автореферат диссертации по транспорту, 05.22.08, диссертация на тему:Исследование и разработка методов повышения эффективности современных устройств СЦБ путем оптимизации систем и устройств электропитания

04-14

1.315-4

На правах рукописи

; ргб с

НАГОВИЦЬШ Виктор Викторович 9 : "

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ СОВРЕМЕННЫХ УСТРОЙСТВ СЦБ ПУТЕМ ОПТИМИЗАЦИИ СИСТЕМ И УСТРОЙСТВ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ

Специальность 05.22.08 - Управление процессами перевозок

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Екатеринбург - 2002

Работа выполнена в Уральском государственном университете путей сообщения.

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Б.С. Сергеев

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор И.В. Беляков

кандидат технических наук, профессор Е.А. Кораблев

Ведущая организация: Всероссийский научно-исследовательский и про-ектно-конструкторский институт автоматизации и информатизации железнодорожного транспорта (ВНИИАС МПС России).

седании диссертационного совета Д 218.013.01 в Уральском государственном университете путей сообщения (УрГУПС) по адресу: 620034, Екатеринбург, ул. Колмогорова, 66, ауд.283.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета. Автореферат разослан " // " л^/'.^ч 2002 г.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенный печатью учреждения, просим направлять в адрес университета.

тел/факс диссертационного совета: (3432)45-01-90

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор технических наук, пр< . Асадченко

Защита состоится

2002 г. в 14 часов 00 минут на за-

ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы и Формулировка проблемы. Особенностью настоящего и принципиально нового этапа развития железнодорожного транспорта является его информатизация и широкое внедрение средств вычислительной техники и сложных электронных систем и приборов. При этом происходит замена релейных систем СЦБ и аналоговых устройств связи на цифровые с функциональными узлами памяти. Одна из специфических особенностей новых систем и устройств заключается в существенной критичности их функционирования к параметрам электропитания и воздействию высокочастотных импульсных помех с верхней границей частотного спектра до нескольких десятков-сотен мегагерц. Железнодорожный транспорт с разветвленной сетью различных и мощных электрических генераторов помех й с большой протяженностью линий связи, управляющих работой устройств автоматики, телемеханики и связи, в значительной степени отличается от известных промышленных или военных объектов. Кроме того, надежность функционирования аппаратуры автоматики и телемеханики должна быть определяющим фактором при перевозке пассажиров и грузов при безусловном обеспечении безопасности движения поездов.

Одновременно с разработкой и внедрением новой электронной аппаратуры происходит обновление источников вторичного электропитания (ИВЭП), На смену громоздким низкочастотным ИВЭП, имеющим значительную материалоемкость в части обмоточной меди и качественной трансформаторной стали, пришли высокочастотные импульсные ИВЭП, масса меди в которых уменьшена в десятки раз, а в качестве мапштопроводов трансформаторов используются малогабаритные ферритовые сердечники, стоимость которых в десятки-сотни раз меньше. Импульсные методы преобразования электрической энергии в новых ИВЭП позволяют получать КПД до 90...95%. Энергетическая, экономическая и экологическая эффективность новых источников электропитания гораздо выше, чем у ранее существовавших низкочастотных, что находится в соответ-

ствии с указаниями МПС РФ по реализации программы ресурсосберегающих технологий на железнодорожном транспорте.

Однако, наряду с положительными качествами, новые источники и системы электропитания имеют и определенные недостатки, которые обостряют проблему обеспечения надежного функционирования приборов-потребителей (электронной аппаратуры). К одной из них относится принципиальное существование внутри ИВЭП генераторов высокочастотных импульсных помех, что обусловлено импульсным преобразованием энергии при помощи быстродействующих полупроводниковых элементов. Другой особенностью новых ИВЭП является то, что их высокая энергетическая эффективность (большой КПД) определяет появление неоднозначности напряжений в системе электропитания и следующих за этим определенных негативных факторов, которые могут снизить надежность работы ИВЭП и приборов-потребителей и обусловить, при определенных обстоятельствах, их неработоспособность.

Использование современной электронной аппаратуры и современных источников электропитания требует проведения критического анализа в области существующих систем электропитания электронной аппаратуры и выполнения соответствующих исследований, направленных на обеспечение их работоспособности и оптимизации показателей.

Важность разработки и исследования приведенных вопросов подтверждается также и зарубежными данными. Они свидетельствуют о том, что около половины отказов и сбоев в работе современных сложных промышленных компьютерных комплексов, вызвано проблемами с электропитанием. Очевидно, что для железнодорожного транспорта эта доля может быть выше, и не учет этого вызовет существенное снижение показателей надежности работы электронной аппаратуры.

Научно-исследовательская работа проводилась по заданию МПС совместно с ВНИИАС (Договор ЭЛ-3) и нацелена, в основном, на использование ее результатов в перспективе, при внедрении на железнодорожном транспорте современных электронных микропроцессорных систем и устройств СЦБ.

Изложенное определяет актуальность темы диссертационной работы и необходимость проведения исследований в выбранном направлении, что позволит повысить эффективность функционирования современных устройств СЦБ.

Целью работы является разработка методов анализа систем электропитания и разработка функциональных узлов, практическое применение которых позволит повысить эффективность современных электронных устройств СЦБ. Для достижения этой цели в диссертационной работе поставлены и решены следующие научно-технические задачи:

- выполнен сравнительный анализ существующих систем и источников электропитания устройств СЦБ и промышленных электронных систем по различным показателям с учетом влияния их параметров на функционирование электронной аппаратуры;

- проведен анализ функционирования систем электропитания при наличии в них энергетически высокоэффективных ИВЭП;

- разработаны принципиальные узлы систем электропитания и устройств СЦБ, выполнен анализ процессов их работы;

- выполнено исследование вопросов генерации высокочастотных импульсных помех, их распространения по питающим линиям и влияния на функционирование электронной аппаратуры.

Методы исследования. Методологической и теоретической основой выполнения исследований и разработки послужили работы ведущих отечественных и зарубежных ученых в области силовой электроники и электротехники. При анализе процессов работы систем электропитания, электрических и электронных схем использовались классические методы теории линейных и нелинейных электрических цепей. Применялись итерационные способы решения полученных аналитических выражений. При исследовании изменяющихся во времени процессов применялись методы припасовывания составных функций. Для оптимизации процессов вычислений, упрощения уравнений и построения графиков использовался математический аппарат вычислительной техники МаЙ1сас1-2000.

Экспериментальные исследования, с целью проверки корректности полученных теоретических результатов проводились на лабораторных макетах и опытных образцах, предназначенных для определения возможности реализации их в серийном производстве. В качестве измерительных средств использовались аппаратно-программные комплексы вычислительной техники.

Научная новизна работы определяется следующими положениями:

- решен комплекс задач, позволяющих выполнить анализ реальной системы электропитания, содержащей энергетически высокоэффективные ИВЭП, определена модель её функционирования и разработана методика инженерного расчета, позволяющая найти основные характеристики, необходимые при проектировании устройств электропитания электронной аппаратуры СЦБ;

- разработан ряд функциональных узлов, применение которых позволяет повысить надежность работы, снизить материалоемкость и улучшить энергетическую эффективность аппаратуры СЦБ и устройств электропитания; к ним относятся: схема электропитания светофоров со светодиодными матрицами, схемы дистанционного управления электромагнитными силовыми механизмами (контакторы, силовые реле), конденсаторные устройства для заряда аккумуляторных батарей, схемы обеспечивающие пусковой режим источника вторичного электропитания, когда в состав первичного источника напряжения входит импульсный конденсатор сверхвысокой энергоемкости (ИКЭ), схема дистанционного контроля наличия переменных токов.

- разработана модель, определяющая возникновение, распространение и негативное влияние высокочастотных импульсных помех в электронных и электротехнических устройствах и питающих линиях, на основании чего сформулированы практические рекомендации по снижению уровня помех в электронных приборах.

Практическая ценность. Результаты диссертационной работы при их внедрении дают возможность улучшить эксплуатационные характеристики электронной аппаратуры СЦБ. Полученные в ней аналитические выражения

позволяют выполнить инженерный расчет устройств и систем и осуществить при этом оптимизацию требуемых параметров.

