 115В/400Гц- 1Ф 45 40 90 153

АЗК1-270В 36 45 60 86

ТКЕ21ПОДГМ + АЗК1М-1 34 - - -

ТКД Ю10ДГБ + АЗКШ-З - 111 - -

ТКД101ОДГБ + АЗК 1М-5 • - 111 -

ТКД201ОДГБ + АЗК 1 М-10 - - - 171

ТКД50ЮДГБ + АЗК1М-25 180

На основании результатов машинного проектирования разработаны макромодели

транзисторных АЗК, связывающие массу этих устройств с внешними параметрами и предназначенные для экспертных оценок общей массы КЗА при проектировании систем распределения электроэнергии ЛА.

для АЗК 1-27В м = М0-[1+№)Х1 -(1л-)хз ]

1о К но Тно Тсо Е0

для АЗК2-27В-111л М = М0 .(^огр_}х2 .¿огР.уХЬ .(1с_}Х4 .(^Х!;

¡О К<Э 'о 7"сО Е0

для АЗК1-И5В-1Ф М=М0 .(Ла-)^ .(1л_)ХЗ .(1с_}Х4 .(!к.)Х}у

Лэ К но Тно Тсо Е0

для АЗК1-270В М = М0-[1+(!Л-)х'.(£11-)Х2 .(Ь-)хз )х* ;

Л? Кно Тно Тсо Ео

В формулах приняты следующие обозначения:

Л/, Мо — соответственно масса АЗК и размерный коэффициент, отражающий минимально возможную массу данного типа АЗК; 1н - номинальный ток нагрузки;

Кн. Когр - кратности переходного тока нагрузки и тока ограничения;

Тн - постоянная времени нагрузки;

Тс - максимальная температура окружающей среды;

Ео, Ее - номинальное и максимальное напряжение сети;

/о, Кно, Ко, Щ Тно, Тсо — базовые значения соответственно номинального тока нагрузки, кратности тока нагрузки, кратности тока ограничения, времени ограничения, постоянной времени нагрузки, температуры окружающей среды; XI, Х2, ХЗ, Х4, Х5 - безразмерные коэффициенты аппроксимации.

В дсватой главе изложены результаты практической реализации основных выводов диссертации на агрегатном и компонентно-узловом уровнях задачи создания бесконтактной КЗА для авиационных электротехнических комплексов. Приведены основные технические характеристики и параметры разработанных автором транзисторных АЗК различных классов для традиционных и перспективных авиационных СЭС. Представлены функциональные схемы, технические параметры и результаты испытаний универсального драйвера дня силовых ключей на МДП и IGB транзисторах, изготовленного в виде ИМС объединением предприятий при* непосредственном участии автора. Приведены функциональные схемы, технические параметры и результаты испытаний схемы управления и защиты АЗК, реализованной в виде специализированной полупроводниковой микросхемы на предприятии НПП «Пульсар» при непосредственном использовании основных научных и практических результатов диссертационной работы автора. Изложен, разработанный автором, принцип токовой защиты, исключающий эффект «интегрирования» тока в аварийных и переходных режимах и применяемый в узлах защиты опытно-промышленных образцов преобразователей и регуляторов электроэнергии, разрабатываемых на предприятиях АКБ «Якорь» и МКБ «Вымпел»

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

Основные результаты работы в укрупненном виде состоят в следующем: 1.Сформулирована и решена основная проблема создания транзисторных АЗК, конкурентоспособных по массо-энергетическим показателям с контактной коммутационно-нестационарных электротепловых процессов, возможности работы в аварийных режимах,

качественно различных нагрузок. Показано, что основным путем решения данной проблемы является комплексная. миниатюризация АЗК с применением силовых МДП транзисторов, разработкой специализированных полупроводниковых микросхем управления и параметрической оптимизацией массо-энергетических характеристик.

2.По результатам обобщенного анализа электрических нагрузок СЭС сформулированы и количественно определены основные технические требования к транзисторным АЗК для традиционных и перспективных систем. Разработаны принципы построения и функциональные схемы АЗК постоянного и переменного тока, реализующих функции управления КЬ и ЯС нагрузками, защиту фильтров, амплитудное ограничение токов короткого замыкания, диагностику состояния АЗК и фидеров, защиту силовых транзисторов АЗК от электрических и тепловых перегрузок.

3.Разработана методика выбора и проверки правильности установки АЗК в СЭС, гарантирующая корректное согласование свойств АЗК с характеристиками защищаемых проводов и коммутируемых нагрузок. Показано, что для защиты фидеров нагрузок электронные вычислители АЗК должны моделировать процессы нагрева защищаемых проводов, а для исключения ложных срабатываний АЗК от неаварийных переходных токов необходимо выполнять поверочные расчеты с использованием математических моделей АЗК в виде специализированных машинных программ.

4 Разработаны математические модели силовых полупроводниковых диодов, полупроводниковых ограничителей напряжения, биполярных, МДП и ЮБ транзисторов, отличающиеся от известных моделей повышенной точностью описания электротепловых режимов силовых электронных устройств и оформленные в виде машинных подпрограмм.

5. С применением разработанных моделей определены условия электротепловой безопасности силовых транзисторов АЗК в режиме ликвидации коротких замыканий. Показано, что безопасность транзисторных ключей обеспечивается активным ограничением аварийных токов в сочетании с параметрическим ограничением напряжений и сокращением продолжительности ликвидации КЗ до сотен микросекунд.

6. Разработаны математические модели АЗК в виде систем нелинейных алгебраических и линейных дифференциальных уравнений, описывающих электротепловые процессы в силовых узлах АЗК с учетом взаимодействия электрической и тепловой подсистем через рассеиваемые мощности и термозависимые параметры полупроводниковых приборов.

7. Разработаны обобщенный алгоритм и автоматизированная программа проектирования транзисторных АЗК с оптимизацией по критерию минимальной массы с учетом нестационарных

электротепловых процессов в силовых цепях. Рассчитаны оптимальные параметры АЗК для традиционных и перспективных СЭС Показано, что удельная мощность АЗК на МДП транзисторах больше, чем у АЗК на биполярных транзисторах и у контактной аппаратуры.

8. По результатам оптимального проектирования АЗК разработаны их массо-энергетические макромодели, отражающие влияние внешних параметров на массу АЗК и предназначенные для применения при синтезе СЭС.

9. Предложена совокупность способов и конкретных аппаратурных решений, позволивших осуществить реализацию выдвинутых научных положений при разработке опытных образцов транзисторных АЗК на шести предприятиях трех отраслей промышленности.

10. Разработаны принципы построения и функциональные схемы, определены требуемые-технические параметры и характеристики комплекта полупроводниковых микросхем, обеспечивающих эффективную миниатюризацию несиловых узлов АЗК и повышение их удельной мощности до уровня мировых достижений. С участием автора, осуществлено опытно-промышленное освоение ИМС в процессе ОКР, проводимой совместно предприятиями НПП «Пульсар», каф. 306 МАИ, МИФИ, ОАО НИИМЭ «Микрон».

ОПУБЛИКОВАННЫЕ РАБОТЫ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Шевцов Д.А. Бесконтактные аппараты защиты и коммутации на силовых МДП транзисторах. // Транзисторная энергетическая электроника: Тематический сборник научных трудов. - М.: Изд-во МАИ, 1991 .-с. 11-15.

2. Машуков Е.В., Шевцов Д.А. Полупроводниковые аппараты защиты и коммутации для автономных систем электропитания. // Электропитание: Научно-технический сборник. / Под ред. Ю.И. Конева. -1993. -Вып. 1 с.76-85.

3. Машуков Е.В., Шевцов Д.А., Ульященко Г.М., Серафимов А.ЕгТранзисторные аппараты защиты и коммутации для сетей переменного тока. // Устройства и системы энергетической электроники. Разработка, производство, маркетинг Тез. докл. научно-технической конференции. - М.: НТФ ЭНЭЛ, 1998. -с.36-37.

4. Машуков Е.В., Леоненко И.М., Хрунов Е.М., Шевцов Д.А. Силовые МДП транзисторы в импульсных регуляторах электродвигателей. // Электронная техника в автоматике: Сб. статей / Под ред. Ю.И. Конева. - М.: Радио и связь, 1984. - Вып. 15. - с. 9 -19.

5. Машуков Е.В, Хрунов Е.М., Шевцов ДА. Моделирование ключей на силовых МДП транзисторах. // Электронная техника в автоматике: Сб. статей / Под ред. Ю.И. Конева. - М.: Радио и связь, 1986. - Вып. 17. - с. 168 -182.

6. Шевцов Д.А Метод определения параметров модели мощного МДП транзистора. // Бортовые преобразователи систем электрооборудования ЛА: Сб. научных трудов. М.: Изд-во МАИ, 1986. -с.48-51.

7. Машуков Е.В, Хрунов Е.М., Шевцов Д.А. Применение математического моделирования при проектировании эффективных транзисторных ключей. // Повышение эффективности электромеханических и полупроводниковых преобразователей электроэнергии: Тез. докл. научно-технической конференции. - Владимир: ВПИ, 1986. - с.35-36.

8. Сергеев В.В., Шевцов ДА., Пузанов В.Г. Принципы построения транзисторных ключей переменной структуры. // Повышение эффективности электромеханических и полупроводниковых преобразователей электроэнергии: Тез. докл. научно-технической конференции. - Владимир: Изд-во ВПИ, 1986. - с. 16-17.

9. Шевцов ДА. Модель мощного биполярного транзистора для машинного анализа электронных схем. // Электромагнитные и полупроводниковые устройства систем управления ЛА: Сб. научных трудов. М.: Изд-во МАИ, 1987. - с.25 - 27.

10. Шевцов Д.А., Сергеев В.В. Электротепловая модель диода для расчета силовых электронных устройств. // Молодые ученые - народному хозяйству: Тез. докл. научно-технической конференции. - Владимир: Изд-во ВПИ, 1987."- с.31-32.

11. Сергеев В.В., Шевцов Д.А. Применение диодов с накоплением заряда для формирования траекторий переключения силовых транзисторов. // Молодые ученые - народному хозяйству: Тез. докл. научно-технической конференции. - Владимир: Изд-во ВПИ, 1987. - с.28-29.

12. Шевцов ДА., Сергеев В.В. Модели мощных полупроводниковых приборов для САПР силовых электронных устройств. // Использование вычислительной техники и САПР в научно-исследовательских и опытных разработках: Тез. докл. научно-технической конференции. -Владимир: Изд-во ВПИ, 1987. - с.74-76.

13. Машуков Е.В., Сергеев В.В., Шевцов Д.А Транзисторные аппараты защиты и коммутации для постоянного повышенного напряжения. // Методы анализа и технические средства испытаний электромеханических систем управления: Тез. докл. научно-технической конференции. - Владимир: Изд-во ВПИ, 1988. - с.81-82.

14. Шевцов Д.А., Сергеев В.В. Моделирование области максимальных режимов мощных биполярных и полевых транзисторов. // Методы анализа и технические средства испытаний электромеханических систем управления: Тез. докл. научно-технической конференции. -Владимир: Изд-во ВПИ, 1988. - с.28-29.

15. Сергеев В.В., Шевцов ДА. Моделирование процессов переключения мощного-высоковольтного биполярного транзистора. // Методы анализа и технические средства испытаний электромеханических систем управления: Тез. докл. научно-технической конференции. - Владимир: Изд-во ВЦИ, 1988. - с.27-28.

