автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Бестрансформаторные повышающе-понижающие регуляторы переменного напряжения в электротехнических системах кондиционирования качества электрической энергии

на правах рукописи

ОБУХОВ Алексей Евгеньевич

БЕСТРАНСФОРМАТОРНЫЕ ПОВЫШАЮЩЕ-ПОНИЖАЮЩИЕ РЕГУЛЯТОРЫ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

Специальность 05.09.03 - Электротехнические комплексы и системы

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Новосибирск 2003

Работа выполнена в Новосибирском государственном техническом университете

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Зиновьев Геннадий Степанович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Горелов Валерий Павлович доктор технических наук, профессор Малинин Леонид Иванович

Ведущая организация: ОАО «АКБ «Якорь», г. Москва

Защита диссертации состоится " 18 " декабря 2003 г. в 12 часов на заседании диссертационного совета Д 212.173.04 Новосибирского государственного технического университета по адресу: 630092, Новосибирск, проспект К. Маркса, 20

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Новосибирского государственного технического университета

Автореферат разослан" 17 " ноября 2003 г.

Учёный секретарь диссертационного совета

кандидат технических наук, доцент

Бородин Н.И.

2оо 3-

аи^о

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Проблема кондиционирования качества переменного напряжения является на сегодняшний день значимой. Имеется довольно большой класс электронного оборудования (научное, медицинское, коммуникационное, вычислительное, бытовая техника и др.), которое является весьма чувствительным к качеству питающего переменного напряжения. Использование кондиционеров качества переменного напряжения может решить такие проблемы как снижение напряжения, кратковременные провалы в кривой сетевого напряжения, кратковременные или длительные перенапряжения, импульсные и высокочастотные помехи, несимметрия в многофазных системах, а также искажение формы напряжения сети. Кондиционеры качества переменного напряжения в первую очередь рационально применять в «слабых», в том числе сельских, автономных и сильно нагруженных сетях. Использование кондиционеров качества в принципе возможно не только для конечных потребителей, но и в узлах электрических сетей.

На сегодняшний день используются кондиционеры качества электрической энергии с несколькими типами вентильных преобразователей. Схемы с фазовым регулированием выходного напряжения характеризуются наличием мощного силового трансформатора или автотрансформатора (соответственно характеризуются плохими массо-габаритными показателями), низким качеством входной и выходной энергии из-за регулирования на низкой частоте (хотя в узком диапазоне выходного напряжения они способны обеспечить достаточно высокое качество входной и выходной энергии). Схемы с высокочастотным широтно-импульсным регулированием (ШИР) выходного напряжения и с вольтдобавкой, а также их комбинации, характеризуются уже лучшими массо-габаритными показателями и хорошим качеством входной и выходной энергии. Однако они содержат силовой трансформатор и имеют недостатки. Это либо невысокий коэффициент преобразования по напряжению (в случае использования трансформатора небольшой мощности по сравнению с выходной), либо высокий коэффициент преобразования по напряжению, но при этом высокие массо-габаритные показатели, сравнимые с показателями схем с фазовым регулированием (в этом случае используется трансформатор, мощность которого соизмерима с мощностью нагрузки).

Таким образом, весьма важной и интересной представляется задача создания и исследования новых схем, которые потенциально могут быть использованы в качестве силовых схем кондиционеров качества переменного напряжения и при этом иметь лучшие массо-габаритные, энергетические показатели и показатели качества входной и выходной энергии, чем существующие на сегодня силовые схемы. Автором предлагается путь решения данной задачи - использование в кондиционерах качества переменного напряжения схем нового типа - бестрансформаторных повышающе-понижающих регуляторов переменного напряжения. Такие регуляторы получаются из схем регуляторов постоянного напряжения после замены ключей для пост двух-

сторонней проводимостью. Новые регуляторы позволяют получать на выходе напряжение как меньше, так и больше входного по амплитуде.

Целью диссертационной работы является разработка схем регуляторов переменного напряжения с оптимальными энергетическими и массо-габаритными показателями.

В соответствии с поставленной целью в работе решались следующие задачи:

- Разработка схем регуляторов и математической модели для анализа их характеристик.

- Анализ характеристик схем (регулировочная и внешняя характеристики, КПД, входной коэффициент мощности, фазовый сдвиг тока и напряжения на входе, суммарная установленная мощность реактивных элементов, коэффициенты гармоник входного тока и выходного напряжения).

- Исследование режима рекуперации энергии в сеть.

- Исследование параллельной работы силовых схем.

- Выработка рекомендаций для проектирования силовой схемы регулятора переменного напряжения нового типа, исследование на модели однофазного кондиционера качества переменного напряжения и выработка рекомендаций по построению его системы управления.

Методы исследования. При решении поставленных задач использовались прямые методы анализа энергетических показателей вентильных преобразователей, аппарат рядов Фурье, элементы линейной алгебры. Достоверность полученных результатов проверялась математическим и физическим моделированием.

Научная новизна полученных результатов заключается в следующем:

1. Предложены новые схемы регуляторов переменного напряжения (получено свидетельство на полезную модель и патент РФ).

2. Получены аналитические выражения для режима генерирования, позволяющие проводить анализ характеристик схем регуляторов в однофазном и трёхфазном варианте по первой и высшим гармоникам при любых параметрах силовых схем и нагрузки.

3. Получены аналитические выражения для режима рекуперации и режима параллельной работы новых регуляторов.

Практическая ценность работы.

1. Создан инструмент, позволяющий проводить анализ и сравнение различных вариантов однофазных и трёхфазных схем новых бестрансформаторных регуляторов переменного напряжения.

2. Предложены рекомендации по инженерному проектированию силовой схемы однофазного регулятора и по построению системы управления силовой схемой в составе кондиционера качества электрической энергии.

3. На основе аналитических расчётов даны рекомендации по управлению силовой частью трёхфазного кондиционера качества при парировании амплитудной и фазовой несимметрии входного напряжения.

Практические результаты работы нашли отражение в учебном процессе в Новосибирском государственном техническом университете (НГТУ) в виде главы )|«§»^а-1*,уяебне-справочного пособия по курсу "Силовая электрони-

* *х.?гг «г.«-,.' I

* - I

/к* & »

ка". Результаты работы переданы в ОАО "ПЗХК" и в ЗАО "ПОЭМА", г. Новосибирск, для создания опытных образцов кондиционеров качества электрической энергии на основе новых силовых схем.

На защиту выносятся:

1. Принципы построения новых силовых схем регуляторов переменного напряжения в однофазном и многофазном вариантах.

2. Методика расчёта токов и напряжений в новых силовых схемах по первой гармонике, методика определения гармонического состава входного тока и выходного напряжения силовых схем.

3 Результаты анализа характеристик схем с оптимизацией работы силовой схемы по рассчитанным показателям (регулировочная и внешняя характеристики, КПД, входной коэффициент мощности, фазовый сдвиг тока и напряжения на входе, суммарная установленная мощность реактивных элементов, коэффициенты гармоник входного тока и выходного напряжения).

4. Результаты моделирования кондиционера качества электрической энергии на основе новой силовой схемы и рекомендации по созданию системы управления для такого устройства.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Международной научно-технической конференции ЕРЕ-РЕМС '2000, Словацкая Республика, Кошице, 2000 г.; Международной научно-технической конференции «Проблемы современной электротехники», Киев, 2000 г.; Международной научно-технической конференции К01Ш5-2000, Корея, 2000 г.; 5-ой международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы электронного приборостроения» АПЭП-2000, Новосибирск, 2000 г.; Международной научно-технической конференции К01ШБ-2003, Корея, 2003 г.; Международной научно-технической конференции «Силовая электроника и энергоэффективность», Крым, 2003 г.; Международной научно-технической конференции «Электроэнергетика, электротехнические системы и комплексы». - Томск, 2003. Результаты работы использованы при выполнении научно-исследовательской работы (НИР) по теме—Перспективные бортовые системы генерирования электрической энергии для летательных аппаратов. Этап 2. Автономная и параллельная работа" [10].

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 11 печатных работ, а также получен патент РФ на изобретение и свидетельство на полезную модель.

Структура и объём работы. Работа состоит из введения, шести глав, заключения, списка использованной литературы. Содержит 207 страниц основного текста, 128 иллюстраций, 13 таблиц, 57 наименований использованной литературы, 4 страницы приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Сеть РЧ-фильтр

Силовой фильтр

Трансформатор

Регулятор переменного напряжения

Компенсатор

реактивной

мощности

СУ

Силовой фильтр

Нагрузка

Рис. 1

1. Приводится обзор принципов построения и шений силовых схем кондиционеров качества

Во ведении

обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цель и задачи исследований, научная новизна и практическая ценность полученных результатов.

В первой главе рассматривается общая структура кондиционера качества электрической энергии как

электротехнической системы, показанная на рис. существующих технических ре-электрической энергии, включая

Рис. 2

исследуемые силовые схемы с высокочастотным (ВЧ) обменом, рис. 2. Рассматриваются варианты силовых схем в рамках сделанного обзора, а также

способы управления ими. Анализируются достоинства и недостатки существующих и предлагаемых технических решений.

. Рис. 3

Во второй главе приводится принцип построения силовых схем новых регуляторов переменного напряжения: они получаются из схем регуляторов постоянного напряжения после замены ключей для постоянного тока на ключи с двухсторонней проводимостью. Ключи коммутируются с высокой частотой и в противофазе. На рис. 3 показаны однофазные силовые схемы новых регуляторов переменного напряжения с разными вариантами исполнения силовых ключей для переменного тока, исследованные в работе. В данной главе проводится анализ нескольких базовых силовых схем исследуемых регуляторов, построенных на основе базовых регуляторов постоянного напряжения (повышающий регулятор, рис.За, повышающе-понижающий регулятор с прерывистым входным током, рис. 36, повышающе-понижающий регулятор с непрерывным входным током, рис. Зв).