Внедрение результатов работы. Теоретические и экспериментальные результаты исследований используются при выполнении НИР и ОКР в НПО Автоматики (г.Екатеринбург), ВНИИАС МПС (г.Москва), Институт электродинамики НАН Украины (г.Киев), НПО точных приборов (г.Москва), на Свердловской железной дороге, а также в учебных процессах ВУЗов России и Украины.

Акты внедрения прилагаются к записке диссертационной работы.

Публикации. Основные материалы диссертации опубликованы в 10 печатных работах, 1-м отчете по НИР, 1-м патенте РФ и в 2-х заявках на изобретения, на которые в настоящее время получены положительные решения ФИПС РФ.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, 4-х разделов, заключения и списка цитируемой литературы, содержащего 94 наименования. Основной текст диссертации состоит из 147 страниц, включая 54 рисунка на 32 страницах, список литературы на 10 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении определены общие проблемы информатизации железнодорожного транспорта и показано, что внедрение современной функционально сложной электронной аппаратуры ставит ряд новых задач.

В нервом разделе дан сравнительный и критический обзор систем и устройств электропитания электронной аппаратуры устройств СЦБ, рассмотрены также аналогичные системы и устройства промышленного и военного назначения. Обоснована необходимость выполнения исследований в области систем и источников электропитания для электронной аппаратуры железнодорожного транспорта. Охарактеризовано влияние параметров электропитающих устройств на функционирование электронной аппаратуры и рассмотрены основные виды и принципы структурной организации и построения узлов и систем

Рисунок 1 - Эквивалентная схема системы электропитания. , и,в "п. в

Рисунок 2 - Графические зависимости напряжения £/п для различных моделей эквивалентной схемы, представленной на рисунке 1. 8

силовой электроники, предназначенных для электропитания электронной аппаратуры.

Приведены статистические данные, которые наглядно показывают существование проблем электропитания современной электронной аппаратуры.

Надежное функционирование систем электропитания и энергоснабжения существующей аппаратуры СЦБ и связи было достигнуто благодаря большой работе, проведенной на протяжении многих лет рядом научно-исследовательских организаций и заводов-изготовителей МПС. Наибольший научно-технический вклад в решение проблем электропитания устройств СЦБ и связи и высококвалифицированное обучение студентов железнодорожных ВУЗов внес многочисленный коллектив ученых и инженеров. К ним следует отнести Д.А.Когана, З.А. Эткина, В.Е.Тюрморезова, А.Ф.Михайлова, Л.А.Частоедова, Р.В.Дмитриева, Р.И.Смирнова, В.П.Багуц, Н.П.Ковалева, A.M. Костроминова, Б.С.Сергеева, М.П.Лисовского а также разработчиков и конструкторов электротехнических заводов МПС.

Теоретические и практические основы современной силовой электроники, к которой относится тематика высокочастотных импульсных источников вторичного электропитания, разработаны рядом отечественных ученых и инженерно-технических работников. Среди них наибольший вклад внесли Т.А.Глазенко, О.А.Коссов, Ю.И.Конев, В.С.Моин и Н.Н.Лаптев, Ю.К.Розанов, Э.М.Ромаш, В.А.Колосов, Г.С.Найвельт, и ряд других отечественных и зарубежных ученых.

Сформулирована цель диссертации и определены объекты исследования - устройства, системы электропитания электронной аппаратуры СЦБ, также ряд функциональных узлов.

Во втором разделе рассмотрена эквивалентная электрическая цепь, где приведены и учитываются только активные составляющие полных сопротивлений, показанная на схеме рисунка 1, которая в обобщенном виде отображает реальную систему электропитания содержащую высокоэффективный ИВЭП.

Несмотря на простоту, такая схема во многих случаях практически корректно и достоверно отображает картину процессов, в частности, когда частота переменного напряжения относительно невысока, и где для класса исследуемых практических систем электропитания влиянием реактивных составляющих сопротивлений можно пренебречь. Это дает основания рассматривать подобную систему электропитания как схему с постоянным напряжением первичного источника Е и распространить сделанные выводы и полученные результаты анализа на схему с переменным первичным напряжением частоты 50 Гц.

Получен комплекс составных функций, определяющих изменение напряжения и„ на входе ИВЭП и потребляемого им тока /п для наиболее общего и различных частных случаев учета тех или иных параметров эквивалентной схемы. В частности, для идеального ИВЭП, который, по сути, является потребителем неизменной мощности (ПНМ), при учете наличия характеристик всех резисторов в схеме получим:

Л

2 У

ч

4 РпЯ,

1--

У

1

1 + --

+

Л,

v

Я, Я

2

Е

■7 2

(1)

к =-

Е

2Я,

Л3 Я3 я я

г)

4 РпЛ,

1 +

1 —

Я

2 Л

, Я3 1 + — + —

Я, я

2 у

Е2

(2)

Для схемы (рисунок 1), с учетом только сопротивления К,, первый частный случай, функции (1) и (2) примут вид;

и„

/„ =

Е_ 2

Е

1 + М-

4РЛ

Е'

2Л,

1±М 4рл

(3)

(4)

Аналитические выражения для эквивалентной схемы на рисунке 1 с учетом сопротивлений Кь Л2 .второй частный случай, имеют вид:

и

^ Г!

Б

Я, ,

■ь /

4

1+11--

1 +

А

Л

2 У

(5)

2Л,

4ЗД

1 ± ш

л

2 У

(6)

При учете наличия реальной энергетической характеристики ИВЭП, для первого частного случая, выражения (3), (4) примут вид: У Л Г т, \

и„

/„ =

1+-

+

1—

я,

V

ГШК±Е1

1± 11

Е

(7)

(8)

где Л3 - эквивалентное сопротивление, которое определяет неидеальность ИВЭП. В качестве иллюстрации к анализу схемы (рисунок 1), на рисунках 2,а,б,в,г приводятся графики функций £/„ =.ДЛ|)> рассчитанные по выражениям (1), (3), (5), (7) соответственно.

Анализ приведенных графиков определяет наличие свойства двузначности напряжения на входе ИВЭП для такой системы электропитания Графики (рисунок 2,в) определяют тот факт, что при уменьшении величины сопротивления В.2 происходит ограничение максимальных значений сопротивления Я\, требующихся для передачи заданной мощности Р„. Введение в электрическую цепь сопротивления обусловливает уменьшение напряжения на входе ИВЭП. Наибольшее качественное изменение поведения функций напряжения и„ вызы-

и

вается наличием в схеме сопротивления Л3. (рисунок 2,а). Наличие сопротивления Л3 (рисунок 2,г) приводит к тому, что исчезает ранее существовавшая теоретически имеющая место рабочая точка характеристики ИВЭП при значениях Л, = 0 и ип = 0, которая обусловливала наличие тока /„ = со.

Сформулированы основные рекомендации, применимые для практической разработки систем электропитания и ИВЭП, выводы по которым диктуют необходимость обязательного учета своеобразного поведения функций напряжения и„ и тока 1„ в реальных областях изменений параметров элементов.

Основное практическое приложение полученных результатов заключается в том, что при разработке и анализе таких систем электропитания необходимо учитывать найденные свойства симметричности и несимметричности, а также выявленную при анализе специфическую форму графиков полученных функций, В некоторых случаях, для обеспечения работоспособности и надежности функционирования подобных систем электропитания, требуется введение в стабилизирующий ИВЭП специальных устройств, которые должны устранять негативные последствия определенных специфических закономерностей. В наиболее значительной степени эти негативные последствия могут проявляться в переходных режимах работы ИВЭП: при их включении, коммутации мощности нагрузки Ри или первичного напряжения Е, воздействии различного вида импульсных помех и др.

Выполненный в данном разделе анализ взаимосвязи значимого сопротивления питающей линии и параметров высокоэффективного стабилизирующего ИВЭП может быть полностью распространен на системы электропитания, у которых сопротивление питающих линий пренебрежимо мало, однако, внутреннее сопротивление первичного источника велико, к таким источникам относятся, например, солнечные батареи

В третьем разделе рассмотрен ряд функциональных узлов, предназначенных для использования не только в системах электропитания, но и в устройствах СЦБ.

1) Предложена новая схема электропитания светофора со светодиодными матрицами, отличительным свойством которого является применение высокочастотных трансформаторов, осуществляющих требуемое нормирование и выравнивание токов через единичные элементы светодиодных матриц (СДМ). Показано, что изменение токов через группы из К светодиодов СДМ определяется функцией

.(О

_ ^ св(0)

1-ехр

ь

г ;

+ ^вМехр

Ь2 ;

(9)

где иСф) и До - параметры единичного светодиода СДМ; 12 - индуктивность вторичной обмотки трансформатора; /свм - начальное значение тока через све-тодиоды.

