автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.12, диссертация на тему:Индуктивно-ключевой формирователь асимметричного квазисинусоидального тока для электрохимических технологий

На правах рукописи

Гребенников Виталий Владимирович

ИНДУКТИВНО-КЛЮЧЕВОЙ ФОРМИРОВАТЕЛЬ АСИММЕТРИЧНОГО КВАЗИСИНУСОИДАЛЬНОГО ТОКА ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ

Специальность 05.09.12 — Силовая электроника

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Томск-2006

Работа выполнена в Томском политехническом университете

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

|Багинский Борис Антонович!

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор,

Обрусник Валентин Петрович

Кандидат технических наук Поляков Николай Петрович

Ведущая организация: ФГУП НПЦ «Полюс», г. Томск

Защита диссертации состоится 9 ноября 2006 г. в 9 часов на заседании диссертационного совета Д 212.268.03 в Томском государственном университете систем управления и радиоэлектроники по адресу: 634050, г. Томск, пр. Ленина, 40, ауд. 230.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники

Автореферат разослан « £> » октября 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, доцент

Р.В. Мещеряков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В настоящее время в различных областях промышленности, науки и техники широко ■ применяются электротехнологические установки различного назначения {индукционный нагрев материалов, электросварка, электроэрозионная обработка металлов, заряд накопителей электрической энергии, электрокоагуляция и т.д.). Неотъемлемой частью любой электротехнологической установки является источник питания, преобразующий электрическую энергию первичного источника в энергию требуемого для нормального функционирования установки вида и качества. Источник питания занимает до 80% общего объема оборудования и в значительной мере определяет массо-габаритные и стоимостные параметры, а также надежность всей установки. В зависимости от величины внутреннего сопротивления источники электропитания делятся на две группы: источники напряжения и источники тока. Наибольшее распространение на практике получили источники напряжения, характеризующиеся относительно малым значением внутреннего сопротивления. Схемотехника этих устройств хорошо разработана и подробно описана в технической литературе. Источники тока, обладающие относительно большим внутренним сопротивлением, напротив, изучены достаточно слабо и распространены в меньшей степени, что объясняется сложностью электромагнитных процессов, протекающих в этих устройствах. Однако, в ряде областей электротехники (электрофизика, электрохимия и пр.) имеются задачи, эффективное решение которых возможно лишь при использовании источников тока.

Широкое распространение источники тока получили в системах электропитания для электрохимических технологий, где предпочтительной формой рабочего тока является асимметричный переменный ток. Это обусловлено тем, что электрохимические процессы, осуществляемые с использованием такого тока, обладают несомненными преимуществами по сравнению с процессами на постоянном токе: уменьшается время протекания процесса, появляется возможность селективного выделения химических элементов из многокомпонентных растворов, улучшается качество конечного продукта и т.д. Учитывая большое социальное значение электрохимических технологий (очистка природных и сточных вод, электрохимическая активация, катодное осаждение и анодная обработка металлов и др.) и практическое . отсутствие высокоэффективных источников питания для их реализации, задача создания простых, надежных источников электропитания с характеристиками источника тока для ведения электрохимических процессов, обладающих хорошими технико-экономическими показателями, является актуальной.

Целью работы является разработка и исследование индуктивно-ключевого формирователя асимметричного квазисинусоидального тока (АКТ) для электрохимических технологий.

Поставленная цель потребовала решения следующих задач:

- исследование импеданса электрохимической ячейки-электрокоагулятора, как нагрузки формирователя тока;

- выявление требований, предъявляемых к источникам питания с выходным асимметричным синусоидальным током, используемым для ведения электрохимических процессов;

- разработка схемотехнического решения формирователя АКТ;

- анализ схемы формирователя и получение основных расчетных соотношений;

- создание математических и натурных моделей формирователя;

- исследование с помощью моделей предложенного формирователя;

- разработка инженерной методики расчета схемы формирователя АКТ.

Методы исследования. Теоретические исследования проводились с использованием аппарата дифференциальных уравнений и численных методов. При расчетах и моделировании широко применялись программы математического моделирования МаЛСАБ и схемотехнического моделирования РБрюе. Результаты расчетов и моделирования подтверждены экспериментально.

Достоверность полученных результатов подтверждается сравнением данных, полученных расчетным путем с результатами исследований, проведенных на действующем образце прибора.

Научная новизна состоит в том, что:

- получены расчетные соотношения для определения основных параметров предложенной схемы формирователя АКТ;

- обосновано введение в схему формирователя АКТ дополнительного источника питания для формирования малой полуволны выходного тока; определена величина напряжения дополнительного источника, обеспечивающая одинаковый спектральный состав большой и малой полуволн формируемого тока;

- созданы математические модели, адекватно, с учетом принятых допущений, отражающие процессы, происходящие в исследуемой схеме формирователя;

- проведена оценка качества формы тока, формируемого индуктивно-ключевым преобразователем, по величине коэффициента гармоник выходного сигнала.

Практическая ценность. В результате проведенных исследований:

- предложена и исследована новая схема индуктивно-ключевого формирователя АКТ, защищенная свидетельством на полезную модель;

- разработана инженерная методика расчета формирователя АКТ;

- на основе предложенной схемы формирователя разработаны действующие образцы преобразователей, внедренные в производство.

Основные положения, выносимые на защиту: 1. Предложенный индуктивно-ключевой преобразователь позволяет эффективно формировать асимметричный квазисинусоидальный ток с требуемыми для электрохимических технологий параметрами.

2. Для получения коэффициента гармоник симметричного квазисинусоидального тока, формируемого индуктивно-ключевым преобразователем, не более 12%, при коэффициенте пульсаций тока, не превышающим 30%, необходимо обеспечить превышение периода

■формируемого тока над постоянной времени токоформирующей цепи не менее чем на порядок при минимальном сопротивлении нагрузки.

3. Для снижения динамических потерь в ключах формирование малой полуволны асимметричного квазисинусоидального тока целесообразно осуществлять от дополнительного источника, постоянное напряжение которого меньше напряжения основного источника в число раз, равное коэффициенту асимметрии полуволн формируемого тока.

Личный вклад автора. Постановка задач в данной работе произведена д.т.н., профессором Багинским Б.А. Завершение работы осуществлялось под руководством к.т.н„ доцента кафедры промышленной и медицинской электроники Томского политехнического университета Ярославцева Е.В. Личный вклад автора заключается в следующем:

— разработка схемотехнического решения индуктивно-ключевого формирователя АКТ;

— обоснование требуемой величины напряжения дополнительного источника питания формирователя, обеспечивающей одинаковый спектральный состав большой и малой полуволн формируемого тока;

— создание математических и схемотехнической моделей предложенного формирователя тока;

- разработка инженерной методики расчета формирователя АКТ;

— создание опытных образцов формирователей асимметричного квазисинусоидального тока и их экспериментальное исследование.

Реализация результатов работы. Результаты диссертационной работы использованы при разработке источников питания электрокоагуляторов, предназначенных для ведения различных видов электрохимических процессов (электрокоагуляция, электрохимическая активация, селективное выделение элементов из многокомпонентных растворов и др.)

Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на:

- 6, 9-12 Международной научно-практической конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии». Томск, 2000-2006 гг.;

- XVI научно-технической конференции «Электронные и электромеханические системы и устройства», Томск: НПЦ «Полюс», 2000 г.;

- the 5th Korea-Russia International Symposium on Science and Technology (Korus-2001), Tomsk, 2001.

Публикации. По результатам выполненных в диссертации исследований опубликовано 12 печатных работ, в том числе получено 2 свидетельства на полезную модель.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав,

заключения и приложений, содержит 169 страниц основного машинописного текста, 8 страниц приложений, список литературы из 116 наименований, 57 рисунков и 14 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Im\ 4,2 /

/Т t

Во введении обоснована актуальность проводимых исследований, сформулирована цель диссертационной работы и основные задачи, решаемые для ее достижения. Дано краткое содержание глав, используемых методов исследования. Изложены научные и практические результаты, полученные в работе, а также основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе рассмотрены характеристики и параметры асимметричного переменного тока, используемого в ряде электрохимических процессов. Под асимметричным переменным током (АПТ) понимается двухполярный ток, среднее значение которого за период отличается от нуля. Проведенный литературный обзор показал, что ''"

процессы, основанные на явлении электрохимического резонанса, наиболее эффективны при исполь- ^

зовании асимметричного синусоидального тока

(ACT), показанного на рис. 1. Основными параметрами такого тока

являются: период повторения Т, амплитуда большой /т1 и малой Iml полуволн, среднее и действующее значение каждой из полуволн, асимметрия полуволн S, определяемая отношением зарядов Ql и QJt переносимых за период прямым и обратным токами, соответственно:

S = QjQ2 = IJIm2.