Методика, использованная для анализа силовых схем по первой гармонике, является оптимальной с точки зрения трудозатрат и точности результата по сравнению с существующими методиками. Исследуемая силовая схема показана на рис. 4. Для мгновенных значений напряжений и токов в схеме можно записать систему уравнений в матричной форме:

(1х Л

'Л / 0 -5. О Т

= Ах + Ве, В = £ 0 ' А = £ 1 1 1 . в = ь 0 х = и , е = (е е е). (1)

0 с ~си„ 1 с 0

< 0 0 ч V

< /

где: Иг - коммутационная функция, описывающая работу ключа К2 и равная 1 во время замкнутого состояния ключа и 0 во время разомкнутого состояния.

£2 Далее мы делаем допущение, что

переменные состояния (токи в реакторах и напряжения на конденсаторах) в нашей схеме имеют синусоидальный характер с частотой входной ЭДС и произвольный фазовый сдвиг относительно этой ЭДС. Тогда мгновенные значения входной ЭДС и переменные состояния можно выразить через их действующие значения:

е - Ехтая , х - X мп(й* + (рх)) (оХ ««(ал + <рх ) ^

Затем выполняем перевод (2) в комплексную плоскость и получаем из системы (2) две системы алгебраических уравнений - для вещественной и мнимой составляющих ЭДС и переменных состояния, при этом Р2* - среднее значение коммутационной функции Р2. Аналогично для ключа К1 используется функция Б]*. Далее объединяем две полученные системы в одну:

Рис.4

А'Х'=В'(е е), А'=

-со

ш

-А

(3)

Х'т = (ь^/} Irajüj Imj^j Ref/j

B'=

BIm В Re

В матрице А' вместо ¥2 используется значение Бг*. В матрице В' обозначения 1т и Ые используются как операторы, умноженные на каждый элемент В и действующие на вектор из ЭДС (е е). Из полученной системы (3) любым известным методом находятся действующие значения вещественных и мнимых составляющих переменных состояния схемы регулятора на рис. 4. В данном случае использовался метод Крамера и программа МаЛсас! 8.0 для расчёта определителей. Решение для составляющих тока в реакторе Ь имеет вид:

А . А .

1ш(/)

Re

Re(/)

V /

(4)

где: А - определитель основной матрицы в системе (3), ^ ~

1ш( /) Re( /)

определители, полученные из основного определителя заменой соответствующего столбца на столбец свободных членов системы (3). Конечные формулы действующего значения мнимой и вещественной составляющей выходного напряжения схемы выглядят следующим образом:

1т\и\ = Р'соЬЕ

А = ]}1}нСгКгно)* + Ь2(Ог 4 - 213а>21нСК2н + Ь2Н2н - 2и1нС1(2н{р'2) а>2 +, (5)

+21ягн1„(рг7+4(^7^.

= -^42ЛН ¿4(^7-2Я„£/,+ 2Л„ ¿^¿О,,,^, В = /?4с2л>" + ¿2(И?4 -21}со21нСЯ2н + -2¿4С/?2 (^7<у2 +.

+2^^7+4(^)4.

В итоге, входная ЭДС и все переменные состояния представляются в комплексной форме через действующие значения своих вещественных и мнимых составляющих.

По полученным аналитическим выражениям были построены графические зависимости характеристик силовой схемы по первой гармонике (внешняя и регулировочная характеристики, косинус фазового сдвига напряжения и тока на входе, суммарная относительная установленная мощность реактивных эле-

и* о.е

и*, о.е.

1.6

1 4

1.2

1

Р1*=0 35

.1 .2 .3 .4 .5 .6 .7 .8 СОЙ0.

а б

Рис. 5

ментов, КПД) от параметров нагрузки и глубины регулирования. Для описания характеристик силовой схемы используется система относительных показателей, позволяющая описывать свойства схемы в общем виде без привязки к конкретным параметрам силовой схемы и нагрузки. На рис. 5 и рис. 6 показаны регулировочные и внешние характеристики повышающего регулятора. Параметры графиков:

- и* - выходное напряжение, отнесённое к входному;

- Ъ* - модуль сопротивления нагрузки, отнесённый к оЛ., Ь - индуктивность накопительного реактора, О) - циклическая частота первой гармоники. Номинальный режим, определённый по оптимальным энергетическим показателям схемы, 2*=25...35;

- Р1* - глубина регулирования при ШИР;

-1* - ток нагрузки , отнесённый к Е/ à)L .

Рис.6

Для анализа качества входной и выходной энергии силовой схемы ис пользуется представление входной или выходной цепи эквивалентной линей

ной схемой, а силовой

|А

Ф

i(t)

re Уи

вг

i(t)

lL(l)

¥*2к

коммутатор с

реактивными элементами заменяется источником напряжения или тока известной формы.

Пример такого

представления для

выходной цепи схемы регулятора на рис. 4

показан на рис. 7. Амплитуда импульса А и её изменение на интервале Р2=1 ДА определяются следующим образом:

2w

Рис.7

■1Ш) +

et0f; 1

ЛА =

et0f,

L

L 2- L ■ (6)

где: 1щ) - действующее значение первой гармоники тока накопительного реактораL;

Е - действующее значение входной ЭДС; То - период коммутации. Затем мы разлагаем импульс, изображённый на рис. 76, в ряд Фурье, ограничиваясь только высшими гармониками в разложении:

FÎ2n( \ . FÎ2xf \

I гг " il

А-АА

coskxdx

I '2 *

я i

А-АА-

F.ln)

sinkxdx

(7)

Разложение (7) делается за период высокой частоты Т0, соответственно номер гармоники к входит в (7) без множителя кратности частоты коммутации и частоты входного напряжения (обозначенного КР). Итоговая формула для коэффи-

циента гармоник выходного напряжения повышающего регулятора переменного напряжения имеет вид:

4а1 + ь

Л

( 1 ] 1 +

) V

кК рСоЬн

-ШгаС

и

(8)

где: и(|) - действующее значение первой гармоники выходного напряжения схемы;

ш - циклическая частота первой гармоники входного напряжения.

Для исследованных схем расчётным путём получены зависимости коэффициентов гармоник входного тока и выходного напряжения, а также входного коэффициента мощности силовой схемы от параметров нагрузки и глубины регулирования. Характеристики коэффициентов гармоник выходного напряжения

Кгивых, %

КгШых, %

20 40 60 80 г*, о.е. б

и входного тока повышающего регулятора показаны на рис. 8 и рис. 9, частота коммутации 20 кГц. На рис. 10 показаны временные диаграммы работы сило-

вой схемы в установившемся режиме, полученные моделированием на ЭВМ. В главе проведён сравнительный анализ схем по рассчитанным энергетическим

Рис.9

показателям и сделаны выводы по анализу базовых схем, а именно:

1. Возможность плавного понижения и повышения выходного напряжения по отношению к входному без использования силового трансформатора.

2. Возможность получения низких значений коэффициентов гармоник выходного напряжения и входного тока (порядка единиц процентов).

3. Малая суммарная установленная мощность реактивных элементов по отношению к мощности в нагрузке в номинальном режиме (8*=0,15...0,25) при достаточно высоком коэффициенте преобразования по напряжению (до 1,5).

4. Фазовый сдвиг первой гармоники напряжения и тока на входе силовой схемы практически равен сдвигу тока и напряжения в нагрузке.

5. Выявлено наличие области оптимальной работы для силовой схемы, в которой в номинальном режиме одновременно обеспечиваются все перечисленные выше свойства.

В заключении главы проводится сравнение рассчитанных характеристик силовых схем с результатами моделирования.

В третьей главе проводится анализ энергетических показателей и показателей качества входной и выходной энергии для трёх усложнённых схем. Это

модернизированный повышающе-понижающии регулятор с непрерывным

входным током, рис. Зг,

входное напряжение входной ток

о см

(П о о ■ю

выходное напряжение выходной ток

регулятор на основе схемы Кука, рис. Зд, регулятор на основе схемы Сепика, рис. Зе. Анализ схем по первой и высшим гармоникам проводится

описанными во второй главе методами. Расчётным путём получены основные

характеристики силовых схем по первой гармонике

(регулировочная и внешняя характеристики, КПД, входной коэффициент мощности, фазовый сдвиг тока и напряжения на входе, суммарная установленная мощность реактивных элементов) и коэффициенты гармоник входного тока и выходного напряжения. По результатам сравнительного анализа регулятор на основе схемы Кука, по рассмотренным в работе показателям, представляется птимальной для практического использования схемой..

+ п СА

Рис. 10

ИА ЬСД К2А

<$)еАВ ЬдвЯ ) В

-СА

о +

А-

©евс

К1В

К1С

г¥МЬ

,,св Ьдав:

+ » К2В -Т^г

+..Сс

К2С

"Ж?

Рис. 11

ЬнВС;

Р-нАВ +

Ьнса; ]

ЪнВС

ЯнСА

В четвёртой главе рассматривается построение трёхфазных схем на основе рассмотренных •однофазных регуляторов. Показано, что каждая фаза трёхфазной системы с нейтральным проводом полностью описывается соотношениями для соответствующего однофазного варианта

силовой схемы при сделанных допущениях. Разработан способ управления силовой частью кондиционера качества электрической энергии в трёхфазном варианте для произвольных случаев несимметрии входных напряжений и нагрузки.

На примере одного регулятора рассмотрена трёхфазная система без нейтрального провода, эквивалентная силовая схема которой показана на рис. 11. Проводится анализ схемы по первой гармонике рассмотренным во второй главе

прямым методом с представлением решения в комплексной плоскости. Для мгновенных значений переменных состояния можно записать систему уравнений в матричной форме:

ах

Л

'Алл' Аа. Алс Влв

= Ах + В, А = Авл Авв А вс . В = ®вс

,АСл Асв Асс, ®сл;

'сл

и с

' 1СЛ У

(9)

Ал. =

Ап* -

0 Р2Д

^лн

Сд )<

0 Цли

0 0 1 0 1

се 0 0- С„ 0

1.Д.

СДКц» «„ I

0 0 0 0

»л — Па 1 1

1 АС Сл Сл^ил ■ Сл

Сд { 0 0 0

Ади —

о -о

О

'ЛВ

С,Л,

^ив

I

А иг —

о

^ВС

о

о ^

(у

с. Л.

с. к,.