Длительность импульса тока, протекающего через них равна

Т 7

- и*-'!))]

(10)

А Гсвм^са " и св(0))

В этом случае индуктивность вторичных обмоток трансформаторов находится из одного из двух вариантных выражений

Ц = (3К—Ы Лсв

12 ^К

Ну,

и Л

исв(0) ^свм J

(11)

где I] - индуктивность первичной обмотки трансформатора; м>\ - число витков первичной обмотки трансформатора; н'2 - число витков вторичной обмотки трансформатора.

КПД предложенного технического решения может достигать (95...98)% в отличие от известных схем, у которых КПД не превышает (50.. .60)%. При этом существенно улучшаются характеристики выравнивания токов через параллельно включенные группы светодиодов.

2) Выполнено исследование устройства для управления силовыми электромагнитными механизмами, в качестве которых могут использоваться, например, контакторы систем электропитания переменного напряжения. Показано, что коэффициент трансформации разделительного трансформатора, выполняющего функции гальванической развязки управляющего сигнала от силового

1Ъ

должен иметь строго определенную величину. Ток, протекающий через обмотку контактора для двух характерных этапов времени, определяется

р(-) '

1+

1

2 2

и.

(12)

'р(+)

rJI

1 + 8«

1 +

0 V.

(13)

I,

и

ср

рмакс

Л^1 + Ф2х2

(14)

р(-)

где тЦ1 = 1ц/Лр - первая условная постоянная времени электрической цепи схемы; 5ц.) = Ьц/1Р(.) - относительная индуктивность обмотки реле при отпущенном состоянии его якоря; бц = i?p/п2 - относительное сопротивление цепи; Тц2 = L^/Ri п2 - вторая условная постоянная времени цепи; тр(+) = £р(+/Л!р - постоянная времени реле при притянутом состоянии его якоря, L^ - индуктивность намагничивания TV, измеренная со стороны обмотки wr, Ri - суммарное сопротивление вторичной обмотки w2 трансформатора, вторичной цепи устройства и контакта S; п = ч>\ / w2 - коэффициент трансформации TV\ od = Inf - угловая частота; 1р(.), ¿р(+) - индуктивность обмотки реле при отпущенном и притянутом положении якоря реле соответственно; Rp - активное сопротивление обмотки реле.

Найдены области параметров, при которых обеспечивается надежное включение и выключение контактора. Показано, что предложенная схема является устройством двойного применения и может использоваться также и в охранных устройствах постов ЭЦ и домов связи.

3) Рассмотрено использование конденсаторов переменного напряжения для схем заряда аккумуляторных батарей. Необходимость этого вызвана высо-

кой энергетической эффективностью подобных устройств и простотой практической реализации. Получены уравнения для определения значений емкости конденсатора С0 при различных вариантах подключения развязывающего 1рансформатора. Показано, что произведение С01/, определяющее стоимость и массогабаритные характеристики примененного конденсатора, не зависят от используемой схемы зарядного устройства. Предложено устройство с автоматической регулировкой тока заряда.

4) Позитивные потенциальные возможности использования импульсных конденсаторов сверхвысокой энергоемкости (ИКЭ) в системах электропитания или в других областях применений потребовали проведения исследований и области изучения процессов их заряда. В результате исследования установлено, что параметры известных устройств формирования плавного включения ИКЭ далеки от оптимальных, что потребовало разработки новой схемы. Для неё импульсная мощность, рассеиваемая зарядным резистором Л, на интервале времени Д/ь определяется уравнением

2Л

+ я.

\2

АЛ

Л,.

N2

я., + 4Д,

■ +

Я Ал

Я + Я.

•ехр

Дг,

яи -I- я.

3 / /

2(Лн+Д,) Я„ т:)

, К ^

1 н—"-ехй 4Я,

А/,

V

Яи т,

лГ+л,

(15)

где

1 + -

Л.

1-

1--

и„

1-1-

я..

(16)

"п -"-и )_

%ъ = Я3Сн - постоянная времени заряда, Ян - сопротивление нагрузки, 0'щ -прямое напряжение анод-катод тиристора К?.

Установлено, что применение предложенной схемы дает выигрыш по снижению мощности потерь, рассеиваемой в элементах, до нескольких десятков ватт.

и

5) Проведено исследование устройства, предназначенного для контроля нескольких переменных токов, которые могут быть электрически как связаны между собой, так и развязаны. Основная цель исследования заключалась в определении энергетических характеристик и параметров развязывающих трансформаторов. Установлено, кроме того, что в устройстве могут применяться как реле напряжения, так и токовые реле. Мощность, которая будет отбираться от контролируемой цепи при использовании этих реле соответственно находится

Ри =

U2

^ рном

V2 R

1 + (7V -1)

R„

ип

R„ U,

рпом

/2 D р _ 1 рномЛр

l + (N- l)~K-- н——— R J R

Лр рном p

А индуктивность намагничивания развязывающих трансформаторов:

(10...20 )U

рном

-j2a>Rplfa0M

(10...2 0)/рн

г

IMOM

R TI

Лр u риом

1 + (N -l)—+ ———

J? f p

^p -'рном^р

(17)

(18)

(19)

(20)

где ир ном и /р ном - нормированные номинальные значения напряжения и тока реле Р, обеспечивающие его включенное состояние, Rp - сопротивление обмотки реле, ия - падение напряжения на диодах в проводящем направлении, RK„ -сопротивление насыщения транзисторов схемы.

В четвертом разделе выполнен анализ причин возникновения несинусоидальной формы импульсных высокочастотных помех. Показано, что в практических устройствах импульсных ИВЭП всегда присутствуют несколько высокочастотных генераторов, вырабатывающих сигналы помехи на различных временных этапах работы импульсных преобразователей, которые негативно влияют на функционирование электронной аппаратуры и на маломощные управляющие узлы самих источников вторичного электропитания.

Рассмотрено два вида передачи сигнала помехи от генератора на прием-пики - посредством магнитного поля и электрическою. На основе предможеи-

ib

иых эквивалентных схем, определяющих связи генератора и приемника помехи, получены выражения для нахождения величины напряжения помехи в приемнике. Если на приемник воздействуют два высокочастотных сигнала помехи, то результирующее напряжение в приемнике определяется составной функцией вида

"£пр(0 =

8тш01£, при £ — [О,..£02], ^пР2меХр(" ¿>2фт(®02' + Ф02 ) +"

+ £/п„,мех р(- ¿»^)81п(ю01/)

, при I > г,

02'

(21)

где Ь - коэффициент затухания, со01 и ш02 - собственные частоты паразитных резонансных контуров приемника высокочастотной помехи.

Пример расчета выражения (21), показывающего несинусоидальную форму высокочастотного сигнала помехи, приведен на графике рисунка 3.

Наиболее типичным для систем электропитания и требующим выполнения анализа является присутствие на питающих шинах, как высокочастотных импульсных помех, так и относительно низкочастотных пульсаций напряжения, определяемых рабочей частотой силового преобразования энергии в импульсных преобразователях. Для этого случая результирующее напряжение помех и пульсаций в приемнике находится

х5т[ю01(/-7'прЛ')]+ + итсо5{Ы + <р„)}, при * =

х8т[тю(г-Гпр//)]+

+ ^пР.мехр[-Ь1(г-7'П1Д)]х|, при />/,

Чп

X 8111 СО,

(22)

02

+ и1м с08(о/ + фп),

где частота пульсаций напряжения ип(0 - Г2 = 2я/Тпр, Г„р - период частоты преобразования импульсного преобразователя.

Рисунок 3 - Форма высокочастотного сигнала при наличии двух несинфазных и несинхронных генераторов помехи.

¿Л:, В

0.2 "

3

-0.2 - ■ -0.4 ■■

Рисунок 4 - Форма высокочастотного сигнала и пульсаций выходного напряжения импульсного ИВЭП.

Ц,,мВ

л 100- к 3

80 - - Чи

60 - 2 £/„

40 -20 - "и, У2. 1 и,, и*

0 1 1 0,5 1 1 5

Рисунок 5 - Распределение высокочастотного сигнала вдоль питающей линии.

