автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Исследование и разработка регулируемых источников тока с улучшенными массогабаритными и энергетическими показателями

На правах рукописи

РГВ од

АПАРОВ МИХАИЛ АДРИАНОВИЧ

2 о грн

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА РЕГУЛИРУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ТОКА С УЛУЧШЕННЫМИ МАССОГАБАРИТНЫМИ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМИ ПОКАЗАТЕЛЯМИ

Специальность 05.09.03 — электротехнические комплексы

и системы, включая их управление и регулирование

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва — 2000

Работа выполнена на кафедре «Электротехнические комплексы автономных объектов» Московского энергетического института (технического университета).

Научный руководитель: Официальные оппоненты:

кандидат технических наук профессор Тыричев НА.

•заслуженный работник высшей

школы, доктор технических наук,

профессор Здрок А.Г.

кандидат технических наук доцент Прохоров В. А.

Ведущая организация: ОАО Климовский штамповочный

завод

Защита состоится 2000 г. в ¿У часов на заседании

Диссертационного совета к в Московском энергетическом институте

(техническом университете) по адресу: Москва, ул. Красноказарменная, д. 13, аудитория М-611.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью организации, просим направлять по адресу: 111250, Москва, ул. Красноказарменная, д. 14, Ученый Совет МЭИ (ТУ).

С диссертационной работой можно ознакомился в научной библиотеке

института.

Автореферат разослан 'К?

ИО ученого секретаря Диссертационного совета К 053.16.04

Беспалов В.Я.

г

Ш -Ш-01,0

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Источники тока (ИТ) являются важной частью источников вторичного электропитания. Они используются в сварочной технике, установках проверки автоматических выключателей транспорта, устройствах заряда аккумуляторных батарей, для питания лазеров, в установках нанесения гальванопокрытий, системах электролиза цветных металлов и т.д.

Среди перечисленных ИТ важное место занимают источники тока мощностью до 4кВт. К ИТ данной группы относятся сварочные аппараты (СА), устройства питания полупроводниковых лазеров, установки проверки и контроля исправности автоматических тепловых выключателей и токовых реле метрополитена.

Особенностью таких источников являются значительные выходные токи (десятки и сотни ампер) при сравнительно небольших выходных напряжениях (2-25В).

Основными требованиями к ИТ являются обеспечение высоких массо-габаритных показателей такого источника, глубокого регулирования выходного тока и высокий КПД.

Однако массогабаритные и энергетические показатели применяющихся в настоящее время ИТ во многом не удовлетворяют предъявляемым к ним требованиям.

Например, используемые в настоящее время для проверки автоматических тепловых выключателей и токовых реле установленных на подвижном составе метрополитена ИТ имеют значительные массу и габариты (порядка 0,Зкг/А).

Существенно улучшоть массогабаритные и энергетические ИТ можно путем использования схемы построения источника тока на основе высокочастотного преобразователя.

В настоящее время в технической литературе недостаточно освещены вопросы разработки ИТ с высокими массогабаритными и энергетическими показателями.

Отсутствует анализ схем ИТ с высокочастотным преобразователем, методик их расчета и проектирования, не освящены вопросы выбора элементной базы.

Таким образом, возникает задача разработки и исследования регулируемых ИТ мощностью до 4кВт с улучшенными массогабаритными и энергетическими показателями, построенных по схеме с высокочастотным преобразователем.

Целью работы является исследование и разработка регулируемых ИТ с улучшенными энергетическими и массогабаритными показателями.

Для достижения цели работы были решены следующих задачи:

Проведен анализ современного состояния в области разработки и применения ИТ, технических требований к ним, на основании чего выбрана функциональная схема построения таких ИТ на базе высокочастотного преобразователя.

Проведен анализ схем с крутопадающими внешними характеристиками, предложены рациональные схемы построения ИТ. Разработаны схемы управления силовыми транзисторами ИТ.

Создана методика расчета высокочастотных трансформаторов ИТ с минимальными потерями.

Проведен анализ современною состояния полупроводниковой и магнитной элементной базы, на основании которого предложены рекомендации по применению полупроводниковых элементов и магнитных материалов ИТ.

С использованием пакета Рврке созданы математические модели ИТ и проведены исследования полученных моделей.

Проведены экспериментальные исследования разработанных ИТ. Методы исследования. Поставленные в работе задачи решаются аналитическими методами, математическим моделированием с применением ЭВМ, а также экспериментальными исследованиями

Достоверность научных положений диссертационной работы обоснована сходимостью теоретических положений и результатов моделирования с экспериментальными данными, полученными при испытании разработанных ИТ.

Научная новизна представленной диссертационной работы заключается в следующем:

I !а основе проведенного анализа современного состояния в области разработки и применения ИТ обоснована целесообразность построения ИТ с использованием высокочастотного преобразователя для рассматриваемых устройств.

Проведен анализ схем ИТ, проанализирована современная элементная база, на основании чего предложены рациональные схемы построения ИТ, а также рациональные схемы управления силовыми транзисторами ИТ.

Предложены оригинальные схемы ИТ.

Создана методика расчета высокочастотных трансформаторов ИТ с минимальными потерями, позволяющая проектировать трансформаторы с высокими энергетическими показателями.

Создана математическая модель ИТ с применением пакета Рэрюе, позволяющая сократить затраты и время разработки ИТ. Практическая ценность работы состоит в том, что результаты работы позволяют:

-Создавать высокочастотные трансформаторы ИТ с высокими энергетическими показателями при различных требованиях технического задания.

-Проектировать регулируемые ИТ на базе высокочастотного преобразователя с высокими массогабаритными и энергетическими показателями на основании предложенных рациональных схем, схем управления и элементной базы, а также методик расчета силового трансформатора. Реализация работы. На основании диссертационной работы были разработаны и исследованы:

Малогабаритный переносной СА. Аппарат обладает высокими техническими показателями и прошел успешные испытания на каф. Технологии

металлов Московского энергетического института. На Климовском штамповочном заводе (г. Климовск Московской области) изготовлена малая серия таких СА и в настоящее время идет подготовка к серийному выпуску.

Устройство проверки и контроля автоматических тепловых выключателей и токовых реле метропоездов. Устройство проверки обладает высокими техническими показателями и прошло успешные испытания в Московском городском метрополитене. Изготовленная в количестве пяти штук партия устройств проверки в настоящее время успешно эксплуатируется в ряде Московских метродепо.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на девяти научно-технических конференциях, по теме работы поданы две заявки на изобретение, по которым получены положительные решения. Созданы макетные образцы и выпущены опытные партии разработанных ИТ.

Публикации. Содержание диссертационной работы отражено в восьми публикациях

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав и заключения, содержит 143 страниц машинописного текста, включая 67 рисунков, 14 таблиц, список литературы из 62 наименований и трех приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проводимых исследований, сформулированы цель и задачи исследований и изложены основные положения, которые выносятся на защиту.

Первая глава диссертации посвящена анализу современного состояния в области разработок и исследований регулируемых источников тока мощностью до 4кВт с улучшенными массогабаритными и энергетическими показателями.

В настоящее время ИТ играют важную роль в современной технике. Несмотря на многообразие областей применения регулируемых ИТ. все они характеризуются общими предъявляемыми к ним требованиями, важнейшими из которых являются высокие массогабаритные и энергетические показатели, а также глубокое регулирование выходного тока.