В»С =

ад,

Итоговая система для действующих значений двух составляющих переменных состояния схемы на рис. 11:

А'Х'= В', АЬ

-Алл Алв 0 Алс 0 ' /V Л АВ1ш

-Ф -Алл 0 "Адв 0 " Алс ^лвн«

АЬ "Авл 0 -Авв ю -Авс 0 • X—

0 -А»л -с» -А«в 0 ~Ацс \lCUc

-Асл 0 0 -Асе (О ^СЛ!т

1 о -Асл 0 "Асв -К) -Асо

(I

ЛвЬп

, (10)

в-=

fii > р

D\IIKt ®tu lm

В», Ht

B<Mm

Матрица А1 содержит вместо F2 значения F2*. Решение (10) может быть найдено, например, методом Крамера в символьном виде в программе Maple, итоговые величины представляются в комплексной форме.

Полученные аналитические выражения используются для анализа энергетических характеристик рассматриваемой трёхфазной системы без нейтрали для случаев произвольной несимметрии источника и нагрузки. Даются рекомендации по управлению силовой частью кондиционера качества электрической энергии в трёхфазном варианте при несимметрии источника и нагрузки. Показано, что трёхфазные схемы в силу своей топологии допускают некоторую экономию на силовых ключах. Пример схемы повышающе-понижающего регулятора на основе схемы Кука показан на рис. 12. В принципе любая из рассмотренных схем в трёхфазном варианте может быть подвергнута подобной модернизации силовых ключей при соответствующей схеме соединений источника и нагрузки.

Вывод по анализу: в трёхфазном варианте появляется возможность компенсации амплитудной или фазовой несимметрии на выходе силовой схемы при несимметрии источника и/или нагрузки.

В пятой главе рассматривается режим рекуперации энергии в сеть на примере однофазной схемы и параллельная работа двух однофазных регуляторов на общую нагрузку (двухъячейковая схема).

Проводится сравнение обычного и двухъячейкового вариантов в обычном режиме и в режиме рекуперации.

В двухъячейковой схеме импульсы управления Для каждой ячейки сдвинуты на половину периода коммутации.

При анализе режима рекуперации генератор представлен в

Рис. 12

Рис. 13

мерном приближении последовательным соединением источника ЭДС и последовательной ЯЬ-цепи, имитирующей внутреннее сопротивление генератора, что отражает рис. 13. Регулирование отбираемой от генератора мощности осуществляется изменением напряжения иг при изменении длительности замкнутого состояния ключей. Анализ по первой гармонике проводится описанным во второй главе прямым методом. По итогам анализа сделаны следующие выводы:

1. Наиболее оптимальный режим для схемы при рекуперации представляется следующим. Значение Р1* не ниже 0,4 при номинальном напряжении генератора 220 В, при меньших Р1* генератор существенно перегружен. Оптимальный фазовый сдвиг ер относительно е составляет 10-20 электрических градусов, в случае его увеличения или уменьшения генератор существенно перегружен. Суммарная установленная мощность накопительных элементов схемы по первой гармонике по отношению к мощности генератора в этом режиме не превышает 20 %.

2. Двухъячейковая схема по сравнению с обычной в режиме рекуперации показала следующие результаты. Двухъячейковая схема характеризуется отбором от генератора большей мощности

напряжение и ток в источнике е при тех же значениях р,*, более

близким к единице косинусом сдвига тока и напряжения в генераторе и во входном источнике е. Суммарная установленная мощность

накопительных элементов в двухъячейковой схеме меньше в 2 раза, что объясняется уменьшением токовой загрузки элементов ячеек. Качество входной и выходной энергии в двухъячейковой схеме также выше из-за удвоения частоты пульсаций на входе и выходе.

_На рис._14 показаны временные диаграммы работы силовой схемы в режиме рекуперации, полученные моделированием на ЭВМ, напряжение показано тёмным, ток более светлым.

Выполненный анализ двухъячейковой схемы по первой и высшим гармоникам в обычном режиме работы позволил получить её внешнюю, регулировочную, энергетические характеристики и характеристики качества входной и выходной энергии. Сравнение их с показателями аналогичной одноячейковой схемы позволило сделать вывод, что схемы с параллельным соединением двух накопительных ячеек дают выигрыш в следующих показателях: - косинус фазового сдвига первой гармоники напряжения и тока на входе силовой схемы больше или равен косинусу нагрузки в более широком диапазоне изменения (в 1,5 раза);

Я

о о «о

о о сч

--1 ■--- ЦЧу

напряжение и ток генератора

1 , ; . ,

Рис. 14

- входной коэффициент мощности выше на 5...10% в зависимости от режима работы схемы.

- выигрыш по коэффициенту гармоник входного тока и выходного напряжения в 2.. .3 раза в зависимости от режима работы схемы.

В шестой главе рассматривается модель стабилизатора переменного напряжения, модель кондиционера качества электрической энергии со слежением за мгновенным значением выходного напряжения, а также созданный действующий макет стабилизатора переменного напряжения. Приводятся результаты моделирования и осциллограммы, снятые на макете. На основе полученных результатов даются рекомендации по созданию кондиционера качества электрической энергии.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведённые исследования позволили получить в диссертационной работе следующие основные результаты:

1. Показан принцип построения силовых схем бестрансформаторных регуляторов переменного напряжения на основе известных схем регуляторов постоянного напряжения.

2. Проведён анализ силовых схем, получены аналитические выражения для электрических характеристик регуляторов: внешняя, регулировочная, КПД, фазовый сдвиг первой гармоники напряжения и тока на входе схемы, суммарная установленная мощность реактивных элементов по отношению к мощности нагрузки, коэффициенты гармоник входного тока и выходного напряжения силовых схем регуляторов переменного напряжения при произвольных параметрах нагрузки и глубины регулирования.

3. Проведён сравнительный анализ силовых схем регуляторов переменного напряжения в режиме генерирования по исследованным электрическим характеристикам. Регулятор на основе схемы Кука, по рассмотренным в работе показателям, представляется птимальной для практического использования схемой.

4. Получены аналитические выражения для характеристик схемы в режиме рекуперации. Сформулированы рекомендации по управлению силовой схемой в режиме рекуперации энергии в сеть.

5. Получены аналитические выражения для исследованных электрических характеристик регуляторов при параллельной работе двух однотипных силовых схем.

6. Сформулированы рекомендации по инженерному проектирования силовой схемы однофазного и трёхфазного бестрансформаторного регулятора переменного напряжения с возможностью оптимизации силовой схемы по исследованным показателям.

7. Экспериментально подтверждены теоретические положения работы на основании исследований модели кондиционера качества электрической энергии и действующего макета стабилизатора переменного напряжения на основе нового регулятора переменного напряжения.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1. Горбань С. Н., Даниленко Д. В., Зиновьев Г. С., Обухов А. Е. Удельные энергетические и массогабаритные показатели элементов силовых схем вентильных преобразователей. Учебно-справочное пособие по циклу дисциплин «Силовая электроника». - Бердск: Copy Center, 1996. - 58 с.

Соискателем Обуховым А. Е. была собрана и обработана информация по электромагнитным компонентам устройств силовой электроники (трансформаторы и реакторы).

2. Зиновьев Г. С., Обухов А. Е. Повышающие широтно-импульсные регуляторы переменного напряжения. "Научный вестник" НГТУ, 1997, №3, стр. 111-120.

Соискателем Обуховым А. Е. были выполнены расчёты по первой и высшим гармоникам и получены аналитические зависимости для приведённых характеристик.

3. Зиновьев Г. С., Левин Е. Ю., Обухов А. Е., Попов В. И. Повышающе-понижающие регуляторы переменного напряжения и непосредственные преобразователи частоты. //Электротехника, 2000, №11, стр. 16-20.

Соискателем Обуховым А. Е. была разработана методика анализа регуляторов переменного напряжения по первой гармонике, выполнены расчёты и получены аналитические зависимости для приведённых характеристик регуляторов, выполнена проверка характеристик схем на модели.

4. Зиновьев Г. С., Обухов А. Е., Отченаш В. А., Попов В. И. Бестрансформаторные повышающие и повышающе-понижающие регуляторы переменного напряжения. «Техническая электродинамика». Тематический выпуск: Проблемы современной электротехники, 2000, часть 5, стр. 36-39.

5. Obuhov A., Otchenash V., Zinoviev G. Buck-boost AC-AC voltage controllers. Proceedinds EPE-PEMC '2000, Slovac Republic, Kosice, 2000, vol. 2, p. 194197.

6. Ganin M., Levin E., Obuhov A., Popov V., Zinoviev G. New class of buck-boost AC-AC frequency converters and voltage controllers. Proceedings KORUS-2000, Korea, 2000, part 2, p. 303-308.

7. Обухов A. E. Повышающе-понижающий регулятор переменного напряжения с непрерывным входным током. Труды международной научно-технической конференции АПЭП-2000, том 4, стр. 115-118.

В работах [4-7] соискателем Обуховым А. Е. были выполнены расчёты и получены аналитические зависимости для приведённых характеристик регуляторов, выполнена проверка характеристик схем на модели.

8. Зиновьев Г. С., Обухов А. Е. Многофазный регулятор переменного напряжения. Свидетельство на полезную модель №15943,2000 г.

Соискателем Обуховым А. Е. были выполнены расчёты и проведён сравнительный анализ обычного и двухъячейкового регуляторов, выполнена проверка характеристик схем на модели.

9. Зиновьев Г. С., Обухов А. Е. Многофазный регулятор переменного напряжения. Патент РФ №2191463. Бюл. №22,2002 г.

Соискателем Обуховым А. Е. были выполнены расчёты и проведён сравнительный анализ предложенного регулятора с прототипом, выполнена проверка характеристик схем на модели.

10. Отчёт по НИР "Перспективные бортовые системы генерирования электрической энергии для летательных аппаратов. Этап 2. Автономная и параллельная работа", //Отчёт НИР. - № гос. регистрации 01.20.02.08663. - Инв. № 02.20.02.04355. - Новосибирск: НГТУ, 2002. - 111 е., составная часть министерской программы, МО РФ, на правах рукописи, глава 2, стр. 21-60.

