автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.06, диссертация на тему:Исследование и разработка транзисторных резонансных регуляторов постоянного тока средней мощности

МОСКОВСКИЙ. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ

ИНСТИТУТ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

Никифоров Анатолий Александрович

Исследование и разработка транзисторных резонанаояих регуляторов постоянного тока средней модности

Специальность 05.09.06 Электрические аппараты Специальность 05. 00.12 Полупроводниковые преобразователи электрической энергии

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

РГЗ ол

Ш. правах рукописи

МОСКВА- 1993

Работа выполнена в лаборатории преобразовательной техники производственного объединения "Прожектор".

Научив руководитель: д. т. н., проф. Розанов XX К.

Официальные оппоненты: д.т.н., проф. Сдрук А.Г.

Ведущее предприятие указано в решении специализированного совета.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке Московского энергетического института.

Отзывы (в двух экземплярах,заверенные печатью),просим присылать по адресу: 105835 ГСП,Москва,ул. Красноказарменная, 14, Ученый Совет МЭИ.

к.т.н., с.н.с. Алферов Н.Г.

Защита диссертации состоится дитории /У- 6// в час. РО мин, на заседай;:;! специализированного Совета Московского энергетического института

Автореферат разослан

Учений секретарь специализированного Совета к.т.н., доцент

Соколова Е.М.

- 3 -

ОСщя характеристика работы

• Актуальность теми. Опережающие темпы развития производства электроэнергии по отношению к другим ванне ягам отраслям народного хозяйства страны убедительно показывают возрастающую роль электрификации. Одним из основных средств электрификации являются бесконтактные электрические аппараты,которые находят широкое применение в различных системах электропитания (СЗП).

Практически во всех отраслях народного хозяйства идет активное развитие потребителей,требуювда электрическую энергию постоянного тока высокого качества.

В связи с развитием полупроводникового приборостроения в последние 10-15 лет СЭП постоянного тога наиболее экономично реализуются на основе статических устройств и,в частности,на основе таких бесконтактных электрических аппаратов !;ак регуляторы постоянного тока (РПТ),напрялюние или ток на выходе которых поддерживаются постоянными.

В настоящее время РОТ строятся по схеме с промежуточным звеном повышенной частоты. 5ункции звена повышенной частоты обычно выполняют гсяхяезыэ преобразователи или различные типы инверторов. Средк последних наиболее широкое распространение получил инвертор напряжения С13. Однако верхняя граница рационального частотного диапазона таких звеньев в значительной мере ограничена процессами коммутации ключевых элементов и.з частности,возникающими яри этом потерями активной мощности.

Переход в целях улучшения техшиэд-экономических характеристик к комутации на частотах сверхзвукового диапазона вызвал необходимость использования схем с резонансными ЬС-контура-ми. Этот класс схем позволяет получить плавную обычно близкую к синусоидальной, цюрму тока или напряжения на ключе с малыми или нулевыми значениям» в моменты коммутации.

Цель работы. Целью данной работы является создание регуляторов постоянного Т01са средней мощности о резонансной коммутацией на повышенной частоте,обладающих улучшенными технико-экономическими показателями,а также разработка инженерных методик и рекомендаций по их проектированию.

Задачи исследования. Достижение цели исследования предполагает решение следующих научно-исследовательских и ипденерных • задач:

1. Выявление общих принципов построения резонансных РПТ,классификация их по наиболее существенны признакам и выбор оптимальных схемных решений для конкретных областей использования;

2. Анализ электромагнитных процессов и разработка на основе результатов методик,алгоритмов и программ оптимального расчета резонансных РИГ и отдельных его элементов;

3. Разработка математической модели для исследования динамических характеристик резонансных Р1ГГ и проведение экспериментальных исследований;

4. Разработка и практическая реализация алгоритмов управления резонансными РПГ;

5. Доведение результатов теоретических исследований до практически реализации в условиях производства.

Научная новизна. Получены и выносятся на защиту следующие новые результаты:

1. Выявлено,что перспективными"являются схемы с коммутацией в нуле напряжения и предложено новое эффективное схемотехническое решение по реализации этого принципа па основе резонансного инвертора тока;

2. Показано,что для РПГ на базе резоансных инверторов напряжения предпочтительнее работа с частотой выше резонансной;

3. Получены аналитические вырадаши для статических выходных и регулировочных характеристик РПГ на осиозе резонансных инверторов тока;

4. Разработана методика оптимального проецирования РПГ на основе резонансного инвертора тока;

5. Разработана математичеасая модель адекватно, с учетом принятых допущений,отображающая все процессы поисходядае в РГГГ с коммутацией в нуле напряжения.