В связи с тем, что самым массовым среди рассматриваемых типов ИТ являются СА, им было уделено основное внимание в данной главе.

Все применяющиеся в настоящее время ИТ можно разделить на две основные группы:

• ИТ, использующие промышленные значения частоты работы силового трансформатора;

• ИТ с силовым трансформатором, работающем на повышенной частоте.

Наиболее широкое распространение в настоящее время получили следующие типы СА:

• Сварочные трансформаторы;

• Сварочные выпрямители;

• Сварочные агрегаты.

Анализ технических характеристик СА указанных типов показывает, что им присущи следующие недостатки:

• Неудовлетворительные массогабаритные показатели;

• Относительно низкий КПД;

• Отсутствие глубокого регулирования выходного тока.

Существенно улучшить технические характеристики СА, сделать его переносным, можно используя схему построения СА на основе высокочастотного преобразователя.

Использование высокой частоты преобразования позволяет значительно снизить массу и габариты моточных элементов СА, и в первую очередь, силового трансформатора.

Анализ показывает, что технические характеристики высокочастотных СА значительно превосходят технические характеристики СА других типов, исследование и разработка аппаратов данного класса является перспективной и экономически целесообразной.

В настоящее время в России и за рубежом целый ряд фирм выпускает такие СА. Однако вопросы создания высокочастотных СА недостаточно освящены в технической литературе.

Отсутствует классификация и анализ схем силовой части СА, а также схем управления, не рассмотрены вопросы выбора ключевых и магнитных элементов СА, не проведен выбор рационального значения частоты преобразования, не рассмотрены вопросы минимизации потерь трансформаторов и дросселей.

Анализ технических показателей ИТ других типов показал, что такие устройства также характеризуются неудовлетворительными массогабарит-ными и энергетическими показателями. Значительно улучшить технические характеристики таких ИТ также возможно используя схему построения ИТ па основе высокочастотного преобразователя.

Таким образом, в настоящей главе был проведен анализ современного состояния в области разработки и применения регулируемых ИТ мощностью до 4кВт. Рассмотрены технические показатели выпускаемых устройств. Проведенный анализ показал, что применяющиеся ИТ обладают неудовлетворительными массогабаритными и энергетическими показателями. Показано, что существенно улучшить технические показатели рассматриваемых устройств можно путем применения функциональной схемы построения ИТ на основе высокочастотного преобразователя.

Вторая глава посвящена выбору рациональных схем высокочастотных ИТ.

Основным этапом при построении регулируемого ИТ по функциональной схеме с высокочастотным преобразователем является выбор схемы преобразователя и схем управления силовыми транзисторами.

Для решения поставленной задачи был проведен анализ схем преобразователей, который показал, что наиболее целесообразным для построения регулируемого ИТ является использование однотактной схемы с передачей энергии в импульсе. Достоинством данной схемы является возможность

обеспечения глубокого регулирования выходного тока, с диапазоном регулирования от нуля до максимального значения. Также существенным достоинством данной схемы является наличие одного ключевого элемента.

Кроме того, была поставлена задача разработки ИТ низкой стоимости, для которого необязательно требование регулирования выходного тока от нулевых значений. Примером такого ИТ тока являются СА для бытовых применений. Было показано, что наиболее целесообразно в данном случае использование дифференциальной схемы построения преобразователя.

Достоинством такой схемы является возможность достаточно просто обеспечить ее работу в режиме самовозбуждения, что позволяет значительно упростить схему ИТ, а также использовать недорогую и доступную отечественную элементную базу. При этом обеспечение безопасного режима переключения силовых транзисторов достигается рядом схемных решений.

Далее был проведен анализ схем управления силовыми транзисторами высокочастотного преобразователя.

При разработке схемы управления были опробованы как специализированные микросхемы, предназначенные для использования во вторичных источниках электропитания, так и микросхемы общего назначения. Это микросхемы серий 1033, 1156, П 14, а также ШИМ-конгроллеры 1156У2 и 1114ЕУ. При испытании микросхем, однако, были выявлены серьезные недостатки, препятствующие их использованию в ИТ.

Проведенные исследования показали, что использование специализированных ИМС в качестве схем управления либо нецелесообразно, либо ведет к неоправданному усложнению всей схемы.

Для решения задачи управления силовыми транзисторами высокочастотного инвертора были разработаны схемы управления на основе КМОП-структур. Достоинством таких схем является их простота и низкая стоимость, а проведенные экспериментальные исследования показали высокий уровень стабилизации выходного тока ИТ, построенного с их использованием.

На основании выбранных схем инвертора ИТ и схем управления силовыми транзисторами были разработаны и практически реализованы принципиальные схемы ИТ для СА, а также устройств проверки автоматических тепловых выключателей и токовых реле метрополитена.

Таким образом, в настоящей главе был проведен анализ схем построения высокочастотного ИТ. Показано, что наиболее рациональным для построения ИТ с высокими массогабаритными и энергетическими показателями, а также глубоким регулированием выходного тока является выбор одно тактной схемы с передачей энергии в импульсе. Для построения ИТ с низкой стоимостью наиболее рациональным является применение дифференциальной схемы построения инвертора ИТ.

Проанализированы вопросы выбора схем управления силовыми транзисторами ИТ. Проведенные исследования показали, что использование в качестве схем управления ИТ специализированных микросхем нецелесообразно и ведет к неоправданному усложнению и удорожанию ИТ. Установлено, что наиболее рациональным для решения задачи управления силовыми трап-

зисторами ИТ является построение схем управления на основе КМОП-структур. Предложены эффективные схемы управления силовыми транзисторами.

Стдапы электрические схемы СА, и также схема устройства проверки автоматических тепловых выключателей и токовых реле метрополитена. На одну из схем (рис. I) подана заявка на изобретение и получено положительное решение.

Рис. 1. Схема сварочного аппарата

Третья глава посвящена вопросам разработки силового трансформатора ИТ.

Повышение частоты работы источника позволяет значительно уменьшить его массу и габариты за счет уменьшения массы и габаритов моточных элементов, и п первую очередь, силового трансформатора.

Величина потерь мощности оказывается в данном случае важнейшим критерием расчета трансформатора. Снижение рассеиваемой трансформатором мощности позволяет улучшить тепловой режим работы трансформатора, а значет повысить его надежность и срок службы, а также уменьшить или исключить устройства охлаждения , что в конечном итоге может привести к снижению массогабаритных и стоимостных показателей устройства в целом. Повышение КПД трансформатора позволяет снизить потребляемый от сети ток.

Все вышесказанное проводит к необходимости расчета высокочастотных трансформаторов с минимальными потерями.

Вопросы расчета высокочастотных трансформаторов с минимальными потерями не получили достаточного отражения в научно-технической литературе.

Для решения задачи расчета трансформатора с минимальными потерями использовался метод аналитической оптимизации. С помощью этого метода можно произвести оценку изменений параметров трансформатора в функции электромагнитных нагрузок и частоты, проследить характер их изменения и взаимное влияния как на стадии принятия предварительных проектных решений, так и при окончательных расчетах. Данный метод позволяет исключить субъективный подход к выбору электромагнитных нагрузок трансформатора. Отдельные недостатки данного метода, такие как неучет дискретного характера величин, допущения о постоянстве коэффициентов заполнения и т.д., могут быть легко устранены повторным расчетом или методом последовательных приближений.