Соискателем Обуховым А. Е. выполнен обзор существующих технических решений, проведён анализ однофазных и трёхфазных регуляторов, получены характеристики силовых схем, выполнена проверка характеристик схем на модели.

11. Зиновьев Г. С., Обухов А. Е., Попов В. И. Трёхфазные бестрансформаторные транзисторные кондиционеры качества напряжения питающей сети. Силовая электроника и энергоэффективность, часть 4. Труды международной научно-технической конференции - Крым, 2003, с. 21-24.

12. Зиновьев Г. С., Обухов А. Е. Попов В. И. Однофазные бестрансформаторные кондиционеры качества напряжения питающей сети. Международная научно-техническая конференция «Электроэнергетика, электротехнические системы и комплексы». - Томск, 2003.

13. Obuhov A., Popov V., Zinoviev G. Transformless conditioners of quality of main voltage. Proceedings KORUS-2003 on CD, Korea, 2003.

В работах [11-13] соискателем Обуховым А. Е. были выполнены расчёты и получены аналитические зависимости для приведённых характеристик регуляторов, выполнена проверка характеристик схем на модели.

Подписано в печать 1?/11.03. Формат 60x84 1/16 дл. Бумага офсетная. Отпечатано на ризографе. Усл. печ. л.^Тираж 100 экземпляров. Зэк.//б2&

Отпечатано в Издательстве НГТУ 630092, Новосибирск, пр. К. Маркса,20.

»21191»

2.(1^0

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. КОНДИЦИОНЕР КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ.

КАК ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС.

1.1. Структура кондиционера качества электрической энергии.

1.2. Современные технические решения регуляторов. переменного напряжения.

1.2.1. Регуляторы с фазовым способом управления.'. и естественной коммутацией.

1.2.2. Регуляторы по принципу вольтдобавки.

1.2.3. Регуляторы с широтно-импульсными способами. регулирования переменного напряжения.

ГЛАВА 2. АНАЛИЗ БАЗОВЫХ СХЕМ ПОВЫШАЮЩЕ-.

ПОНИЖАЮЩИХ РЕГУЛЯТОРОВ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ.

2.1. Принцип построения силовых схем регуляторов.

2.2. Повышающий регулятор.:.

2.2.1. Анализ по первой гармонике.

2.2.2. Анализ по высшим гармоникам.

2.2.3. Понижение выходного напряжения в повышающем. регуляторе.

2.3. Повышающе-понижающий регулятор с прерывистым. входным током.

2.3.1. Анализ по первой гармонике.

2.3.2. Анализ по высшим гармоникам.

2.4. Повышающе-понижающий регулятор с непрерывным. входным током.

2.4.1. Анализ по первой гармонике.

2.4.2. Анализ по высшим гармоникам.

2.5. Оценка погрешности используемых расчётных методов.

ГЛАВА 3. АНАЛИЗ УСЛОЖНЁННЫХ СХЕМ ПОВЫШАЮЩЕ-.

ПОНИЖАЮЩИХ РЕГУЛЯТОРОВ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ.

3.1. Модернизированный повышающе-понижающий регулятор непрерывным входным током.

3.1.1. Анализ по первой гармонике.

3.1.2. Анализ по высшим гармоникам.

3.2. Повышающе-понижающий регулятор на основе схемы Кука.

3.2.1. Анализ по первой гармонике.

3.2.2. Анализ по высшим гармоникам.

3.3. Повышающе-понижающий регулятор на основе схемы Сепика.

3.3.1. Анализ по первой гармонике.

3.3.2. Анализ по высшим гармоникам.

3.4. Сравнительный анализ исследованных схем.

ГЛАВА 4. АНАЛИЗ ТРЁХФАЗНЫХ СХЕМ.

4.1. Анализ трёхфазной схемы с нейтралью. в несимметричном режиме.

4.2. Анализ трёхфазной схемы без нейтрали. в несимметричном режиме.

ГЛАВА 5. РЕЖИМ РЕКУПЕРАЦИИ. ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ РАБОТА.

5.1. Режим рекуперации энергии в сеть.

5.2. Параллельная работа однотипных регуляторов.

5.2.1. Анализ по первой гармонике.'.

5.2.2. Анализ по высшим гармоникам.•.

5.3. Рекуперация при параллельной работе регуляторов.

5.4. Нелинейная нагрузка. Гальваническая развязка от сети.

5.4.1. Работа регулятора на нелинейную нагрузку.

5.4.2. Гальваническая развязка с питающей сетью.

ГЛАВА 6. СТАБИЛИЗАТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ.

И КОНДИЦИОНЕР КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ.

6.1. Стабилизатор переменного напряжения на основе. новой силовой схемы.

6.2. Кондиционер качества электрической энергии.:. на основе новой силовой схемы.

6.3. Рекомендации по проектированию кондиционера. качества электроэнергии.

6.3.1. Силовая схема регулятора.

6.3.2. Система управления.

6.4. Экспериментальный образец стабилизатора переменного. напряжения.

Проблема качества переменного напряжения является актуальной на сегодняшний день. Имеется большой класс электронного оборудования (научное, медицинское, коммуникационное, вычислительное, бытовая техника и др.), которое является весьма чувствительным к качеству питающего переменного напряжения. Использование кондиционеров качества переменного напряжения может решить такие проблемы как снижение напряжения, кратковременные провалы в кривой сетевого напряжения, кратковременные или длительные перенапряжения, импульсные и высокочастотные помехи, несимметрия в многофазных системах, а также искажение формы напряжения сети [1].

На сегодняшний день используются кондиционеры качества электрической энергии с несколькими типами вентильных преобразователей. Схемы с фазовым регулированием выходного напряжения характеризуются наличием мощного силового трансформатора или автотрансформатора (соответственно характеризуются плохими массо-габаритными показателями [2]), низким качеством входной и выходной энергии из-за регулирования на низкой частоте (хотя в узком диапазоне выходного напряжения они способны обеспечить доста-♦ точно высокое качество входной и выходной энергии). Схемы с высокочастотным широтно-импульсным регулированием (ШИР) выходного напряжения и с вольтдобавкой, а также их комбинации, характеризуются уже лучшими массо-габаритными показателями и хорошим качеством входной и выходной энергии. Однако они содержат силовой трансформатор и имеют недостатки. Это либо невысокий коэффициент преобразования по напряжению (в случае использования трансформатора небольшой мощности по сравнению с выходной), либо высокий коэффициент преобразования по напряжению, но при этом высокие массо-габаритные показатели, сравнимые с показателями схем с фазовым регулированием (в этом случае используется трансформатор, мощность которого соизмерима с мощностью нагрузки) [3-5].

Таким образом, весьма важной и интересной представляется задача создания и исследования новых схем, которые потенциально могут быть использованы в качестве силовых схем кондиционеров качества переменного напряжения и при этом иметь лучшие массо-габаритные, энергетические показатели и показатели качества входной и выходной энергии, чем существующие на сегодня силовые схемы. Автором предлагается путь решения данной задачи — использование в кондиционерах качества переменного напряжения схем нового типа - бестрансформаторных повышающе-понижающих регуляторов переменного напряжения. Такие регуляторы получаются из схем регуляторов постоянного напряжения заменой ключей для постоянного тока на ключи с двухсторонней проводимостью. Принцип их работы аналогичен принципу работы регуляторов постоянного напряжения с широтно-импульсным регулированием и заключается в высокочастотном обмене энергией между накопительным реактором (реакторами) и конденсатором (конденсаторами) [6]. Новые регуляторы переменного напряжения позволяют получать на выходе напряжение первой гармоники как меньше входного по амплитуде, так и больше, без использования трансформатора на частоте первой гармоники. За счёт использования высокочастотного (ВЧ) обмена энергией между накопительными элементами новые регуляторы характеризуются низкими коэффициентами гармоник входного тока и выходного напряжения (то есть высоким качеством входной и выходной энергии). Отсутствие силового трансформатора при прочих равных условиях существенно улучшает массо-габаритные показатели новых схем регуляторов по сравнению с существующими техническими решениями, такими как регуляторы с фазовым способом регулирования, регуляторы с вольтдобавкой, понижающие регуляторы с ШИР, а также их комбинациями.

Кондиционеры качества переменного напряженияна основе новых регуляторов предназначены, в первую очередь, для питания ответственных электропотребителей, требующих высококачественного стабильного или регулируемого переменного напряжения, причём как в однофазном, так и в многофазном вариантах (однофазный или многофазный кондиционер качества электрической энергии). В первую очередь рационально применять их в «слабых», в том числе сельских, автономных и сильно нагруженных сетях. Использование кондиционеров качества в принципе возможно не только для конечных потребителей, но и в узлах электрических сетей. Диапазон мощностей, в котором могут быть использованы новые регуляторы, в принципе не ограничен и определяется имеющейся элементной базой. Этот диапазон может быть расширен последовательным или параллельным включением нескольких регуляторов, как это делается на постоянном напряжении [6-9].

Учитывая всё вышеизложенное, можно сделать вывод, что актуальной является задача анализа новых схем регуляторов переменного напряжения на предмет выявления их свойств, которые, в силу переменности входного напряжения, должны отличаться от свойств аналогичных схем при постоянном входном напряжении. Кроме того, важной является задача сравнительного анализа подобных схем. Данная работа посвящена исследованию и сравнительному анализу нескольких схем ШИ-регуляторов переменного напряжения, созданных на основе достаточно широко известных схем регуляторов постоянного напряжения, которые представляют интерес именно в силу своей универсальности и простоты.

Целью диссертационной работы является разработка схем регуляторов переменного напряжения с оптимальными энергетическими и массо-габаритными показателями.

В соответствии с поставленной целью в работе решались следующие задачи:

Разработка схем регуляторов и математической модели для анализа их характеристик.

Анализ характеристик схем (регулировочная и внешняя характеристики, коэффициент полезного действия (КПД), входной коэффициент мощности, фазовый сдвиг тока и напряжения на входе, суммарная установленная мощность реактивных элементов, коэффициенты гармоник входного тока и выходного напряжения).

Исследование режима рекуперации энергии в сеть.

Исследование параллельной работы силовых схем.