Расчет формы напряжения по выражению (22) приведен на графике (рисунок^.

Показано, что длинные питающие линии энергоснабжения и электропитания представляют собой высокодобротные линии с распределенными параметрами, так как их активное сопротивление имеет принципиально малую величину. Это определяет необходимость учета её реактивных параметров при наличии в системе электропитания высокочастотных помех. Определено, что длины волн реально имеющих место высокочастотных помех соизмеримы с длинами питающих линий. В наиболее значительной степени это относится к железнодорожным системам энергоснабжения. Подобная соизмеримость требует учета специфики распространения высокочастотных сигналов помехи по питающим линиям. Показывается, что в питающих линиях возможно возникновение стоячих волн, когда при наличии на её входе (начале линии) высокочастотного сигнала с амплитудой 1/и, выходной сигнал (на конце) будет равен I/]К > ии1. Не исключено также наличие одного или нескольких минимумов и максимумов напряжения на протяжении длины питающей линии. Этот факт определяет необходимость обязательного шунтирования входа и выхода питающей линии высокочастотными, например, керамическими, конденсаторами. Кроме того, показано, что для снижения резонансной частоты линий с распределенными параметрами (питающих линий) рационально использование плоских кабелей, которые обладают максимальной распределенной емкостью.

Экспериментально полученные варианты графиков распределения уровней высокочастотного напряжения вдоль питающей линии длиной Ьп приведены па рисунке 5.

Сделанные в диссертационной работе выводы использованы при выполнении работ по НИР и выдаче рекомендаций во ВНИИАС МПС для разработки устройств электропитания современной и перспективной электронной аппаратуры СЦБ, информатики и связи. В результате выполнения исследования разработаны практические рекомендации по повышению помехоустойчивости

электронной аппаратуры железнодорожного транспорта к воздействию импульсных высокочастотных помех.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные результаты выполненной диссертационной работы заключаются в следующем.

1. Показано, что системы электропитания и энергоснабжения электронной аппаратуры железнодорожного транспорта обладают спецификой, существенно отличающей их от аналогичных промышленных или военных систем, что определяет необходимость использования принципиально новых системных и схемотехнических подходов к реализации источников электропитания. К числу основных особенностей систем электропитания, отличающих их от общепромышленных или военных, можно отнести следующие:

- высокая степень разветвленное™ кабельных и воздушных питающих линий и значительная пространственная разнесенность и удаленность друг от друга приборов-потребителей;

- наличие мощных источников помех, в качестве которых выступают промышленные ЛЭП, тяговые подстанции и движущийся по станциям и перегонам подвижной состав с соответствующими коммутациями тягового тока, наличие электрообогрева пассажирских вагонов, грозовые разряды, процессы переключения питающих фидеров постоянного или переменного напряжений стационарных систем электроснабжения;

- наличие разветвленной и распределенной сети канализации тягового тока, в значительной степени влияющей на работоспособность устройств СЦБ и связи на станциях или вблизи тяговых подстанций;

- значительный уровень электромагнитных помех внутри замкнутого пространства кузовов электровозов и тепловозов, вызванных как коммутациями тягового тока, так и переключениями мощных индуктивных нагрузок типа управляющих электромагнитных механизмов, в большинстве случаев не оборудованных демпфирующими электрическими цепями защиты;

ЯО

- наличие большого количества электромагнитных реле в устройствах СЦБ, контакты которых коммутируют весьма широкий диапазон постоянных и переменных токов и напряжений без применения каких-либо демпфирующих цепей защиты, так как они изменяют временные характеристики реле и влияют на работу схем СЦБ.

2. Выполнено исследование системы электропитания при наличии в ней энергетически высокоэффективных импульсных преобразователей напряжения, которые представляются идеальными или реальными ИВЭП. Показано, что в подобных системах возможно появление нелинейных эффектов функционирования и свойства неоднозначности напряжения питания ИВЭП. Это обусловливает необходимость применения специальных технических решений, требующихся для обеспечения работоспособности ИВЭП и приборов-потребителей. Рассмотрены наиболее общий и некоторые частные случаи функционирования анализируемой системы электропитания. Получены уравнения для определения параметров и требуемых характеристик систем электропитания. Разработаны практические рекомендации по обеспечению надежной работы ИВЭП и питаемой ими элегфонной аппаратуры СЦБ.

3. Предложены новые технические решения функциональных узлов для устройств СЦБ и систем электропитания электронной аппаратуры железнодорожного транспорта, целыо создания которых является увеличение энергетической эффективности, снижение стоимости и материалоемкости, а также повышение надежности работы. Выполнен анализ процессов их работы, сформулированы критерии оптимальности их характеристик, и на численных примерах расчета раскрываются закономерности поведения полученных функций в области изменения параметров.

4. Выполнено исследование процессов возникновения высокочастотных импульсных помех и их влияния на функционирование элеетронной аппаратуры. Показываются причины возникновения несинусоидальной формы высокочастотных помех, найдены выражения для определения уровней сигнала в приемниках помехи при наличии в системе нескольких генераторов помехи. Най-

дено, что наличие малого активного сопротивления питающих линий определяет появление в них стоячих волн высокочастотных сигналов (сигналов помехи). На основании анализа разработаны практические рекомендации по снижению уровня помех в системах электропитания и в приборах-потребителях.

5. Проведены экспериментальные работы по проверке полученных аналитических выражений и достоверности и корректности научных положений. Они" показали, что несовпадение теоретических и практических результатов не превышают (5... 15)% и'объясняются принятыми допущениями. Результаты диссертационной работы внедрены на ряде предприятий и используются в учебном процессе ВУЗов России и Украины.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Сергеев Б.С., Наговицын В.В. Электропитание электронной аппаратуры // Железнодорожный транспорт. - 2000.- № 3,- С. 35-36.

2. Сергеев Б.С., Наговицын В.В. Проблемы электропитания электронной аппаратуры ж.д. транспорта // Устройства и системы энергетической электроники / Тез. докл. И-ой Всероссийской НТК,- М.: НТФ ЭНЭЛ,- 2000,- С. 18-20.

3. Наговицын В.В., Курченкова Н.Б., Сергеев Б.С. Влияние продольного сопротивления питающих линий на функционирование устройств СЦБ // Транспорт. Наука, техника, управление / ВИНИТИ РАН,- 2001.- № 7,- С. 16-20.

4. Наговицын В.В,, Сергеев Б.С. Анализ работы дистанционно управляемого электромагнитного реле II Электротехника. - 2001.- № 7,- С. 52-56.

5. Курченкова Н.Б., Наговицын В.В., Чечулина А.Н. Современное состояние проблем источников вторичного электропитания II Современные информационные технологии, электронные системы и приборы / Межвуз. сб. научи, трудов. - Екатеринбург: УрГУПС.- 2001.- Вып. 21 (103).- С. 103-109.

6. Ромаш Э.М., Наговицын В.В,, Курченкова Н.Б. Устройство контроля переменных токов // Современные информационные технологии, электронные системы и приборы / Межвуз. сб. научн, трудов. - Екатеринбург: УрГУПС,-2001,- Вып. 21 (103).- С. 163-172.

22,

7. Наговицын В.В., Сергеев Б.С. Анализ работы источника электропитания в пусковом режиме // Новые устройства и системы автоматики, информатики и связи / Межвуз. сб. научн. трудов. - Екатеринбург: УрГУПС.- 2001.-Вып. 18(100).- С. 106-120.

8. Новоселов А.Ю., Наговицын В.В. Компенсатор мощности искажений на основе стабилизатора понижающего типа // Новые устройства и системы автоматики, информатики и связи / Межвуз. сб. научн. трудов. - Екатеринбург: УрГУПС.- 2001.- Вып. 18 (100).- С. 121-126.

9. Чечулина А.Н., Наговицын В.В., Сорокин К.Е. Аппаратно-программный комплекс для исследования систем электропитания // Новые устройства и системы автоматики, информатики и связи / Межвуз. сб. научн. трудов. - Екатеринбург: УрГУПС,- 2001,- Вып. 18 (100).- С. 276-279.

10. Анализ систем электропитания устройств СЖАТ, элементной базы и функциональных параметров // Отчет о выполнении НИР,- № ЭЛ-3 / Исп.: Б.С.Сергеев, АЛЛечулина, В.В.Наговицын. - М.- Екатеринбург: ВНИИАС,-2001,-324 с.