16. Шевцов Д.АЛ Сергеев В.В. Методика определения параметров электротепловой модели мощного биполярного транзистора. // Методы анализа и технические средства испытаний электромеханических систем управления: Тез. докл. научно-технической конференции. — * Владимир: Изд-во ВПИ, 1988. - с.61-62.

17. Шевцов Д-А. Электротепловая модель мощного полупроводникового диода. II-Электрические сети и преобразователи электроэнергии ЛА: Сб. научных трудов. МЪ Изд-во-МАИ, 1989.-С.76-78.

18. Шевцов Д.А. Бесконтактные аппараты защиты и коммутации- на силовых МДП транзисторах. // Транзисторная энергетическая электроника: Сб. научных трудов. М.: Изд-во МАИ, 1991.- с.11-15.

19. Машуков Е.В., Сергеев В.В., Хрунов Е.М., Шевцов Д.А. Силовые транзисторные переключатели для регуляторов электродвигателей. // Интеллектуальные электродвигатели и экономия электроэнергии: Тез. докл. научно-технической конференции. - Владимир: ВНИИТИЭМ, 1991.-с. 16-17.

20. Шевцов Д.А., Машуков Е.В., Хрунов Е.М. Транзисторные автоматы защиты и коммутации для сетей * постоянного напряжения. // Проблемы преобразовательной техники: Тез. докл. научно-технической конференции. - Киев: Институт электродинамики АН УССР, 1991, том П -с.122-124.

21. Машуков Е.В., Сергеев В.В., Хрунов Е.М., Шевцов Д.А. Транзисторные импульсные регуляторы напряжения на токи до 200А с рабочей частотой до 300 кГц. // Проблемы преобразовательной техники: Тез. докл. научно-технической конференции. - Киев: Институт электродинамики АН УССР, 1991, том IV - с.123-125.

22. Машуков Е.В., Шевцов Д.А. Полупроводниковые аппараты защиты и коммутации для автономных систем электропитания. // Электропитание: Научно-технический сборник. - М.: Ассоциация «Электропитание», Вып. 1. - с.76-84.

23. Машуков Е.В., Шевцов Д.А. Проектирование мостовых каскадов транзисторных импульсных регуляторов мощности. // Электропитание: Научно-технический сборнях. - М.: Ассоциация «Электропитание», Вып. 2. - с. 16-23.

24. Машуков Е.В., Ульященко Г.М., Шевцов Д.А. Транзисторные аппараты защиты и коммутации для систем электропитания. // Радиопромышленность: Тематический выпуск.- М.: НИИЭИР, 1996.-с.70-77.

25. Машуков Е.В., Сергеев В.В., Шевцов ДА. Влияние формирователей траекторий переключения транзисторов на динамические свойства транзисторных ключей. // Радиопромышленность: Тематический выпуск. - М.: НИИЭИР, 1996. - с.42-44.

26. Шевцов Д.А. Функциональные возможности специализированных микросхем управления импульсными ИВЭП. // Радиопромышленность: Выпуск 3. - М.: НИИЭИР, 1996. - с.86-90.

27. Машуков Е.В., Шевцов Д.А., Ульященко Г.М. Тепловая модель МДП транзистора с параметрами, рассчитанными по области максимальных режимов. // Радиопромышленность: Выпуск 3. - М.: НИИЭИР, 1996. - с.83-85.

28. Машуков Е.В., Шевцов Д.А., Ульященко Г.М., Серафимов А.Е. Транзисторные аппараты защиты и коммутации для сетей переменного тока. // Устройства и системы энергетической электроники: I Всероссийская научно-техническая конф. Тез. докл. - М.: НТФ ЭНЭЛ. -1998.-с.35-37.

29. Машуков Е.В., Шевцов Д.А., Ульященко Г.М., Распертое В.В. .Аппараты защиты и коммутации с импульсным ограничением переходных токов. // Устройства и системы энергетической электроники: I Всероссийская научно-техническая конф. Тез. докл. - М.: НТФ ЭНЭЛ.-1998.-с.З 8-39.

30. Машуков Е.В., Шевцов Д.А., Ульященко Г.М. Многофазный стабилизированный конвертор. // Транзисторные устройства распределения, преобразования и регулирования электроэнергии / Тематический сборник научных трудов. - М.: ЭКОН, 1999. -с.30-33.

31. Машуков Е.В., Шевцов Д.А., Ульященко Г.М. Преобразователь напряжения для автономного инвертора. // Транзисторные устройства распределения, преобразования и регулирования электроэнергии / Тематический сборник научных трудов. - М.: ЭКОН, 1999. -с.ЗО-33.

32. Машуков Е.В., Шевцов Д.А., Ульященко Г.М. Транзисторные инверторы с ШИМ регулированием. // Транзисторные устройства распределения, преобразования и регулирования электроэнергии / Тематический сборник научных трудов. - М.: ЭКОН, 1999. -с.36-39.

33. Шевцов Д.А. Опыт применения специализированных микросхем управления импульсными источниками вторичного электропитания. // Транзисторные устройства распределения, преобразования и регулирования электроэнергии / Тематический сборник научных трудов. - М.: ЭКОН, 1999.-с.39-43.

34. Машуков Е.В., Шевцов Д.А. Транзисторные регуляторы электродвигателей постоянного тока. // Транзисторные устройства распределения, преобразования и регулирования электроэнергии / Тематический сборник научных трудов. - М.: ЭКОН, 1999. -с,43-49.

35. Машуков Е.В., Шевцов Д.А. Влияние межэлектродных емкостей полупроводниковых схем согласования уровня на процессы переключения выходных транзисторов ШИМ регуляторов. // Транзисторные устройства распределения, преобразования и регулирования электроэнергии / Тематический сборник научных трудов. - М.: ЭКОН, 1999. -с. 49-53.

36. Серафимов А.Е., Шевцов Д.А. Моделирование короткого замыкания эквивалентной нагрузки биполярного транзистора с изолированным-затвором. // Транзисторные устройства распределения, преобразования и регулирования электроэнергии / Тематический сборник научных трудов. - М.: ЭКОН, 1999. -с.57-62.

37. Машуков Е.В., Шевцов Д.А. Влияние межэлектродных емкостей полупроводниковых схем согласования уровня на процессы переключения выходных транзисторов ШИМ регуляторов. // Проблемы совершенствования робототехнических и интеллектуальных систем ЛА / Сборник докладов V Всероссийской конференции. - М.: Изд-во МАИ, 1999. -с. 196-199.

38. Машуков Е.В., Шевцов Д.А., Ульященко Г.М. Сетевой многоканальный источник питания • для РЛС. // Применение силовой электроники в электротехнике / Материалы докладов международного научно-технического семинара. -М.: МНТОРЭС им. Попова, 2000. -с. 149-150.

39. Шевцов ДА., Машуков Е.В., Ульященко Г.М. Транзисторные инверторы с ШИМ регулированием. // Устройства и системы энергетической электроники / Тез. докл. II Всероссийской научно-техническая конф. - М.: НТФ ЭНЭЛ, 2000. -с.56-58.

40. Шевцов Д.А., Машуков Е.В., Ульященко Г.М. Преобразователь напряжения для автономного объекта. // Устройства и системы энергетической электроники / Тез. докл. П Всероссийской научно-техническая конф. - М.: НТФ ЭНЭЛ, 2000. -с.59-61.

41. Машуков Е.В., Распертое В В., Шевцов Д.А. Время-токовые характеристики транзисторных аппаратов защиты авиационных распределительных сетей постоянного тока. // Теория и практика силовых транзисторных устройств. Тематический сборник научных трудов / Под ред. Е.В. Машукова. - М.: ЭКОН, 2001. - ^1-12.

42. Машуков Е.В., Распертов В.В., Шевцов Д.А. Методы формирования время-токовых характеристик транзисторных аппаратов защиты. // Теория и практика силовых транзисторных устройств. Тематический сборник научных трудов / Под ред. Е.В. Машукова. - М.: ЭКОН, 2001. -с. 12-17.

РОС НАЦИОНАЛЬНА БИБЛИОТЕКА

СПтрвург .оэ та ш

43. Шевцов Д.А., Машуков Е.В., Ульящснко Г.М. Преобразователь напряжения для водяной электропомпы. // Теория и практика силовых транзисторных устройств. Тематический сборник научных трудов / Под ред. Е.В. Машукова. - М.: ЭКОН, 2001. - с.37-40.

44. Машуков Е.В., Шевцов ДА. Опыт применения микросхем серии ШК21ХХ в силовых транзисторных устройствах. // Теория и практика силовых транзисторных устройств. Тематический сборник научных трудов / Под ред. Е.В. Машукова. - М.: ЭКОН, 2001. - с.40-43.

45. Шевцов Д.А., Машуков Е.В., Ульященко Г.М. Сетевой многоканальный источник питания импульсно-периодической нагрузки. // Теория и практика силовых транзисторных устройств. Тематический сборник научных трудов / Под ред. Е.В. Машукова. - М.: ЭКОН, 2001. - с.54-59.

46. Крымко М.М., Шевцов ДА., Машуков Е.В., Ульященко Г.М. Универсальный силовой преобразовательный модуль для системы электроснабжения летательного аппарата. // Теория и практика силовых транзисторных устройств. Тематический сборник научных трудов / Под ред. Е.В. Машукова. - М.: ЭКОН, 2001. - с.59-62.

47. Шевцов Д А., Машуков Е.В., Ульященко Г.М. Однофазный транзисторный инвертор для питания электронных и электромеханических устройств. // Практическая силовая электроника. Вып. 2. - М.: ЗАО МПП «ИРБИС», 2001. -с.33-35.

48. Шевцов Д.А., Машуков Е.В, Ульященко Г.М. Преобразователь напряжения для питания инвертора. // Практическая силовая электроника. Вып. 2. - М.: ЗАО МПП «ИРБИС», 2001. -с.35-37.

49. Машуков Е.В., Серафимов А.Е., Шевцов Д.А. Принципы построения транзисторных аппаратов защиты и коммутации переменного тока. // Практическая силовая электроника. Вып. 3. - М.: ЗАО МПП «ИРБИС», 2001. -с.35-37.

50. Машуков Е.В., Шевцов Д.А. Транзисторная коммутационно-защитная аппаратура для систем распределения электроэнергии. // Практическая силовая электроника. Вып. 10. - М.: ЗАО МПП «ИРБИС», 2003. -с.14-18.

51. Шевцов Д.А. Определение параметров тепловой модели силового МДП транзистора по области максимальных режимов. // Практическая силовая электроника. Вып. 10. - М.: ЗАО

МПП «ИРБИС», 2003. -с.19-20.

52. Шевцов Д.А., Бочкарев Д. 0 , Машуков Е.В. Процессы переключения силовых транзисторов мостовых каскадов с учетом паразитных параметров управляющих цепей. // Практическая силовая электроника. Вып. 12. - М.: ЗАО МПП «ИРБИС», 2003. -с.32-35.

53. Бочкарев Д.О., Шевцов.Д.А. Моделирование процессов переключения силовых МДП транзисторов в нереверсивных регуляторах. // Практическая силовая электроника. Вып. 12. - М:

ЗАО МПП «ИРБИС», 2003. -с.36-39.

54. Крымко М.М., Шевцов Д.А., Машуков Е.В., Ульященко Г.М.- Транзисторный преобразователь для системы электропитания космического аппарата. // Устройства и системы энергетической электроники / Тез. докл. III Всероссийской научно-техническая конф. - М.: НТФ

ЭНЭЛ,2001.