Задача минимизации потерь в трансформаторе рассматривается при следующих основных условиях:

1. Геометрические параметры магнитопровода и обмотки трансформатора будем выражать через его базовый размер с и безразмерные коэффициенты геометрии;

2. Пренебрегаем потерями в меди первичной обмотки от намагничивающего тока;

3. Плотность тока в обмотках трансформатора принимаем одинаковой;

4. Коэффициент заполнения обмоточного окна медью Ко, значение выходной мощности трансформатора Р2, а также безразмерные коэффициенты геометрии магнитопровода, считаем известными и постоянными.

Предложенные допущения являются основополагающими для большинства методик расчета трансформаторов и использованы в известных работах Р.Х. Бальяна.

Общие потери в трансформаторе складываются из потерь в стали Рст магнитопровода трансформатора, потерь в обмотках трансформатора Р,л.

Суммарные потери в трансформаторе;

А4 • Р2

еде,

Я, =/»„■/•«„■'•/»""■ (2)

М)=Р-к,>-<Р. (3)

¿Л =2 кфХъ-к-тП<РГт-Ч><~ С)

Ро-удсльные потери в стали при базовых значениях индукции В() и частоты ^ и прямоугольной форме кривой напряжения; В-рабочсе значение индукции/- рабочее значение частоты; а и (З-постоянные показатели степени при индукции В и частоте Г; к^-коэффициент заполнения сталью сечения магни-топровода; ф^У/с^-безразмерная функция, связывающая объем магнитопро-вода Ус с его базовым размером с; у- удельный вес материала магнитопровода; к^-коэффициент формы кривой напряжения; Р2-мо1Цность нагрузки трансформатора; к-коэффициент, связывающий мощность нагрузки с габаритной мощностью трансформатора; т]-КПД трансформатора; ф£ГТ=8„/с2- безразмерная функция, связывающая поперечное сечение магнитопровода его базовым размером с; ф^Бок/с2- безразмерная функция, связывающая площадь окна 8ок трансформатора его базовым размером с; р-удельное сопротивление провода; Д-плотность тока в обмотках; к0-кочффициент заполнения окна обмотки; (р,-Ук/с3- безразмерная функция, связывающая объем обмоток V* с его базовым размером с.

Величины Р0, а и р зависят от материала магнитопровода и формы кривой индукции (напряжения питания).

Таким образом, суммарные потери в трансформаторе зависят от частоты, индукции и базового размера. I крегрев трансформатора равен: Р +Р

г = -*=-(5)

где,

ак-удельный коэффициент теплоотдачи поверхности трансформатора; Фшг I !„«/с2- безразмерная функция, связывающая поверхности охлаждения трансформатора Пп, с его базовым размером с.

Минимизация потерь в трансформаторе при заданных значениях выходной мощности, перегрева и частоты.

Задачей расчета трансформатора в этом случае является определение от имальных значений индукции и базового размера, обеспечивающих минимальные потери в трансформаторе.

Для решения поставленной задачи был найден минимум общих потерь (1)с учетом ограничения по перегреву (5).

Оптимальна индукция трансформатора определяется соотношением:

ьц-х-г ■ ]

-2« 1р

(б)

Оптимальный базовый размер трансформатора равен:

а./» ■М^р-2

г Р 2 (,-р) 2Ц

у . ■I'1/1

2-Р 2,0

(7)

где,

М^-т-г---(8)

5' •3* -в, -<ря

Потери в стали трансформатора:

___ _?/>_

Реп, •'"' (9)

Потери в меди трансформатора:

*_ _2£ 4{а-р) '' Л,/7'"3 . /■ р-2

'' 00)

Л/,7'"2 т"-2

Оптимальная плотность тока в трансформаторе:

чг

-¿.-г. —'

\AiP~1 о'Л-2

д-ч/б*-*;'-»."' ' (И)

На рис. 2-6 представлены графики зависимостей базового размера, индукции и КПД в функции частоты и перегрева, рассчитанные по предложенным формулам. При расчете в качестве материала магнигопровода трансформатора был использован феррит марки М2000НМ1. Представленные графики построены для разных значений перегрева и выходной мощности.

см.)

с2(() сЛ1)

(«Гц)

Рис. 2. Зависимость базового размера от частоты.

С2И) сЭ|ч)

(Град)

Рис. 3. Зависимость базового размера от перегрева

81 <0 В2(0 В3(0

Л1(1) Л2<0 Л3(0

Рис. 4. Зависимость индукции трансформатора от частоты.

Рис. 5. Зависимость плотности тока трансформатора от частоты.

ц1И>

(«Гц)

Рис. 6. Зависимость КПД трансформатора

от частоты.

Минимизация потерь в трансформаторе при заданных значениях выходной мощности, перегрева и индукции.

Соотношения для оптимального значения базового размера и частоты, обеспечивающие минимальные потери в трансформаторе, определяется следующими уравнениями:

| а 2</»—а>

Г 5 > ,, л*» м.7а-2 ■ м;«-2 • и 7-°-2 •

с—в1з] -^4'-»—1-Чз--2-

4 ' М7'-2 -Г7»-2

(12)

М,-

■> I I

М' •М•/',"

2-1А

м;-т~в «

(13)

Потери в стали трансформатора:

, л 2 а 4{/!-а) 4«

р Г5)'

' С/« ~ I -Г I 4« 6-5«

4 1

Потери в меди трансформатора:

, 4 2а 4^-л) 4 л

зу МГ'-~г-М1!^-яГоТ-Г,7'-2

-I -М]"-2- — --—-:-г-

4п

/7а 2 ,тТа-2

(14)

(15)

л,/;«г - г7

Оптимальная плотность тока в обмотках трансформатора имеет вид:

-1 а а-р -а

& = Дб• А/;- > -(16)

М\°'2 т7-1

Минимизация потерь в трансформаторе при заданных значениях выходной мощности, перегрева и базового размера.

Соотношения для оптимального значения индукции и частоты, обеспечивающие минимальные потери в трансформаторе, определяется следующими уравнениями:

1 /» 5./« 7/1--2

9.1... . Ы- Р ■!■>(» /,>.ег1" А) / =------'--------

.» лит

а• ,11 " ^ ■ М^-Я ■ ■ 1>Г"

Я_ =

м.

М]- • ■с

2 7а

1+а

Рги

2а

(18)

Потери в стали трансформатора:

Р (.9)

ст 1«; м.

Потери в меди трансформатора: 2

аЛ!*° с2 ' <

1

(20)

где,

-----— (21)

Оптимальная плотность тока в обмотках трансформаторе имеет вид:

I

-"'- аи" • л/г

(22)

т]М1 ■ М,-с

Таким образом, в настоящей главе была поставлена задача расчета трансформаторов высокочастотных ИТ с минимальными потерями и обоснована целесообразность такого расчета. Рассмотрены требования к обобщенному методу расчета трансформатора и выбран метод аналитической оптимизации. Получены аналитические зависимости электромагнитных параметров трансформатора, обеспечивающих минимальные потери мощности для различных вариантов задания входных величин. Рассмотрены три возможных сочетания заданных входных величин и даны аналитические формулы для расчета электромагнитных параметров трансформатора, обеспечивающих минимальные потери мощности.

Четвертая глава посвящена вопросам выбора полупроводниковой и магнитной элементной базы и частоты преобразования ИТ.