Рассмотрены области применения асимметричного переменного тока и выявлены требования к параметрам АПТ ряда электрохимических процессов (катодное осаждение металлов, анодная обработка металлов, заряд аккумуляторов, электрообработка жидкостей): диапазон частот АПТ -22 880 Гц, допустимое отклонение частоты — 0.2 + 4.5%, наиболее часто используемый диапазон асимметрии — 7-^-11, диапазон изменения плотности тока - 0.2 А/дм2 30 А/дм2.

На основании результатов экспериментальных исследований электрохимическую ячейку (ЭХЯ) - элекгрокоагулятор, как нагрузку источника питания, можно представить в виде последовательной схемы замещения (рис. 2), в которой нелинейный резистор R„ отражает активные потери в ячейке, а источник напряжения Ей - наличие в нагрузке противо-ЭДС.

Рис. 1. Форма асимметричного синусоидального тока

Рис. 2. Схема замещения химической ячейки

Поскольку величина противо-ЭДС (около 1.5 В) почти на два порядка меньше амплитуды переменной составляющей напряжения на ячейке, источником ЭДС в схеме замещения ЭХЯ без большой погрешности можно пренебречь. При рассмотрении электромагнитных процессов,

происходящих в преобразователе, формирующем рабочий ток

электро- электрохимической ячейки, сопротивление нагрузки преобразователя можно полагать постоянным, поскольку время изменения сопротивления ячейки (единицы-десятки минут) многократно превышает период рабочего тока.

Выявлены требования, предъявляемые к источникам питания для электрохимических процессов. Наряду с общепринятыми отличительными требованиями являются обеспечение токового выхода, требуемой формы выходного тока, регулировки величины асимметрии, амплитуды полуволн, частоты.

Проведен сравнительный анализ методов формирования асимметричного квазисинусоидального тока и реализующих их устройств. Методы формирования ACT можно разделить на прямые и с промежуточным звеном постоянного тока. В основе прямых методов лежит преобразование напряжения питающей сети в ACT, частота которого определяется самой сетью. Способы с промежуточным звеном постоянного тока используют дополнительное преобразование переменного напряжения питающей сети в постоянное напряжение, а затем - в асимметричный синусоидальный ток.

Большой интерес представляют формирователи с промежуточным звеном постоянного тока, поскольку позволяют формировать ACT заданной частоты, формы и качества при достаточно высоком КПД устройства.

Рассмотрена возможность формирования ACT однозонными и многозонными преобразователями на основе известных модуляционных методов формирования синусоидального напряжения. Фактически данные формирователи являются источниками напряжения. Введение обратной связи по току позволяет поддерживать выходной ток неизменным в некотором диапазоне значений сопротивления нагрузки, что придает преобразователю свойства источника тока. Однозонные формирователи асимметричного синусоидального напряжения с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) при формировании малой полуволны имеют общие недостатки, связанные с повышенными требованиями к частотным свойствам ключей, наличием фильтра, а также сложностью системы управления и обеспечения регулировки частоты и заданного коэффициента гармоник при изменении сопротивления нагрузки.

Формирование асимметричного синусоидального напряжения в

многозонных преобразователях возможно при использовании амплитудно-импульсной, ступенчатой, импульсно-кодовой и многозонной импульсной

модуляции. В этом случае наличие выходного фильтра является необязательным. Использование многозонных преобразователей нецелесообразно вследствие

повышенных массо-габаритных показателей, связанных с большим количеством ключей и работой сердечника трансформатора на частном магнитном цикле, что дополнительно ведет к удорожанию схемы.

Построение формирователей с «чисто» токовым выходом возможно при использовании индуктивных токоформирующих цепей, поскольку индуктивные элементы по своей природе являются токовыми. Управление током по заданному закону осуществляется на базе индуктивно-ключевых структур — цепей, обязательными элементами которых, определяющими основные процессы, являются дроссели и ключи.

Схема индуктивно-ключевого формирователя асимметричного квазисинусоидального тока показана на рис. 3, а. Принцип действия заключается в следующем. Вследствие цикличного подключения диагонали моста к источнику постоянного напряжения транзисторами УТ\, УТ* (или КГ2, УТз), ток в нагрузке многократно возрастает и спадает в течение полупериода формируемой синусоиды. В результате большого количества циклов работы ключей в каждом полупериоде синусоиды в нагрузке формируется ток асимметричной квазисинусоидальной формы (рис. 3, б). Длительность открытого и закрытого состояния ключей в работающей диагонали моста определяется требуемым законом управления.

Данный преобразователь позволяет реализовать релейный метод формирования тока, получивший широкое распространение в ключевых усилителях и активных корректорах коэффициента мощности. Достоинствами метода является отсутствие специального фильтра, возможность относительно простой реализации всех необходимых регулировок выходного тока.

Вторая глава посвящена исследованию индуктивно-ключевого

Рис. 3. Схема индуктивно-ключевого формирователя асимметричного квазисинусоидального тока

'¿-' н

0.02 0.016 0.012 0.008 0.004 0

0.2

0.4

0.6

0.8

а)

2< I

0.2

0.4

0.6

0.8

I I 1

б)

г с

1 1

1 1 V / / * N V е

\ < .

к-1

ч:- —*з V

0.2

0.4

0.6

0.8

В)

Рис. 4. Схема индуктивно-ключевого формирователя однополярного тока

Рис. 5. Зависимость относительного времени нарастания (а) и относительного времени спада (б) тока дросселя, относительной длительности цикла (в) от относительной текущей фазы при А"п„ = 0.2, ¡7* = 0.8 и различных значениях 5: 1-5 = 50; 2-3 = 200; 3-5 = 400

формирователя асимметричного квазисинусоидального тока. Для анализа использована схема индуктивно-ключевого формирователя однополярного тока (рис. 4, а). Метод формирования тока в нагрузке заключается в управлении

величиной тока токоформирующего дросселя путем регулирования по нужному закону длительностей открытого и закрытого состояния ключа К и поясняется диаграммами токов и напряжений, приведенными на рис. 4, б. В результате большого количества циклов работы ключа в нагрузке формируется ток, усредненное значение которого (на рис. 4, б показано штриховой линией) соответствует полупериоду синусоиды. Для наглядности частота переключений ключа выбрана относительно невысокой. При описании принципа действия схемы и выводе расчетных соотношений использовались общепринятые допущения и специально введенные обозначения: ¿нуч>(/) = ^уср(г) = /я8шшг -усредненное значение тока дросселя и нагрузки, в идеале представляющего собой заданную полуволну синусоиды с амплитудой 1т, угловой частотой со и

периодом Т\ г, (/) = —¿ + г'„ уср (í) = + L sincDÍ . h (0 = —^+ К уср (') =

= —^ + /msinco/ — соответственно верхний и нижний пороговые уровни,

ограничивающие пульсации тока дросселя относительно значения /llycp(f); AlL = гj(í) — /2(í} - заданный размах пульсаций тока дросселя; Кт = ЫL/Im -коэффициент пульсаций тока дросселя и нагрузки; U* = Im-RH/E = Umil/E ~ нормированная амплитуда выходного напряжения; v = oí/тс - относительная текущая фаза.

Для формирования заданной полуволны тока на временном интервале Г/2 требуется N циклов переключения ключа, каждый текущий цикл с номером i состоит из двух переходных процессов: нарастания и спада тока дросселя. Буквенный индекс «н» или «с», находящийся в обозначении параметров, указывает на этап нарастания или спада тока дросселя, соответственно.

Основные математические соотношения получены путем расчета переходных процессов в схеме, изображенной на рис. 4, а. В результате проведенного анализа получены расчетные соотношения, справедливые для i-го цикла (кроме выражения для начального тока дросселя в первом цикле. При

ДL

- закон изменения тока дросселя на этапе нарастания:

R

R

- закон изменения тока дросселя на этапе спада:

• трансцендентное уравнение для расчета времени нарастания тока 1н1: 1+ -0.5С/*АГпл+С/*8т271^7;/ -1

+U * sin2Tt

■е"-Л8 = 0.5 U*K„ +

2Х*

„ к/-' ; ■■ „

- трансцендентное уравнение для расчета времени спада тока tci:

' t-1

^ 'К,

0.5АГ„„ + sin 2л

2Х*|+*. *

j-1

■ : 1 j-I ■

где т* = т/Г - относительная постоянная времени; 8 = 1/т * - Г/т — коэффициент затухания переходного процесса, величина обратная относительной постоянной

времени;

'н- -

600

360

N

К

_ _ - *

8

10 50 100 150 200 250 300 350 400 Рис. 6. Зависимость количества циклов

относительное . время

нарастания тока дросселя; 4gg T%i* = l/f*,*= у ^iT^t^+t,,*-относительная длительность 240 цикла; tc,* = tcl/T - ш

относительное время спада тока дросселя; о

относительная локальная

переключения ключа от коэффициента затухания частота переключения. при Кпл = 0.2 и различных значениях U*:

Полученные трансцен- i _ ц* = о.1; 2- U* = 0 5; 3 -1/* = 0.8 дентные уравнения были решены численными

методами с помощью математического пакета Mathcad 2001 i Professional. Зависимости, отражающие результаты решения, приведены на рис. 5.