11. Сорокин К.Е., Наговицын В.В., Чечулина А.Н. Экспериментальные исследования систем электропитания устройств СЦБ // Новые устройства и системы автоматики, информатики и связи / Межвуз. сб. научн. трудов. - Екатеринбург: УрГУПС.- 2001,- Вып. 18 (100).- С. 198-208.

12. Пат. РФ №2179781,Преобразователь напряжения. / В.В.Наговицын, Б.С.Сергеев.

13. Охранное устройство. Заявка на изобретение № 2000122027, приоритет 17.08.00 г. / Б.С.Сергеев, В,В.Наговицын. Пол. реш. о выдаче патента РФ от 12.01.02 г.

14. Устройство заряда фильтрующего конденсатора. Заявка на изобретение №2000115094, приоритет 09.06.00.г. В.В.Наговицын, Б.С.Сергеев, К.Е,Сорокин. Пол. реш. о выдаче патента РФ от 12.11.01.г.

Наговицын Виктор Викторович

Исследование и разработка методов повышения эффективности современных устройств СЦБ путем оптимизации систем и устройств

электропитания

Специальность 05.22.08 - Управление процессами перевозок

Подп. к печати 0«.01.02. Сдано в набор 09,Ок.ОЬ, Тираж 100

Заказ 73 _ _ Формат 60х90'/16 Объём 1,0 п.л.

Типография УрГУПС, 620034, Екатеринбург, ул. Колмогорова, 66

Введение

1 Обзор систем и устройств электропитания электронной аппаратуры устройств СЦБ и связи и постановка задачи исследования

1.1 Характеристика влияния параметров электропитающих устройств на функционирование электронной аппаратуры.

1.2 Основные виды и принципы построения систем электропитания электронной аппаратуры.

1.3 Объект и постановка задачи исследования.

2 Исследование системных вопросов электропитания электронной аппаратуры СЦБ.

2.1 Обобщенная эквивалентная схема систем электропитания и её характеристики.

2.2 Исследование систем электропитания с учетом влияния внутреннего сопротивления первичного источника.

2.2.1 Анализ процессов работы схемы рис.2.5,а.

2.2.2 Анализ процессов работы схемы рис.2.5,б.

2.2.3 Анализ процессов работы схемы рис.2.3.

2.2.4 Анализ процессов работы схемы с учетом сопротивления R3. .48 Выводы.

3 Разработка и исследование функциональных узлов и систем источников электропитания.

3.1 Исследование и улучшение энергетических показателей светофоров.

3.2 Исследование устройства для управления электромагнитными силовыми механизмами.

3.3 Исследование устройств для заряда аккумуляторных батарей

3.4 Исследование пусковых характеристик источника .электропитания. ^ 3.5 Исследование дистанционных методов контроля нескольких переменных токов.

Выводы.

4 Исследование влияния импульсных высокочастотных помех на функционирование электронной аппаратуры СЦБ.

4.1 Исследование причин и процессов возникновения импульсных помех в источниках электропитания

4.2 Исследование процессов взаимодействия высокочастотных помех различных генераторов.

4.3 Исследование влияния параметров питающих линий на уровень высокочастотных помех в электронных приборах.

Выводы.

Повышение эффективности функционирования современных устройств СЦБ является многогранной проблемой, включающей в себя решение разнообразных задач. В наиболее значительной степени её многогранность и появление принципиально новых научно-технических разделов и задач проявились за последнее время, в связи с широкой электронизацией и информатизацией железнодорожного транспорта, осуществляемой в соответствии с директивными документами МПС и Правительства России. В связи с внедрением железных дорог России в общемировую сеть железных дорог и созданием трансконтинентальных железнодорожных магистралей насущными стали вопросы совместимости эксплуатационных вопросов перевозки грузов и пассажиропотоков с зарубежными. Это повлекло за собой появление других, принципиально новых задач, которые, в значительной степени относятся к устройствам СЦБ и связи. Ранее, в годы существования СССР, этих задач не возникало.

Эти принципиально новые задачи решаются широким кругом научно-технических специалистов России, дальнего и ближнего Зарубежья. К ним, в первую очередь, следует отнести работы, выполняемые отечественными отраслевыми научными и учебными коллективами: ВНИИАС (д.т.н., проф. Козлов П.А., к.т.н. Розенберг Е.Н., к.т.н. Зорин В.И., к.т.н. Коган Д.А.), ПГУ ПС (д.т.н., проф. Сапожников В.В., д.т.н., проф. Сапожников Вл.В., д.т.н., проф. Костро-минов A.M., д.т.н., проф. Гавзов Д.В.), МГТУ ПС (д.т.н., проф. Лисенков В.М., д.т.н., проф. Беляков И.В.), а также рядом других организаций и предприятий МПС. За последнее время в связи с конверсией и необходимостью внедрения наиболее передовых достижений отечественной военной промышленности в гражданские отрасли народного хозяйства к работам для железнодорожного транспорта в больших масштабах привлекаются предприятия ВПК электронного и радиотехнического профиля. В устройствах железнодорожной автоматики, информатики и связи стали применяться зарубежные электронные системы и приборы.

Одна из специфических особенностей новых систем и устройств заключается в существенной критичности их функционирования к параметрам электропитания и воздействию высокочастотных импульсных помех с верхней границей частотного спектра до нескольких десятков-сотен мегагерц. Железнодорожный транспорт с разветвленной сетью различных и мощных электрических генераторов помех и с большой протяженностью линий связи, управляющих работой устройств автоматики, телемеханики и связи, в значительной степени отличается от известных промышленных или военных объектов. Кроме того, надежность функционирования аппаратуры автоматики и телемеханики должна быть определяющим фактором при перевозке пассажиров и грузов при безусловном обеспечении безопасности движения поездов.

Одновременно с разработкой и внедрением новой электронной аппаратуры происходит обновление источников вторичного электропитания (ИВЭП). На смену громоздким низкочастотным ИВЭП, имеющим значительную материалоемкость в части обмоточной меди и качественной трансформаторной стали, пришли высокочастотные импульсные ИВЭП, масса меди в которых уменьшена в десятки раз, а в качестве магнитопроводов трансформаторов используются малогабаритные ферритовые сердечники, стоимость которых в десятки-сотни раз меньше. Импульсные методы преобразования электрической энергии в новых ИВЭП позволяют получать КПД до 90.95%. Энергетическая, экономическая и экологическая эффективность новых источников электропитания гораздо выше, чем у ранее существовавших низкочастотных, что находится в соответствии с указаниями МПС РФ по реализации программы ресурсосберегающих технологий на железнодорожном транспорте.

Однако, наряду с положительными качествами, новые источники и системы электропитания имеют и определенные недостатки, которые обостряют проблему обеспечения надежного функционирования приборов-потребителей (электронной аппаратуры). К одной из них относится принципиальное существование внутри ИВЭП генераторов высокочастотных импульсных помех, что обусловлено импульсным преобразованием энергии при помощи быстродействующих полупроводниковых элементов.

Использование современной электронной аппаратуры и современных источников электропитания требует проведения критического анализа в области существующих систем электропитания электронной аппаратуры и выполнения соответствующих исследований, направленных на обеспечение их работоспособности и оптимизации показателей.

В настоящей диссертационной работе рассматривается определенная часть этих вопросов, круг которых ограничивается системами и источниками электропитания и их влиянием на функционирование электронной аппаратуры СЦБ. Показываются причины необходимости их рассмотрения на современном этапе развития устройств СЦБ, обосновываются применяемые научные подходы к решению поставленных вопросов. Получены уравнения, которые позволяют выполнить инженерный расчет систем электропитания и разработанного ряда функциональных узлов. Кроме того, рассмотрены аналитические и практические вопросы повышения энергетической эффективности некоторых типовых устройств СЦБ. Выполнен анализ возникновения и процессов влияния импульсных высокочастотных помех на функционирование и надежность работы электронных цифровых устройств и систем.

Таким образом, в работе рассмотрены вопросы, определяющие показатели систем и устройств электропитания, функциональных узлов СЦБ, надежность работы электронной аппаратуры с точки зрения воздействия на неё импульсных высокочастотных помех. Выполнение настоящей работы, в общем объёме различных вопросов, которые упомянуты выше, создает предпосылки для повышения эффективности работы современных устройств СЦБ.