55. Машуков Е.В., Шевцов Д.А., Алексеев И.И.; Войтович И.А., Коняхин С.Ф. Однофазный транзисторный инвертор для питания бытовых приборов на борту летательных аппаратов. // Устройства и системы энергетической электроники / Тез. докл. IV Всероссийской научно-техническая конф. - М.: НТФ ЭНЭЛ, 2002. -с. 16-18.

56. Шевцов ДА., Бочкарев Д.О. Электротепловые модели полупроводниковых приборов для энергетических, расчетов силовых электронных устройств. // Тез. докл. международной конференции «Авиация и космонавтика - 2003». - М.: Изд-во МАИ, 2003.

57. Машуков Е.В., Шевцов Д.А. Транзисторная * коммутационно-защитная аппаратура-для авиационных систем электроснабжения. // Тез. докл. международной конференции «Авиация и космонавтика-2003». - М.: Изд-во МАИ, 2003.

58. Машуков Е.В., Бочкарев Д.О., Поваляев И.Г., Шевцов Д.А. Динамические потери в МДП транзисторах нереверсивных • регуляторов // Силовые транзисторные устройства. Выпуск 1. Тематический сборник научных трудов / Под ред. Е.В. Машукова. - М.: Экон-Ияформ, 2004. -с.3-11.

59. Шевцов Д.А. Выбор типономиналов транзисторных' АЗК для авиационных систем электропитания. // Силовые транзисторные устройства. Выпуск 1. Тематический сборник научных трудов / Под ред. Е.В. Машукова. - М.: Экон-Информ, 2004. - с.25-32.

60. Шевцов ДА. Принципы построения транзисторных АЗК с широтно-импульсным ограничением переходных токов. // Силовые транзисторные устройства. Выпуск 1. Тематический сборник научных трудов / Под ред. Е.В. Машукова. - М.: Экон-Информ, 2004. -с.33-42.

61. Шевцов Д.А. Обеспечение безопасности силовых МДП ключей в составе транзисторных АЗК. // Силовые транзисторные устройства. Выпуск 1. Тематический сборник научных трудов / Под ред. Е.В. Машукова. - М.: Экон-Информ, 2004. - с.43-53.

04- 1 3733

62. Шевцов Д.А. Обобщенный алгоритм оптимального параметрического синтеза АЗК. // Силовые транзисторные устройства. Выпуск 1. Тематический сборник научных трудов / Под ред. Е.В. Машукова. - М.: Экон-Информ, 2004. - с.54-60.

63. Коняхин С.Ф., Машуков Е.В., Шевцов Д.А., Ульященко Г.М. Стабилизированный преобразователь напряжения для системы управления авиадвигателя вертолета. // Силовые транзисторные устройства. Выпуск 1. Тематический сборник научных трудов / Под ред. Е.В. Машукова. - М.: Экон-Информ, 2004. - с.61-64.

64. Коняхин С.Ф., Машуков Е.В., Шевцов Д.А., Ульященко Г.М. Однофазный статический преобразователь для питания промышленных приборов на борту самолетов. // Силовые транзисторные устройства. Выпуск 1. Тематический сборник научных трудов / Под ред. Е.В. Машукова. - М.: Экон-Информ, 2004. - с.64-68.

65. Крымко М.М., Гольдшер А.И., Дик ПА, Шевцов Д.А., Машуков Е.В. Комплект полупроводниковых микросхем для электронных устройств коммутации и защиты. // Силовые транзисторные устройства. Выпуск 1. Тематический сборник научных трудов / Под ред. Е.В. Машукова. - М.: Экон-Информ, 2004. - с.69-77.

66. Шевцов Д.А., Хмелинин О.М. Техническое описание и ремонт блоков питания IBM PC XT/AT и их периферийных устройств. -М.: АО «Звёзды и С», 1992. -88с.

67. Шевцов Д.А. Справочное пособие по зарубежным ИМС управления импульсными источниками вторичного электропитания. -М.: АО «Звёзды и С», 1994. -195с.

68. Шевцов Д.А. Источники вторичного электропитания на основе высокочастотных транзисторных преобразователей постоянного напряжения: Учебное пособие. - М.: Изд-во МАИ, 2003.-60с.

69. Шевцов Д.А. Исследование и формирование динамических свойств импульсных регуляторов и преобразователей электроэнергии: Учебное пособие. - М.: Издательство МАИ, 2004 — 68 с.

70. А. С. 1624585 СССР, Н 02 Н 3/087, Устройство для коммутации и токовой защиты сети постоянного тока авиационных систем электроснабжения / Е.В. Машуков, Б.В. Кабелев, Е.М. Хрунов, ДА. Шевцов. - Опубл. В 1991, Б.л. №4.

МАИ Заказ от Тираж Jэкз.

Оглавление автор диссертации — доктора технических наук Шевцов, Даниил Андреевич

ВВЕДЕНИЕ.б

ГЛАВА 1. ТРАНЗИСТОРНЫЕ АЗК КАК СРЕДСТВО ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ЛА.

1.1. Транзисторная коммутационно-защитная аппаратура в составе систем электроснабжения летательных аппаратов.

1.2. Достоинства и недостатки традиционной КЗА.

1.3. Основные свойства бесконтактной КЗА.

ГЛАВА 2. СВОЙСТВА ПРИЕМНИКОВ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В СИСТЕМАХ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ЛА.

2.1. Статические свойства приемников электроэнергии.

2.2. Анализ естественных переходных процессов при управлении приемниками электроэнергии. v 2.2.1. Переходные процессы низковольтных ПЭ постоянного тока.

2.2.2. Переходные процессы ПЭ переменного тока.

2.2.3. Переходные процессы ПЭ в СЭС ПТПН.

2.3. Анализ вынужденных переходных процессов в приемниках электроэнергии при ограничении тока.

ГЛАВА 3. ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ ТРЕБОВАНИЙ К ТРАНЗИСТОРНЫМ АЗК.

3.1. Принципы формирования ВТХ транзисторных АЗК.

3.2. Моделирование время-токовых характеристик авиационных проводов и тепловых аппаратов защиты.

3.3. Обоснование параметров ВТХ транзисторных АЗК постоянного тока.

3.4. Методика выбора АЗК и проверки правильности их установки в СЭС ЛА.

О 3.5. Ключевые и массоэнергетические параметры АЗК.

3.6. Технические требования к магистральным АЗК.

ГЛАВА 4. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ТРАНЗИСТОРНЫХ АЗК ПОСТОЯННОГО И ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ДЛЯ ТРАДИЦИОННЫХ

4.1. Обеспечение универсальности АЗК к различным нагрузкам.

4.1.1. Режимы управления RL нагрузками АЗК1.

4.1.2. Режимы управления RC нагрузками АЗК 1.

4.2. Обеспечение универсальности АЗК по входу.

4.3. Обеспечение помехоустойчивости АЗК.

4.4. Методы миниатюризации АЗК1.

4.5. Транзисторные АЗК1 для сетей переменного тока.

4.6. Принципы построения квадраторов для формирователей ВТХ.

4.7. Особенности построения интеграторов ФВТХ.

4.8. Организация вспомогательного питания АЗК.

4.9. Функциональная схема АЗК1.

ГЛАВА 5. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ТРАНЗИСТОРНЫХ АЗК С НЕПРЕРЫВНЫМ ОГРАНИЧЕНИЕМ ПЕРЕХОДНЫХ ТОКОВ.

5.1. Время-токовые характеристики АЗК2, АЗКЗ.

5.2. Принципы построения АЗК2 с непрерывным ограничением токов.

5.2.1. Энергетические соотношения в выходных каскадах АЗК2.

5.2.2. Конструктивные методы уменьшения тепловой нагрузки СТК.

5.2.3. Схемотехнические методы разгрузки СТК.

ГЛАВА 6. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ТРАНЗИСТОРНЫХ АЗК С ИМПУЛЬСНЫМ ОГРАНИЧЕНИЕМ ПЕРЕХОДНЫХ ТОКОВ.

6.1. Структурные варианты АЗКЗ.

6.2. Энергетические соотношения в схемах АЗКЗ.

6.3. Моделирование нестационарных неаварийных режимов.

ГЛАВА 7. ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ТРАНЗИСТОРНЫХ АЗК ПРИ ЛИКВИДАЦИИ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ.

7.1. Необходимость и особенности моделирования современных мощных g полупроводниковых приборов.

7.2. Моделирование мощного полупроводникового диода.

7.3. Моделирование мощного биполярного транзистора.

7.4. Моделирование мощного МДП транзистора.

7.5. Моделирование силовых IGB транзисторов.

7.6. Тепловые модели мощных МДП и IGB транзисторов.

7.7. Моделирование полупроводникового ограничителя напряжения.

7.8. Применение моделей мощных полупроводниковых приборов.

7.9. Исследование процессов ликвидации коротких замыканий в АЗК на МДП транзисторах.

ГЛАВА 8. ОПТИМАЛЬНЫЙ СИНТЕЗ АЗК.

8.1. Постановка задачи оптимального синтеза АЗК.

8.2. Алгоритм оптимального синтеза АЗК.

8.3. Математическая модель АЗК1.

8.4. Результаты оптимального синтеза АЗК.

ГЛАВА 9. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ОСНОВНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ.

9.1. Элементная база и конструктивно-технологический уровень реализации транзисторных АЗК.

9.2. Транзисторные АЗК постоянного тока.

9.2.1. Бесконтактные силовые устройства коммутации (БУК) для автономных систем постоянного тока.

9.2.2. Транзисторные АЗК низковольтных СЭС постоянного тока.

9.2.3. Транзисторные АЗК для низковольтных однопроводных СЭС постоянного тока.

9.2.4. Транзисторные АЗК постоянного повышенного напряжения.

С 9.2.5. Транзисторные АЗК с широтно-импульсным ограничением переходных токов.

9.2.6. Дистанционные транзисторные коммутаторы (ДТК).

9.3. Комплект полупроводниковых микросхем для электронных аппаратов защиты и коммутации.

9.3.1. Интегральная микросхема защиты силовых транзисторных ключей.

9.3.2. ИС формирователя время-токовых характеристик.

9.4. Универсальные узлы управления и защиты СТК для устройств преобразования электроэнергии.

9.4.1. Интегральная микросхема драйвера.

9.4.2. Схема защиты СТК от коротких замыканий в составе конверторов ИВЭП.

Введение 2004 год, диссертация по электротехнике, Шевцов, Даниил Андреевич

Возрастающие требования к функциональным возможностям, экономичности и надежности летательных аппаратов диктуют необходимость разработки и внедрения автоматизированных бортовых комплексов, использующих новейшие достижения силовой электроники и микроэлектроники. В области авиационного электрооборудования - это системы нового типа, основанные на бесконтактном преобразовании и распределении электрической энергии с помощью полупроводниковых ключей [1,2, 158- 160].

В традиционных авиационных СЭС функции дистанционной коммутации выполняются электромеханическими контакторами и реле, а функции защиты - контактными тепловыми и электромеханическими аппаратами. Принципы построения и методы проектирования традиционной КЗА изложены в ряде фундаментальных работ Б.К. Буля, А.В. Гордона, К.К. Намитокова, И.С. Таева, В.Н. Шоффа и др. [7 - 11, 18].