Характер изменения временных параметров переходных процессов от текущей фазы при АГпл-0.2, U* =0.8 обусловлен, в: основном, величиной напряжения, прикладываемого.к дросселю в каждом циклеработы

600 450 300 150 0

л-

- - - л.;;. А... ч\

•—. - V

0.2

0.4 < 0.6

0.8

Рис. 7. Зависимость относительной локальной частоты переключения ключа от относительной текущей фазы при ДГш, = 0.2, 5=100 и различных {/: 1 - и =0.1; 2 -V' = 0.3; 3 - У* = 0.5; 4 -1/ = 0.8; 5 - и" = 1.0

ключа и величиной 5.

На рис. 6 представлена зависимость количества циклов переключения ключа N от 5. Видно, что с увеличением коэффициента затухания 5 (т.е. уменьшением постоянной времени токоформирующей цепи) количество циклов переключения ключей N возрастает практически по линейному закону.

Использование трансцендентных выражений (назовем их «точными») неудобно на практике, поэтому для проведения инженерных расчетов получены приближенные выражения, описывающие взаимосвязь между параметрами, входящими в уравнения, в явном виде. Это потребовало введения дополнительных к ранее принятым допущений: а) длительность текущего цикла работы ключа много меньше периода формируемой синусоиды, т.е. Тк«Т\ б) за время текущего цикла работы ключа выходное напряжение формирователя не меняется; в) ток нагрузки меняется по синусоидальному законут.е. его пульсации, обусловленные переключениями ключа, бесконечно малы. Приближенные выражения, полученные с использованием указанных допущений, имеют вид:

г г л г г * ■ ... 'ч

5-(l-t/*sinco/,)' с' б-sincof,' К 5-fsincof, -U*sin}<üt.)

Y ♦ =_ пл_. у * _ V_;_Ч_

*' S-^sinof,-¡У*sin2cof()' *' КПЛ

Исследования показали, что результаты расчетов, проведенных по приближенным выражениям, хорошо согласуются с результатами, полученными при использовании точных уравнений.

Наиболее важными для практики являются сведения о локальной частоте переключения ключа f** на полупериоде формируемой синусоиды, позволяющей определить требования, предъявляемые к частотным свойствам транзисторов, и оценить величину динамических потерь в них. Зависимость /,* = /(v), построенная по приближенной формуле, приведена на рис. 7. «Классическое» исследование функции на экстремумы дало следующие результаты:

- при значениях U*> 0.5 наблюдаются два совпадающих по величине максимума и локальный минимум частоты

f /«"al _ f* maxi__8 + fit min _ 8 ' (l ~ U *) _

Л-1 - f - f ~ 4-U*-Km' f Km '

- при значениях U* < 0.5 для единственного максимума справедливо

JvLtnax /» г*

J Kw,

Для коэффициента пульсаций Km < 0.3 установлено минимальное количество циклов переключения ключа Nml„ = 12, при котором приближенные соотношения позволяют определить значения максимальных частот при любой величине U* с погрешностью не более 10%.

Из графиков, представленных на рис. 7, следует, что с уменьшением нормированной амплитуды выходного напряжения Ц* значение^* возрастает. Следовательно, формирование малой полуволны тока в схеме, изображенной на рис. 3, а, при прочих равных условиях осуществляется с существенно большей локальной частотой переключения ключей, чем частота, с которой переключаются ключи при формировании большой полуволны. Для устранения указанного недостатка предложена новая схема индуктивно-ключевого формирователя, в . которой формирование малой полуволны тока осуществляется от дополнительного источника с относительно небольшим напряжением Е2 < Е1 (см. рис. 8).

Принцип действия предложенного формирователя заключается в следующем. При формировании большой полуволны выходного тока работают ключи К] и К*, а К2 и Кз все время разомкнуты. В течение всего полупериода ключ К\ замкнут, а ключ К^ многократно переключается., с изменением длительностей замкнутого и разомкнутого состояний по заданному закону. При замкнутом состоянии ключа Кц происходит накопление энергии в дросселе на этапе нарастания его тока, а при разомкнутом - сброс энергии в нагрузку через ключ К] и обратный диод К£>3. Диод УВ5 защищает дополнительный источник Е2 от протекания встречного тока от основного источника Ех.

При формировании малой полуволны в работу вступают ключи К2 и Къ, а К\ и К4 все время выключены. Ключ Кг находится в замкнутом состоянии в течение всего полупериода формируемой синусоиды. Переключение ключа К} происходит в соответствии с требуемым законом управления. В замкнутом состоянии ключа Кз дроссель Ь накапливает энергию вследствие протекания тока от источника Ег. При размыкании Къ ток дросселя замыкается через ключ и диод К04, и энергия дросселя сбрасывается в нагрузку. После завершения процесса формирования полуволны тока наступает технологическая пауза tn (все ключи разомкнуты), во время которой оставшаяся в дросселе энергия рекуперирует в источник Е\ через диоды УО\ и К04..

Исследования показали, что величину напряжения дополнительного источника целесообразно выбирать равной Е2 = Е1 /Б {3 — величина асимметрии

Рис. 8. Индуктивно-ключевой формирователь асимметричного квазисинусоидального тока с дополнительным источником питания

Рис. 9.

Схема

формирователя

однополярного тока на ЮВТ транзисторе

полуволн тока). В этом случае при одинаковых коэффициентах пульсаций формируемого тока обеих полуволн обеспечивается равенство нормированных амплитуд выходного напряжения на нагрузке £/* = !/„* = 1т2 ■Ии/Е2, что обусловливает равное количество циклов переключения ключей на обоих полупериодах формируемого сигнала, одинаковый спектральный состав большой и малой полуволн и равенство потерь мощности, затрачиваемой на управление ключами (для полевых или ЮВТ транзисторов).

Для определения

величины динамических потерь, выделяющихся в транзисторе при формиро- 0.06 вании полуволны квазисинусоидального тока, была 004 использована базовая схема, представленная на рис. 9. Формулы для расчета потерь 0.02 получены по известным методикам с учетом принятых допущений: 0

частотные свойства обратного диода намного лучше частотных свойств транзистора; во время переключения транзистора его ток меняется по линейному закону, а ток дросселя 40 сохраняется неизменным. С использованием полученных зо выражений была проведена сравнительная оценка

уровней динамических

потерь, выделяющихся в ключе, для двух случаев: 1) формирование малой полуволны асимметричного квазисинусоидального тока осуществляется от основного источника £1 (величина потерь в этом случае

► * к дин1 »

р * г кдин2

—

£

10

п

12

Рис. 10. Зависимость нормированной мощности динамических потерь при формировании малой полуволны тока (Кпл = 0.2 и 6 = 100) от асимметрии:

Рис. 11. Зависимость отношения мощностей динамических потерь от асимметрии при 6= 100, Кпл = 0.2, Ц* = 0.8

обозначена /^„„i);

2) малая полуволна тока формируется от дополнительного источника с напряжением E2=EjS, при этом в транзисторе выделяется динамическая мощность РКдИн2.

Результаты проведенных исследований, полученные с использованием справочных данных реального транзисторного IGBT модуля 2MBI75N120, представлены на рис. 10, 11. На графиках обозначено: /\дин|*, Ркдт2* -мощности динамических потерь в ключе в первом и втором указанных случаях, соответственно, отнесенные к потерям ЛсДИН) выделяющимся в транзисторе при формировании большой полуволны асимметричного квазисинусоидального тока; D = Р^тл1/РхшЛ •

Анализ представленных зависимостей показал: 1) использование дополнительного источника с напряжением в S раз меньшим напряжения основного источника для формирования малой полуволны АКТ с асимметрией S позволяет снизить динамические потери в ключе в S2 раз по сравнению с динамическими потерями при формировании большой полуволны тока от основного источника; 2) динамические потери в ключе при формировании малой полуволны АКТ с реальной асимметрией полуволн, изменяющейся от 6 до 12, от дополнительного источника, приблизительно в 17 + 36 раз (при U* — 0.8, Кпл= 0.2, 5 = 100) меньше динамических потерь при формировании этой же полуволны от основного источника.