Выработка рекомендаций для проектирования силовой схемы регулятора переменного напряжения нового типа, исследование на модели однофазного кондиционера качества переменного напряжения и выработка рекомендаций по построению его системы управления.

Методы исследования. При решении поставленных задач использовались прямые методы анализа энергетических показателей вентильных преобразователей, аппарат рядов Фурье, элементы линейной алгебры. Достоверность полученных результатов проверялась математическим и физическим моделированием.

Достоверность результатов исследований. Сформулированные в диссертации подходы к решению поставленной задачи и выводы обоснованы теоретическими выкладками, проверены с помощью математического и физического моделирования и дали адекватные результаты.

Научная новизна полученных результатов заключается в следующем:

1. Предложены новые схемы регуляторов переменного напряжения (получено свидетельство на полезную модель и патент РФ).

2. Получены аналитические выражения для режима генерирования, позволяющие проводить анализ характеристик схем регуляторов в однофазном и трёхфазном варианте по первой и высшим гармоникам при любых параметрах силовых схем и нагрузки.

3. Получены аналитические выражения для режима рекуперации и режима параллельной работы новых регуляторов.

Практическая ценность работы.

1. Создан инструмент, позволяющий проводить анализ и сравнение различных вариантов однофазных и трёхфазных схем новых бестрансформаторных регуляторов переменного напряжения.

2. Предложены рекомендации по инженерному проектированию силовой схемы однофазного регулятора и по построению системы управления силовой схемой в составе кондиционера качества электрической энергии.

3. На основе аналитических расчётов даны рекомендации по управлению силовой частью трёхфазного кондиционера качества при парировании амплитудной и фазовой несимметрии входного напряжения. Практические результаты работы нашли отражение в учебном процессе в Новосибирском государственном техническом университете (НГТУ) в виде главы учебника и учебно-справочного пособия по курсу "Силовая электроника". Результаты работы переданы в ОАО "НЗХК" и в ЗАО "НОЭМА", г. Новосибирск, с целью создания опытных образцов кондиционеров качества электрической энергии на основе новых силовых схем.

На защиту выносятся:

1. Принципы построения новых силовых схем регуляторов переменного напряжения в однофазном и многофазном вариантах.

2. Методика расчёта токов и напряжений в новых силовых схемах по первой гармонике, методика определения гармонического состава входного тока и выходного напряжения силовых схем.

3 Результаты анализа характеристик схем с оптимизацией работы силовой схемы по рассчитанным показателям (регулировочная и внешняя характеристики, КПД, входной коэффициент мощности, фазовый сдвиг тока и напряжения на входе, суммарная установленная мощность реактивных элементов, коэффициенты гармоник входного тока и выходного напряжения).

4. Результаты моделирования кондиционера качества электрической энергии на основе новой силовой схемы и рекомендации по созданию системы управления для такого устройства.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Международной научно-технической конференции ЕРЕ-РЕМС '2000, Словацкая Республика, Кошице, 2000 г.; Международной научно-технической конференции «Проблемы современной электротехники», Киев, 2000 г.; Международной научно-технической конференции К01Ш8-2000, Корея, 2000 г.; 5-ой международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы электронного приборостроения» АПЭП-2000, Новосибирск, 2000 г.; Международной научно-технической конференции К01Ш8-2003, Корея, 2003 г.; Международной научно-технической конференции «Силовая электроника и энергоэффективность», Крым, 2003 г.; Международной научно-технической конференции «Электроэнергетика, электротехнические системы и комплексы». — Томск, 2003. Результаты работы использованы при выполнении научно-исследовательской работы (НИР) в рамках научно-технической программы МО РФ «Научные исследования высшей школы в области транспорта» по теме «Перспективные бортовые системы генерирования электрической энергии для летательных аппаратов. Этап 2. Автономная и параллельная работа» [10].

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 11 печатных работ, а также получен патент РФ на изобретение и свидетельство на полезную модель.

Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения, списка использованной литературы, содержит 207 страниц основного текста, 128 иллюстраций, 13 таблиц, 57 наименований использованной литературы, 4 страницы приложений.

Выводы по главе 5.

1. Наиболее оптимальный режим для схемы при рекуперации представляется следующим. Значение не ниже 0,4 при номинальном напряжении генератора 220 В, при меньших Р1* генератор существенно перегружен. Оптимальный фазовый сдвиг ег относительно е составляет 10-20 электрических градусов, в случае его увеличения или уменьшения генератор существенно перегружен. Суммарная установленная мощность накопительных элементов схемы по первой гармонике по отношению к мощности генератора в этом режиме не превышает 20 %.

2. Двухъячейковая схема по сравнению с обычной в режиме рекуперации показала следующие результаты. Двухъячейковая схема характеризуется отбором от генератора большей мощности при тех же значениях Р1*, более близким к единице косинусом сдвига тока и напряжения в генераторе и во входном источнике е. Суммарная установленная мощность накопительных* элементов в двухъячейковой схеме меньше в 2 раза, что объясняется уменьшением токовой загрузки элементов ячеек. Качество входной и выходной энергии в двухъячейковой схеме также выше из-за удвоения частоты пульсаций на входе и выходе.

3. Схемы с параллельным соединением двух регуляторов дают выигрыш в следующих показателях в режиме генерации: косинус фазового сдвига первой гармоники напряжения и тока на входе силовой схемы больше или равен косинусу нагрузки в более широком диапазоне изменения (в 1,5 раза); выигрыш по коэффициенту гармоник входного тока и выходного напряжения в 2.3 раза в зависимости от режима работы схемы, возможны режимы с очень низкими пульсациями, в принципе недостижимые в обычной схеме; ожидаемыми результатами также явились более высокий КПД, более "жёсткие" внешние характеристики, повышенные регулировочные характеристики, сниженная установленная мощность реактивных элементов. Данные свойства объясняются уменьшением внутреннего сопротивления двухъячейковой схемы.

4. При одинаковой нагрузке в двухъячейковой схеме по сравнению с обычной в два раза снижена токовая загрузка элементов. Это позволяет применять ключи на меньший ток и, как правило, с более высоким быстродействием. Появляется возможность дополнительно повысить частоту коммутации и, соответственно, качество входной и выходной энергии, а также снизить требования к фильтрующим элементам.

ГЛАВА 6. СТАБИЛИЗАТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ И КОНДИЦИОНЕР КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ.

В данной главе рассматривается модель стабилизатора переменного напряжения и кондиционера качества электрической энергии на основе нового регулятора переменного напряжения. Даются рекомендации по проектированию силовой схемы регулятора с учётом изученных характеристик. Приводятся результаты исследования экспериментального образца стабилизатора переменного напряжения на основе повышающего регулятора.

6.1. Стабилизатор переменного напряжения на основе новой силовой схемы.

Модель исследуемого стабилизатора амплитуды переменного напряжения, содержащая силовую схему и систему управления, показана на рис. 6.1. В качестве регулятора используется схема на основе преобразователя Кука. Система управления спроектирована в расчёте на реализацию на дискретных компонентах. Принципы, заложенные в ней, могут быть использованы при создании микропроцессорной системы управления, которая открывает более широкие возможности по управлению силовой схемой [56,57].

В системе управления использован интегральный регулятор И. Такой выбор обусловлен невысокой скоростью работы системы управления и простотой алгоритма управления. Коэффициент передачи регулятора И равен 75 и подобран экспериментально на модели как обеспечивающий оптимальное быстродействие при перерегулировании не более 10 %. Показанная на рис. 6.1 система управления работает следующим образом. Выходной сигнал с датчика напряжения подаётся на фильтр Ф и из него формируются два сигнала — выходное напряжение иф и его производная с1и(1)/си. Фильтр и формирователи этих сигналов могут быть совмещены и выполнены в виде двух ЯС-цепочек, интегрирующей и дифференцирующей. Эти два сигнала выпрямляются каждый своим выпрямителем, согласуются по амплитуде (усилители-согласователи С) и подаются через управляемые ключи на пиковый детектор ПД. Фазовый сдвиг между ними — 90 электрических градусов. То есть при переходе через ноль сигнала и(0 производная достигает максимума и наоборот, при нулевой производной максимален сигнал и(0, как показано на рис. 6.2. Сигнал выходного напряжения и его производная подаются также на компараторы К, выдающие импульсы при переходе сигнала через ноль. Этими импульсами управляются ключи, подключающие сигналы и(Х) и с1и(1)/ск на пиковый детектор. Ключ для и(1) управляется импульсами перехода через ноль производной и наоборот, как по

Рис. 6.2. Использование производной выходного напряжения для увеличения частоты его измерений. казано на рис. 6.1. Таким образом, с выхода пикового детектора ПД в установившемся режиме снимается информация об амплитуде выходного напряжения, которая изменяется четыре раза за период. Этот сигнал вычитается из сигнала задания изад и сигнал ошибки подаётся на интегратор И. Выходной сигнал интегратора используется для формирования управляющих импульсов для ключей силовой схемы регулятора. Это достигается сравнением его с линейно изменяющимся сигналом и получением на выходах компаратора К модулированных по ширине импульсов для ключей К1 и К2, как показано на рис. 6.1.

Ниже силовой схемы на рис. 6.1 показан узел начальной установки системы. Он может быть выполнен разными способами и предложенная реализация — один из вариантов. Этот узел выполняет две задачи. Одна — первоначальное включение системы в наиболее благоприятных условиях, которыми являет

600 0

-600 600 0

-600 600

Входное напряжение и ток

0 600 0

Выходное напряжение

Выход пикового детектора ПД

ТС^Л.;.I.

Выход интегратора И, формирование управления

Рис. 6.3. Работа стабилизатора переменного напряжения при провале во входном напряжении. ся переход сетевого напряжения через ноль, для минимизации переходных процессов. Вторая задача — перевод системы управления и силовой схемы в исходное состояние при провале сетевого напряжения, чтобы при скачкообразном появлении входного напряжения схема опять включилась с минимальными переходными процессами. Рассмотрим работу этого узла. Компаратор К выдаёт импульсы при переходе сетевого напряжения через ноль. Триггер сбрасывается в ноль при первоначальном включении системы схемой начальной установки НУ и устанавливается в единицу при поступлении импульса от компаратора К.