К достоинствам контактной КЗА следует отнести: относительно малые напряжения на включенных коммутационных аппаратах, нулевые остаточные токи в отключенном состоянии, высокую удельную мощность, особенно при токах в десятки-сотни ампер. Однако контактная КЗА имеет ряд существенных недостатков:

- низкую надежность вследствие окисления, эрозии, пригорания контактов;

- невысокое быстродействие, являющееся причиной значительных токов при коротких замыканиях (К.З.), а также больших временных интервалов реконфигурации систем электропитания;

- чувствительность контактов реле к индуктивным и моторным нагрузкам, двукратное уменьшение ресурса при их управлении;

- плохую электромагнитную совместимость (ЭМС), искрение и дугообразование, дребезг контактов, создающие помехи электронным устройствам;

- существенную температурную и технологическую нестабильность характеристик тепловых аппаратов защиты, вынуждающую переразмеривать сечение питающих проводов;

- низкие эксплуатационные качества, ограниченный ресурс, необходимость замены КЗА в среднем 1 -2 раза за срок службы планера.

Недостатки контактной КЗА могут быть частично устранены в гибридной полупроводниково-контактной аппаратуре [5,6]. Известны гибридные аппараты с использованием различных комбинаций контактных и полупроводниковых силовых ключей с целью обеспечения коммутационных режимов контактов. Имеются разработки защитных аппаратов на основе контакторов, дополненных электромагнитными блоками, формирующими термостабильные время-токовые характеристики. Разработаны контактные коммутаторы с электронными преусилителями, осуществляющими двустороннюю связь с цифровыми системами. Однако, все выше перечисленные устройства не способны ограничивать аварийные токи и имеют низкое быстродействие.

Актуальность темы. К настоящему времени можно читать обоснованным научное положение о том, что наиболее эффективным техническим средством дистанционного управления периферийными ПЭ постоянного тока и одновременно средством защиты их фидеров от токовых перегрузок являются транзисторные аппараты защиты и коммутации (АЗК) [1, 2]. В отличие от гибридных и тиристорных аппаратов транзисторные АЗК свободны от традиционных недостатков, поскольку соединяют в себе полную управляемость с предельно высоким быстродействием, что позволяет им предупреждать развитие аварийных токов и формировать любые требуемые законы управления нагрузками за счет контролируемого перехода через усилительный режим.

Применение транзисторных АЗК взамен контактных устройств повышает надежность и быстродействие КЗА, расширяет функциональные возможности [9, 10, 27-31,37-39, 160- 166]:

- объединяет в одном устройстве функции коммутации ПЭ, защиты сети и функции диагностики СЭС, сокращая общее число аппаратов;

- позволяет ограничить по амплитуде токи К.З. на уровне неаварийных токов, что гарантирует селективность, исключает ощутимые провалы напряжений на неповрежденных участках;

- позволяет при необходимости ограничивать по амплитуде неаварийные переходные токи неприемлемо большой кратности: токи заряда емкостных фильтров РЭА, токи разогрева электроламп, пусковые токи электромеханизмов;

- реализует плавное включение и отключение нагрузок без ощутимых помех в сеть.

Таким образом, использование транзисторных АЗК в составе авиационных систем распределения электроэнергии - это одно из современных и перспективных средств повышения их эффективности.

Однако, внедрение бесконтактной аппаратуры в автоматику автономных объектов сдерживается их относительно высокой сложностью и сравнительно невысокой удельной мощностью, что объясняется, в частности, относительно малой экономичностью и низкой рабочей температурой полупроводниковых ключей.

Поэтому основной проблемой создания полупроводниковых АЗК является обеспечение высокой удельной мощности, предельной для силовых транзисторных устройств вообще и превосходящей удельную мощность контактной аппаратуры в условиях интенсивных нестационарных электротепловых нагрузок на силовые элементы, возможностью работы в аварийных режимах, качественного разнообразия потребителей, тяжелых условиях эксплуатации и ограничениями по параметрам силовых полупроводниковых приборов.

Созданию транзисторных АЗК посвящено небольшое число исследований ввиду относительной новизны данного класса электротехнических устройств. Непосредственно относящимися к рассматриваемой области следует считать зарубежные разработки транзисторных и тиристорных АЗК для авиационных и космических систем, выпрлненные специалистами фирм Leach, Vought, Westinghouse, RSA, Teledyne Relays, DDC (США), Siemens (ФРГ), и др. [167 - 180], a также отечественные отраслевые НИОКР. Имеются работы по проектированию бесконтактной (в основном тиристорной) КЗА наземных энергетических комплексов, содержащие полезные результаты [9, 10, 11].

В 1975-80гг. перед коллективом кафедры «Электрооборудование летательных аппаратов» МАИ была поставлена директивная задача по созданию основ теории и методов проектирования отечественных транзисторных АЗК для систем электроснабжения повышенной эффективности. В ходе проведения ряда НИОКР были получены следующие результаты:

- разработаны общие принципы построения и методы проектирования транзисторных АЗК постоянного тока низкого и повышенного напряжения [2,26-35,41-46];

- разработаны обобщённые алгоритмы оптимального структурно-параметрического синтеза АЗК по критерию минимальной массы [1, 13];

- разработаны принципы построения территориальных центров управления нагрузками (ЦУН), являющиеся периферийными устройствами цифровых систем управления и контроля [36, 37, 38, 163, 166];

- впервые в отечественной практике разработаны и внедрены в опытно-серийное производство АЗК постоянного тока на биполярных транзисторах для систем постоянного напряжения 27В с применением специализированных ГИМС [27-31].

Решения этих и ряда других вопросов изложены в работах Ю.И. Конева, Е.В. Машукова, Г.М. Ульященко в соавторстве с А.В.Гор доном, К.В. Костициной, Б.В. Кабелевым, B.C. Томиным, Д.М. Шмаковым, В.В. Сергеевым, А.Е. Серафимовым, В.В. Распертовым.

Отметим, что при проектировании АЗК может быть использован опыт, накопленный в процессе разработки силовых полупроводниковых устройств других классов, в частности, методы уменьшения статических потерь в СТК, изложенные в работах Ю.И. Конева, Ю.И. Драбовича, B.C. Васильева, А.Б. Токарева, методы защиты СТК, описанные в работах С.В. Бузыкина, Т.А. Глазенко и др., методы конструирования и расчета транзисторных микроузлов, изложенные в работах Г.Н. Гуляковйча, В.В. Мосина, Ю.Ф. Опадчего, Е.И. Каретниковой и др.

Основные научные положения и выводы исследований, выполненных коллективом кафедры, справедливы и по сей день. Однако бурный прогресс силовых полупроводниковых приборов и микроэлектронных средств за последние десятилетия открывает дорогу совершенствованию транзисторных АЗК как в области технических характеристик, так и по предельным токам. Применение в АЗК силовых низковольтных МДП транзисторов с ключевыми параметрами, существенно лучшими, чем у биполярных и БСИТ транзисторов заставляет пересмотреть некоторые принципы построения АЗК, провести ряд дополнительных исследований в развитие теории и методов проектирования этого сравнительно нового класса электротехнических устройств.

В первую очередь это относится к правилам применения АЗК в самолетных СЭС. Необходимо разработать методику выбора типономиналов АЗК и проверки правильности их установки на борт летательного аппарата, подобно тому, как это сделано для контактной коммутационно-защитной аппаратуры в ОСТ 100195 - 76. В дополнение к ранее проведенным исследованиям и рекомендациям ОСТ 101078-98 следует скорректировать требования к АЗК в части их номинальных токов, время-токовых характеристик, идеологии управления и контроля. Необходимо исследовать и описать ряд новых структурных вариантов АЗК постоянного и переменного тока, альтернативных традиционным по удельной мощности.

Дополнилнительных исследований с привлечением современных компьютерных программ анализа электронных схем и усовершенствованных моделей силовых полупроводниковых приборов требуют вопросы обеспечения безопасности силовых МДП - ключей в аварийных режимах АЗК. Не получили эффективного решения вопросы защиты силовых транзисторных ключей от внешних импульсных перенапряжений и от перенапряжений, вызванных коммутацией сетей с распределенными индуктивностями. С применением в качестве силовых ключей МДП и IGBT транзисторов необходимо скорректировать методы миниатюризации АЗК, ориентированные в предыдущих исследованиях на биполярные транзисторы. Возникает необходимость изучить аспекты параллельного соединения МДП и IGBT транзисторов как средства уменьшения статических тепловых потерь в АЗК.

Дальнейшему совершенствованию необходимо подвергнуть разработанные ранее алгоритмы оптимального параметрического синтеза АЗК. При синтезе следует учесть возможно большее число нестационарных режимов, определяющих энергетические нагрузки силовых ключей, а также принять во внимание требования по надежности и связанные с этим затраты на резервирование силовых приборов и несиловых узлов АЗК.

Решающий шаг в миниатюризации АЗК нужно сделать в области интегрирования узлов управления и защиты. Здесь необходимо разработать и внедрить в серийное производство комплект бескорпусных полупроводниковых микросхем, осуществляющих формирование ВТХ, эффективное управление силовыми транзисторами, защиту АЗК от пергрузок по току, напряжению и температуре. Применение таких ППМС в составе ГИМС управления совместно с микросборками силовых МДП -транзисторов обеспечит удельные мощности АЗК не хуже, чем у контактной аппаратуры и на уровне мировых достижений.

Внедрение бесконтактной КЗА в замен контактных устройств в авиационные и космические системы распределения электроэнергии - это одно из современных средств повышения их эффективности, о чем свидетельствуют разработки зарубежных фирм. Поэтому создание транзисторных АЗК является перспективным направлением развития электрооборудования J1A и актуальной проблемой, имеющей важное народнохозяйственное значение.

Следует отметить, что внедрение АЗК на борт летательных аппаратов может осуществляться двумя путями:

- замена части контактной КЗА в традиционных СЭС;

- применение в перспективных полностью бесконтактных СЭС уникальных объектов.

В первом варианте АЗК должны проектироваться под заданное качество электропитания и состав потребителей, который весьма разнообразен и постоянно претерпевает изменения. Здесь приходится максимально приспосабливать проектируемые устройства под заданные условия.

Во втором варианте АЗК могут проектироваться как полноправная часть системы, т.е. с учетом влияния их свойств на качество электропитания и параметры потребителей. Здесь важно знать и уметь использовать все функциональные и технические возможности АЗК.

Исходя из этого, в работе приняты два направления. Одно их них направлено на разработку транзисторных АЗК для традиционных СЭС с доведением этого класса устройств до максимально завершенного вида. Другое направление посвящено разработке и исследованию функционально-технических возможностей транзисторных АЗК для перспективных авиационных СЭС.

Исходя из указанной цели, можно сформулировать основные задачи исследований:

- разработка принципов построения и методов проектирования аппаратов защиты и коммутации всех необходимых функциональных классов для сетей постоянного переменного тока на современных и перспективных МДП и IGBT транзисторах;

- разработка математических моделей компонентов, узлов АЗК и АЗК в целом для решения задачи их параметрического синтеза;

- разработка обобщенного алгоритма и машинных программ структурно -параметрического синтеза АЗК с учетом основных нестационарных режимов;

- разработка массо - энергетичеких макромоделей АЗК различных классов для решения задач оптимального проектирования авиационных систем электрооборудования;

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Развиты основы теории и методов проектирования транзисторных аппаратов защиты и коммутации - нового класса электротехнических устройств в системах электрооборудования летательных аппаратов, совмещающих функции дистанционного управления нагрузками с функциями защиты распределительных сетей и их диагностики, обеспечивающих повышение качества электропитания, сокращения сроков предполетной подготовки и имеющих технические характеристики лучше, чем у контактной аппаратуры.

2. Сформулирована и решена основная проблемы создания АЗК, конкурентно способных по массо - энергетическим характеристикам с контактной аппаратурой - обеспечение высокой удельной мощности в условиях интенсивных нестационарных электротепловых процессов, возможной работы в аварийных режимах, качественного разнообразия нагрузок. Показано, что основным путем решения данной проблемы является комплексная миниатюризация АЗК с применением силовых МДП транзисторов, разработкой полупроводниковых микросхем управления и параметрической оптимизацией массо - энергетических характеристик.