Для проверки справедливости теоретических соотношений, полученных в ходе анализа электромагнитных процессов в токоформирующей цепи предложенного формирователя АКТ, и результатов численных расчетов, выполненных по этим соотношениям в пакете Mathcad 200Ii Professional, было проведено схемотехническое моделирование формирователя в программе PSpice пакета прикладных программ OrCAD. С целью верификации результатов моделирования сравнивались значения временных параметров переходных процессов в схеме /„*, tc*, Тк* и f* для произвольно заданных значений относительной текущей фазы v = 0.25; 0.5; 0.75 и трех вариантов значений U* = 0.8;0.5;0.2. Кроме того, сопоставлялось количество циклов переключения силового ключа на полупериоде формируемой квазисинусоиды при указанных значениях U* и различных 5. Проведенными исследованиями установлено, что расхождение результатов, полученных различным путем, составляет не более 9% по всем рассмотренным параметрам.

Проведена оценка качества тока, формируемого индуктивно-ключевым преобразователем, по величине коэффициента гармоник Кг выходного сигнала. На величину Кт асимметричного квазисинусоидального тока влияют два фактора: 1) неидеальность (отличие от идеальной синусоиды) каждой из формируемых преобразователем полуволн тока, обусловленная используемым принципом формирования; 2) асимметрия полуволн тока S. С помощью схемотехнического моделирования исследовано влияние каждого из указанных факторов по отдельности на коэффициент гармоник АКТ, формируемого

предложенной схемой.

Влияние первого фактора на коэффициент гармоник АКТ исследовалось при асимметрии 5'= 1, при этом параметры элементов модели формирователя были скорректированы таким образом, чтобы выходной ток приобрел симметричную квазисинусоидальную форму. Поскольку в известной литературе, посвященной электрохимическим процессам с использованием АКТ, отсутствуют требования, предъявляемые к качеству формы полуволн рабочего тока, за предельно допустимое значение коэффициента гармоник симметричного квазисинусоидального тока (СКТ) была принята величина: АГгпр<ш = 12%. Указанное значение согласно ГОСТ 13109-97 соответствует предельно допустимым искажениям формы сетевого напряжения 380 В; 50 Гц, наиболее часто выступающего в качестве первичного источника питания и формирующего рабочий ток в простейших электрохимических установках.

Результаты проведенного схемотехнического моделирования представлены на рис. 12. Из графиков следует, что для уменьшения коэффициента гармоник формируемого тока необходимо выбирать относительно небольшой коэффициент пульсаций тока Кш, снижать нормированную амплитуду выходного напряжения V* и увеличивать коэффициент затухания 5. Однако, при этом увеличивается количество циклов переклю- -10 15 20 25 30 3 5 40 45 50 5 5 60 65 70 75 80 85 90 95 100 чения N силовых 6)

транзисторов, а, следо- рис 12. Зависимость коэффициента гармоник (сплошная вательно, растет линия) и количества переключений ключа (пунктир) от

средняя частота работы коэффициента затухания для К„„ = 0.3 (а) и К„„ = 0.2 (б) при

разных Ц*-Л-и* = 0.8; 2 - Ц* = 0.5; 3 - Ц* = 0.2

ключей /„ср =2- N ■ f и, соответственно, мощность динамических потерь, выделяющаяся в них при переключении. Приведенные зависимости путем несложных расчетов с перебором вариантов позволяют на практике подобрать подходящее значение коэффициента затухания 5, обеспечивающее сравнительно небольшие потери в ключах и значение коэффициента гармоник формируемого тока с учетом всего комплекса параметров: расчетной мощности токоформирующего дросселя, величины коэффициента гармоник, средней частоты переключения транзисторов и потерь в них. Исследования показали, что рекомендуемые для использования на практике значения коэффициента пульсаций в большинстве случаев лежат в диапазоне Кт - 0.2 4- 0.3, при этом для обеспечения заданного Кг коэффициент затухания 5 должен быть не менее 10 при минимальном сопротивлении нагрузки.

Сравнение спектральных составов асимметричного синусоидального тока, асимметричного квазисинусоидального тока и симметричного квазисинусоидального тока показало, что коэффициент гармоник асимметричного тока в основном определяется второй гармоникой. Вследствие того, что веса вторых гармоник в спектрах ACT и АКТ близки по величине, коэффициенты гармоник данных токов отличаются незначительно (при 5 = 10,

5 = 20, Кт = 0.2, U* = 0.8 коэффициент гармоник ACT составляет 35.61%, а АКТ — 36.67%). Поскольку вес высших гармоник в спектре АКТ существенно больше, чем вес соответствующих гармоник спектра СКТ (Кг = 7.48%), очевидно, что основной вклад в . величину коэффициента гармоник асимметричного квазисинусоидального тока вносит асимметрия полуволн.

В третьей главе содержатся сведения об экспериментальных исследованиях и практической реализации предложенного формирователя асимметричного квазисинусоидального тока.

На основе проведенных исследований разработан и изготовлен формирователь АКТ, предназначенный для питания электрокоагулятора. Формирователь входит в состав универсального блока питания электрохимических ванн «РИТМ-01». Основные параметры формирователя: максимальная выходная мощность - до 250 Вт, среднее значение большой полуволны выходного тока за период - 0.4 -М .75 А, асимметрия полуволн -

6 -М1; диапазон частот - 20 2000 Гц. Габариты блока питания «РИТМ-01» -450x180x335 мм, масса - 14 кг. Блок питания также включает в себя источник питания электродиализатора и источник питания двигателей насосов электрохимической ванны.

Аналогичное устройство имеет блок питания электрохимических ванн «РИТМ-02». Входящий в его состав формирователь АКТ обеспечивает выходную мощность до 2.5 кВт, среднее значение тока большой полуволны за период — 5 -^15 А, асимметрию полуволн тока - 6 11, диапазон частот - 20 ■*• 2000 Гц. Габариты блока питания «РИТМ-02» - 455x460x330 мм, масса - 48 кг.

Экспериментальная проверка результатов теоретических исследований осуществлялась на действующем образце формирователя, входящего в состав

блока питания электрохимических ванн «РИТМ-02». Проведено сравнение данных эксперимента, схемотехнического моделирования и результатов расчета, выполненного по точным и приближенным выражениям. Установлено, что результаты эксперимента соответствуют данным, полученным разными методами расчета, с погрешностью не более 10%. Полученные результаты свидетельствуют о правомерности допущений и правильности выводов, сделанных во второй главе.

Разработана инженерная методика расчета индуктивно-ключевого формирователя асимметричного квазисинусоидального тока, даны рекомендации по проектированию.

В заключении приведены основные результаты работы.

В приложении диссертации приводятся результаты исследования влияния асимметрии на коэффициент гармоник асимметричного переменного тока, а также акты об использовании результатов диссертационной работы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Отличительными требованиями, предъявляемыми к источнику питания для электрохимических процессов, основанных на явлении электрохимического резонанса, является обеспечение токового выхода, асимметричной синусоидальной формы выходного тока с регулируемыми параметрами: асимметрией, амплитудой полуволн тока, частотой.

2. Предложен и проанализирован преобразователь, позволяющий эффективно формировать АКТ с заданными параметрами. Получены основные соотношения для расчета схемы формирователя.

3. Формирование малой полуволны асимметричного квазисинусоидального тока целесообразно осуществлять от дополнительного источника, постоянное напряжение которого меньше напряжения основного источника в число раз, равное коэффициенту асимметрии полуволн формируемого тока. При этом динамические потери в ключах уменьшаются в число раз, равное квадрату асимметрии полуволн, относительно потерь, выделяющихся в ключах при формировании большой полуволны, и приблизительно в 17 ^ 36 раз (при Ц* =0.8, К„п = 20%, 6=100) по сравнению с потерями при формировании малой полуволны АКТ с асимметрией полуволн, изменяющейся от 6 до 12, от основного источника.

4. Для расчета максимальной частоты переключения ключей по приближенным соотношениям с погрешностью, не превышающей 10%, достаточно обеспечить не менее 12 циклов переключения за полупериод при коэффициенте пульсаций формируемого тока не более 30%.

5. Для обеспечения коэффициента гармоник симметричного квазисинусоидального тока не более 12% при коэффициенте пульсаций (20 30) % необходимо обеспечить превышение периода формируемого тока над постоянной времени токоформирующей цепи не менее чем на порядок при минимальном сопротивлении нагрузки.