В рамках выбранных схем представляет практический интерес выбрать конкретные типы полупроводниковых элементов, материал магнитопровода трансформатора и дросселя, а также частоту преобразования ИТ.

Для использования в качестве ключевых элементов в схемах ИТ был проведен анализ технических характеристик и сравнение следующих типов полупроводниковых приборов:

1. Биполярные транзисторы;

2. Полевые транзисторы;

3. Биполярные транзисторы с изолированным затвором(ЮВТ);

Проведенный анализ технических характеристик полупроводниковых приборов показал, что наиболее совершенные характеристики имеют полевые и IGBT транзисторы. Однако стоимость их в настоящее время существенно выше стоимости биполярных транзисторов. Поэтому для построения ИТ, для которых стоимость является наиболее существенным фактором, например для CA, ориентированного на рынок бытового электроинструмента, было решено использовать биполярные транзисторы, что позволило значительно снизить стоимость устройств.

В ряде случаев стоимость ИТ не является определяющей. В этом случае для получения более высоких технических характеристик ИТ необходимо произвести выбор между полевыми и IGBT транзисторами.

Проведенный анализ показал, что для ИТ с входным напряжением напряжениями менее 100В наиболее рациональным является использование полевых транзисторов. Для ИТ с входным напряжением превышающим указанный предел, наиболее целесообразным является применение IGBT, которые хотя и уступают полевым трашисторам по частоте и величине динамических потерь, в данном случае дают ощутимый выигрыш по величине суммарных потерь в транзисторе.

Поэтому для построения CA с глубоким регулированием выходного тока целесообразно использовать IGBT. Для построения устройств проверки автоматических тепловых выключателей и токовых реле метропоездов наиболее целесообразным является применение полевых транзисторов.

Далее в настоящей главе был проведен анализ и сравнение технических характеристик современных магнитных материалов для магнитопроводов трансформатора ИТ.

Наиболее важной характеристикой, определяющей выбор материала магнитопровода высокочастотного трансформатора, являются удельные потери мощности в материале магнитопровода и значение индукции насыщения Bs.

Анализ технической литературы показывает, что в качестве материала высокочастотных трансформаторов (до сотен кГц) в настоящее время могут быть использованы только ферриты и аморфные материалы.

Наибольшее распространение при изготовлении высокочастотных трансформаторов получили ферритовые магнитопровода. Ферриты обладают низкими значениями удельных потерь, приемлемыми значениями индукции насыщения (0,35Тл), относительно невысокой стоимостью и доступностью.

Достоинствами аморфных сплавов являются значительно более низкие чем в ферритах удельные потери мощности на высоких частотах, более высокие значения магнитной индукции (0,7-1,6Тл).

К недостаткам аморфных матеиалов следует отнести:

• Высокую в настоящее время стоимость, значительно большую, чем стоимость ферритов;

• Повышенную хрупкость магнитных сердечников, требующую в большинстве случаев специального применения каркаса, что уменьшает коэффициент заполнения медью окна магнитопровода и ухудшает его охлаждение.

Несмотря на то, что аморфные сплавы обладают значительно более высокими техническим характеристиками, чем ферриты, использование их в качестве магнитопроводов трансформаторов высокочастотных ИТ в большинстве случаев неоправданно, так как ведет к значительному повышению стоимости устройства.

Следующей задачей данной главы был выбор рациональной частоты работы ИТ.

Частота работы является важнейшим параметром ИТ. Напряжение и ток устройства обычно заданны условиями применения, а частота выбирается разработчиком с учетом многих факторов, таких как необходимые массо-габаритные и энергетические и стоимостные показатели и т.д.

Повышение частоты работы преобразователей с 50Гц до нескольких десятков килогерц позволяет значительно уменьшить массогабаритные показатели устройства за счет уменьшения массы и габаритов силового трансформатора, а также массы и габаритов конденсаторов и дросселей.

В то же время повышение частоты преобразования приводит к целому ряду отрицательных последствий. Возрастают потери в ключевых элементах за счет увеличения доли динамических потерь, растут потери в стали магнитопровода трансформатора. На высокой частоте начинают проявляться такие негативные явления, как паразитные индуктивности и емкости соединительных проводов, возникает необходимость учитывать эффект вытеснения тока в обмотках трансформаторов и дросселей. Рост потерь в зрансформаторе и ключевых элементах приводит к необходимости увеличения теплоотводящих радиаторов, а зачастую к необходимости принудительного охлаждения.

С увеличением частоты преобразования возрастают требования к схемам управления высокочастотными транзисторами. Возникают жесткие требования к компоновке и монтажу высокочастотной части инвертора.

Основываясь на результатах проведенного анализа характеристик полупроводниковой базы и полученных зависимостей массогабаритных показателей силового трансформатора в функции частоты наиболее целесообразным является выбор частоты работы рассматриваемых ИТ в диапазоне от 20 до ЗОкГц.

При указанной частоте преобразования достигаются высокие массогабаритные показатели проектируемых ИТ, а для их реализации не требуется

применения специальных схемотехнических решений и дорогостоящей элементной базы.

Таким образом, в данной главе было проанализировано современное состояние полупроводниковой элсмстной базы и магнитных материалов. Был произведен анализ и сравнение характеристик современных ключевых элементов, на основании чего были выбраны типы транзисторов проектируемых ИТ. Наиболее целесообразным для построения ключевых элементов ИТ данной мощности является использование полевых-для схем с входными напряжениями менее 100В, и ЮВТ-для схем с входными напряжениями более 100В. В ряде случаев, для снижения себестоимости ИТ наиболее целесообразным является применение биполярных транзисторов. Был также проведен анализ характеристик современных магнитных материалов и произведен выбор материала магнитопровода силового трансформатора. В качестве материала магнитопровода ИТ были выбраны ферриты. Для выбранных схем ИТ, характеристик полупроводниковых ключевых элементов и силовых трансформаторов было выбрано рациональное значение частоты преобразования, которое лежит в диапазоне от 20 до ЗОкГц.

Пятая глава посвящена вопросам моделирования и экспериментальным исследованиям ИТ.

С использованием программы моделирования электронных схем Рэрюе была создана модель высокочастотного ИТ, построенного на основе одно-тактной схемы с передачей энергии в импульсе, предназначенного для устройств проверки автоматических тепловых выключателей и токовых реле метропоездов.

Были проведены исследования разработанной модели и сняты осциллограммы напряжений и токов различных элементов схемы, проведен анализ переходных процессов переключения силовых транзисторов ИТ.

На основании предложенных схем, выбранных ключевых элементов и магнитных материалов, расчета силового трансформатора и выбора частоты преобразования были разработаны и созданы образцы ИТ: макетный образец высокочастотного СА и макетный образец устройства проверки автоматических тепловых выключателей и токовых реле метрополитена.

Исследования СА проводились на кафедре ЭКАО МЭИ. Были построены внешняя и энергетические характеристики аппарата, а также сняты осциллограммы напряжений и токов различных элементов схемы. Проведены исследования теплового режима СА. Сняты характеристики СА при различных значениях входного напряжения. После проведения данных испытаний на кафедре Технологии металлов МЭИ были проведены исследования рабочих характеристик СА. Проводились исследования качества сварного шва, устойчивости горения дуги и ряда других специальных показателей.