3. Обоснованы принципы формирования время-токовых характеристик АЗК, гарантирующие корректное согласование их свойств с характеристиками защищаемых проводов и коммутируемых нагрузок. Показано, что для защиты проводов систем распределения электроэнергии формирователи ВТХ должны моделировать процессы нагрева защищаемых проводов, а для исключения ложных срабатываний АЗК на неаварийные переходные токи необходимо выполнять поверочные расчеты с использованием математических моделей АЗК в виде специализированных машинных программ.

4. Разработаны принципы построения транзисторных АЗК постоянного и переменного тока на силовых МДП и IGB транзисторах, реализованные в массиве структурных вариантов АЗК, альтернативных по удельным мощностям. Дана классификация АЗК по функциональным и структурным признакам.

6. Определены условия электротепловой безопасности силовых транзисторов АЗК в режиме ликвидации коротких замыканий. Показано, что безопасность транзисторных ключей обеспечивается активным ограничением аварийных токов в сочетании с параметрическим ограничением перенапряжений и сокращением продолжительности ликвидации КЗ до сотен микросекунд.

7. Разработан обобщенный метод проектирования АЗК в виде алгоритма их оптимального структурно- параметрического синтеза по критерию минимальной массы с учетом нестационарных электрических и тепловых процессов в силовых цепях.

8. Разработаны математические модели АЗК основных классов в виде систем нелинейных алгебраических и линейных дифференциальных уравнений, описывающих стационарные и нестационарные электрические и тепловые процессы в силовых узлах АЗК с учетом взаимодействия электрической и тепловой подсистем через рассеиваемые мощности и термозависимые параметры полупроводниковых приборов.

9. Разработаны формализованные аналитические макромодели АЗК, связывающие их удельную массу с основными внешними параметрами и предназначенные для экспертных оценок и синтеза систем распределения электроэнергии. Установлено, что переходные параметры нагрузок, качество электропитания и температура окружающей среды в меньшей степени влияют на массу АЗК, выполненных на МДП транзисторах, чем на массу АЗК на биполярных транзисторах, из-за меньших потерь в схеме управления, что может быть использовано для уменьшения числа конструктивных типономиналов.

10.Разработаны принципы построения и определены требуемые технические параметры комплекта специализированных полупроводниковых микросхем, обеспечивающих эффективную миниатюризацию несиловых узлов АЗК и повышающих их удельных мощностей до уровня мировых достижений.

Практическая полезность работы заключается в следующем:

1. Разработана методика выбора АЗК и проверки правильности их установки на борт летательного аппарата, которая может быть использована при создании отраслевого стандарта.

2. Разработаны функциональные схемы АЗК с отсечкой аварийных токов, с непрерывным и с импульсным ограничением переходных токов, реализующих функции дистанционного управления RL и RC нагрузками, защиту фидеров, амплитудное ограничение токов короткого замыкания, диагностику фидеров и состояния АЗК, защиту силовых транзисторов АЗК от электрических и тепловых перегрузок.

3. Разработаны цифровые модели силовых полупроводниковых приборов в виде машинных подпрограмм в системе MATLAB. Разработана методика определения параметров модели ППП по их справочным данным.

5. Рассчитаны оптимальные параметры и удельные мощности АЗК постоянного и переменного тока для традиционных и перспективных автономных СЭС. Дана оценка влияния на массу АЗК их внешних и внутренних параметров. Установлены абсолютные преимущества АЗК на силовых МДП транзисторах перед АЗК на биполярных транзисторах, а также транзисторных АЗК постоянного повышенного напряжения перед контактной аппаратурой. Показано, что с переходом на МДП транзисторы граница номинальных токов, определяющая преимущества низковольтных АЗК перед контактной аппаратурой , отодвигается с единиц до десятков ампер.

6. Разработаны аппаратурные решения, изготовлены и испытаны опытные образцы транзисторных АЗК всех функциональных классов, а именно: универсальные АЗК1 с отсечкой аварийных токов для традиционных авиационных СЭС постоянного напряжения 27В, АЗК2 с непрерывным ограничением аварийных и переходных токов для перспективных СЭС постоянного повышенного напряжения 270В, АЗКЗ с ШИМ-ограничением для подсистем постоянного напряжения 24В и 60В. Перечисленные устройства внедрены на шести предприятиях трех отраслей промышленности и доведены до опытно-серийного производства.

7. Определены состав, функциональные схемы и технические параметры, изготовлены и испытаны лабораторные образцы прототипов специализированных полупроводниковых схем управления и защиты АЗК, а также ППМС универсального драйвера для силовых МДП и IGB транзисторов, внедренных в опытно-промышленное производство Hi Ш «Пульсар» и ОАО НИИ МЭ «Микрон».

8. Разработаны структурные и схемотехнические решения узлов токовой защиты в составе опытно-промышленных образцов конверторов и инверторов ИВЭ, внедренных в опытно-серийное производство на предприятии ФГУП АКБ «Якорь».

Реализация и внедрение результатов работы. Основные научные положения диссертации нашли отражение в ряде практических разработок, выполненных на шести предприятиях трех отраслей промышленности. Внедрение результатов диссертации соответствует различным уровням проектирования бесконтактной КЗА для СЭС нового типа : агрегатному уровню разработки транзисторных АЗК, узловому уровню создания силовых транзисторных ключей и средств их защиты в устройствах преобразования, регулирования и распределения электроэнергии, а также компонентному уровню разработки специализированных микросхем защиты и управления силовыми транзисторными ключами и АЗК в целом. Разработаны структурные и принципиальные электрические схемы, изготовлены и испытаны опытные образцы транзисторных АЗК всех функциональных классов.

Научные и практические результаты диссертационной работы легли в основу опытно-промышленного освоения первых отечественных транзисторных АЗК на следующих предприятиях:

- ГУЛ НЛП «Пульсар», ОАО «Аэроэлектромаш» при создании универсальных АЗК с отсечкой аварийных токов на силовых биполярных и МДП транзисторах для традиционных авиационных СЭС постоянного напряжения 27В;

- НИИ АО, ОКБ им. Микояна при разработке транзисторных АЗК с непрерывным ограничением переходных и аварийных токов для перспективных авиационных СЭС постоянного повышенного напряжения 270В;

При непосредствкнном использовании научных и практических результатов диссертационной работы определены состав, функциональные схемы, технические параметры и характеристики, проведены испытания схемы зашиты и управления транзисторными АЗК, а также универсального драйвера для силовых ключей на МДП и IGB транзисторах, изготовленных впервые в виде комплекта ППМС объединением предприятий Hi ill «Пульсар», МАИ, МИФИ, ОАО НИИМЭ «Микрон».

- МКБ «Вымпел» при разработке транзисторных реверсивных импульсных регуляторов коллекторных электродвигателей, предназначенных для работы в составе электроприводов JIA.

Это позволило повысить удельную мощность и улучшить показатели надежности проектируемых устройств.

1. «Повышение эффективности электромеханических и полупроводниковых преобразователей электроэнергии», областная НТК, /Владимир, 1986/.

2. «Молодые ученые - народному хозяйству», областная НТК, /Владимир, 1987/.

3. «Методы анализа и технические средства испытаний электромеханических систем управления», областная НТК, /Владимир, 1988/.

4. «Использование вычислительной техники и САПР в научно-исследовательских и опытных разработках», областная НТК, /Владимир, 1989/.

5. «Интеллектуальные электродвигатели и экономия электроэнергии», X Всесоюзная НТК, /Суздаль, 1991/.

6. «Проблемы преобразовательной техники», V Всесоюзная НТК, /Чернигов, 1991/.

7. «Устройства и системы энергетической электроники», I Всероссийская НТК, /Москва, 1998/.

9. «Применение силовой электроники в электротехнике», Международный НТС, /Москва, 2000/.

10.«Устройства и системы энергетической электроники», II Всероссийская НТК, /Москва, 2000/.

11. «Устройства и системы энергетической электроники», III Всероссийская НТК, /Москва, 2001/.

12. «Устройства и системы энергетической электроники», IV Всероссийская НТК, /Москва, 2002/.

13.«Авиация и космонавтика - 2003», Международная НТК, /Москва, 2003/.

Публикации. Основные материалы диссертационной работы и результаты выполненных исследований опубликованы в 61 печатных работах, в том числе в одном авторском свидетельстве, 26 статьях научнотехнических журналов, 12 статьях сборников научных трудов, 4 статьях сборников трудов МАИ, 12 тезисах докладов на областных, Всесоюзных, Всероссийских и международных конференциях и семинарах, двух учебных пособиях МАИ.

Структура и объём работы. Диссертационная работа включает в себя введение, девять глав, общие выводы по работе, список литературы, приложения. Основная часть диссертации содержит 309 страниц машинописного текста, 113 рисунков и 46 таблиц. Список литературы включает 209 наименований, в том числе 53 на иностранных языках. Приложения занимают 21 страницу. Общий объем диссертационной работы составляет 350 страниц.

Заключение диссертация на тему "Транзисторная коммутационно-защитная аппаратура для авиационных электротехнических комплексов"

Основные результаты работы в предельно укрупненном виде состоят в следующем:

1 .Сформулирована и решена основная проблема создания транзисторных АЗК, конкурентоспособных по массо-энергетическим показателям с контактной коммутационно-защитной аппаратурой — обеспечение высокой удельной мощности в условиях интенсивных нестационарных электротепловых процессов, возможности работы в аварийных режимах, качественно различных нагрузок. Показано, что основным путем решения данной проблемы является комплексная миниатюризация АЗК с применением силовых МДП транзисторов, разработкой специализированных полупроводниковых микросхем управления и параметрической оптимизацией массо-энергетических характеристик.

2. Разработаны принципы формирования время-токовых характеристик транзисторных АЗК, гарантирующие корректное согласование их свойств с характеристиками защищаемых проводов и коммутируемых нагрузок. Показано, что для защиты проводов систем распределения электроэнергии формирователи ВТХ должны моделировать процессы нагрева защищаемых проводов, а для исключения ложных срабатываний АЗК на неаварийные переходные токи необходимо выполнять поверочные расчеты с использованием математических моделей АЗК в виде специализированных машинных программ.

3. По результатам обобщенного анализа электрических нагрузок СЭС сформулированы и количественно определены основные технические требования к транзисторным АЗК для традиционных и перспективных систем. Разработаны принципы построения и функциональные схемы АЗК постоянного и переменного тока для традиционных и перспективных автономных СЭС, реализующих функции управления RL и RC нагрузками, защиту фидеров нагрузок, амплитудное ограничение токов короткого замыкания, диагностику состояния АЗК, защиту силовых транзисторов АЗК от электрических и тепловых перегрузок.

4. Разработаны математические модели силовых полупроводниковых диодов, полупроводниковых ограничителей напряжения, биполярных, МДП и IGB транзисторов, оформленные в виде машинных подпрограмм, отличающиеся от известных моделей повышенной точностью описания электротепловых режимов силовых электронных устройств.

7. Разработаны обобщенный метод и автоматизированная программа проектирования транзисторных АЗК с оптимизацией по критерию минимальной массы с учетом нестационарных электротепловых процессов в силовых цепях. Рассчитаны оптимальные параметры АЗК для традиционных и перспективных СЭС с удельной мощностью, большей чем у контактной аппаратуры и у АЗК на биполярных транзисторах.