Практическая ценность. В результате исследований предложены принципиальные схемотехнические построения РПТ с широкими функциональными возможностями: значительным диапазоном регулирования выходных параметров при сохранении высоких массогаба-ритньк,надежностных и динамических показателей. Разработанная методика и программа оптимального проектирования РИГ на базе резонансного инвертора тока позволяет обеспечить существенное улучшение массогабаритных показателей РПГ.что подтверждается результатами экспериментальных иследований и внедрения в

производство.

Реализация работы. Результаты работы использованы при создании аппаратуры систем автономного электроснабжения спецкомплексов. Методики расчета использованы на ряде предприятий ПО "Прожектор" и НПО "Дельта".

Апробация. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались: на VI11 Всесоюзной научно-технической конференции "Силовая полупроводниковая техника и ее применение *> народной хозяйстве" (Миасс,1389г.),6-ой ежегодной международной конференции "Еысокочастотноо преобразование энергии (Торонто (Канада),1991г. ),а также на заседаниях кафедры электрических и электронных аппаратов МЭИ в 1988-1992гг.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 5 статей и получено одно авторское свидетельство.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения,пяти глав.заключения,списга литературы и имеет объем 212 стр. ,из них 139 стр. машинописного текста, 95 рисунков и 8 таблиц,а также 3 приложений.

Содержание работы

Ео введении обоснована актуальность теоретических и экспериментальных исследований транзисторных резонансных регуляторов постоянного тока средней мощности, позволяющие обеспечить существенное улучшение массо-габаритных,энергетических и надежностных показателей систем автономного -электроснабжения (САЭ);сформулирована цель работы и конкретные задачи исследования.

В первой главе определено место регулятора постоянного тока в САЭ и предъявляемые к нему технические требования,проведен анализ силовых схем и предложена классификация резонансных регуляторов по основным признакам,определяющим принципы их построения и особенности работы, рассмотрены основные способы регулирования выходного напряжения в резонолсши регуляторах.

Для выполнения поставленной цели .был проведен аналитический обзор силовых схом регуляторов постоянного тока и способов регулирования выходного напряжения. Анализ показал,что регуляторы средней мощности наиболее эффективно строятся по

схеме конвертора,где основным высокочастотным звеном являются , однофазные резонансные инверторы. Схемы последних можно условно разделить,по наличию реактора во входной цепи,на две общепринятые в классической схемотехнике группы - инверторы напряжения и инверторы тока. Для создания колебательных электромагнитных процессов в цепь нагрузки долгещ Сыть включены реактивные элементы создающие резонанс токов или напряжений при коммутации ключей.

Одним из основных признаков,определяющих режим работы инверторов напряжения,является характер общгго типа нагрузки (емкостной или индуктивный) относительно инвертируемого напряжения. Характер нагрузки,в свою очередь,зависит от соотношения рабочей частоты и частоты резонансного контура. Поэтому различают схемы с частотой выше или ниже резонансной. Иредпочтитель-' нее работа с частотой вш:е резонансной. В этом случаа меньше требования к быстродействию обратных диодов,отсутствует потери при включении силовых ключей,а потери при выключении легко устраняются введением недиссипативных демпфирующих конденсаторов. Большие значения токов на элементах схемы делают этот класс схем предпочтительнее при работе с высокими уровнями входных напряжений.

Схемы с переключением в нуле напряжения имеют явное преимущество в части решения проблемы электромагнитной совместимости, что особенно важно при работе с высокими частотами. Это обусловлено тем,что снижение du/dt на ключевых элементах более эффеютгено в части уменьшения электромагнитных наводок в других элементах схемы и системы электропитания в целом. Такими свойствами обладают схемы топология которых близка к топологии инверторов тока. Большие значения напряжений на элементах схемы предопределяет область работы этого класса схем при низких уровнях входного напряжения.

Был также рассмотрен класс схем квазирезонансных регуляторов.

На основании проведенного аналитического обзора были определены конкретные задачи проводимого исследования.