Исследование СА на кафедре Технологии металлов МЭИ показало высокие технические характеристики устройства, о чем было выдано соответствующее заключение. В настоящее время ведется работа по серийному выпуску таких СА.

Исследования устройства проверки также проводились на кафедре ЭКАО МЭИ. Были сняты внешняя и энергетические характеристики устройства, осциллограммы напряжений и токов различных элементов схемы. Были проведены исследования теплового режима. Проведены испытания работы устройства проверки при питании от аккумуляторных батарей. Па завершающем этапе разработки проведены испытания на подвижном составе метрополитена.

Исследования устройства проверки показало его высокие технические характеристики. На основании результатов проделанной работы была изготовлена серия таких установок, которые в настоящее время успешно эксплуатируются в ряде Московских метродепо.

Таким образом, в настоящей главе на основе программы схемотехнического моделирования Pspice была разработана модель ИТ-устройства проверки автоматических тепловых выключателей и токовых реле метропоездов. Разработанная модель позволила провести анализ поведения устройства, изучить формы сигналов в различных местах электронного устройства, провести анализ переходных процессов. Разработка модели ИТ позволила в конечном счете снизить время и стоимость разработки макетного образца.

На основании результатов работы спроектированы и созданы макетные образцы ИТ: высокочастотного СА и устройства проверки автоматических тепловых выключателей и токовых реле метрополитена, на которых были проведены исследования основных режимов их работы, сняты осциллограммы напряжений и токов, проведен анализ переходных процессов, построены внешние и энергетические характеристики,

Результаты испытаний и моделирования разработанных макетных образцов ИТ подтвердили правильность теоретических положений и выводов настоящей диссертационной работы.

В заключении приводятся основные результаты и выводы по диссертации, которые сводятся к следующему.

1. Проведен анализ современного состояния в области производства и применения регулируемых источников тока мощностью до 4кВт с высокими массогабаритными и энергетическими показателями и глубоким регулированием выходного тока Обоснована целесообразность применения для данных устройств функциональной схемы на основе высокочастотного преобразователя.

2. Проведен анализ схем ИТ. Выбраны рациональные схемы построения ИТ.

3. Рассмотрены вопросы построения схем управления ключевыми элементами ИТ. Предложены схемы управления.

4. Разработаны электрические схемы ИТ с высокими массогабаритными и энергетическими показателями и глубоким регулированием выходного тока, разработаны схемы высокочастотных СА и схема устройства проверки автоматических тепловых выключателей и токовых реле, установленных на подвижном составе метрополитена.

5. Предложена методика расчета трансформаторов высокочастотных ИТ с минимальными потерями мощности. Получены формулы, позволяющие определять электромагнитные параметры трансформатора при различных вариантах задания входных величин.

6. Проанализирована современная полупроводниковая элементная база и магнитные материалы. Выбраны типы ключевых элементов высокочастотных ИТ и магнитные материалы трансформатора. Выбрано рациональное значение частоты преобразования ИТ.

7. С применением программы схемотехнического моделирования электронных схем Pspice была разработана модель ИТ. Проведены исследования полученной модели, сняты осциллограммы напряжений и токов. Моделирование подтвердило теоретические положения, полученные в работе. Па основании проведенных исследований, выбора схем, элементной базы, расчета силового трансформатора, математического моделирования был разработан ряд макетных образцов ИТ. Разработанные ИТ имеют высокие массогабаритные и энергетические характеристики, глубокое регулирование выходного тока.

8. Проведенные экспериментальные исследования разработанных ИТ полностью подтвердили правильность теоретических положений и выводов настоящей диссертационной работы.

9. На основании результатов исследований настоящей диссертационной работы была разработан комплект технической документации на высокочастотный С А, на Климовском штамповочном заводе выпущена опытная партия таких аппаратов. Проведенные на каф. Технологии металлов Московского энергетического института исследования подтвердили высокие технические показатели аппарата, о чем имеется соответствующее заключение. На основании результатов работы была выпущена опытная партия устройств проверки автоматических тепловых выключателей и токовых реле подвижного состава метрополитена, которые в настоящее время успешно эксплуатируются в пяти московских метродепо.

10. В процессе работы предложены оригинальные схемы ИТ, по двум из которых поданы заявки на изобретение и получены положительные решения.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Апаров М. А. Определение потерь в стали высокочастотных трансформаторов // Памяти Игоря Николаевича Орлова: Тез. докл.—М., МЭИ, 1997.—С. 57.

2. Апаров М. А. Малогабаритный сварочный аппарат // Радиоэлектроника и электротехника в народном хозяйстве: Тез. докл.—М., МЭИ, 1997.— С. 147.

3. Апаров А.Б., Апаров М.А., Попов Б. А. Автономная маломощная установка электропитания с солнечными батареями // К столетию со дня рождения профессора Апарова Б.П.: Тез. докл.—М., МЭИ, 1999.— С. 87.

4. Апаров А.Б., Апаров М.А., Попов Б.А. Малогабаритный сварочный аппарат // К столетию со дня рождения профессора Апарова Б.П.: Тез. докл.—М., МЭИ, 1999,— С. 87.

5. Алешин В.Н., Апаров А.Б., Апаров М.А.. Копылов О.Г., Попов Б.А.. Проблемы разработки маломощных автономных электроустановок с солнечными батареями // Всероссийский электротехнический конгресс с международным участием: Тез. докл.—М., МЭИ, 1999.— Т. 1 — С. 21.

6. Апаров Б. А., Апаров М.А. Расчет маломощных трансформаторов на максимальный КПД // Всероссийский электротехнический конгресс с международным участием: Тез. докл.—М., МЭИ, 1999г.— Т. 4. — С. 53.

7. Апаров Б. А., Апаров М.А. Расчет маломощных трансформаторов автономных устройств // Тр. ин-та / Секция электротехнических систем транспорта 11 их роботизированных производств — МГТУ(МАМИ)—1999.— С. 42.

8. Источник с крутопадающей внешней характеристикой. Свидетельство РФ на полезную модель N6955. Бюллетень изобретений N6 1998г.

Псч. л. _Тираж ¡ОС_Заказ

Типография МЭИ, Красиоказармонная, 13-

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОБЗОР СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ В ОБЛАСТИ РАЗРАБОТОК И ПРИМЕНЕНИЯ РЕГУЛИРУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ТОКА.

1.1. Разработка и применение сварочных аппаратов для дуговой электросварки.

1.1.1. Дуговая электросварка.

1.1.2. Требования к сварочным аппаратам для дуговой электросварки.

1.1.3. Обзор и классификация применяющихся в настоящее время сварочных аппаратов.

1.2. Разработка и применение регулируемых источников тока для проверки и контроля автоматических выключателей и тепловых реле.

ВЫВОДЫ.

ГЛАВА 2. АНАЛИЗ И РАЗРАБОТКА СХЕМ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ИСТОЧНИКОВ ТОКА.

2.1. Анализ функциональных схем источников тока.

2.1.1. Однотактные схемы источников тока.

2.1.2. Двухтактные схемы источников тока.

2.1.3. Схемы построения источников тока с резонансной коммутацией транзисторов.

2.2. Схемы управления силовыми транзисторами источников тока.

2.3. Разработка практических схем источников тока.

2.3.1. Схема высокочастотного сварочного аппарата АСМ-1.

2.3.2. Схема высокочастотного сварочного аппарата АСМ-2.