8. По результатам оптимального проектирования АЗК разработаны их массо-энергетические макромодели, отражающие влияние внешних параметров на массу АЗК и предназначенные в программах синтеза СЭС.

9. Предложена совокупность способов и конкретных аппаратурных средств, позволяющая осуществить реализацию выдвинутых научных положений при разработке промышленных образцов транзисторных АЗК, в том числе с применением гибридно-пленочной технологии, на шести предприятиях трех отраслей промышленности.

10. Разработаны принципы построения и функциональные схемы, определены требуемые технические характеристики комплекта полупроводниковых микросхем, обеспечивающих эффективную миниатюризацию несиловых узлов, АЗК и повышения их удельной мощности до уровня мировых достижений. С участием автора, осуществлено опытно-промышленное внедрение ППМС в процессе ОКР, проводимой ГУЛ НПП «Пульсар», каф. 306 МАИ, МИФИ, ОАО НИИМЭ «Микрон»

Библиография Шевцов, Даниил Андреевич, диссертация по теме Электротехнические комплексы и системы

1. Основные проблемы миниатюризации электронных устройств и систем // Электронная техника в автоматике: Сборник статей / Под. ред. Ю.И. Конева. -М.: Советское радио, 1975. Вып. 7- с.3-13.

2. Микроэлектронные электросистемы. Применения в радиоэлектронике // Под. ред. Ю.И. Конева. М.: Радио и связь, 1987. - 240с.

3. Основы электрооборудования летательных аппаратов. / Под. ред. Д.Э. Брускина. М.: Высшая школа, 1976. - 295с.

4. Могилевский Г.В. и др. Состояние и перспективы развития гибридных аппаратов управления // Сб. научн. тр. / Всесоюзный НИИ проектно — конструкторской и технологический институт релестроения.- 1976.- № 6.-с. 17-47.

5. Могилевский Г.В. Гибридные электрические аппараты низкого напряжения. М.: Энергоатомиздат, 1986 — 232с.

6. Могилевский Г.В., Райнин В.Е., Гребенник В.И. Полупроводниковые аппараты защиты. — М.: Энергия, 1980. 168с.

7. Таев И.С. Электрические аппараты управления. — М.: Высшая школа, 1984.-246 с.

8. Федосеев A.M. Релейная защита энергосистем. -М.: Энергия, 1976560 с.

9. Шопен JI.B. Бесконтактные электрические аппараты автоматики. М.: Энергоатомиздат, 1986. - 567 с.

10. Шопен JI.B. Бесконтактные электрические аппараты. // Итоги науки и техники, сер. Электрические аппараты— М.: ВНИИТИ, 1981. — т. 3 -106с.

11. Лазарев И.А. Синтез структуры систем электроснабжения летательных аппаратов. — М.: Машиностроение, 1976. — 256 с.

12. Плотников В.И., Григорьев А.А., Самарин Е.В. Возможные направления развития коммутационных аппаратов для автономных систем автоматики // Всесоюзный проектно-конструкторский и технологический институт релестроения. — 19890. -№11. — с.73-76.

13. Конев Ю.И. Принципы миниатюризации бесконтактной коммутационной аппаратуры // Электронная техника в автоматике: Сб. статей / Под ред. Ю.И. Конева. — М.: Советское радио, 1974. -Вып. 6.-с. 3 -13.

14. Электроснабжение летательных аппаратов / Под ред. Н.Т. Коробана. -М.: Машиностроение, 1975. -536 с.

15. Синдеев И.М. Электроснабжение летательных аппаратов. Учебник для вузов гражданской авиации. — М.: Транспорт, 1982. — 272 с.

16. Ф.Ф. Галтеев, Б.В. Куприн. Электрооборудование транспорта. // Итоги науки и техники.: Современные системы электроснабжения самолетов- М.: ВИНИТИ, 1977. т. 4. -94с.

17. Брускин Д.Э., Зубакин С.И. Самолеты с полностью электрифицированным оборудованием. // Итоги науки и техники.: Электрооборудование транспорта. М.: ВИНИТИ, 1986. - т. 4 - 94с.

18. Гордон А.В., Шмаков Д.М., Машуков Е.В. Бесконтактные силовые коммутационные устройства для автономных электросистем постоянного тока // Электронная техника в автоматике: Сб. статей / Под ред. Ю.И. Конева. М.: Радио исвязь, 1983. - Вып. 14.-е. 206 -215.

19. Описание системы управления электрическими нагрузками самолета В-777. // Док. № D281 WD 18-10, vol. V.

20. ГОСТ 19705-89. Системы электроснабжения самолетов и вертолетов. Общие требования и нормы качества электроэнергии. Введён 1.01.1990.

21. OCT 1001195-76. Аппараты защиты бортовых электрических сетей самолетов и вертолетов. Методика выбора и правильности установки в СЭС. Введён 1.01.1977.

22. ОСТ 101078-98. Аппараты защиты и коммутации бесконтактные. Общие технические требования. Введён 01.01.1999.

23. ОСТ 100289-78. Контакторы и выключатели электромагнитные. Правила выбора, установки и эксплуатации. Введен с 1.06.1979.

24. ОСТ 100393-80. Реле электромагнитные коммутационные нейтральные. Правила выбора, установки и эксплуатации. Введен с 1.06.1981.

25. ОСТ 101108-84. Автоматы защиты бортовых электрических сетей. Общие технические требования. Правила выбора, установки и эксплуатации. Введен с 1.01.1986.

26. Машуков Е.В. Транзисторные устройства коммутации и защиты для самолетных сетей постоянного тока // Электротехнические устройства и системы летательных аппаратов: Сб. научных трудов. —М.: Изд-во МАИ, 1982. — с.12-15.

27. Машуков Е.В. Транзисторные устройства коммутации и защиты сетей постоянного тока И Электронная техника в автоматике: Сб. статей / Под ред. Ю.И. Конева. М.: Советское радио, 1977. - Вып. 9.-е. 18 -30.

28. Машуков Е.В. Транзисторные автоматы защиты и коммутации: Учебное пособие. М.: Изд-во МАИ, 1984. - 40 с.

29. Машуков Е.В. Транзисторные автоматы защиты с непрерывным ограничением тока // Электронная техника в автоматике: Сб. статей / Под ред. Ю.И. Конева. М.: Советское радио, 1978. - Вып. 10. - с. 79 -86.

30. Машуков Е.В. Транзисторные устройства коммутации и защиты для самолетных сетей постоянного тока // Электронная техника в автоматике: Сб. статей / Под ред. Ю.И. Конева. М.: Радио и связь, 1982.-Вып. 13.-с. 179-187.

31. Машуков Е.В., Распертое В.В., Серафимов А.Е. Транзисторная коммутационно-защитная аппаратура в системах распределения электроэнергии: проблемы и достижения. // Тематический сборник научных трудов, М.: ЭКОН, 1999. - с. 3-13.

32. Машуков Е.В., Серафимов А.Е., Распертов В.В. Транзисторные устройства распределения электроэнергии. // Электротехнические комплексы автономных объектов. Наука, производство, образование: Тез. докл. Научно-технической конф. М.: МЭИ, 1999. -с.75-76.

33. Ульященко Г.М. Автоматизация систем электроснабжения на базе центров управления нагрузками. // Радиопромышленность: Тематический выпуск 1996. - Вып.1. - с. 78-82.

34. Ульященко Г.М. Энергоузел автоматической системы управления распределением электроэнергии // Электромагнитные и полупроводниковые устройства систем управления ДА. Сб. научных трудов. М.: Изд-во МАИ, 1987. - с.28-30.

35. Уоллер JI. Бортовые полупроводниковые системы контроля и распределения электропитания. // Электроника, 1988. №8. — с.5-7.

36. Паперно Л.Б. Бесконтактные токовые защиты электроустановок. — М.: Энергоиздат, 1983. 112с.

37. Осокин П.Л. Бесконтактные автоматы защиты и коммутации в сетях переменного тока // Электронная техника в автоматике / Под ред. Ю.И. Конева. -М.: Радио и связь, 1983. Вып. 14.-е. 215-222.

38. Конев Ю.И. Компенсаторы мощности искажений. // Электропитание: Научно-технический сборник / Под ред. Ю.И. Конева. -1993. Вып. 1. -с.60-70.

39. Серафимов А.Е., Машуков Е.В. Возможности применения транзисторных автоматов защиты и коммутации в сетях переменного тока. // Радиоэлектроника и электротехника в народном хозяйстве: Тез. докладов. -М.: МЭИ, 1997. -с.149-150.

40. Ульященко Г.М. Анализ автоматов защиты и коммутации как элементов системы электроснабжения. // Теория и практика силовых транзисторных устройств. Тематический сборник научных трудов / Под ред. Е.В. Машукова. М.: ЭКОН, 2001. - с. 31-37.

41. Конев Ю.И., Машуков Е.В. Силовые МДП транзисторы в устройствах коммутации и защиты // Электронная техника в автоматике / Под ред. Ю.И. Конева . М.: Радио и связь, 1984. - Вып. 15.-е. 19-22.

42. Резисторы. Справочник / Под ред. И.И. Четверткова. М.: Энергоиздат, 1981. — 352с.

43. Давидов П.Д. Анализ и расчет тепловых режимов полупроводниковых приборов. -М.: Энергия, 1967. — 144с.

44. Роткоп JI.JL, Спокойный Ю.Е. Обеспечение тепловых режимов при конструировании РЭА. —М.: Советское радио, 1976. 229с.

45. Дульнев Г.Н., Семяшкин Э.М. Теплообмен в радиоэлектронных аппаратах. Д.: Энергия, 1968. - 247с.

46. Гуткин- JI.C. Оптимизация радиоэлектронных устройств. М.: Советское радио, 1975. - 375с.

47. Ильин В.Н. Основы автоматизации схемотехнического проектирования. М.: Энергия, 1979. — 392с.

48. Норенков И.П. Введение в автоматизированное проектирование технических устройств и систем. — М.: Высшая школа, 1980. — 311с.

49. Разевиг В.Д. Система схемотехнического моделирования и проектирования печатных плат Design Center (P-Spise). -. М.: СК Пресс, 1996. -272с.

50. Рейклейтис Г., Рейвиндран А., Регдсел К. Оптимизация в технике: Пер. с англ. М.: Мир, 1986. -320с.

51. Химмельблау Д. Прикладное нелинейное программирование. Пер. с англ. / Под ред. МЛ. Быховского. -М.: Мир, 1975. 534с.

52. Источники вторичного электропитания РЭА: Справочник / Под ред. Г.С. Найвельта. М.: Радио и связь, 1985. - 576с.

53. Источники вторичного электропитания / Под ред. Ю.И. Конева. М.: Радио и связь, 1990. - 280с.

54. Ромаш Э.М. Источники вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры. М.: Радио и связь, 1981. —224с.

55. Моин B.C. Стабилизированные транзисторные преобразователи. М.: Энергоатомиздат, 1986.-376с.

56. Северне Р., Блум Г. Импульсные преобразователи постоянного напряжения для систем вторичного электропитания: Пер с англ. По ред Л.Е. Смольникова. — М.: Энергоатомиздат, 1988. 294с.

57. Бас А.А., Миловзоров В.П., Мусолин А.К. Источники вторичного электропитания с бестрансформаторным входом. М.: Радио и связь, 1987.-160с.

58. Мощные полупроводниковые контроллеры для космического корабля НАСА // Электроника, 1976. № 16 - с.99.

59. Черепанов В.П., Хрулев А.К., Блудов И.П. Электронные приборы для защиты РЭА от электрических перегрузок: Справочник. — М.: Радиои связь, 1994. 224с.