Выводы

Выполнено исследование влияния импульсных высокочастотных помех, возникающих в импульсном источнике вторичного электропитания на работу электронной аппаратуры и маломощные функциональные узлы ИВЭП. Выполненный обобщенный анализ взаимодействия нескольких генераторов помех показал, что его результаты распространяются не только на ИВЭП, как генератор помех. Негативное воздействие на работу электронной аппаратуры любых скачкоообразных изменений токов или напряжений, возникающих в электротехнических объектах или силовых импульсных функциональных узлах может быть оценено при помощи полученных аналитических выражений.

Подтверждено, что наиболее эффективным методом снижения уровня высокочастотных помех является устранение их в месте возникновения. Однако, так как в импульсных ИВЭП это не всегда выполнимо из-за возрастания мощности потерь и снижения КПД, то показано, что изменением определенных параметров паразитных контуров приемников можно снизить амплитуду импульсов высокочастотных помех и снизить их частоту. Здесь в качестве приемников помехи могут служить как питающие шины электронных приборов СЦБ, так и непосредственно печатные платы с установленными на них ИМС различного вида.

Гарантированное нормирование уровня помех, которое можно реализовать при помощи расчетов по полученным выражениям, в значительной степени относится к электронным приборам и системам СЦБ, располагаемым в непосредственной близости от релейной аппаратуры и питающейся по первичной сети от одного источника переменного напряжения. Кроме того, специфика железнодорожного транспорта, описанная в Разд.1, определяет существенный уровень помех, включая высокочастотные, влияние которых также может быть учтено при помощи полученных уравнений.

Показано, что характеристики длинных питающих шин, обладающих высокой добротностью, могут определять увеличение амплитуды высокочастотг ных помех на входах электронных приборов. Это требует принятия соответствующих конструктивных и схемотехнических мер, которые достаточно просто реализуются на практике. г

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Изложенные в диссертационной работе данные определяют получение следующих научно-технических и практических результатов.

1) Определено, что системы электропитания электронной аппаратуры СЦБ железнодорожного транспорта обладают рядом специфических особенностей, которые существенным образом отличают их от сложных компьютерных систем промышленного и военного назначения. К этим особенностям, в первую очередь, следует отнести распределенность и разнесенность в пространстве и наличие мощных генераторов помех, снижающих надежность работы электронной аппаратуры.

2) Выполнен анализ систем электропитания, предложены их эквивалентные схемы, сочетающие в себе как достаточную простоту исследования, так и максимальную и допустимую степень приближения к практике. На основе представления ИВЭП как потребителя неизменной мощности (ПНМ) из эквивалентных схем определено, что анализируемые системы электропитания, состоящие из линейных функциональных звеньев, представляют собой существенно нелинейную электрическую схему. Это влечет за собой появление ряда эффектов, среди которых наиболее важным является свойство неоднозначности напряжения питания ИВЭП. Кроме того, показано, что существенное влияние на характеристики системы электропитания и работоспособность ИВЭП оказывают как отдельные элементы системы, так и их взаимное сочетание. Проанализирована работа, как частных случаев предложенных эквивалентных схем, так и наиболее общих. Получены уравнения для определения и оптимизации характеристик систем электропитания. Разработаны практические рекомендации по обеспечению надежной работы ИВЭП и питаемой ими электронной аппаратуры СЦБ.

3) Выполнена разработка новых технических решений ряда функциональных узлов СЦБ и систем электропитания. На них поданы 4 заявки на предполагаемые изобретения, на 2 из которых получены положительные решения ФИПС РФ.

Разработано техническое решение поездного светофора с применением светодиодных матриц (СДМ). Выполнен анализ процессов работы устройства, показано, что оно обладает высокой энергетической эффективностью и повышенной надежностью работы. Получены уравнения для определения параметров схемы и нахождения наиболее оптимальных её характеристик.

Разработано устройство управления силовыми электромагнитными механизмами, к которым, в частности, могут относиться контакторы переменного напряжения. Показано, что его работоспособность обеспечивается только при определенных сочетаниях параметров элементов схемы. Получены выражения для расчета характеристик элементов и на основании их анализа определены области устойчивой работы устройства. Найдено, что разработанное устройство может найти применение в системах охраны постов ЭЦ, домов связи и т.п.

Проведен сравнительный анализ устройств заряда аккумуляторных батарей от первичного источника переменного напряжения, показано, что они обладают невысокой энергетической эффективностью и сложностью систем стабилизации тока заряда. Показано, что существенно лучшими показателями обладают давно известные практические зарядные устройства с применением ограничивающих конденсаторов переменного напряжения. Выполнено исследование процессов работы таких устройств, на основании которого разработано новое техническое решение. Оно расширяет функциональные возможности применения известного принципа.

Для определения возможности использования в системах электропитания импульсных конденсаторов сверхвысокой энергоемкости (ИКЭ) проведен анализ работы ИВЭП, у которого на входе установлен ИКЭ. Предложены технические решения для реализации пусковых узлов, формирующих плавный выход на режим ИВЭП. Получены выражения для нахождения основных характеристик и параметров элементов схемы, на основании чего определены положительные свойства устройства. Показано, что использование предложенного устройства потенциально дает выигрыш по мощности потерь в несколько десятков ватт.

Выполнен анализ работы схемы дистанционного контроля нескольких переменных токов. Найдены расчетные выражения для расчета элементов и оптимизации его параметров. Определены энергетические характеристики устройства, влияющие на возможности использования его в схемах контроля систем электропитания электронной аппаратуры СЦБ.

4) Проведено исследование возникновения импульсных высокочастотных помех в ИВЭП. Показаны причины несинусоидальной формы напряжения помех. Выполнен анализ проникновения и влияния высокочастотных импульсных помех на функционирование электронной аппаратуры. Получены основные расчетные уравнения, определяющие величины напряжений в приемниках помехи при нескольких несинфазных и несинхронных генераторов помехи и при наличии на выходе ИВЭП пульсаций напряжения, определяемых основными процессами импульсного преобразования энергии и имеющих существенно более низкую частоту. Проведен анализ свойств длинных высокодобротных питающих линий, на основании которого определено, что в них возможно появление стоячих волн на частотах импульсных высокочастотных помех. Это вызывает увеличение амплитуды уровней напряжения на выходе питающей линии по отношению ко входному напряжению. Разработаны основные практические рекомендации по снижению уровня высокочастотных помех и повышению помехоустойчивости электронной аппаратуры СЦБ.

1. Мишарин А.С. Информатизация - важнейшее средство повышения эффективности работы отрасли // Железнодорожный транспорт.- 1999,- № 9,- С. 19-21.

2. Козлов П.А. От информационных систем к управляющим // Железнодорожный транспорт.- 1999.- № 9.- С. 26-29.

3. Лапидус Б.С. Экономические процессы и информатизация // Железнодорожный транспорт.- 1999- № 9.- С. 72-75.

4. Талалаев В.И., Сергеев Б.С., Щиголев С.А. Источники вторичного электропитания для железнодорожного транспорта // Экономика и производство.- 1999.-№8/9.- С. 29-31.

5. Сергеев Б.С., Наговицын В.В. Электропитание электронной аппаратуры // Железнодорожный транспорт.- 2000.- №3.- С. 35-36.

6. Сергеев Б.С., Наговицын В.В. Проблемы электропитания электронной аппаратуры // Совершенствование информационных систем на железнодорожном транспорте / Межвуз. сб. научн. трудов.- Екатеринбург: УрГУПС.- 2000.-Вып. 10 (98).- С. 3-8.

7. Проблемы с электропитания // Решения-99: Мат. фирмы "American Power Conversion".- 1999.- С.4-5. (Http://www.appc.com, www.appc.spb.ru).

8. Сергеев Б.С., Чечулина А.Н. Источники электропитания электронной аппаратуры железнодорожного транспорта.- М.: Транспорт, 1998.- 280 с.

9. Сергеев Б.С. Схемотехника источников вторичного электропитания.-М.: Радио и связь, 1992.- 224 с.

10. Колосов В.А., Лукин А.В., Сергеев Б.С. Схемотехника высокочастотных преобразователей напряжения.- М.: АО ВТ и ПП, 1993.- 150 с.