2.3.3. Схема устройства контроля и проверки автоматических тепловых выключателей и токовых реле.

2.3.4. Схема высокочастотного преобразователя с повышенным КПД.

ВЫВОДЫ.

ГЛАВА 3. РАСЧЕТ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ С МИНИМАЛЬНЫМИ ПОТЕРЯМИ.

3.1. Постановка задачи.

3.2. Требования к обобщенному методу оптимизации.

3.3. Исходные положения.

3.4. Уравнение суммарных потерь в трансформаторе.

3.5. Минимизация потерь в трансформаторе при заданных значениях выходной мощности, перегрева и частоты.

3.6. Минимизация потерь в трансформаторе при заданных значениях выходной мощности, перегрева и индукции.

3.7. Минимизация потерь в трансформаторе при заданных значениях выходной мощности, перегрева и базового размера.

ВЫВОДЫ.

ГЛАВА 4. ВЫБОР ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ И ЧАСТОТЫ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ИСТОЧНИКОВ ТОКА.

4.1. Выбор ключевых элементов источников тока.

4.2. Выбор материала магнитопровода трансформатора источников тока.

4.3. Выбор частоты преобразования источников тока.

ВЫВОДЫ.

ГЛАВА 5. МОДЕЛИРОВАНИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ

ИССЛЕДОВАНИЯ ИСТОЧНИКОВ ТОКА.

5Л. Общие положения.

5.2. Моделирование источников тока.

5.3. Экспериментальные исследования разработанных источников тока.

5.3.1. Экспериментальные исследования сварочного аппарата

АСМ-2.

5.3.2. Экспериментальные исследования устройства проверки автоматических тепловых выключателей и токовых реле.

ВЫВОДЫ.

Источники тока (ИТ) являются важной частью источников вторичного электропитания. Они используются в сварочной технике, устройствах заряда аккумуляторных батарей, системах питания лазеров, в установках нанесения гальванопокрытий, электродуговых печах, системах электролиза цветных металлов, системах электропривода, установках проверки автоматических выключателей транспорта и т.д.

Среди перечисленных ИТ важное место занимают источники тока мощностью до 4кВт. Источники тока данной группы, к которым относятся сварочные аппараты (СА), а также установки проверки и контроля исправности автоматических тепловых выключателей и токовых реле метрополитена, играют важную роль в современной технике.

Особенностью таких источников являются значительные выходные токи (десятки и сотни ампер) при сравнительно небольших выходных напряжениях (2-25В).

Рассмотрим современное состояние в области разработки и производства таких источников.

Все выпускающиеся в настоящее время ИТ можно разделить на две основные группы в зависимости от частоты работы силового трансформатора. Это ИТ, использующие промышленное значение частоты преобразования силового трансформатора и ИТ с силовым трансформатором, работающим на повышенных значениях частоты преобразования.

В большинстве использующихся в настоящее время сварочных аппаратов и устройствах проверки силовой трансформатор работает на промышленной частоте. Проведенный анализ технических характеристик таких ИТ показал, что их массогабаритные и энергетические показатели во многом не удовлетворяют предъявляемым к ним требованиям.

Одной из основных идей, связанных с разработкой рассматриваемых устройств, является идея их максимального приближения к объекту работы, т.е. создание переносных ИТ.

В процессе эксплуатации сварочной техники часто возникает необходимость проведения работ в труднодоступных местах; сварщику необходима возможность оперативного и удобного перемещения СА по рабочей площадке.

Оперативная проверка автоматических выключателей и реле подвижного состава метрополитена также требует переносного ИТ.

Другим важным требованием, предъявляемым к рассматриваемым устройствам, является необходимость обеспечения глубокого регулирования выходного тока.

В СА необходимость глубокого регулирования выходного тока возникает например при сварке тонколистовой стали, где необходимо обеспечить регулирование тока от нулевых значений до максимального.

В устройствах проверки необходимость глубокого регулирования выходного тока вызвана большой номенклатурой установленных на вагонах метро тепловых выключателей и токовых реле.

В диодных лазерах величина выходного тока определяет энергию лазерного луча и должна регулироваться в широких пределах.

Следующим требованием к рассматриваемым ИТ является требование обеспечения высокого КПД.

Увеличение КПД ИТ позволяет улучшить тепловой режим работы устройства, а значит повысить его надежность и срок службы; уменьшить размеры устройств охлаждения или отказаться от их применения; увеличить время непрерывной работы в системах с автономным питанием; позволяет снизить потребляемый от сети ток.

Таким образом, возникает задача создания переносного ИТ с глубоким регулированием выходного тока и высоким КПД.

Показатели ИТ с силовым трансформатором промышленной частоты не удовлетворяют данным требованиям.

Так, выпускаемые в настоящее время сварочные трансформаторы ТДМ-168 имеют массу 50кг и габариты 410*365*455 мм при номинальном токе 160А; сварочные выпрямители ВД-180/130 имеют массу 55кг и габариты 350*300*750 мм при токе 180А. Еще большую массу и габариты имеют сварочные преобразователи и генераторы: масса сварочного генератора ГД-2001 составляет 140кг, а его габариты 640*440*680 мм при номинальном сварочном токе 200А.

КПД таких СА лежит в диапазоне 70-80%.

Существенно повысить массогабаритные и энергетические показатели ИТ и выполнить их переносными, можно путем использования схемы построения ИТ на основе высокочастотного преобразователя.

Например, масса С А с выходным током 180А, построенного по высокочастотной схеме, составляет порядка 9кг, его КПД равняется 89%.

Рассмотрим основные вопросы, возникающие при разработке ИТ по высокочастотной схеме.

Основным этапом при построении ИТ по схеме с высокочастотным преобразователем является выбор схемы преобразователя.

Для этого необходимо произвести анализ схем, позволяющих получить крутопадающую внешнюю характеристику, и выбрать наиболее целесообразную для решения поставленной задачи схему.

Следующим этапом является построение схем управления ключевыми элементами преобразователя.

Особое внимание необходимо уделить вопросам разработки силового трансформатора. Дело в том, что масса, габариты и мощность потерь трансформатора существенно влияют на технические показатели всего устройства в целом.

Возникает задача проектирования трансформатора ИТ на максимальный КПД. Увеличение КПД трансформатора позволяет увеличить срок службы, повысить надежность, снизить массу и габариты устройства в целом.

Важным этапом разработки ИТ является выбор элементной базы. Необходимо провести анализ характеристик современных полупроводниковых элементов и выбрать наиболее целесообразный для решения поставленной задачи тип полупроводникового ключа. Необходимо также проанализировать технические характеристики современных магнитных материалов магнитопровода трансформатора и дросселя ИТ. Кроме того, в рамках выбранной схемы, особенностей расчета силового трансформатора, а также на основании технических характеристик ключевых элементов и магнитных материалов необходимо определить рациональное значение частоты работы ИТ.

Исследованию и разработке высокочастотных преобразователей уделено большое внимание в технической литературе. В данной области необходимо отметить труды Глебова Б.А., Лаптева H.H., Моина B.C., Поликарпова А.Г., Ромаша Э.М., Сергиенко Е.Ф. Однако вопросы разработки регулируемых переносных ИТ с высокими массогабаритными и энергетическими показателями в технической литературе освящены недостаточно.