Во второй глазе предложено новое эффективное схемотехническое решение по реализации пргааша коммутации в нуле напря-кгкия иа основе резонансного инвертора тока, проведен анализ атаарсигпштх щэдгееоз к регимзв раЗогаг сгею, а по-

лучены внешние и регулировочные характеристики схемы.

На основе анализа схемотехнических вариантов силовых схем рс80нансных инверторов тока была разработана схема регулятора (рис.1) с резонансным IX)- контура» последовательно-параллельного типа.обеспечивающая коммутацию в нуле напряжения и квазисинусоидальную форму напряжения на транзисторах. При этом обеспечивается стабилизация и регулирование выходного напряжения при изменении нагрузки в широких пределах. Также схема сохраняет работоспособность при коротком зам.'калии в нагрузке.

. Анализ электромагнитных процессов в схеме, который проводился по интервалам проводимости ключевых элементов показал, что схема имеет два режима работы: с прерывистым и непрерывны.« током ¿£ в дросселе Ьк резонансного контура (см. рис.2). Причем моменты прерывания тока и различны и зависят от параметров схемы и величины выходного напригззния Ш. Однако, по характеру процессов и идентичности структурных изменения на интервалах проводимости ключевых элементов, в общем случае можно выделить три подрежима в режиме работы с прерывистым током ¿1 (рис. 2,е,ж,з).

Используя метод переменных состояния, в ¡сачестве которых использовались значения токов в индуктивности и напрянвний на е^сти резонансного гантура били получены уравнения переменных состояния по интервалам работы схемы:

X - Д X ^ 8 а > ш

где X - вектор переменных состояния размерности пх1;А -системная матрица интервала размерности пхп;в - матрица связи интервала с воздействующими напряжениями с размерностью пх2; и-вектор воздействую®« напряжений. Е и ин;Е и 1)н - входное и выходное напряжения регулятора соответственно.

Однако решение этих уравнений возможно преимущественно с использованием машинных методов анализа электрических цепей, что затрудняет применение их в иижзнерних расчетах. Поэтому для анализа режимов работы схемы били использованы более простые,но в то же время обеспечивающие достаточную точность решения, методы. При условии,что колебательный контур достаточно добротен,то есть анергия,циркулирующая в контуре значительно превышает энергию погладяемую нагрузкой.Форма двуполярннх им-

и

Рис.1. Регулятор постоянного тока с коммутацией в нуле наяряжения.

а) V«!

1 1 Г 1 Г *

г; <1< \ 1 1 / \ *

?) Чс V» А А

31 и и |Ь 6 | ' / ЧУ / *

/

ж) и ■ УЛ 1 /"V

/ ЧУ

. - /Л

V/ V/

Рис.2. Диаграммы токов и напряжений.

пульсов капряйвния Не остается практически синусоидальной. Это обстоятельство позволило использовать при. анализе, электромагнитных процессов метод первой (или основной) гармоники. Используя этот метод были получены аналитические выражения.для токов и напряжений на элементах схемы во всех регамах работы, а такие определены границы этих режимов. 3 общем случае среднее значение тока нагрузки 1н является, функцией следующих переменных:

1и = Р1ь,Е, о), и»],

где Кр - коэффициент, кратности частот, -круговая соб-

ственная частота резонансного контура, О) — круговая рабочая частота Причем значение выходного напряжения 1!н в свою очередь является функцией таких переменных:

V* = г[£, (3)

где^-угол спада до нуля тока £ а (на рис. 2 соответствует моментам времени £1, ¿1', ¿г ), ^-угол при котором ток ¿4 возобновляет свои колебания (на рис.2 это соответствует моменту времени

На основании (2) с учетом (3) • били получены семейства внешних и регулировочных характеристик,которые показаны на рис.3 и рис. 4.соответственно. При расчете были приняты параметры соответствующие регулятору постоянного тока мовдостью ЗООВг. Из рисунка 3 видно.что схема регулятора работает с повышением выходного напряжения Ун относительно входного напряжения Причем,чем больше разность мелщу собственной частотой резонансного контура, и рабочей частотой,то есть,чем больше длительность паузы в напряжении ¡¿с,тем выходное напряжение будет больше. Поэтому регулирование выходного напряжения лепта осуществлять изменением коэффициента кратности частот Следует . отметить,что для обеспечения регулирования выходного налряже-' ния V» при изменении нагрузки от холостого хода до. номинальной, при коммутации транзисторов в нуле напрял®ния,необходимо, чтобы схема работала в глубоко прерывистом режиме. Семейство регулировочных характеристик показывает,что средний ток нагрузки 1н прямопропорциокально зависит от коэффициента кратности частот Следовательно, регулятор будет работать с максимальной мощностью отдаваемой в нагрузку на минимальной рабочей частоте.