Выходной сигнал триггера используется . для управления системой. При • пропадании сетевого напряжения на длительное время (в модели задавался интервал 1Л периода сети) на элементе «И» (&) совпадут сигналы от компаратора К и блока задержки сигнала компаратора Зад, в котором и задаётся пороговое время срабатывания узла. В этом случае на выходе элемента «И» формируется единица, вызывающая через элемент «ИЛИ» ((Ж) сброс триггера. Сигналом триггера можно, например, отключать сигнал задания и сбрасывать интегратор. В этом случае силовая схема и система управления возвращаются в состояние, предшествующее подаче напряжения на вход силовой схемы. При появлении сетевого напряжения система вновь запускается в точке перехода сетевого напряжения через ноль сети и всё повторяется.

Рис. 6.4. Работа стабилизатора переменного напряжения при колебаниях входного напряжения.

На рис. 6.3 показаны временные диаграммы работы системы при провале во входном напряжении и последующем его восстановлении. Задержка в появлении выходного напряжения по отношению к восстановлению входного вызвана работой схемы начальной установки. Силовая схема работала в номинальном режиме, созфн==0,9, Рн=4,6 кВт.

На рис. 6.4 приведены временные диаграммы отработки стабилизатором напряжения колебаний амплитуды входного напряжения, номинальный режим, созфн=0,9, Рн=4,6 кВт.

Рис. 6.5 иллюстрирует возможности силовой схемы стабилизатора на

600 0

-600 600 0

-600 600

0 600

Входное напряжение и ток

Выходное напряжение

Выход пикового детектора ПД

1I м 1

Выход интегратора И, формирование управления 0

Рис. 6.5. ВЧ-пульсации на входе стабилизатора переменного напряжения. пряжения по фильтрации высокочастотных пульсаций на входе в номинальном режиме совфн=0,9, Рн=4,6 кВт.

Амплитуда пульсаций колебалась случайным образом (Гауссово распределение) от 0 до 60 В, частота менялась в диапазоне от 1000 до 10000 Гц. Показана также реакция схемы на провал входного напряжения и его скачкообразное включение в условиях ВЧ-пульсаций на входе.

Как показали результаты моделирования, силовая схема способна обеспечить в несколько раз большее быстродействие при использовании в системе управления микропроцессора для управления и АЦП для получения информации о форме входного и выходного напряжения.

6.2. Кондиционер качества электрической энергии на основе новой силовой схемы.

Создание системы управления, следящей за мгновенным значением выходного напряжения, позволит создавать кондиционеры качества электрической энергии, следящие не только за первой, но и за высшими гармониками напряжения на нагрузке. Модель такого устройства рассмотрена далее. В качестве силовой схемы используется регулятор переменного напряжения на основе схемы Кука. Для управления силовой схемой использовалась замкнутая по выходному напряжению система с ПИД-регулятором. Возможно также обратной связи по току накопительной индуктивности. Функциональная схема кондиционера качества электрической энергии с замкнутой по выходному напряжению обратной связью показана на рис. 6.6. Система работает следующим образом. Выходное напряжение фильтруется фильтром Ф, сравнивается с сигналом задания Цзад и сигнал ошибки подаётся на ПИД-регулятор. Компаратор К сравнивает сигнал "пилы" с выходным сигналом ПИД-регулятора и вырабатывает последовательность управляющих импульсов для ключей. Моделирование работы системы проводилось в программе Simulink пакета Matlab 6.1. Возможно введение в систему управле

Рис. 6.6. Структурная схема кондиционера качества электрической энергии. ния пороговых элементов, управляющих через вход У подключением соответствующих звеньев ПИД-регулятора в зависимости от величины сигнала ошибки. На рис. 6.7 показаны различные варианты некачественности входного на Пониженный вход 220 В, 50 Гц + 30 В, 250 Гц

Рис. 6.7. Отработка кондиционером качества электроэнергии различных искажений входного напряжения. пряжения и выходное напряжение кондиционера качества в установившемся режиме. Варьирование параметров ПИД-регулятора и величин порогов позволило добиться следующих показателей системы. Максимальная степень ослабления пульсаций составила 2 при частоте пульсаций 250 Гц на входе. При этом точность стабилизации выходного напряжения на уровне 220 В при отклонении входа на 45 В составила 5 В. Дальнейшее увеличение коэффициентов передачи звеньев в составе ПИД-регулятора приводит к неустойчивости системы, то есть необходим синтез регулятора, специально рассчитанного на работу с такими силовыми схемами. Частота коммутации в моделях составляла 10 кГц, повышение частоты коммутации должно повысить качество работы системы.

В состав кондиционера качества электроэнергии может быть введена схема начальной установки для уменьшения переходных процессов при первоначальном включении силовой схемы или при провалах сетевого напряжения. 6.3. Рекомендации по проектированию кондиционера качества электроэнергии.

В этом разделе приводятся рекомендации по проектированию однофазной силовой схемы регулятора переменного напряжения для кондиционера качества электроэнергии, а также рекомендации по созданию системы управления для него.

6.3.1. Силовая схема регулятора.

Рекомендации по проектированию представляют собой итерационный процесс задания параметров силовой схемы, выяснения её возможностей с заданными параметрами и коррекции этих параметров в нужную разработчику сторону. Можно рассмотреть это на примере. Приводимый пример далеко не исчерпывает возможностей по проектированию схем регуляторов. В принципе возможны и какие-то другие подходы и методики. Рассмотрим проектирование силовой схемы регулятора на основе схемы Кука для следующих параметров задания: диапазон входного напряжения 160-290 В; выходное напряжение 220 В; параллельная ЯЬ-нагрузка активной мощностью 10 кВт с косинусом 0,9; коэффициент гармоник входного тока 40 %; коэффициент гармоник выходного напряжения 2 %; частота коммутации 10 кГц.

Значение индуктивности накопительного реактора Ы задаём, исходя из наиболее оптимального для схемы режима 2*=30.40, выбирая значение 7*=30. Ъ* — отношение сопротивления нагрузки к сопротивлению накопительного реактора на частоте первой гармоники входного напряжения. Полное сопротивление нагрузки составляет в номинальном режиме 7=4,149 ом с учётом добавки в 5 % к выходной мощности на потери в схеме, отсюда Ь 1=0,44 мГн.

Оптимальным диапазоном по для схемы в режиме стабилизации выхода является р1*=0,4.0,6 при 7Л=30, в этом случае имеем минимум суммарной установленной мощности реактивных элементов и наилучший косинус фазового сдвига тока и напряжения на входе схемы.

По регулировочной характеристике проверяем, обеспечивает ли схема требуемое выходное напряжение при указанных колебаниях входа.с учётом введённых 5 % потерь. Можем также сразу оценить диапазон значений Р|*, в котором схема будет работать, обеспечивая требуемые выходные параметры по первой гармонике. При этом сразу необходимо задать какие-то значения для остальных параметров силовой схемы (Ь2, С1, С2). Задать Ь2 и С2 можно, например, исходя из того, что они выполняют в основном функции выходного фильтра нижних частот. Частота среза фильтра или резонансная частота контура Ь2С2 должна быть ниже частоты пульсаций (например, 5 кГц при частоте коммутации 10 кГц). Начальное значение ёмкости конденсатора можно задать равным, например, С2=20 мкФ. Отсюда Ь2=0,051 мГн. Значение ёмкости конденсатора С1 можно взять равным С2, то есть С 1=20 мкФ. Вообще ёмкость С1 может быть определена, исходя из допустимых пульсаций на конденсаторе С1 при его заряде постоянным током с амплитудой, равной току реактора Ь1, на интервале Р 1=1.

Проверка суммарной установленной мощности накопительных элементов по отношению к мощности в нагрузке даёт значение 0,09 в точке р1*=0,6. Входной косинус составляет 0,91 для р1*=0,6 и имеет индуктивный характер.

Коэффициент гармоник выходного напряжения в точке р1*=0,4 (наиболее тяжёлый случай в диапазоне р1*=0,4.0,6) составляет 35 % в номинальном режиме. То есть значения С2 и Ь2 нуждаются в коррекции. Корректируем их: С2=50 мкФ, Ь2=0,044 мГн - для удобства задаём индуктивности реакторов в схеме равными.

Проверка показала, что схема с новыми параметрами обеспечивает требуемое выходное напряжение по первой гармонике при указанных колебаниях входного напряжения. Суммарная установленная мощность накопительных элементов по отношению к мощности в нагрузке составляет 0,138 для р1*=0,4 (наиболее тяжёлый случай в диапазоне р1*=0,4.0,6 для Z*=30). Входной косинус схемы с новыми параметрами составляет , 0,916 для р1*=0,6 и имеет индуктивный характер.

Коэффициент гармоник выходного напряжения в точке р1*=0,4 (наиболее тяжёлый случай в диапазоне р1*=0,4.0,6) составляет 1,27 % в номинальном режиме.

Коэффициент гармоник входного тока в точке р1*=0,4 (наиболее тяжёлый случай в диапазоне р1*=0,4.0,6) составляет 28 % в номинальном режиме. То есть мы получили желаемые расчётные характеристики схемы, при этом параметры силовой схемы следующие: диапазон входного напряжения 160-290 В; выходное напряжение 220 В; параллельная ЛЬ-нагрузка активной мощностью 10 кВт с косинусом 0,9; коэффициент гармоник входного тока 28 %; коэффициент гармоник выходного напряжения 1,27 %; частота коммутации 10 кГц; потери в силовой схеме заданы на уровне 5 % от выходной мощности.

Проверка работы схемы на модели в номинальном режиме показала, что рассчитанные параметры соответствуют смоделированной работе схемы в номинальном режиме.

6.3.2. Система управления.

В качестве рекомендаций для создания системы управления можно сказать следующее:

1. Построение системы управления, замкнутой по мгновенному значению выходного напряжения, осложняется существенно нелинейным характером силовой схемы регулятора как объекта управления. Данный вопрос требует дополнительных исследований.