Отсутствует анализ схем построения ИТ с высокочастотным преобразователем, методик их расчета и проектирования. Не освещены вопросы расчета трансформатора рассматриваемых ИТ на максимальный КПД, вопросы выбора элементной базы и частоты преобразования.

Для проверки исправности автоматических тепловых выключателей и токовых реле, установленных на подвижном составе метрополитена, в настоящее время используются имеющие значительные массу и габариты ИТ, работающие на промышленной частоте. Работа по созданию малогабаритного устройства проверки на основе высокочастотного преобразователя проводилась впервые.

Возникает задача исследования и разработки регулируемых ИТ мощностью до 4кВт с улучшенными массогабаритными и энергетическими показателями, построенного по схеме с высокочастотным преобразователем, что и является целью настоящей диссертационной работы.

Научная новизна представленной диссертационной работы заключается в следующем:

На основе проведенного анализа современного состояния в области разработки и применения ИТ обоснована целесообразность построения переносных ИТ с использованием высокочастотного преобразователя.

Проведен анализ схем ИТ, проанализирована современная элементная база, на основании чего предложены рациональные схемы построения ИТ, а также рациональные схемы управления силовыми транзисторами ИТ.

Разработаны оригинальные схемы ИТ.

Разработана методика расчета высокочастотных трансформаторов ИТ с минимальными потерями, позволяющая проектировать трансформаторы с высокими энергетическими показателями.

Разработана математическая модель ИТ с применением пакета Рврюе, позволяющая сократить затраты и время разработки ИТ.

Практическая ценность работы состоит в том, что результаты работы позволяют:

-Проектировать регулируемые ИТ, построенные на основании высокочастотного преобразователя с высокими массогабаритными и энергетическими показателями на основании предложенных рациональных схем построения инвертора, схем управления и элементной базы, а также методик расчета силового трансформатора.

-Разрабатывать высокочастотные трансформаторы ИТ с высокими энергетическими показателями при различных требованиях технического задания.

Реализация работы. На основании диссертационной работы были разработаны и исследованы:

Высокочастотный переносной СА. Аппарат обладает высокими техническими показателями и прошел успешные испытания на кафедре Технологии металлов Московского энергетического института. На Климов-ском штамповочном заводе изготовлена малая серия разработанных СА и в настоящее время идет подготовка к его серийному выпуску.

Переносное устройство проверки и контроля автоматических тепловых выключателей и токовых реле. Устройство проверки обладает высокими техническими показателями и прошло успешные испытания в Московском городском метрополитене. Была разработана партия устройств в количестве пяти штук, которые в настоящее время эксплуатируются в ряде Московских метродепо.

Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на восьми научно-технических конференциях, по теме диссертационной работы поданы две заявки на изобретения, которые признаны изобретениями.

Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав и заключения, содержит 143 страницы машинописного текста, включая 67 рисунков, 14 таблиц, список литературы из 62 наименований и трех приложений.

Основные результаты работы заключаются в следующем:

1. Проведен анализ современного состояния в области производства и применения регулируемых источников тока мощностью до 4кВт с высокими массогабаритными и энергетическими показателями и глубоким регулированием выходного тока. Обоснована целесообразность применения для данных устройств функциональной схемы на основе высокочастотного преобразователя.

2. Проведен анализ схем ИТ. Выбраны рациональные схемы построения ИТ.

3. Рассмотрены вопросы построения схем управления ключевыми элементами ИТ. Предложены и разработаны схемы управления.

4. Разработаны электрические схемы ИТ с высокими массогабаритными и энергетическими показателями и глубоким регулированием выходного тока: разработаны схемы высокочастотных СА и схема устройства проверки автоматических тепловых выключателей и токовых реле, установленных на подвижном составе метрополитена.

5. Разработана методика расчета трансформаторов высокочастотных ИТ с минимальными потерями мощности. Получены формулы, позволяющие определять электромагнитные параметры трансформатора при различных вариантах задания входных величин.

6. Проанализирована современная полупроводниковая элементная база и магнитные материалы. Выбраны типы ключевых элементов высокочастотных ИТ и магнитные материалы трансформатора. Выбрано рациональное значение частоты преобразования ИТ.

7. С применением программы схемотехнического моделирования электронных схем Рэрюе была разработана модель ИТ. Проведены исследования полученной модели, сняты осциллограммы напряжений и токов. Моделирование подтвердило теоретические положения, полученные в работе. На основании проведенных исследований, выбора схем, элементной базы, расчета силового трансформатора, математического моделирования был разработан ряд макетных образцов ИТ. Разработанные ИТ имеют высокие массогабаритные и энергетические характеристики, глубокое регулирование выходного тока.

8. Проведенные экспериментальные исследования разработанных ИТ полностью подтвердили правильность теоретических положений и выводов настоящей диссертационной работы.

9. На основании результатов исследований настоящей диссертационной работы была разработан комплект технической документации на высокочастотный СА. На Климовском штамповочном заводе выпущена опытная партия таких аппаратов. Проведенные на кафедре Технологии металлов Московского энергетического института исследования подтвердили высокие технические показатели аппарата, о чем имеется соответствующее заключение. На основании результатов работы была выпущена опытная партия устройств проверки автоматических тепловых выключателей и токовых реле подвижного состава метрополитена, которые в настоящее время успешно эксплуатируются в пяти московских метродепо.

10. В процессе работы предложены оригинальные схемы ИТ, по двум из которых поданы заявки на изобретение и получены положительные решения (по одной из схем уже получено свидетельство РФ на полезную модель).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Выполненные исследования позволили сформулировать, обосновать и решить актуальную научную задачу разработки высокочастотных ИТ с улучшенными массогабаритными и энергетическими показателями. Результаты испытаний и моделирования разработанных макетных образцов ИТ подтвердили правильность теоретических положений и выводов настоящей диссертационной работы.

1. Глизманенко Д. Л. Сварка и резка металлов - 7-е изд., перераб.-М.: Высшая школа, 1971.-488 с.

2. Справочник по специальным работам. Сварочные работы в строительстве./ Под ред. В. Д. Тарана.-М.: Издательство литературы построительству, часть 1, 1971.-464 с.

3. Никитин В. П. Электрические машины и трансформаторы для дуговой сварки.-М.: Энегроиздат, 1934.

4. Электросварочное оборудование. Источники питания для ручной и механизированной дуговой сварки.-М.: АО Стандартэлектро, 1993.-85 с.

5. Моин B.C., Лаптев H.H. Стабилизированные транзисторные преобразо-ватели.-М.: Энергия, 1972г.

6. Глебов Б.А. Магнитно-транзисторные преобразователи напряжения для питания РЭА.-М.: Радио и связь, 1981г.-251 с.

7. Розанов Ю.К. Основы силовой преобразовательной техники.-М.: 1979.

8. Артамонов Б.И., Бокуняев A.A. Источники электропитания радиоуст-ройств.-М.: Энергоиздат, 1982.-168 с.

9. Басовский В.Ф. Транзисторные преобразователи напряжения.-Киев.: Техника, 1974.-155 с.

10. Ю.Букреев С.С. Силовые электронные устройства.-М.: Радио и связь, 1982.-255 с.

11. П.Конев Ю.И. О миниатюризации вторичных источников питания.-ЭтвА/Под ред.Ю.И. Конева.-М.: Сов. Радио, 1973, вып.5.-СЗ-12.