6. Для исследования формирователя в различных режимах работы создана модель для схемотехнического моделирования. Проведена верификация и оценка адекватности модели путем сравнения результатов моделирования и физического эксперимента. Полученная при этом погрешность не превышает 10%.

7. Разработана инженерная методика расчета индуктивно-ключевого формирователя асимметричного квазисинусоидального тока.

8. На основе проведенных исследований созданы действующие образцы формирователей АКТ, внедренные в производство. Экспериментальные исследования разработанных формирователей подтвердили справедливость основных теоретических положений работы.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Свид-во на полезную модель №10298, МПК 6 H 02 M 3/335 Преобразователь постоянного напряжения / Багинский Б.А., Буркин Е.Ю., Гребенников В.В., Свиридов В.В. - Опубл. в Бюл. ПМПО, 1999, №6.

2. Багинский Б.А., Гребенников В.В., Нигоф Б.М., Огородников Д.Н., Ярославцев Е.В. Источники питания для электрохимических установок // Электронные и электромеханические системы и устройства: Сб. науч. Трудов НПЦ "Полюс". - Томск: МГП "РАСКО" при издательстве "Радио и связь", 2001.-С. 193-198.

3. Багинский Б.А., Гребенников В.В., Нигоф Б.М. Огородников Д.Н., Ярославцев Е.В. Модуляционный формирователь квазисинусоидального асимметричного тока // Приборы и техника эксперимента. - 2001. - №2. - С. 121-123.

4. Свид-во на полезную модель №19232, МПК 7 H 02 M 9/02 Преобразователь постоянного напряжения в переменный асимметричный ток / Багинский Б.А., Гребенников В.В., Нигоф Б.М., Огородников Д.Н., Ярославцев Е.В. - Опубл. в Бюл. ПМПО, 2001, №22.

5. Багинский Б.А., Гребенников В.В., Образцов C.B. Требования, предъявляемые к генераторам переменного тока для электрохимических технологий // Современные техника и технологии: Труды VI междунар. научно-практ. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых. - Томск: Изд-во ТПУ, 2000.-С. 91-93.

6. Гребенников В.В. К определению индуктивности дросселя в схеме формирователя квазисинусоидального сигнала // Современные техника и технологии: Тр. IX Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. - Томск. - 2003. - Т. 1. - С. 117-119.

7. Гребенников В.В., Торгаев С.Н. Цифровой генератор квазисинусоидального сигнала // Современные техника и технологии: Труды XI междунар. научно-практ. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых — Томск: Изд-во ТПУ, 2005.-С. 145-146.

8. Гребенников В.В., Шаров С.А. Способы формирования асимметричного синусоидального тока // Современные техника и технологии: Тр. X Юбилейной

Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. - Томск, 2004. - Т. 1. - С. 81-82.

9. Baginsky В., Grebennikov V., Obraztsov S., Ogorodnikov D., Yaroslavtsev E. Asymmetrical current generator for electrochemical technology. The 5th Korea-Russia International Symposium on Science and Technology (Korus-2000), Tomsk, Tomsk Polytechnic University, Proceedings. — Vol. 1. - P. 234-237.

10. Baginsky В., Grebennikov V., Nigof В., Ogorodnikov D., Yaroslavtsev E. Modulation Driver of Quasi-sinusoidal Asymmetric Current Technology // Instruments and Experimental Techniques. - 2001. - №2. - P. 243-245. П.Гребенников B.B., Комаров A.E., Торгаев C.H. Определение динамических потерь в однотактном формирователе квазисинусоидального тока // Современные техника и технологии: Труды XII междунар. научно-практ. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых - Томск: Изд-во ТПУ, 2006. - Т1. -С. 86-87.

12. Гребенников В.В., Торгаев С.Н. О коэффициенте гармоник асимметричного переменного тока // Современные техника и технологии: Труды XII междунар. научно-практ. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых — Томск: Изд-во ТПУ, 2006. - TI. — С. 133-135.

Подписано к печати 05.10.06 Бумага офсетиая. Печать RISO. Формат 60x84/16. Тираж 100 экз. Заказ № 45-1006 Центр ризографии и копирования. Ч/П Тисленко О.В. Св-во №14.263 от 21.01.2002 г., пр. Ленина, 41, оф. №7а.

Введение.

Глава 1. Обзор электрохимических процессов, проводимых с использованием асимметричного переменного тока, и реализующих их систем электропитания

1.1. Характеристики и параметры асимметричного переменного тока, используемого в электрохимических процессах.

1.2. Области применения асимметричного переменного тока.

1.3. Исследование импеданса электрохимической ячейки -электрокоагулятора.

1.4. Требования, предъявляемые к источникам питания для электрохимических технологий.

1.5. Обзор способов формирования и схемотехники формирователей асимметричного синусоидального тока.

Глава 2. Анализ индуктивно-ключевого формирователя асимметричного квазисинусоидального тока

2.1. Анализ переходных процессов в схеме однотактного индуктивно-ключевого формирователя.

2.2. Получение приближенных расчетных соотношений.

2.3. Индуктивно-ключевой формирователь асимметричного квазисинусоидального тока.

2.4. Оценка динамических потерь в ключах формирователя тока.

2.5. Моделирование формирователя асимметричного квазисинусоидального тока.

2.6. Коэффициент гармоник асимметричного квазисинусоидального тока.

Глава 3. Практическая реализация и экспериментальные исследования формирователя асимметричного квазисинусоидального тока

3.1. Практическая реализация индуктивно-ключевого формирователя асимметричного квазисинусоидального тока.

3.2. Экспериментальные исследования формирователя асимметричного квазисинусоидального тока.

3.3. Инженерная методика расчета индуктивно-ключевого формирователя асимметричного квазисинусоидального тока.

В настоящее время в различных областях промышленности, науки и техники широко применяются электротехнологические установки различного назначения (индукционный нагрев материалов, электросварка, электроэрозионная обработка металлов, заряд накопителей электрической энергии, электрохимическая активация воды и т.д.). Неотъемлемой частью любой электротехнологической установки является источник питания, преобразующий электрическую энергию первичного источника в энергию требуемого для нормального функционирования установки вида и качества. Источник питания занимает до 80% общего объема оборудования и в значительной мере определяет массо-габаритные и стоимостные параметры, а также надежность всей установки [63]. В зависимости от величины внутреннего сопротивления источники электропитания делятся на две группы: источники напряжения и источники тока. Наибольшее распространение на практике получили источники напряжения, характеризующиеся относительно малым значением внутренного сопротивления. Схемотехника этих устройств хорошо разработана и подробно описана в технической литературе [22, 34, 53, 54, 57, 58, 74, 76, 93, 94, 100]. Источники тока, обладающие относительно большим внутренним сопротивлением, напротив, изучены достаточно слабо и распространены на практике в меньшей степени, что объясняется сложностью электромагнитных процессов, протекающих в этих устройствах. Однако, в ряде областей электротехники (электрофизика, электрохимия и пр.) имеются задачи, эффективное решение которых возможно лишь с помощью источников тока.

Целесообразность применения источников питания с характеристиками источника тока может быть обусловлена следующими соображениями [75]:

1) существуют определенные типы электрических нагрузок, для которых принципиально невозможно питание от источника напряжения, поскольку при этом не обеспечивается работоспособность и получение требуемых технических характеристик. Так, например, источники, формирующие ток нужной формы с требуемыми параметрами, успешно применяются в системах питания ускорителей заряженных частиц, среди которых особое место занимают бетатроны. Обеспечение оптимального закона изменения намагничивающего тока позволяет рационально формировать ускоряющее магнитное поле, что дает эффект увеличения интенсивности излучения [14];

2) ряд нагрузок допускает питание от источника напряжения, однако использование источника тока обнаруживает новые свойства, технические возможности и удобства, а также обеспечивает экономическую эффективность, не достижимые при питании их от источника напряжения. Так, например, в электротехнологических установках, используемых в электрохимии (электролизеры, установки размерной электрохимической обработки, гальванотехнические установки и т.п.), эффективность протекающих процессов определяется количеством электричества, пропускаемым через электролит [25, 38]. Количество электричества (заряд) прямо пропорционально току. В течение электрохимического процесса сопротивление нагрузки достаточно сильно (обычно в несколько раз [73]) меняется, например, возрастает, что при питании от источника напряжения ведет к уменьшению рабочего тока, а, следовательно, к снижению производительности процесса. Применение источника неизменного тока в этом случае стабилизирует технологический процесс и устраняет влияние описанного эффекта на производительность [25, 75, 109, 112].