2. Возможно управление силовой схемой не непрерывным сигналом ошибки, как в модели кондиционера качества на рис. 6.6, а проинтегрированным дискретным сигналом ошибки с дискретизацией по уровню или по времени. Данный подход иллюстрируется временными диаграммами работы стабилизатора переменного напряжения, рассмотренного в разделе 6.1. Как показало моделирование, длительность таких интервалов может быть задана на уровне 0,25 мс в номинальном режиме, что существенно повысит быстродействие системы по сравнению с описанной в разделе 6.1.

3. Представляет интерес возможность применять для управления исследованными в работе регуляторами переменного напряжения наработки в области аналогичных регуляторов постоянного напряжения., включая и методики анализа силовых схем как объектов управления.

6.4. Экспериментальный образец стабилизатора переменного напряжения.

В процессе работы был создан экспериментальный образец (далее макет) стабилизатора переменного напряжения на основе силовой схемы повышающего регулятора переменного напряжения. Функциональная схема макета показана на рис. 6.8. Силовые транзисторы ШР740, драйвера Ж2117, Др1 и Др2 -пары драйверов, управляющие парами соответствующих ключей. СУ — система управления, собранная на операционных усилителях. Она не описана подробно, поскольку представляет собой стандартный формирователь импульсов с широтным регу

Ш740, И12117, С=3 мкФ, ЯС=100 ом, 1,5 мкФ Ь К2

Рис. 6.8. Функциональная схема экспериментального образца стабилизатора переменного напряжения на основе повышающего регулятора. лированием. В неё входит генератор пилообразного сигнала, который (сигнал) сравнивается с сигналом управления и формируются две инверсные последовательности импульсов Р1 и ¥2 заданной длительности. Частота импульсов регулируется в диапазоне 2-12 кГц. В системе управления реализована пауза между инверсными сигналами Р1 и Р2 для запирания силовых транзисторов, длительность паузы около 100 не. Пара драйверов Др2 гальванически развязана с системой управления. Входное напряжение силовой схемы составляет 26 В. В силовую схему введена КС-цепочка (100 ом, 1,5 мкФ) для сброса энергии из дросселя Ь во время паузы между импульсами управления. На рис. 6.9 показан внешний вид силовой схемы и системы управления экспериментального образца стабилизатора переменного напряжения в разобранном и собранном виде. На рис. 6Л 0 и рис. 6.11 показаны осциллограммы входных и вы

Рис. 6.9. Экспериментальный образец в разобранном и собранном виде. ходных токов и напряжений, снятые на частоте около 8 кГц. На рис. 6.12 показана форма напряжения на силовом транзисторе. На макете были проверены рассчитанные регулировочные характеристики, КПД, косинус сдвига тока и напряжения на входе регулятора при известном косинусе нагрузки. Ошибка между результатами эксперимента и расчётами составила 8.12 %.

Входное напряжение и ток

Рис. 6.10. Осциллограммы входного напряжения (выше) и входного тока (ниже).

Выходное напряжение и выходной ток

Рис. 6.11. Осциллограммы выходного напряжения (выше) и выходного тока (ниже).

Напряжение па транзисторе

Рис. 6.12. Напряжение на силовом транзисторе.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведённые исследования позволили получить в диссертационной работе .следующие основные результаты:

1. Показан принцип построения силовых схем бестрансформаторных регуляторов переменного напряжения на основе известных схем регуляторов постоянного напряжения.

2. Проведён анализ силовых схем, получены аналитические выражения для электрических характеристик регуляторов: внешняя, регулировочная, КПД, фазовый сдвиг первой гармоники напряжения и тока на входе схемы, суммарная установленная мощность реактивных элементов по отношению к мощности нагрузки, коэффициенты гармоник входного тока и выходного напряжения силовых схем регуляторов переменного напряжения при произвольных параметрах нагрузки и глубины регулирования.

3. Проведён сравнительный анализ силовых схем регуляторов переменного напряжения в режиме генерирования по исследованным электрическим характеристикам. Регулятор на основе схемы Кука, по рассмотренным в работе показателям, представляется птимальной для практического использования схемой.

4. Получены аналитические выражения для характеристик схемы в режиме рекуперации. Сформулированы рекомендации по управлению силовой схемой в режиме рекуперации энергии в сеть.

5. Получены аналитические выражения для исследованных электрических характеристик регуляторов при параллельной работе двух однотипных силовых схем.

6. Сформулированы рекомендации по инженерному проектирования силовой схемы однофазного и трёхфазного бестрансформаторного регулятора переменного напряжения с возможностью оптимизации силовой схемы по исследованным показателям.

7. Экспериментально подтверждены теоретические положения работы на основании исследований модели кондиционера качества электрической энергии и действующего макета стабилизатора переменного напряжения на основе нового регулятора переменного напряжения.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1. Горбань С. Н. Удельные энергетические и массогабаритные показатели элементов силовых схем вентильных преобразователей: учебно-справочное пособие по циклу дисциплин «Силовая электроника» / Горбань С. Н., Даниленко Д. В., Зиновьев Г. С., Обухов А. Е. - Бердск: Copy Center, 1996. - 58 с.

2. Зиновьев Г. С., Обухов А. Е. Повышающие широтно-импульсные регуляторы переменного напряжения // Научный вестник НГТУ. - 1997. — №3. с. . 111-120.

3. Зиновьев Г. С., Левин Е. Ю., Обухов А. Е., Попов В. И. Повышающе-понижающие регуляторы переменного напряжения и непосредственные преобразователи частоты // Электротехника. - 2000. — №11. — с. 16-20.

4. Зиновьев Г. С., Обухов А. Е., Отченаш В. А., Попов В. И. Бестрансформаторные повышающие и повышающе-понижающие регуляторы переменного напряжения // Проблемы современной электротехники: сб. науч. тр. — Киев, 2000.-Ч. 5, с. 36-39.

5. Obuhov A., Otchenash V., Zinoviev G. Buck-boost AC-AC voltage controllers // Proceedinds EPE-PEMC '2000. - Slovac Republic, Kosice, 2000. - V. 2, p. 194-197.

6. Ganin M., Levin E., Obuhov A., Popov V., Zinoviev G. New class of buck-boost AC-AC frequency converters and voltage controllers // Proceedings KORUS-2000. - Korea, Ulsan, 2000. V. 2, p. 303-308.

7. Обухов A. E. Повышающе-понижающий регулятор переменного напряжения с непрерывным входным током // Труды международной научно-технической конференции АПЭП-2000. — Новосибирск, 2000. — Т. 4, с. 115-118.

8. А. с. на полезную модель РФ 15943, МКИ Н 02 М 5/257. Многофазный регулятор переменного напряжения / Г. С. Зиновьев, А. Е. Обухов (РФ). Опубликовано 06.07.2000. - 4 с. 9. Пат. РФ 2191463, МКИ Н 02 М 5/257. Многофазный регулятор переменного напряжения / Г. С. Зиновьев, А. Е. Обухов (РФ). Опубликовано 2002, Бюл. №22. Приоритет 17.07.2000, № 2000118997 (РФ). - 4 с.

10. Перспективные бортовые системы генерирования электрической энергии для летательных аппаратов. Автономная и параллельная работа. Отчёт о НИР (промежуточ.) // М-во образования РФ; руководитель Г. С. Зиновьев. — № ГР 01.20.02.08663; Инв. № 02.20.02.04355. - Новосибирск: НГТУ, 2002. -111с.

11. Зиновьев Г. С., Обухов А. Е., Попов В. И. Трёхфазные бестрансформаторные транзисторные кондиционеры качества напряжения питающей сети // Силовая электроника и энергоэффективность: сб. науч. тр. - Крым, 2003. Ч. 4, с. 21-24.

12. Зиновьев Г. С., Обухов А. Е. Попов В. И. Однофазные бестрансформаторные кондиционеры качества напряжения питающей сети // Электроэнергетика, электротехнические системы и комплексы: сб. науч. тр. — Томск, 2003.

13. Obuhov A., Popov V., Zinoviev G. Transformless conditioners of quality of main voltage // Proceedings KORUS-2003 on CD. - Korea, 2003.

В работе [1] соискателем Обуховым А. Е. была собрана и обработана информация по электромагнитным компонентам устройств силовой электроники (трансформаторы и реакторы).

В работах [2,4-7,11-13] соискателем Обуховым А. Е. были выполнены расчёты и получены аналитические зависимости для приведённых характеристик регуляторов, выполнена проверка характеристик схем на модели.

В работе [3] соискателем Обуховым А. Е. была разработана методика анализа регуляторов переменного напряжения по первой гармонике, выполнены расчёты и получены аналитические зависимости для приведённых характеристик регуляторов, выполнена проверка характеристик схем на модели.

В работах [8,9] соискателем Обуховым А. Е. были выполнены расчёты и проведён сравнительный анализ предложенного регулятора с прототипом, выполнена проверка характеристик схем на модели.

В работе [10] соискателем Обуховым А. Е. выполнен обзор существующих технических решений, проведён анализ однофазных и трёхфазных регуляторов, получены характеристики силовых схем, выполнена проверка характеристик схем на модели.

1. ГОСТ 13109-97. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. — М.: Госстандарт, 1998.

2. Гельман М. В., Лохов С. П. Тиристорные регуляторы переменного напряжения. — М.: Энергия, 1975. — 104 с.

3. Липковский К. А. Трансформаторно-юпочевые исполнительные структуры преобразователей переменного напряжения. — Киев: Наукова думка, 1983.-216 с.

4. Стабилизаторы переменного напряжения с высокочастотным ши-ротно-импульсным регулированием /Кобзев А. В., Лебедев Ю. М., Михаль-ченко Г. Я. и др./ М.: Энергоатомиздат, 1986. — 152 с.

5. Северне Р., Блум Г. Импульсные преобразователи постоянного напряжения для систем вторичного электропитания. М.: Энергоатомиздат, 1988.-294 с.

6. Obuhov A., Otchenash V., Zinoviev G. Повышающе-понижающие регуляторы переменного напряжения. Buck-boost AC-AC voltage controllers И Proceedinds ЕРЕ-РЕМС '2000. Slovac Republic, Kosice, 2000. - V. 2, p. 194197.