11. Сергеев Б.С., Наговицын В.В. Проблемы электропитания электронной аппаратуры железнодорожного транспорта // Устройства и системы энергетической электроники: Тез. докл. Всероссийской НТК УСЭЭ-2000.- М.: НТФ ЭНЭЛ.- 2000.- С. 18-20.

12. Михайлов А.Ф., Частоедов JI.A. Электроснабжение устройств автоматики и телемеханики железнодорожного транспорта.- М.: Транспорт, 1980.240 с.

13. Коган Д.А., Эткин Д.А. Аппаратура электропитания железнодорожной автоматики,- М.: Транспорт, 1987.- 256 с.

14. Тюрморезов В.Е. Источники электропитания устройств железнодорожной автоматики, телемеханики и связи,- М.: Транспорт, 1987.- 223 с.

15. Фельдман А.Б., Частоедов Л.А. Электропитающие устройства связи железнодорожного транспорта.- М.: Транспорт, 1991.- 272 с.

16. Тяговые подстанции / Ю.М.Бей, Р.Р.Мамошин, В.Н.Пупынин, М.Т.Шалимов.- М.: Транспорт, 1986.-319 с.

17. Дмитриев Р.В., Смирнова В.И. Электропитающие устройства железнодорожной автоматики, телемеханики и связи.- М.: Транспорт, 1983.- 248 с.

18. Багуц В.П., Ковалев Н.П., Костроминов A.M. Электропитание устройств автоматики, телемеханики и связи.- М.: Транспорт, 1991.- 286 с.

19. Герман Л.А., Колкин А.А. Электроснабжение устройств автоблокировки и электрической централизации.- М.: Транспорт, 1974.- 168 с.

20. Сороко В.И., Милюков В.А. Аппаратура железнодорожной автоматики и телемеханики.- Т.1.- М.: НПФ "Планета", 2000.- 960 с.

21. Сороко В.И., Розенберг Е.Н. Аппаратура железнодорожной автоматики и телемеханики.- Т.2.- М.: НПФ "Планета", 2000.- 1008 с.

22. Сергеев Б.С., Чечулина А.Н. Современные источники электропитания электронной аппаратуры / Учебное пособие по дисциплине "Электропитание устройств автоматики, телемеханики и связи на железнодорожном транспорте".- Екатеринбург: УрГУ ПС, 1998.- 122 с.

23. Коссов О.А. Усилители мощности в режиме переключений.- М.: Энергоатомиздат, 1971.- 432 с.

24. Источники вторичного электропитания / Под ред. Ю.И.Конева.- М.: Радио и связь, 1983.- 280 с.

25. Моин B.C., Лаптев Н.Н. Стабилизированные транзисторные преобразователи.- М.: Энергия, 1972.- 512 с.

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

27. Источники электропитания электронной аппаратуры. Справочник / Под ред. Г.С.Найвельта,- М.: Радио и связь, 1986.- 576 с.

28. Высокочастотные транзисторные преобразователи / Ромаш Э.М. и др.-М.: Радио и связь, 1986.-288 с.

29. Розанов Ю.К. Основы силовой электроники.- М.: Энергоатомиздат, 1992.-296 с.

30. Колосов В.А. Электропитание стационарной радиоэлектронной аппаратуры.- М.: Радио и связь, 1992.- 160 с.

31. Иванов-Цыганов А.И. Электропреобразовательные устройства радиоэлектронных систем.- М.: Высшая школа, 1991.- 272 с.

32. Березин O.K., Костиков В.Г., Шахнов В.А. Источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры.- М.: "Три Л", 2000.- 400 с.

33. Шалимов Л.Н., Манько Н.Г., Сергеев Б.С. Проблемы конверсии оборонного предприятия // Экономика и производство.- 2001.- № 7.- С. 14-17.

34. Шалимов Л.Н., Манько Н.Г. НПО Автоматики конверсия // Современные системы и устройства автоматики, информатики и связи / Межвуз. сб. научн. трудов.- Екатеринбург: УрГУПС, 2001.- Вып. 12(104).- С. 34-39.

35. Энергетическая электроника. Справочное пособие: Пер. с нем.- М.: Энергоатомиздат, 1987.- 464 с.

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

37. Четти П. Проектирование ключевых источников электропитания: Пер. с англ.- М.: Энергоатомиздат, 1990.- 240 с.

38. Готтлиб И.М. Источники питания. Инверторы. Конверторы. Линейные и импульсные стабилизаторы: Пер. с англ.- М.: Постмаркет, 2000.- 560 с.

39. Кошевой В.А., Корнев А.Н., Поляшов Л.И., Радионов Н.И. Применение импульсных конденсаторов сверхвысокой энергоемкости в системах элек-тростартерного пуска дизель-генераторных установок тепловозов // Вестник ВНИИЖТ.- 1996.- №1.- С. 35-39.

40. Долдин В.М., Алексеев Е.Н., Выходцев Л.В. Применение накопителей энергии в системах электропитания // Локомотив.- 1999.- № 12.- С. 40-41.

41. Аникеев И.П., Корнев А.Н. Усовершенствованная схема конденсаторной системы пуска дизеля // Локомотив.- 2000,- № 4.- С. 29.

42. Грубер Дж. Приводы стрелочных переводов // Железные дороги мира.- 1999.-№9.-С. 63-64.

43. Житенев Ю.А. Ресурсосбережение на новом этапе преобразований в отрасли // Локомотив.- 2000.- № 6.- С. 2-4.

44. Сергеев Б.С. Многоканальные источники вторичного электропитания на основе транзисторных однотактных преобразователей постоянного напряжения: Автореферат дисс. докт. техн наук.- М.: МЭИ, 1993.- 39 с.

45. Курченкова Н.Б. Исследование и разработка конденсаторных источников вторичного электропитания: Автореферат дисс. . дисс. канд. техн. наук.- М.: МЭИ, 2000.- 19 с.

46. Сергеев Б.С., Курченкова Н.Б. Работа стабилизирующих ИВЭП от источника с большим сопротивлением // Электросвязь.- 1998,- № 8.- С. 33-35.

47. Курченкова Н.Б., Сергеев Б.С. Конденсаторные источники вторичного электропитания //Электричество.- 1999.- № 2.- С. 46-51.

48. Kurchenkova N.B., Sergeyev B.S. Capasitor-Type Secondary Power Supplies // Electrical Technology Russia.- 1999.- № 1.- P. 92-101.

49. Сергеев Б.С. Предельные возможности применения конденсаторных источников вторичного электропитания // Электросвязь.- 1996.- № 2,- С. 38-40.

50. Сергеев Б.С. Схемотехнические способы повышения надежности ИВЭП // Силовые электронные системы и устройства маломощной преобразовательной техники: Мат. I Всесоюзной НТК Ч.2.- М.-Алма-Ата: НИВЦ "Источник", 1990,- С. 118-129.

51. Лисовский М.П. Пути проникновения перенапряжений в аппаратуре СЖАТ//Автоматика, связь, информатика,- 1998,- № 3.- С. 19-23.

52. Лисовский М.П. Приборы защиты систем железнодорожной автоматики и телемеханики от перенапряжений // Автоматика, связь, информатика.-1998.-№5.- С. 16-18.

53. Лисовский М.П. Синтез схем защиты от перенапряжений. Критерии эффективности // Автоматика, связь, информатика.- 1998.- № 12.- С. 8-10.

54. Лисовский М.П. Разработка универсальной структуры защиты от перенапряжений // Автоматика, связь, информатика.- 1999.- №12.- С. 14-16.

55. Костроминов A.M. Защита устройств железнодорожной автоматики и телемеханики от помехю- М.: Транспорт, 1995.- 192 с.

56. Сертификация и доказательство безопасности систем железнодорожной автоматики / Под ред. Вл.В.Сапожникова.- М.: Транспорт, 1997.- 288 с.

57. Наговицын В.В., Курченкова Н.Б., Сергеев Б.С. Влияние продольного сопротивления питающих линий на функционирование устройств СЦБ // Транспорт. Наука, управление.- 2001.- № 7.- С. 17-20.

58. Сергеев Б.С., Ромаш Э.М., Наговицын В.В., Курченкова Н.Б. Анализ работы электрической цепи с потребителем неизменной мощности // Электричество.- 2002.- № 2.