Разработка источников питания с характеристиками источника тока относится к направлению силовой электроники «преобразование источников напряжения в источники тока». Это направление возникло и получило бурное развитие в 60-80 годы XX века в связи с повышенным интересом к источникам питания электротехнологических установок, широко востребованных в то время в промышленности. Наибольший вклад в развитие данного направления внесли ученые Милях А.Н., Волков И.В., Булатов О.Г., Багинский Б.А. и другие [14, 27, 28,31,32, 75].

Широкое распространение источники тока получили в системах электропитания для электрохимических технологий. Предпочтительной формой тока в целом ряде широко использующихся на практике электрохимических технологий является асимметричный переменный ток. Это обусловлено тем, что электрохимические процессы, проводимые с использованием переменного тока, обладают несомненными преимуществами по сравнению с процессами на постоянном токе: уменьшается время протекания процесса, появляется возможность селективного выделения химических элементов из многокомпонентных растворов, улучшается качество конечного продукта и т.д. [2-4, 9-11, 42, 43, 46-49, 68, 73, 78, 80, 82, 84, 92, 111]. Исследования по использованию асимметричного переменного тока в различных областях прикладной химии велись в течение ряда лет в НИИ ядерной физики при Томском политехническом университете с участием кандидата технических наук Сергея Викторовича Образцова, который и в настоящее время активно занимается данной тематикой.

Появление в последнее время повышенного интереса к электротехнологиям, основанным на использовании тока, изменяющегося по определенному закону, и современных полупроводниковых приборов с уникальными ключевыми свойствами [108] открывает новые возможности для создания источников питания, формирующих ток заданной' формы, на базе новых технических решений, обеспечивающих устройству высокую эффективность.

Учитывая большое социально-экономическое значение электрохимических технологий (очистка природных и сточных вод, электрохимическая—активацият~катодное—осажденже"~и~-анодная-обработка— металлов и др.), а также практическое отсутствие высокоэффективных систем электропитания для их реализации, задача создания простых, надежных источников питания с характеристиками источника тока для ведения электрохимических процессов, обладающих хорошими технико-экономическими показателями, является актуальной.

Целью работы является разработка и исследование индуктивно-ключевого формирователя асимметричного квазисинусоидального тока для электрохимических технологий.

Поставленная цель потребовала решения следующих задач:

- исследование импеданса электрохимической ячейки-электрокоагулятора, как нагрузки формирователя тока;

- выявление требований, предъявляемых к источникам питания асимметричным синусоидальным током, используемым для ведения электрохимических процессов;

- разработка схемотехнического решения формирователя асимметричного квазисинусоидального трка;

- анализ схемы формирователя и получения основных расчетных соотношений;

- создание математических и натурных моделей формирователя;

- исследование с помощью моделей предложенного формирователя;

- разработка инженерной методики расчета схемы формирователя асимметричного квазисинусоидального тока.

Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и приложений, содержит 169 страницы основного машинописного текста, 8 страниц приложений, список литературы из 116 наименований, 57 рисунков и 14 таблиц.

Основные результаты работы состоят в следующем:

1. Отличительными требованиями, предъявляемыми к источнику питания для электрохимических процессов, основанных на явлении электрохимического резонанса, является обеспечение токового выхода, асимметричной синусоидальной формы выходного тока с регулируемыми параметрами: асимметрией, амплитудой полуволн тока, частотой.

2. Предложен и проанализирован преобразователь, позволяющий эффективно формировать АКТ с заданными параметрами. Получены основные соотношения для расчета схемы формирователя.

3. Формирование малой полуволны асимметричного квазисинусоидального тока целесообразно осуществлять от дополнительного источника, постоянное напряжение которого меньше напряжения основного источника в число раз, равное коэффициенту асимметрии полуволн формируемого тока. При этом динамические потери в ключах уменьшаются в число раз, равное квадрату асимметрии полуволн, относительно потерь, выделяющихся в ключах при формировании большой полуволны, и приблизительно в 17*36 раз (при U* = 0.8, Кш = 20%, 8=100) по сравнению с потерями при формировании малой полуволны АКТ с асимметрией полуволн, изменяющейся от 6 до 12, от основного источника.

4. Для расчета максимальной частоты переключения ключей по приближенным соотношениям с погрешностью, не превышающей 10%, достаточно обеспечить не менее 12 циклов переключения за полупериод при коэффициенте пульсаций формируемого тока не более 30%.

5. Для обеспечения коэффициента гармоник симметричного квазисинусоидального тока не более 12% при коэффициенте пульсаций (20*30)% необходимо обеспечить превышение периода формируемого тока над постоянной времени токоформирующей цепи не менее чем на порядок при минимальном сопротивлении нагрузки.

6. Для исследования формирователя в различных режимах работы создана модель для схемотехнического моделирования. Проведена верификация и оценка адекватности модели путем сравнения результатов моделирования и физического эксперимента. Полученная при этом погрешность не превышает 10%.

7. Разработана инженерная методика расчета индуктивно-ключевого формирователя асимметричного квазисинусоидального тока.

8. На основе проведенных исследований созданы действующие образцы формирователей АКТ, внедренные в производство. Экспериментальные исследования разработанных формирователей подтвердили справедливость основных теоретических положений работы.

Автор глубоко признателен научному консультанту кандидату технических наук, доценту Ярославцеву Евгению Витальевичу за постоянное внимание к работе, всестороннюю помощь, за ценные замечания и советы. Автор искренне благодарен коллективу кафедры промышленной и медицинской электроники Томского политехнического университета.

160

Заключение

1. Алексанян А.А., Бальян Р.Х., Сивере М.А. и др. Мощные транзисторные устройства повышенной частоты. JL: Энергоатомиздат, 1989. - 176 с.

2. Антоненко П.А., Марченко А.П., Сагоян Л.П., Гамза В.А. Исследование возможности быстрого заряда щелочных аккумуляторов. Сообщение 6 // Вопросы химии и химической технологии / Под ред. Ш.А. Лошкарева. Харьков: Виша школа, 1982. -Вып.69. - С. 6-9.

3. А.С. №1206862 (СССР). МКИЗ Н 01 М 10/44. Способ зарядки кислотного свинцового аккумулятора / А.Н. Диденко, С.В. Образцов, Л.Е. Марков, А.Н. Чижов. Опубл. в Б.И., 1986. - №3.

4. А.С. №1537091 от 15.09.89. Способ заряда никель-цинкового аккумулятора / А.Н. Диденко, С.В. Образцов, Л.Е. Марков, А.Н. Чижов. Опубл. в Б.И.

5. А.С. №2131936 РФ. 6С 22 В 1/242, В 01 J 2/28. Способ комкования шихты (варианты) / С.В. Образцов, О.В. Гусельникова. Опубл. в БИ, 1999 - №17.

6. А.С. №675982 (СССР). МКИ2 С 02 С 5/12. Способ обеззараживания сточных вод / Ю.М. Матов Заявка №2380479; Заявлено 2.07.76; Опубл. 25.07.78, Бюл. №27.

7. А.С.№1300376 от 30.03.87 Способ приготовления пробы воды для вольтамперометрического анализа / А.А. Каплин, Н.М. Мордвинова, В.Е. Городовых, Т.И. Хаханина, С.В. Образцов. Опубл. в БИ. - №12.

8. А.С.№ 1608562 Способ пробоподготовки для определения содержания железа в нефтях / А.А. Каплин, Г.Я. Михайлова, С.В. Образцов. Опубл. в БИ, 1990. - №43.

9. А.С. №445898 (СССР). МКИ2 G 01 N 27/56. Способ разделения ионов в растворах электролитов / А.А. Бессонов. Заявка №1723356; Заявлено 4.10.71; Опубл. 25.11.74, Бюл. №43.

10. А.С.№ 1664876 Способ серебрения / А.Н. Диденко, Л.Е. Марков, Г.П. Амелин, О.А. Малышева, С.В. Образцов Опубл в БИ, 1991. №27.

11. А.С. №1165639 (СССР), МКИ4 С 02 F 1/46. Способ электрохимической очистки / И.И. Уткин, А.И. Степанов. Заявка №3693865/23-26; Заявлено 26.01.84; Опубл. 07.07.85, Бюл. №25.

12. А.С. №1171428 (СССР). МКИЗ С 02 F 1/46. Способ электрохимической очистки воды / А.Н. Диденко, А.Н. Чижов, С.В. Образцов, JI.E. Марков. Заявка №3519061/23-26; Заявлено 3.12.82; Опубл. 7.08.85, Бюл. №29.