Рис. 3 . Внешняя характеристика

В третьей главе разработана инженерная методика оптимального проектирования резонансного регулятора постоянного тока с коммутацией в нуле напряжения к отдельных его элементов,а так- • же проанализированы основные энергетические показатели схемы.

lía основании полученных в главе 2 соотношений и зависимостей разработана методика расчета основных параметров схемы, изображенной на рис. 1. ^следствии того,что часть уравнений принадлежит к классу трансцендентных,расчет по данной методике возмоиэн в настоящее время лишь на основе численных методов с применением средств вычислительной техники. Поэтому по методике разработана программа расчета элементов силовой части рассматриваемого регулятора Результаты расчета регулятора номинальной мощностью 3Q0 Вт приведены в таблице 1. .

Таблица 1.

1 1 | Исходные данные |

| Emln-20 В Етах-26 В . |

|. UNmin-390 В UNmax-420 В |

| PN-300 ВТ Fmax-100 кГц |

| Kpt-2.00 Крп-0.20 ' |

| KFnln-1.10

| Результаты расчета |

| KFrax-3.79 Ск-0.231 МКФ |

| UNlmln-90 В üc тах-309 В |

| LWlnax-97 В Ivt тах-16. 4 А . |

I КТ-0,207 Ivd тх-24.9 А |

| Fmin-50,2 кГц Ivt ср-5.9 А |

| L.bx-19.482 М!сГн Ivd ор-18.7 А |

i Lk-25. 035 ыкГн Ivd b -rax-0.9 А |

| Ibx-9.0 А Ivd b cp-0.4 А |

I 11-3.7 А Uvd b тах-504 В |

i Cf-1145 мкФ | >

\

С целью минимизации параметров схемы рассчитанных по методике разработана программа оптимизации. В качестве критерия оптимизации был выбран объем регулятора,как самая информативная характеристика,а в качестве варьируемых параметров - коэффициент пульсации (Крт) и максимальная рабочая частота регуля- , тора (Дц). Характерными ограничениями при оптимизации являлись заданные в качестве исходных данных значения напряжений на 1 входе (Е) и выходе (I/*) схемы,мощность нагрузки (?*) и коэффи- ; цкент пульсации выходного напряжения (^.Указанные ограничения накладывались непосредственно на координаты вектора управляемых переменных,что усложнило математическую модель задачи оптимизации. Учитывая, что аналитическое решение поставленной задачи в общем виде весьма сложно,задача решалась последовательно для отдельных компонентов схемы с исследованием общих закономерностей минимизации их объемов н последующей совместной оптимизации силовой схемы.

На основе полученных соотношений и зависимостей объемов компонентов схемы была разработана программа оптимизации массо-габаритных показателей регулятора

В таблице 2 приведены расчетные значения коэффициента пульсации входного тока- Кит в зависимости от максимальной рабочей частоты,при которых объем силовой части регулятора Судет минимальным (при этом' не учитывалась дискретность типокомина-лов элементов,а также оптимальное расстояние между ними).Расчет Производился при параметрах: Emln - 24 В;Ешах - 48 В;Рн - 700 Вт; ÜH' тах- 420 B;llH min- 385 В.

Таблица 2

1 I f. кГц 1 1 . 50 1 t 1 75 . .1 100 | ..... 125 i 150 |

1 1 1 КПТ 1 ' | 1,369 1 1 1 1,366 i 1,363 | 1,362 1,361 |

* 1... У.ем f 521 t f 508 ) ... t ..... '1 499 | i 493 488 | t

На рис. Ь приведена зависимость суммарного объема силового , оборудования регулятора в функции коэффициента Кпт и частоты Г. Хороню видно,что с увеличением частоты Г оптимальный.с точки

20 ЪО 60 80 т т т (50

Рис. 5- Зависимость суммарного объёма силового

оборудования регулятора от коэффициента пульсаций входного тока и частота.

90 '80 70 60 50 ЬО

Кпг

О Г

Рис. 6 • Зависимость К.П.Д. регулятора от коэффициента пульсаций входного тока.

врения минимума объема,коэффициент пульсации входного тока уменьшается.