59. Наговицын В.В., Курченкова Н.Б., Сергеев Б.С. Влияние продольного сопротивления питающих линий на функционирование устройств СЦБ и связи: Транспорт. Наука, техника, управление / Сб. ВИНИТИ РАН.- 2001.- № 7.- С. 16-20.

60. Деев A.M., Зенькович Ю.И., Коган Д.А. и др. Ресурсосберегающие технологии в устройствах управления показаниями светофоров // Автоматика, связь, информатика.- 2000.- № 1.- С. 32-35.

61. Световые сигнальные указатели на базе свегодиодов // Железные дороги мира.- 2000.- № 3.- С. 63-65.

62. Применение светодиодов в сигнальных устройствах // Железные дороги мира.- 2001.- № 7.- С. 47-48.

63. Есюнин В.И., Ефрюшкин А.Е. Светодиодные переездные светофоры // Автоматика, связь, информатика.- 1999.- № 12.- С. 25-26.

64. Сергеев Б.С., Щиголев С.А., Любар В.Г. Светодиодные светофоры: Проблемы разработки и применения // Автоматика, связь, информатика.- 2001.-№5.- С. 19-23.

65. Светодиодный светофор: Заявка на изобретение № 2001124300. МКИ B61L 23/00 / Б.С.Сергеев, С.А.Щиголев, В.В.Наговицын.

66. Сергеев Б.С., Наговицын В.В., Щиголев С.А. Светодиодный светофор // Новые устройства автоматики, информатики и связи / Межвуз. сб. научн. трудов.- Екатеринбург: УрГУПС.- 2001.- Вып. 21 (103).- С. 196-204.

67. Охранное устройство: Заявка на изобретение № 2000122027. МКИ G08B 13/08 / Б.С.Сергеев, В.В.Наговицын.

68. Сергеев Б.С., Наговицын В.В. Анализ работы дистанционно управляемого электромагнитного реле // Электротехника.- 2001.- №11.- С. 52-56.

69. Сергеев Б.С., Наговицын В.В. Охранное устройство // Новые устройства и системы автоматики, информатики и связи / Межвуз сб. научн. трудов.-Екатеринбург: УрГУПС.- 2001.- Вып. 18 (100).- С. 177-189.

70. Наговицын В.В., Курченкова Н.Б., Сергеев Б.С. Заряд аккумуляторов через ограничивающий конденсатор // Новые устройства и системы автоматики, информатики и связи / Межвуз сб. научн. трудов.- Екатеринбург: УрГУПС.-2001.-Вып. 18(100).- С. 98-106.

71. Устройство для заряда аккумулятора: Заявка на изобретение № 2000122025. МКИ Н02М 7/155 / Н.Б.Курченкова, В.В.Наговицын, Б.С.Сергеев.

72. Беленький Б.Н. и др. Расчет эксплуатационных характеристик и применение электрических конденсаторов.- М.: Радио и связь, 1988.- 240 с.

73. Устройство заряда фильтрующего конденсатора: Заявка на изобретение № 2000115094. МКИ Н02М 3/335 / В.В.Наговицын, Б.С.Сергеев, К.Е.Сорокин

74. Анализ систем электропитания устройств СЖАТ, элементной базы и функциональных параметров: Отчет о НИР по договору ЭЛ-3 ВНИИАС МПС. / Исп. Б.С.Сергеев, А.Н.Чечулина, В.В.Наговицын.- Екатеринбург: УрГУПС. Этапы 1, 2, 3 и 4. 2001.- 324 с.

75. Преобразователь напряжения: Заявка на изобретение № 2000122026. МКИ Н02М 7/217 / Наговицын В.В., Сергеев Б.С. Пол. Реш. о выдаче патента РФ от 09.10.01 г.

76. Ромаш Э.М., Наговицын В.В., Курченкова Н.Б. Устройство контроля переменных токов //

77. Устройство контроля переменных токов: Патент РФ № 2109302. МКИ G01R 31/02 / Б.С.Сергеев, К.Г.Красноселов, В.И.Головин.- 3 с.

78. Новоселов В.В., Наговицын В.В. Компенсатор мощности искажений на основе стабилизатора понижающего типа // Новые устройства автоматики, информатики и связи / Межвуз. сб. научн. трудов.- Екатеринбург: УрГУПС.-2001.- Вып. 18 (100).- С. 107-120.

79. Сорокин К.Е., Чечулина А.Н. Экспериментальные исследования систем электропитания устройств СЦБ // Новые устройства и системы автоматики, информатики и связи / Межвуз. сб. научн. трудов.- Екатеринбург: УрГУПС.-2001.-Вып. 18 (100).-С. 198-208.

80. Бушуев В.М. Электропитание устройств связи.- М.: Радио и связь, 1986.- 240 с.

81. Электропитание устройств связи / А.А.Бокуняев, Б.В., Горбачев, В.Е. Китаев и др.; Под ред. В.Е. Китаева.- М.: Радио и связь, 1988.- 280 с.

82. Каталог изделий Санкт-Петербургского Электротехнического завода.-С-Пб.: ЭТЗ, 1997.- 172 с.

83. Князев А.Д., Кечиев J1.H., Петров Б.В. Конструирование радиоэлектронной и электронно-вычислительной аппаратуры с учетом электромагнитной совместмости,- М.: Радио и связь, 1989.- 224 с.

84. Атабеков Г.И. Теория линейных электрических цепей.- М.: Сов. Радио, I960,-712 с.

85. Гумберт Г.-Дж. Электромагнитная совместимость подвижного состава // Железные дороги мира.- 2001,- № П.- С. 4150.

86. Ромаш Э.М., Наговицын В.В., Курченкова Н.Б. Устройство контроля переменных токов // Современные информационные технологии, электронные системы и приборы / Межвуз. сб. научн. трудов.- Екатеринбург: УрГУПС.-2001.-Вып. 21 (103).-С. 163-172.

87. Сорокин К.Е., Чечулина А.Н. Экспериментальные исследования средств вычислительной техники // Современные информационные технологии, электронные системы и приборы / Межвуз. сб. научн. трудов,- Екатеринбург: УрГУПС,- 2001,- Вып. 21 (103).- С. 228-237.

88. Сизых Г.Н, Электропитание устройств связи. М.: Радио и связь, 1982.- С. 288.

89. Барнс Дж. Электронное конструирование : методы борьбы с помехами.-М.: Мир, 1990.- С. 238.

90. Ануфриев Ю.А., Гусев В.Н., Смирнов В.Ф. Эксплуатационные характеристики и надежность электрических конденсаторов. М.: Энергия, 1976.- С. 224.

91. Лернер М.Н. Выбор конденсаторов для электронных устройств. М.: Энергия, 1970,-С. 152.

92. Конденсаторы для пуска однофазных двигателей; для улучшения коэффициента мощности светильников: Каталог / АО "Электроинтер" Завод конденсаторного оборудования,- М.:, 2001.- С.8.

93. Здрок А.Г. Выпрямительные устройства стабилизации напряжения и заряда аккумуляторов. М.: Энергоатомиздат, 1988.- С. 144.

94. Макаров B.JI., Петров В.А., Попов С.Г. Стабилизированные выпрямители с емкостным фильтром. Л.: Энергия, 1975.- С. 136.

95. Кадель В.И. Силовые электронные системы автономных объектов. -М.: Радио и связь, 1990.- С. 224.

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

97. Мкртчян Ж.А. Основы построения устройств электропитания ЭВМ.-М.: Радио и связь, 1990.- С. 208.

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

99. Булатов О.Г., Иванов B.C., Панфилов Д.И. Полупроводниковые зарядные устройства емкостных накопителей энергии. М.: Радио и связь, 1986.-С. 160.

100. Быков Ю.М., Василенко B.C. Помехи в системах с вентильными преобразователями. М.: Энергоатомиздат, 1986.- С. 152.

101. Розанов Ю.К. Полупроводниковые преобразователи со звеном повышенной частоты. М.: Энергоатомиздат, 1987.- С. 184.

102. Китаев В.Е., Бокуняев А.А. Расчет источников электропитания устройств связи. М.: Связь, 1979.- С. 216.

103. Эраносян С.А Сетевые блоки питания с высокочастотными преобразователями. Л.: Энергоатомиздат, 1991.- С. 176.

104. Белов Г.А. Высокочастотные тиристорно-транзисторные преобразователи постоянного напряжения. М.: Энергоатомиздат, 1987.- С. 120.