13. Атабеков Г.И. Основы теории цепей: Учебник для вузов. М.: «Энергия», 1969.-424 е.: ил.

14. Багинский Б.А. Генераторы и преобразователи с индуктивно-ключевым формированием тока: Автореф. дис. д-ра техн. наук. Томск, 1994. - 39 с.

15. Свид-во на полезную модель №10298, МПК 6 Н 02 М 3/335 Преобразователь постоянного напряжения / Багинский Б.А., Буркин Е.Ю., Гребенников В.В., Свиридов В.В. Опубл. в Бюл. ПМПО, 1999, №6.

16. Багинский Б.А., Гребенников В.В., Нигоф Б.М., Огородников Д.Н., Ярославцев Е.В. Источник питания электрокоагулятора // Электронные и электромеханические системы и устройства: Сборник докладов XVI научно-техн. конф. Томск: ГНПП "Полюс", 2000.-С. 53-55.

17. Багинский Б.А., Гребенников В.В., Нигоф Б.М. Огородников Д.Н., Ярославцев Е.В. Модуляционный формирователь квазисинусоидального асимметричного тока. // Приборы и техника эксперимента. 2001. - №2. - С. 121123.

18. Свид-во на полезную модель №19232, МПК 7 Н 02 М 9/02 Преобразователь постоянного напряжения в переменный асимметричный ток / Багинский Б.А., Гебенников В.В., Нигоф Б.М., Огородников Д.Н., Ярославцев Е.В. Опубл. в Бюл. ПМПО, 2001, №22.

19. Багинский Б.А., Гребенников В.В., Образцов С.В. Требования, предъявляемые к генераторам переменного тока для электрохимических технологий //

20. Современные техника и технологии: Труды VI междунар. научно-практ. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых. Томск: Изд-во ТПУ, 2000. - С. 91-93.

21. Бальян Р.Х., Сивере М.А. Тиристорные генераторы и инверторы. Л.: Энергоиздат, Ленингр. отд-ние, 1982.-223 с.

22. Беседин В. Восстановление пассивированных аккумуляторных батарей. http://www.cqham.ru/pow37.htm от 01.11.2005г.

23. Богатырев А.Е., Шушунова Л.И., Цыганов Г.М. Активирование веществ и его технологические применения. -М.: Наука, 1984. 168 с.

24. Болотов А.В. Шепель Г.А. Электротехнологические установки: Учеб. для вузов по спец. «Электроснабжение пром. предприятий». М,: Высш. шк., 1988. -336 с.

25. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов. 13-е изд., исправленное. - М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит., 1986.-544 с.

26. Булатов О.Г. Перспективные источники питания электротехнических установок непрерывного действия // Электротехника. 1985. -№3. - С. 8-11.

27. Булатов О.Г., Царенко А.И., Поляков В.Д. Тиристорно-конденсаторные источники питания для электротехнологии. М.: Энергоатомиздат, 1989. - 200 с.

28. Буркин Е.Ю. Индуктивно-ключевые формирователи тока заряда емкостных накопителей: Автореф. дис. канд. техн. наук. Томск, 1998. - 20 с.

29. Буркин Е.Ю., Поморцев В.А. Резонансный тиристорный формирователь тока// Современные техника и технологии: Тр. 4-ой Областной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых Томск, 1998. - С. 74-75.

30. Волков И.В., Губаревич В.Н., Исаков В.Н., Кабан В.П. Принципы построения и оптимизации схем индуктивно-емкостных преобразователей. Киев: Наукова думка, 1981.- 176 с.

31. Волков И.В. Исследование индуктивно-емкостных преобразователей источников напряжения в источники тока: Автореф. дис. анд. техн. наук. Киев, 1963.- 16 с.

32. Вольтметр универсальный цифровой В7-38. Техническое описание и инструкция по эксплуатации 2.710.031 ТО.

33. Высокочастотные транзисторные преобразователи / Э.М. Ромаш, Ю.И.

34. Драбович, Н.Н. Юрченко, П.Н. Шевченко. М.: Радио и связь, 1988. - 288 е.: ил.

35. Гребенников В.В., Макаревич В.Н. Многоканальный источник питания электролитических ванн. Труды IV обл. научно-практ. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых Томск: Изд-во ТПУ, 1998. - С. 81-82.

36. Гребенников В.В., Торгаев С.Н. О коэффициенте гармоник асимметричного переменного тока // Современные техника и технологии: Труды XII междунар. научно-практ. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых Томск: Изд-во ТПУ, 2006. -Т1.- С. 133-135.

37. Гребенников В.В., Торгаев С.Н. Цифровой генератор квазисинусоидального сигнала // Современные техника и технологии: Труды XI междунар. научно-практ. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых Томск: Изд-во ТПУ, 2005. - С. 145-146.

38. Гребенюк В.Д., Жигинас JI.X. Мембранные методы очистки воды // Химия и технология воды. 1985. - Т.7. - №5. - С. 86-89.

39. ГОСТ 13109-97. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. Изд-во стандартов, 1997 - 18 с.

40. Громовенко А.В., Опре В.М., Федоров А.В. Индуктивный заряд емкостных накопителей // Электротехника. 2001. - №3. - С. 51 -54.

41. Гусельникова О.В., Малышева О.А., Марков JI.E., Образцов С.В. Использование нестационарного электролиза в технологии ВТСП материалов: Тезисы докладов на Региональной научно-практической конференции Барнаул, 1990г.-С. 53-54.

42. Делимарский О.В. Электролиз. Теория и практика. Киев: Техника, 1982. -107 с.

43. Диденко А.Н., Лебедев В.А., Образцов С.В. и др. Интенсификация электрохимических процессов на основе несимметричного переменного тока: Сборник научных трудов. «Наука», 1988г. - С. 189-214.

44. Диденко А.Н. Сверхпроводящие волноводы и резонаторы. М.: Сов. радио, 1973.-255 с.

45. Дулин В.Н., Аваев Н.А., Демин В.П. и др. Электронные приборы: Учебник для вузов/ Под ред. Г.Г. Шишкина. 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1989.-496 с.

46. Дьяконов В.П. Энциклопедия Mathcad 2001i и Mathcad 11. М.: СОЛОН-Пресс, 2004. - 832 с.

47. Ерофеев Ю.Н. Импульсные устройства: Учеб. пособие для вузов по спец. «Радиотехника»-З.е изд., перераб. и доп. М.: Высш. шк., 1989.-527 е.: ил.

48. Забродин Ю.С. Промышленная электроника: Учебник для вузов. М.: Высш. школа, 1982.-496 е.: ил.

49. Зиновьев Г.С. Основы силовой электроники: Учеб. пособие. Изд. 2-е, испр. и доп. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2003. - 664 с.

50. Зозулев В.И., Черноус М.Ф. Транзисторные регулирующие элементы переменного тока // В кн.: Системы стабилизированного тока. Киев: Наукова думка, 1976.-С. 104-110.

51. Илюкович A.M., Шульман Б.Р. Стабилизаторы и стабилизированные источники питания переменного тока. M.-JL: Энергия, 1965. - 160 с.

52. Источники вторичного электропитания / С.С. Букреев, В.А. Головацкий, Т.Н. Гулякович и др.; под ред. Ю.И. Конева. -М.: Радио и связь, 1983. 280 е.; ил.

53. Источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры: Справочник / Г.С. Найвельт, К.Б. Мазель, Ч.И. Хусаинов и др.; под ред. Г.С. Найвельта. М.: Радио и связь, 1986. - 576 е.: ил.

54. Казанцев Ю.М. Автоматизированное проектирование электронных устройств: Учебно-методическое пособие. Томск: Изд. ТПУ, 1999. - 104 с.

55. Казанцев Ю.М., Чертов А.С. Проектирование электронных устройств в среде пакетов программ "PSPICE", "POLUCE": Учебно-методическое пособие. Томск: Изд. ТПУ, 2000. - 104 с.

56. Кибакин В.М. Основы ключевых методов усиления. М.: Энергия, 1980. - 232 е.: ил.

57. Кибакин В.М. Автономные звуковещательные установки. М.: Радио и связь, 1983.- 144 е.: ил.

58. Китаев В.Е., Левинзон С.В. Электрическая защита полупроводниковых источников питания. -М.: Связь, 1977. 160 е.: ил.

59. Кобзев А.В., Михальченко Г.Я., Музыченко Н.М. Модуляционные источники питания РЭА. Томск: Радио и связь, Томский отдел, 1990. - 336 е.: ил.