60. Муратов А.Ф. Информация по полупроводниковым ограничителям напряжения // Устройства и системы энергетической электроники. -М.: НТФ ЭНЭЛ, 1998. с. 59-64.

61. Бузыкин С.Г., Голиков В.Ю., Недолужко И.Г. Защита силовых транзисторных ключей // Труды МЭИ. М.: Изд-во МЭИ, 1978. -Вып. 382.-с. 9-15.

62. Шевцов Д.А. Бесконтактные аппараты защиты и коммутации на силовых МДП транзисторах. // Транзисторная энергетическая электроника: Тематический сборник научных трудов. М.: Изд-во МАИ, 1991 .-с. 11-15.

63. Машуков Е.В., Шевцов Д.А. Полупроводниковые аппараты-защиты и коммутации для автономных систем электропитания. // Электропитание: Научно-технический сборник. / Под ред. Ю.И. Конева. 1993. - Вып. 1 с.76-85.

64. Машуков Е.В., Леоненко И.М., Хрунов Е.М., Шевцов Д.А. Силовые МДП транзисторы в импульсных регуляторах электродвигателей. II

65. Электронная техника в автоматике: Сб. статей / Под ред. Ю.И. Конева. М.: Радио и связь, 1984. - Вып. 15.-с.9-19.

66. Машуков Е.В, Хрунов Е.М., Шевцов Д.А. Моделирование ключей на силовых МДП транзисторах. // Электронная техника в автоматике: Сб. статей / Под ред. Ю.И. Конева. М.: Радио и связь, 1986. - Вып. 17. -с. 168-182.

67. Шевцов Д.А. Метод определения параметров модели мощного МДП транзистора. // Бортовые преобразователи систем электрооборудования ДА: Сб. научных трудов. М.: Изд-во МАИ, 1986.-с.48-51.

68. Шевцов Д.А. Модель мощного биполярного транзистора для машинного анализа электронных схем. // Электромагнитные и полупроводниковые устройства систем управления JIA: Сб. научных трудов. М.: Изд-во МАИ, 1987. с.25 - 27.

69. Шевцов Д.А., Сергеев В.В. Электротепловая модель диода для расчета силовых электронных устройств. // Молодые ученые — народному хозяйству: Тез. докл. научно-технической конференции. Владимир: Изд-во ВПИ, 1987.-с.31-32.

70. Сергеев В.В., Шевцов Д.А. Применение диодов с накоплением заряда для формирования траекторий переключения силовых транзисторов. // Молодые ученые народному хозяйству: Тез. докл. научно-технической конференции. - Владимир: Изд-во ВПИ, 1987. - с.28-29.

71. Шевцов Д.А. Электротепловая модель мощного полупроводникового диода. // Электрические сети и преобразователи электроэнергии JIA: Сб. научных трудов. М.: Изд-во МАИ, 1989. с.76 - 78.

72. Шевцов Д.А. Бесконтактные аппараты защиты и коммутации на силовых МДП транзисторах. // Транзисторная энергетическая электроника: Сб. научных трудов. М.: Изд-во МАИ, 1991. c.l 1 — 15.

73. Машуков Е.В., Шевцов Д.А. Полупроводниковые аппараты защиты и коммутации для автономных систем электропитания. // Электропитание: Научно-технический сборник. М.: Ассоциация «Электропитание», Вып. 1. - с.76-84.

74. Машуков Е.В., Шевцов Д.А. Проектирование мостовых каскадов транзисторных импульсных регуляторов мощности. // Электропитание: Научно-технический сборник. М.: Ассоциация «Электропитание», Вып. 2. - с. 16-23.

75. Машуков Е.В., Ульященко Г.М., Шевцов Д.А. Транзисторные аппараты защиты и коммутации для систем электропитания. // Радиопромышленность: Тематический выпуск.- М.: НИИЭИР, 1996. -с.70-77.

76. Машуков Е.В., Сергеев В.В., Шевцов Д.А. Влияние формирователей траекторий переключения транзисторов на динамические свойства транзисторных ключей. // Радиопромышленность: Тематический выпуск. М.: НИИЭИР, 1996. - с.42-44.

77. Шевцов Д.А. Функциональные возможности специализированных микросхем управления импульсными ИВЭП. // Радиопромышленность: Выпуск 3. М.: НИИЭИР, 1996. - с.86-90.

78. Машуков Е.В., Шевцов Д.А., Ульященко Г.М. Тепловая модель МДП транзистора с параметрами, рассчитанными по области максимальных режимов. // Радиопромышленность: Выпуск 3. М.: НИИЭИР, 1996. — с.83-85.

79. Машуков Е.В., Шевцов Д.А., Ульященко Г.М. Многофазный стабилизированный конвертор. // Транзисторные устройства распределения, преобразования и регулирования электроэнергии / Тематический сборник научных трудов. М.: ЭКОН, 1999. -с.30-33.

80. Машуков Е.В., Шевцов Д.А., Ульященко Г.М. Преобразователь напряжения для автономного инвертора. // Транзисторные устройства распределения, преобразования и регулирования электроэнергии / Тематический сборник научных трудов. М.: ЭКОН, 1999. -с.30-33.

81. Машуков Е.В., Шевцов Д.А., Ульященко Г.М. Транзисторные инверторы с ШИМ регулированием. // Транзисторные устройства распределения, преобразования и регулирования электроэнергии / Тематический сборник научных трудов. М.: ЭКОН, 1999. -с.36-39.

82. Машуков Е.В., Шевцов Д.А. Транзисторные регуляторы электродвигателей постоянного тока. // Транзисторные устройства распределения, преобразования и регулирования электроэнергии / Тематический сборник научных трудов. М.: ЭКОН, 1999. -с.43-49.

83. Шевцов Д.А., Машуков Е.В., Ульященко Г.М. Транзисторные инверторы с ШИМ регулированием. // Устройства и системы энергетической электроники / Тез. докл. II Всероссийской научно-техническая конф. М.: НТФ ЭНЭЛ, 2000. -с.56-58.

84. Шевцов Д.А., Машуков Е.В., Ульященко Г.М. Преобразователь напряжения для автономного объекта. // Устройства и системы энергетической электроники / Тез. докл. II Всероссийской научно-техническая конф. М.: НТФ ЭНЭЛ, 2000. -с.56-58.

85. Шевцов Д.А., Машуков Е.В., Ульященко Г.М. Преобразователь напряжения для водяной электропомпы. // Теория и практика силовых транзисторных устройств. Тематический сборник научных трудов / Под ред. Е.В. Машукова. М.: ЭКОН, 2001. - с.37-40.

86. Машуков Е.В., Шевцов Д.А. Опыт применения микросхем серии IRF21XX в силовых транзисторных устройствах, // Теория и практика силовых транзисторных устройств. Тематический сборник научных трудов / Под ред. Е.В. Машукова. М.: ЭКОН, 2001. - с.40-43.

87. Шевцов Д.А., Машуков Е.В., Ульященко Г.М. Однофазный транзисторный инвертор для питания электронных и электромеханических устройств. // Практическая силовая электроника. Вып. 2. М.: ЗАО МПП «ИРБИС», 2001. -с.33-35.

88. Шевцов Д.А., Машуков Е.В., Ульященко Г.М. Преобразователь напряжения для питания инвертора. // Практическая силовая электроника. Вып. 2. М.: ЗАО МПП «ИРБИС», 2001. -с.35-37.

89. Машуков Е.В., Серафимов А.Е., Шевцов Д.А. Принципы построения транзисторных аппаратов защиты и коммутации переменного тока. // Практическая силовая электроника. Вып. 3. М.: ЗАО МПП «ИРБИС», 2001. -с.35-37.

90. Машуков Е.В., Шевцов Д.А. Транзисторная коммутационно-защитная аппаратура для систем распределения электроэнергии. // Практическая силовая электроника. Вып. 10. М.: ЗАО МПП «ИРБИС», 2003. -с. 14-18.

91. Шевцов Д.А. Определение параметров тепловой модели силового МДП транзистора по области максимальных режимов. // Практическая силовая электроника. Вып. 10. — М.: ЗАО МПП «ИРБИС», 2003. -с. 19-20.

92. Шевцов Д.А., Бочкарев Д.О., Машуков Е.В. Процессы переключения силовых транзисторов мостовых каскадов с учетом паразитных параметров управляющих цепей. // Практическая силовая электроника. Вып. 12. М.: ЗАО МПП «ИРБИС», 2003. -с.32-35.

93. Бочкарев Д.О., Шевцов Д.А. Моделирование процессов переключения силовых МДП транзисторов в нереверсивных регуляторах. // Практическая силовая электроника. Вып. 12. — М.: ЗАО МПП «ИРБИС», 2003. -с.36-39.

94. Шевцов Д.А., Бочкарев Д.О. Электротепловые модели полупроводниковых приборов для энергетических расчетов силовыхэлектронных устройств. // Тез. докл. международной конференции «Авиация и космонавтика 2003». - М.: Изд-во МАИ, 2003.

95. Машуков Е.В., Шевцов Д.А. Транзисторная коммутационно-защитная аппаратура для авиационных систем электроснабжения. // Тез. докл. международной конференции «Авиация и космонавтика 2003». - М.: Изд-во МАИ, 2003.

96. Шевцов Д.А., Хмелинин О.М. Техническое описание и ремонт блоков питания IBM PC XT/AT и их периферийных устройств. —М.: АО «Звёзды и С», 1992. -88с.

97. Шевцов Д.А. Справочное пособие по зарубежным ИМС управления импульсными источниками вторичного электропитания. -М.: АО «Звёзды и С», 1994. -195с.

98. Шевцов Д.А. Источники вторичного электропитания на основе высокочастотных преобразователей постоянного напряжения: Учебное пособие. М.: Изд-во МАИ, 2003. —60с.

99. А. С. 1624585 СССР, Н 02 Н 3/087, Устройство для коммутации и токовой защиты сети постоянного тока авиационных систем электроснабжения / Е.В. Машуков, Б.В. Кабелев, Е.М. Хрунов, Д.А. Шевцов. Опубл. В 1991, Бюл. №4.

100. А.С. 438114 СССР, МКИ Н03К 17/60. Транзисторный импульсный ключ с защитой от перегрузок / Г.Д. Беляев, И.Г. Фильцер. — Опубл. в 1974, Бюл. № 28.

101. А.С. 851614 СССР, МКИ Н02Н 7/10. Способ защиты полупроводникового прибора от перегрузок / С.Г. Бузыкин. — Опубл. в 1981, Бюл. №28.

102. А.С. 890515 СССР, МКИ Н02Н 7/10. Способ защиты полупроводниковых приборов от перегрузок / С.Г. Бузыкин, И.Г. Недолужко, Н.А. Снетков. Опубл. в 1981, Бюл. № 46.

103. А.С. 868907 СССР, МКИ Н02Н 3/08. Устройство токовой защиты сети постоянного тока / М.И. Ахмадинуров. Опубл. в 1981, Бюл. № 36.

104. А.С. 875633 СССР, МКИ НОЗК 17/60. Электронный ключ / В.А. Коровин. Опубл. в 1981, Бюл. № 39.

105. А.С. 940303 СССР, МКИ НОЗК 17/60. Транзисторный ключ / Е.В. Машуков, О.С. Овсянников. Опубл. в 1982, Бюл. № 24.

106. ПАТ 4404473 США, НКИ 307/125. Direct current power controller / D.A. Fox.-Опубл. в 1983.

107. ПАТ 3432726 США, НКИ 317/31. Overload and shot circuit protection for DC voltage regulator / D.A. Fox. Опубл. в 1979.