7. Зиновьев Г. С., Обухов А. Е., Отченаш В. А., Попов В. И. Бестрансформаторные повышающие и повышающе-понижающие регуляторы переменного напряжения // Проблемы современной электротехники: сб. науч. тр. Киев, 2000. - Ч. 5, с. 36-39.

8. А. с. на полезную модель РФ 15943, МКИ Н 02 М 5/257. Многофазный регулятор переменного напряжения / Г. С. Зиновьев, А. Е. Обухов (РФ). Опубликовано 06.07.2000. 4 с.

9. Сокол Е.И., Архиереев А.П., Кипенский А.В., Король Е.И. Трёхфазные тиристорные преобразователи переменного напряжения с повышенным коэффициентом мощности // Проблемы современной электротехники: сб. науч. тр. Киев, 2000. - 4.1, с. 42-47.

10. Зиновьев Г.С. Основы силовой электроники: Учеб. пособие. — Изд. 2-е, испр. и доп. — Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2003. — 664 с. (Серия "Учебники НГТУ").

11. Jan Swensson, Ambra Sannino. Active Filtering of Supply Voltage with Series-connected Voltage Source Converter // Proceedings EPE-2001 on CD-ROM. Austria, Graz, 2001.

12. Elie Lefeuvre, Thierry Meinard, Philippe Viarouge. Fast Line Voltage Conditioners usind a New PWM AC Chopper Topology // Proceedings EPE-2001 on CD-ROM. Austria, Graz, 2001.

13. Dominsio Casadei, Gabriele Grandi, Claudio Rossi. A Parallel Power Conditioning System with Energy Storage Capability for Power Quality Improvement in Industrial Plants // Proceedings EPE-2001 on CD-ROM. Austria, Graz, 2001.

14. Elie Lefeuvre, Thierry Meinard, Philippe Viarouge. Robust Two-Level and Multilevel PWM AC Choppers // Proceedings EPE-2001 on CD-ROM. -Austria, Graz, 2001.

15. Ганин М.В., Зиновьев Г.С. Концепция обеспечения электромагнитной совместимости устройств силовой электроники с питающей сетью // Труды международной научно-технической конференции АПЭП-1998. — Новосибирск, 1998. Т. 7, с. 21-24.

16. Преобразователь переменного напряжения в переменное. АС/АС Converter: Заявка 0903841 ЕПВ, МПКМПК{6} H 02 M 5/293 / Suzuki Yasu-nobu, Sugawaro Isao; I-Hits Lab. Corp., Chiyoda Corp. — N 96916327:8; Заявл. 6.6.96; Опубл. 24.3.99.

17. Преобразователь (регулятор) переменного напряжения в переменное: Пат. 2119230 Россия, МПКМПК{6} H 02 M 5/257 / Генин А. И. N 5020053/09; Заявл. 3.1.92; Опубл. 20.9.98, Бюл. N 26.

18. Стабилизатор переменного напряжения: Пат. 2139563 Россия, МПКМГЩ6} G 05 F 1/30, H 02 M 5/12 / Говоров Ф. П.; Харьков, гос. акад. гор. х-ва. N 97103380/09; Заявл. 5.3.97; Опубл. 10.10.99, Бюл. N 28. •

19. Регулятор переменного напряжения с плавным пуском : Пат. 2149494 Россия, МПКМПК{7) H 02 M 5/22, 5/257 / Спиридонов А. Е. N 99116472/09; Заявл. 28.7.99; Опубл. 20.5.00, Бюл. N 14.

20. Дельта-регуляторы переменного тока / Лукин А. А., Кастров М. Ю., Малышков Г. М., Синяков В. В. // Практ. сил. электрон. — 2001. — N 2. — с. 6-9.

21. Кириенко В.П., Ваняев В.В., Шахов А.В. Широкодиапазонный стабилизатор переменного напряжения // АЭП-2001. Нижний Новгород, 12-14 сентября 2001. - с. 118.

22. Feduczak Z., Smolenski R., Storski К., Strzelecki R.Step down-up matrix converter // Proceedinds EPE-PEMC '2000. Slovac Republic, Kosice, 2000. -V. 8, p. 47-50.

23. Zbigniew Fedyczak, Marius Klitta, Ryszard Strzelecki. Three-Phase AC/AC Semiconductor Transformer Topologies and Applications // Proceedinds EPE-PEMC '2000. Slovac Republic, Kosice, 2000. - V. 2, p. 25-38.

24. Zbigniew Fedyczak, Ryszard Strzelecki, Leszek Frackowiak, Adam Kempski. An AC Voltage Transformation Circuits Based on Zeta or Sepic PWM AC Line Conditioners // Proceedings EPE-2001 on CD-ROM. Austria, Graz, 2001.

25. Зиновьев Г. С., Обухов А. Е. Повышающие широтно-импульсные регуляторы переменного напряжения // Научный вестник Hi ТУ. — 1997. — №3. с. 111-120.

26. Пат. РФ 2122274, МКИ Н 02 М 5/257. Регулятор переменного напряжения / Г. С. Зиновьев (РФ). Опубликовано 1998, Бюл. №32. — 4 с.

27. Fedyczak Z., Strzelecki R., Skorski К. Three-phase PWM AC Line conditioner based on the Kuk converter topology: study of the basic energetic properties // Proceedings EPE-99 on CD-ROM. Lausanne, 1999.

28. Анализ повышающей схемы для системы питания переменного тока / Wang Xuguang, Zhang Lailiang // Diangong dianneng xinjishu = Adv. Tech-nol. Elec. Eng. and Energy. 1999. — 18,1. - c. 12-15. - Кит.; рез. англ.

29. Регулируемые преобразователи переменного напряжения с промежуточным накоплением энергии / Костюченко Н. Б. // Техн. електродинам. -2000. 3. - с. 20-23. - рус.; рез. укр., англ.

30. Принцип построения преобразователей переменного напряжения в переменное с высокочастотной линией переменного тока / Chen Daolian, Li Lei // Diangong jishu xuebao = Trans. China Electrotech. Soc. 2001. - 16, N 6. — c. 25-30. - кит.; рез. англ.

31. Голубев В.В., Новский В.А., Попов А.В. Оптимальное импульсное регулирование переменного напряжения // Техшчна електродинамжа. — 2002. -№ 3. —с. 45-47.

32. Yasuhiro Okuma, Hiroshi Yamamoto, Yoshihiro Shoji. A Novel PWM Controlled AC-Chopper Circuit Based on DC-Clamped Bilateral Switching Circuit Topology And Its Typical Applications // Proceedings EPE-2001 on CD-ROM. — Austria, Graz, 2001.

33. P. Rodriguez, J Bergas, J.A. Gallardo. A New Positive Sequence Voltage Detector for Unbalance Power Systems // Proceedings EPE-PEMC-2002 on CD-ROM. Poland, Dubrovnik & Cavtat, 2002.

34. Lindemann A. A New IGBT with Reverse Blocking Capability // Proceedings EPE-2001 on CD-ROM. Austria, Graz, 2001.

35. Lindemann A., Pacas J. M. AC Controllers with Reverse Blocking IGBTs for Reduction of Mains Reaktive Power // Proceedings EPE-2001 on CD-ROM. Austria, Graz, 2001.

36. Дьяконов В. Simulink 4. Специальный справочник. — СПб.: Питер, 2002. 528 с.

37. Дьяконов В., Круглов В. MATLAB. Анализ, идентификация и моделирование систем. Специальный справочник. СПб.: Питер, 2002. — 448 с.

38. Герман-Галкин С. Г. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в Matlab 6.0: Учебное пособие. СПб.: КОРОНА принт, 2001. — 320 с.

39. Зиновьев Г. С. Прямые методы расчёта энергетических показателей вентильных преобразователей. Новосибирск: Изд-во Новосиб. ун-та, 1990. -220 с.

40. Зиновьев Г. С. Электромагнитная совместимость устройств силовой электроники (электроэнергетический аспект): Учеб. пособие. — Новосибирск: Изд-во НГТУ, 1998. 91 с.

41. Гречко Э. Н., Рядинских А. С. Анализ преобразовательных цепей и аппроксимация операторов. Киев: Наукова думка, 1982. - 223 с.

42. Руденко В. С., Жуйков В. Я., Коротеев И. Е. Расчёт устройств преобразовательной техники. Киев: Техшка, 1980. — 135 с.

43. Пат. РФ 2191463, МКИ H 02 M 5/257. Многофазный регулятор переменного напряжения / Г. С. Зиновьев, А. Е. Обухов (РФ). Опубликовано2002, Бюл. №22. Приоритет 17.07.2000, № 2000118997 (РФ). -4 с.

44. Зиновьев Г. С., Обухов А. Е., Попов В. И. Трёхфазные бестрансформаторные транзисторные кондиционеры качества напряжения питающей сети // Силовая электроника и энергоэффективность: сб. науч. тр. Крым,2003. Ч. 4, с. 21-24.

45. Зиновьев Г. С., Обухов А. Е. Попов В. И. Однофазные бестрансформаторные кондиционеры качества напряжения питающей сети // Электроэнергетика, электротехнические системы и комплексы: сб. науч. тр. — Томск, 2003.

46. Obuhov A., Popov V., Zinoviev G. Бестрансформаторные кондиционеры качества напряжения питающей сети. Transformless conditioners of quality of main voltage // Proceedings KORUS-2003 on CD-ROM. Korea, 2003.

47. Зиновьев Г. С., Левин Е. Ю., Обухов А. Е., Попов В. И. Повышаю-ще-понижающие регуляторы переменного напряжения и непосредственные преобразователи частоты // Электротехника. — 2000. — №11. — с. 16-20.

48. Обухов А. Е. Повышающе-понижающий регулятор переменного напряжения с непрерывным входным током // Труды международной научно-технической конференции АПЭП-2000. — Новосибирск, 2000. — Т. 4, с. 115-118.

49. Системы управления стабилизаторами переменного напряжения / Коробко Г. И., Попов С. В. // Тр. Волж. гос. акад. вод. трансп. 1999. - 283. — с. 69-72.

50. Системы управления стабилизаторами переменного напряжения / Коробко Г. И., Попов С. В. // Тр. Волж. гос. акад. вод. трансп. 1999. - 283, 4.4.-с. 69-72.