60. Кобзев А.В. Многозонная импульсная модуляция. Новосибирск: Наука, 1979. - 304 с.

61. Ковалев В.Д., Евсеев Ю.А., Сурма A.M. Элементная база силовой полупроводниковой электроники в России. Состояние и перспективы развития // Электротехника. 2005. - №8. - С. 3-23.

62. Косов О.А. Усилители мощности на транзисторах в режиме переключений. -изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Энергия, 1971. - 432 е.: ил.

63. Крылов B.C., Давыдов А.А. Применение нестационарных методов в электрохимической технологии // Химическая промышленность. №11. - С. 676679.

64. Кувалдин А.Б., Бойко Ф.К., ПтицынаЕ.В. Эффективность использования токов сложной формы для питания электротехнологических установок // Электротехника. 1995. - №9. - С. 36-38.

65. Кузнецов В.В., Павлюс С.Г., Костин Н.А. Источники питания для формирования оксидных покрытий // Техшчна електродинамжа 2004: Сборник статей. Кшв, 2004. - С. 52-54.

66. Кунцевич В.М., Чеховой Ю.Н. Нелинейные системы управления с частотно- и широтно-импульсной модуляцией. К.: Технка, 1970. - 340 с.

67. Лабунцов В.А. Источники питания на базе полупроводниковых преобразователей для электротехнологических установок // Электротехника. -1985.-№3.-С. 6-8.

68. Марков Л.Е, Образцов С.В. Использование электрохимических процессов на переменном токе в экспериментальных исследованиях и аналитической практике. Деп. ОНИИТЭХИМ г. Черкассы, №993-хп89 от 11.12.89г. 226 с.

69. Миловзоров В.П., Мусолин А.К. Дискретные стабилизаторы и формирователи напряжения. -М.: Энергоатомиздат, 1986.-248 е.: ил.

70. Милях А.Н., Волков И.В. Системы неизменного тока на основе индуктивно-емкостных преобразователей. К.: Наукова думка, 1974. - 216 с.

71. Модуляционные источники питания РЭА / А.В. Кобзев, Г.Я. Михальченко, Н.М. Музыченко. Томск: Радио и связь, Томский отдел, 1990. - 336 е.: ил.

72. Моин B.C. Стабилизированные транзисторные преобразователи. М.: Энергоатомиздат, 1986 - 376 е.: ил.

73. Москальчук А.Н., Ломов Н.И., Образцов С.В. Бактериологическая очистка воды методом электрокоагуляции на переменном токе. Деп. ВИНИТИ №5819-85 от 05.08.85, 312, б/о 968. -7 с.

74. Мясоедов В.Е. Частотно-импульсный метод электроосаждения силикатных покрытий. Иваново: Ивановский химико-технологический институт, 1991.-71 е.: ил.

75. Образцов С.В., Гусельникова О.В. Электроосаждение металлов и сплавов из неводных электролитов. Деп. ВИНИТИ №826-хп-89 от 22.10.89. 57с.

76. Озеров М.А., Кривцов А.К., Хамаев В.А., Фомичев В.Т., Саманов В.В., Свердлин И.А. Нестационарный электролиз. Волгоград: Ниж.-Волжское изд-во, 1972.- 160с.

77. Опреснение воды / Под ред. JI.A. Кульского. Киев: Наукова думка, 1980. - 94 с.

78. Осциллограф универсальный двухканальный С1-82. Техническое описание и инструкция по эксплуатации 2.04.003 ТО. Альбом 1. - 1986 г.

79. Патент РФ №2046155. Способ нанесения покрытий из железа и его сплавов / О.В. Гусельникова, С.В. Образцов. Опубл. в БИ, 1995. №29.

80. Применение нестационарных методов в электрохимической технологии / JI.E. Марков, С.В. Образцов; Томский политехнический институт. Томск, 1988. - 81с.; ил. - Библ. 227 назв. - Рус. - Деп в ОНИИТЭХИМ г. Черкассы 3.03.88г., №235-хп-88.

81. Птицына Е.В. Влияние на электрическую сеть электротехнологических установок с питанием током сложной формы // Электротехника. 2001. - №8. - С. 11-16.

82. Разевиг В.Д. Применение программ P-CAD и PSPICE для схемотехнического моделирования на ПЭВМ: в 4-х выпусках. Вып. 3: Моделирование аналоговых устройств. -М.: Радио и связь, 1992. 10 е.: ил.

83. Разевиг В.Д. Система проектирования OrCAD 9.2. М.: Солон-Р, 2001. - 528 е.: ил.

84. Расчет трансформаторов и дросселей малой мощности / И.И. Белопольский, Е.И. Каретникова, JI. Г, Пикалова. 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Энергия, 1973. -400 с.

85. Расчет электромагнитных элементов источников вторичного электропитания / А.Н. Горский, Ю.С. Русин, Н.Р. Иванов, А,А. Сергеева. М.: Радио и связь, 1988. -176 е.: ил.

86. Розанов Ю.К. Основные этапы развития и современное состояние силовой электроники // Электричество. 2005. - №7. - С. 52-61.

87. Романов В.В., Хашев Ю.М. Химические источники тока. М.: Сов. радио, 1978.-263 с.

88. Ромаш Э.М. Источники вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры. М.: Радио и связь, 1981. - 224 е.: ил.

89. Руденко B.C., Сенько В.И., Чиженко И.М. Основы преобразовательной техники. М.: Высшая школа, 1980. - 340 с.

90. Рудык С.Д., Турчанинов В.Е., Флоренцев С.Н. Перспективные источники сварочного тока // Электротехника. 1989. - №3. - С. 8-13.

91. Рыбаков В.М. Сварка и резка металлов: Учебник для сред, проф.-техн. училищ.- 2-е изд., испр. М.: Высш. школа, 1979. - 214 с.

92. Свенчанский А.Д., Бородачев А.С., Бершицкий М.Д. Источники питания электротехнологических установок и перспективы их развития // Электротехника.- 1985. -№3. С. 2-6.

93. Семенов Б.Ю. Силовая электроника для любителей и профессионалов. М.: СОЛОН-Р, 2001.-327 е.: ил.

94. Семенова Г.Д., Образцов С.В., Саркисов Ю.С., Кудяков А.И. Электрохимическая обработка воды на основе асимметричного переменного тока и обоснование областей ее применения. Томск, 1990, ТИСИ. Деп. ОНИИТЭХИМ г. Черкассы, №267-хп90 от 09.04.90г. - 11с.

95. Синтез автономных инверторов модуляционного типа. / В.Е. Тонкаль -Киев: Наук.думка, 1979. 207 с.

96. Советский энциклопедический словарь / Гл. ред. A.M. Прохоров. 4-е изд. -М.: Сов. энциклопедия, 1989. - 1632 е.: ил.

97. Степаненко И.П. Основы теории транзисторов и транзисторных схем. изд. 4-е, перераб. и доп. -М.: Энергия, 1977. - 672 с.

98. ЮЗ.Стойнов З.Б., Графов Б.М., Савова-Стойнова Б.С., Елкин В.В. Электрохимический импеданс. М.: Наука, 1991. - 336 с.

99. Уильяме Б. Силовая электроника: приборы, применение, управление. Справочное пособие: Пер. с англ. М.: Энергоатомиздат, 1993. - 240 е.: ил.

100. Феттер К. Электрохимическая кинетика. М.: Химия, 1967. - 856 е.: ил.

101. Физика. Большой энциклопедический словарь / Гл. ред. A.M. Прохоров. 4-е изд. -М.: Большая Российская энциклопедия, 1998. - 944 е.: ил.

102. Флоренцев С.Н. Активная коррекция коэффициента мощности преобразователей с однофазным выпрямителем на входе // Электротехника. -1989. -№3,- С. 28-32.

103. Флоренцев С.Н. Силовая электроника начала тысячелетия // Электротехника. -2003. -№6.- С. 3-9.

104. Ш.Шульгин Л.П. Электрохимические процессы на переменном токе. Л.: Наука, 1974. -70 с.

105. Электротехнологические промышленные установки: учебник для вузов / И.П. Евтюкова, JI.C. Кацевич, Н.М. Некрасова, А.Д. Свенчанский; Под редакцией А.Д. Свенчанского. М.: Энергоиздат, 1982. - 400 с.

106. AN-1491 «An Introduction to IGBTs». STMicroelectronics application notes, 1999.

107. Baginsky В., Grebennikov V., Nigof В., Ogorodnikov D., Yaroslavtsev E. Modulation Driver of Quasi-sinusoidal Asymmetric Current Technology // Instruments and Experimental Techniques. 2001. - №2. - P. 243-245.