108. ПАТ 3678291 США, НКИ 307/202. Solid state relay / R.J. Сое. Опубл. в 1979.

109. ПАТ 4019096 США, НКИ 361/86. Current limiting apparatus / J.A. Bullinga. Опубл. в 1977.

110. ПАТ 4277811 США, МКИ Н02Н 3/08. Static type circuit breaker / Kozo Sato. Опубл. в 1981.

111. ПАТ 4713720 США, МКИ НОЗН 7/20. Fast acting state AC circuit breaker / R.T. Rogers. Опубл. в 1987.

112. ПАТ 4823069 США, МКИ G05F 1/40. Light dimmers for distributed use employing inductorless controlled transition phase control power stage / M. Callahan, J.K. Chester, R.V. Goddar. Опубл. в 1989.

113. ПАТ 4914452 США, МКИ Н02Н 3/087. Current limited remote power controller / R.G. Wagoner. Опубл. в 1990.

114. ПАТ 5142431 США, МКИ Н02Н 3/18. Output stage for an AC voltage switch / D. Kriz. Опубл. в 1992.

115. ПАТ 4477742 США, МКИ НОЗК 17/16. Three bidirectional drain to drain FET circuit / W.J. Janutka. Опубл. в 1984.

116. ПАТ 4488068 США, МКИ НОЗК 17/08. Bidirectional drain to drain FET circuit / W.J. Janutka. Опубл. в 1984.

117. ПАТ 4888504 США, МКИ Н03К 17/60. Bidirectional MOSFET switching circuit with single gate bias / D.V. Kinzer. Опубл. в 1989.

118. ПАТ 4680490 США, МКИ НОЗК 17/60. MOSFET AC switch / R.H. Baker, E.L. Maddox. Опубл. в 1987.

119. ПАТ 5006737 США, МКИ НОЗК 17/687. Transformless semiconductor AC switch having internal biasing mtans / G.V. Fay. Опубл. в 1991.

120. ПАТ 4438356 США, МКИ НОЗК 17/687. Solid state relay circuit employing MOSFET power switching devices / K.H. Fleisher. Опубл. в 1984.

121. ПАТ 4691263 США, МКИ Н02Н 3/08. Low leakage solid state DC power contact/T.J. Kenney,. J.F. Sutherland. Опубл. в 1985.

122. ПАТ 4047235 США, МКИ Н02Н 7/14. Current limit and overcurrent cut off system / R.K. Davis. Опубл. в 1977.

123. ПАТ 5170310 США, МКИ НОЗК 17/08. Fail-resistant solid state interruption system / G.H. Studtmann, D.H. Ward, J.V. Fixemer, J.M. Liptak. Опубл. в 1992.

124. ПАТ DE 3445340 А1 (Германия), MOSFET Zweirichtungsschalter mit Strombegrenzung / H. Staiber. - Опубл. в 1986.

125. ПАТ DE 3445340 C2 (Германия), Schaltungsanordnung zum Durchshalten einer elektrischen Spannung / V. Brahms. Опубл. в 1991.

126. Gold R.D., Kamps F.S. Solid-state power controllers for aircraft electrical power systems // ASE National Air Transportation Meeting. — 1970. -№ 700304.

127. Mankovitz R.J. Solid-state power controllers, circuit breakers and relays forpecent-day aircraft // Proc. of Symposium on advanced aircraft electrical systems (SOSTEL). 1971. - p.l 19-143.

128. Baker D.E. Power controllers for automatically controlled electrical systems // Proc. of IEEE National Aerospace Electronics Conf. (NAECON). 1971. - p.229-233.

129. Maus L.G., Williams D.E. Solid-state DC power controllers. Design philosophies and their evaluation I I Proc. of 20 Annual National Relay Conf. -1972. -p.l 1/1-11/17.

130. Marek A.I., Perkins I.R., Triolo J. Power controller overview status and trends // Proc. of IEEE NAECON. - 1976. - p.955-961.

131. Fox D.A. Remote power controllers for the NASA Space Shuttle Orbiter // AIAA paper. 1977. - №770494.

132. Billings W.W., Sundberg G.R. Solid-state remote power controllers for high voltage DC distribution systems // Proc. of IEEE NAECON. 1977. -p. 186-192.

133. Haak D.A., Messenger L.W. Automatic Electric Load Management Centers // SAE Technical Paper Series. 1990. - №901804. -p. 14.

134. Theisen P.J., Solodan S.B., Chen C.G. 270V Hybrid Switch // IEEE Transactions on components, hybrids and manufacturing technology. -1986. vol. CHMT-9, №1-p.97-100.

135. Jones C.M., Heizman H.W. Solid-state power controller circuits and their effect upon power conditioning requirements // Society of Automotive Engineers (SAE) National Air Transportation Meeting. 1970. -№700306.

136. Skamfer R.E. Compatibility of solid-state power controllers with aircraft electrical systems // Proc. of Symposium on advanced aircraft electrical systems. 1971. -p.143-155.

137. Jackson K.R., Weaver W.B. Solid-state power controllers // Proc. of Symposium on advanced aircraft electrical systems. 1971. - p. 107-108.

138. Dodge M.W., Murrow T.R. Solid-state power controllers for flight test // Proc. of IEEE NAECON. 1974. - p.461-466.

139. Reiquam E.T. Preflight laboratory testing of 270-Volts DS electric power system // Proc. of IEEE NAECON. 1980. - p.586-592.

140. Cronin M.J. The all-electric airplane as energy efficient transport // SAE technical paper series. 1980. -№801131 - p.1-12.

141. Westinghouse solid-state power controllers for Space Shuttle Orbiter // Interavia Air Letters. 1976. - №8587. -p.7.

142. SEMIKRON innovation and service. // Power Electronics-99. Nurnberg, -№ 1123217.

143. Brunnler W. Solid-state Relays now with VDE Mark // Siemens Components XXIII. 1988. -№6. -p.265-268.

144. Gyorki J.R. Bigger Role for Solid-state Relays // MACHINE DESIGN. -1989. -vol. 61. -№ 5. -p. 116-122.

145. Ormond T. Solid-state relays satisfy a wide range of switching needs // EDN. 1989. -№15. -p.190-196.

146. Sundberg G.R. Advanced in solid-state switching technology for lage space power systems // Proc. of IEEE NAECON. 1984. -vol.1 - p.123-132.

147. Richer G. Ferstenerbarer elektronischer Leistungsschalter. — Elektronik Industrie. 1991. - № 1. - p. 30-31.

148. Friedman S.N. Solid-state power controllers meet system demands // ILC DATE DEVICE CORPORATION, AN/P-3.

149. Tornquist B. Current limit module for distribution in transient sensitive systems // Proc. of INTELEC. 1986. - p. -403-408.

150. Borelli V., Nimal W. 120V 20A PWM switch for applications high power distribution systems // Proc. of European Space Power Conf. -1989. -p.317-321.

151. Product Digest: International Rectifiers Shortform Catalog, Anniversary Edition, March 2003.

152. Fox D.G. Integrated control techniques for advanced aircraft electrical power systems.// Proc. Of the 15 Intersoc. Energy Convers. Eng. Conf. -1980.-p. 54-58.

153. Cronin M.J. The impact of the all-electric airplane on production engineering // AIAA papers. 1981. - № 0848. - p. 243-247

154. ГОСТ 11001-80. Приборы для измерения индустриальных радиопомех. Технические требования и методы испытаний.

155. Марше Ж. Операционные усилители и их применение. JL: Энергия. -1974.-216 с.

156. Носов Ю.Р., Петросянц К.О., Шилин В.А. Математические модели элементов интегральной электроники. -М.: Советское радио, 1976.-304с.

157. Чахмахсасян Е.А., Мозговой Г.П., Силин В.Д. Математическое моделирование и макромоделирование биполярных элементов электронных схем. -М.: Радио и связь, 1985.-144 с.

158. Агаханян Т.М., Архангельский А.Я., Архангельская И.Т. Моделирование биполярных интегральных транзисторов // Ядерная энергетика, 1978. -№8.-с. 3-19.

159. Turgeon L.J.,Mathews J.R. A bipolar transistor model quasi-saturation for use in CAD // IEEE Electron Devices Meeting.- 1980. -p. 394-397.

160. Teixera P.L. Modelling of bipolar power transistors for CAD // Europ. Conf. Electron Design Autom., Brighton. -1981. -p. 29-33.

161. Maldonado C.D., Kleiner C.T. Modification of the Ebers-Moll model for improved high frequency and collector storage time prediction // IEEE Transactions. -1981. Vol. NS -18, №5. -p. 71-83.

162. Nienhaus H.A., Bowers J.C., Herren P.C. A high power MOSFET computer model // Proc. of IEEE PESC-80. 1980. -p. 97-103.

163. Freire J.C., Teixera P.L. Modelling of epidrain effects in MOS power transistors for CAD // Europ. Conf. Electron Design Autom., Brighton. -1981.-p. 39-43.

164. Леонов В.П. Моделирование мощного транзистора в ключевом режиме // Изв. вузов, сер. Радиоэлектроника, 1982, том XXV, №1, с. 56-61.

165. Недолужко И.Г., Сомова Л.Б. Модель мощного биполярного транзистора для машинного анализа схем // Труды МЭИ. —М.: Изд. МЭИ, 1982. -Вып. 596. -с. 94-98.

166. Недолужко И.Г., Новакевич Э.А. Трехзвенная модель биполярного транзистора для автоматизированного анализа и определение уу параметров с помощью ЭВМ // Радиотехника. -1984, № 7. -с. 60-62.

167. Недолужко И.Г., Палюс Г.А., Бериков А.Б. Модели диода для ручного и машинного анализа // Труды МЭИ. -М.: Изд. МЭИ, 1980. -Вып. 461. -с. 96-101.

168. Дьяконов В.П., Смердов В.Ю., Новиков А.А. Моделирование на ЭВМ каскадов на мощных МДП транзисторах // Электронная техника в автоматике: Сб. статей / Под ред. Ю.И. Конева. М.: Радио и связь, 1985. - Вып. 16. - с. 110 - 116.

169. Шевцов Д.А. Выбор типономиналов транзисторных АЗК для авиационных систем электропитания. // Силовые транзисторные устройства. Выпуск 1. Тематический сборник научных трудов / Под ред. Е.В. Машукова. М.: Экон-Информ, 2004. - с.25-32.

170. Шевцов Д.А. Принципы построения транзисторных АЗК с широтно-импульсным ограничением переходных токов. // Силовыетранзисторные устройства. Выпуск 1. Тематический сборник научных трудов / Под ред. Е.В. Машукова. М.: Экон-Информ, 2004. - с.33-42.

171. Шевцов Д.А. Обеспечение безопасности силовых МДП ключей в составе транзисторных АЗК. // Силовые транзисторные устройства. Выпуск 1. Тематический сборник научных трудов / Под ред. Е.В. Машукова. М.: Экон-Информ, 2004. - с.43-53.

172. Шевцов Д.А. Обобщенный алгоритм оптимального параметрического синтеза АЗК. // Силовые транзисторные устройства. Выпуск 1. Тематический сборник научных трудов / Под ред. Е.В. Машукова. -М.: Экон-Информ, 2004. с.54-60.

173. Шевцов Д.А. Исследование и формирование динамических свойств импульсных регуляторов и преобразователей электроэнергии: Учебное пособие. — М.: Издательство МАИ, 2004 — 68 с.1. ПРИМЕЧАНИЕ.

Похожие работы

Электротехника
05.09.00