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

13. Эраносян С.А. Сетевые блоки питания с высокочастотными преобразо-вателями.-Л.: Энергоатомиздат, 1991.-176 с.

14. Н.Розанов Ю.К. Полупроводниковые преобразователи со звеном повышенной частоты. -М.: Энергоатомиздат, 1987-184 с.

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

16. Ромаш Э.М. Транзисторные преобразователи в устройствах питания радиоэлектронной аппаратуры.-М.: Энергия, 1975.-176 с.

17. П.Ромаш Э.М., Дробович Ю.Н., Юрченко H.H., Шевченко П.Н. Высокочастотные транзисторные преобразователи .-М.: Радио и связь, 1988г.-350 с.

18. Розанов Ю.К. Основы силовой электроники.-М.: Энегроатомиздат 1992.-296 с.

19. Грейвер Е.С. Ключевые стабилизаторы напряжения постоянного тока.-М.: Связь, 1970.-152 с.

20. Белов Г.А. Высокочастотные тиристорно-транзисторные преобразователи постоянного напряжения.-М.: Энергоатомиздат, 1987г.

21. Апаров М.А. Малогабаритный сварочный аппарат. Тезисы докладов Московской студенческой научно-технической конференции "Радиоэлектроника и электротехника в народном хозяйстве" МЭИ, каф. ЭКАО, 1997г.-147 с.

22. Апаров А.Б., Апаров М.А., Попов Б.А. Малогабаритный сварочный аппарат. Тезисы докладов научно-технической конференции "К столетию со дня рождения профессора Апарова Б.П." МЭИ, каф. ЭКАО, 1999г.-с 87.

23. Агаханян Т. М. Интегральные микросхемы.-М.: Энергоатомиздат, 1983г.

24. Гринфилд Д. Транзисторы и линейные ИС. М.: Мир, 1992г.

25. Интегральные микросхемы. Справочник/ Под ред. Б.П. Тарабрина.,-Радио и связь, 1984г.-528 с.

26. Коломбет Е. А., Юркович К. Зодл Я. Применение аналоговых микросхемам.: Радио и связь, 1990г.-320 с.

27. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники. Пер. с англ. В 3-х т. М.: Мир, 1993г.

28. Пухальский Г.И., Новосельцева Т. Я. Проектирование дискретных устройств на интегральных микросхемах.-М.: Радио и связь, 1990г.

29. Шило В. JI. Линейные интегральные схемы.-М.: Советское радио, 1983г.

30. Шило В. Л. Популярные цифровые микросхемы.-М.: Радио и связь, 1987г.

31. Алексеинко А. Г. Основы микросхемотехники.-М.: Советское радио, 1977г.

32. Гершунский Б. С. Основы электроники и микроэлектроники.-К.: Вища шк. Головное изд-во. 1987.-422 с.

33. Забродин Ю.С. Промышленная электроника.-М.: Высшая школа, 1982г.-495 с.

34. Степаненко И. П. Основы микроэлектроники.-М.: Советское радио, 1980г.

35. Источник с крутопадающей внешней характеристикой. Свидетельство РФ на полезную модель N6955. Бюллетень изобретений N6 1998г.

36. Транзисторный конвертер. Положительное решение по заявке N98118097-09(020169) с пр. от 06.10.98.

37. Роткоп Л.Л., Спокойный Ю.Е. Обеспечение тепловых режимов при конструировании радиоэлектронной аппаратуры.-М.: Советское радио, 1976.-230 с.

38. Апаров А. Б. Разработка и исследование низковольтных преобразователей постоянного напряжения с повышенным КПД. Дисс. канд. техн. наук.-М, 1973.-188 с.

39. Апаров А. Б., Еременко В.Г., Негневицкий И.Б. Транзисторные преобразователи для низковольтных источников энергии.-М: Энергия, 1978г.-94 с.

40. Бальян Р.Х. Трансформаторы малой мощности.-Л.: Судпромиздат, 1961г.-366 с.

41. Тихомиров П.М. Расчет трансформаторов.-М.: Энергоиздат,1986.-528 с.

42. Рейклейтис Г. Рейвиндран А. Рэгсдел К. Оптимизация в технике. В 2-х кн. Пер. с англ. Мир,-М., 1986г.-350 с.;320 с.

43. Волгин JI.H. Проблема оптимальности в теоретической кибернетике.-М.: Советское радио, 1968г.-160 с.

44. Бертинов А.И. Кофман Д.Б. Тороидальные трансформаторы статических преобразователей.-М.: Энергия, 1970г.-96 с.

45. Видмар М. Трансформаторы. Пер. с нем. Государственное научно-техническое издательство,-М.*Л., 1931г.-592 с.

46. Бальян Р.Х. Обруснин В.П. Аналитический метод геометрической оптимизации ферромагнитных устройств.//Электричество-1979.-Ы9.-с. 4046.

47. Апаров А.Б., Апаров М.А., Попов Б.А. Автономная маломощная установка электропитания с солнечными батареями. Тезисы докладов научно-технической конференции "К столетию со дня рождения профессора Апарова Б.П." МЭИ, каф. ЭКАО, 1999г.-с. 87.

48. Апаров А.Б., Апаров М.А. Расчет маломощных трансформаторов автономных устройств. Тезисы докладов. МАМИ, 1999г.

49. Апаров Б.А., М.А. Апаров. Расчет маломощных трансформаторов на максимальный КПД. Тезисы докладов ВСЕРОССИЙСКИЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ КОНГРЕСС С МЕЖДУНАРОДНЫМ УЧАСТИЕМ "На рубеже веков: итоги и перспективы". МЭИ, 1999г., том 4.

50. Апаров М.А. Определение потерь в стали высокочастотных трансформаторов. Тезисы докладов научно-технической конференции "Памяти Игоря Николаевича Орлова" МЭИ, каф. ЭКАО, 1997г.

51. Иванов B.C., Панфилов Д.И. Компоненты силовой электроники фирмы Motorola/Яр. ин-та/Моск. инст. электр. техн.-1997г.-79 г.

52. Силовые полупроводниковые приборы. Пер. с англ. Под ред В.В. Тока-рева.-В.: Элист, 1995г.-661 с.

53. Отчет по НИР N1048910. Разработка теоретических основ проектирования и создания высокочастотных преобразователей электроэнергии. МЭИ, каф. ЭЭЛА.

54. Кифер И.И. Характеристики ферромагнитных сердечников. М.: Энергия, 1967г.-164 с.

55. Рабкин Л.И. Высокочастотные ферромагнетики.-М.: Физматгиз, 1960г.-582 с.

56. Русин Ю.С. Расчет электромагнитных систем.-JI.: Энергия, 1968г.-132 с.

57. Русин Ю.С. Трансформаторы звуковой и ультразвуковой частоты.-Л.: Энергия, 1973г.-151 с.

58. Русин С.Ю. Чепарухин A.M. Проектирование индуктивных элементов приборов.-Л., Машиностроение, 1981г.-172 с.

59. Разевиг В.Д. Система схемотехнического моделирования и проектирования печатных плат Design Center (Pspise).-M.:CK Пресс, 1996г.

60. Разевиг В.Д. Система схемотехнического моделирования Micro-Cap 5.-М.:Солон, 1997г.

61. Архангельский А.Я. Pspice и Design Center. Схематехническое моделирование. Модели элементов. Макромоделирование.-М.: МИФИ, 1996г.