На рис. 6 представлена зависимость КПД регулятора от коэффициента пульсации Кпт при постоянной частоте коммутации. Величина индуктивности дросселей Ы и 12 (см. рис. 1).характеризуемая коэффициентом Кпт.в целом сильно влияет на.энергетические ' показатели регулятора. При малых значениях Кпт в диапазоне 1,0 - 1,5 К1Щ регулятора достаточно высок и составляет (80 -85)X. С увеличением коэффициента Кпт энергетические показатели регулятора .ухудшаются. Это. объясняется менее зффективньм использованием существующего силового оборудования и,в частности,транзисторов,так как амплитуда тока протекающая через них увеличивается, из-за уменьшения индуктивности дросселей И и 12.

В четвертой главе выполнен анализ устойчивости регулятора с коммутацией •в куле напряжения и проведена оценка качества переходных процессов в схеме.

• Дня анализа устойчивости схемы (рис. 1) и оценки качества переходных процессов необходимо иметь математическую модель регулятора. Характерной особенностью рассматриваемого регулятора является то,что при переходе от одного режима работы к другому происходит изменение структуры силовой схеми,сопровождающееся изменением значений коэффициентов дифференциальных уравнений или их порядка. В основу анализа стационарных режимов таких устройств положен математический аппарат теории переменных состояний импульсных систем.позволяющий учитывать переменную -структуру системы. Однако,такие аналитические методы будучи применимы к резонансным схемам приводят к громоздким аналитическим выражениям,теряющим преимущества наглядного подхода характерного для замкнутых аналитических выражений и требуют использования вычислительных методов с применением ЭВМ. В этом случае более рациональным становится использование математических моделей,например, на основе системы моделирования типа ЕЬТ1Ш.

С помощью системы ЕЬТИА^ была разработана математическая модель регулятора,которая адекватно,с учетом принятых допущений, воспроизводит все процессы,происходящие в схеме.

В качестве примера на рис. 7,а приведены диаграммы,иллюстрирующие характер изменения выходного напряжения регулятора при его пуске на полную нагрузку. Видно, что процесс носит, апе-

в) набросе 100$ кагрузкя.

риодический характер. Время выхода на режим составляет 13 периодов рабочей частоты при номинальной нагрузке.

На рис. 7,б,в представлены диаграммы,иллюстрирующие характер изменения выходного напряжения регулятора при сбросе С рис. у, б) и набросе (рис. 7, в) 100% нагрузки. При этом длительность переходного процесса составила 21 период рабочей частоты при сбросе нагруз!«! и 15 периодов - при набросе нагрузки. Амплитуда всплеска напряжения при сбросе нагрузки составила 16%,а амплитуда провала напряжения при набросе нагрузки - 32%.

Выявлено,что основными факторами.определяющими характер переходного процесса в схеме регулятора;является значение индуктивности входных дросселей LI и L2. Учитывая это.с помощью данной «одели можно производить оценку величины этой индуктивности, оценивая динамические характеристики регулятора для наиболее тяжелых случаев работы.когда начальное состояние при набросе нагрузки и конечное при ее сбросе соответствуют холостому ходу регулятора.

Пятая глава посвящена практической реализации и экспериментальным характеристикам резонансных регуляторов постоянного тока с коммутацией в нуле напряжения и с коммутацией в нуле тока. .

Резонансный регулятор постоянного тока с коммутацией в нуле напряжения,схема которого изображена на рис. ^разработанный в ' соответствии с результатами оптимизационного расчета, позволяет улучшить массогабаритпые показатели САЗ примерно в полтора раза, по сравнению с вариантами,построенными на основе традиционных технических решений.

Макетный образец регулятора выполнен в виде блока размером 300x110x72 мм к имеет следующее технические характеристики: Напряжение питающей сети,В 22-26

Род тока питающей сети постоянный

Потребляемая-мощность, Вт,не более 435

Выходное напряжение,В ■ 400

Диапазон регулирования выходного напряжения,В 370 - 425 Точность стабилизации выходного напряжения,% 1,5 Величина пульсации выходного напрпагнияД 0,5

Номинальный выходной ток,А 0,8

Номинальная выходная мощность,Вт 320

ИЩ 0,8

Масса, к!1, не более 4

Регулятор устойчиво работает при изменении нагрузки от холостого хода до короткого замыкания.при этом коммутация си- . ловых транзисторов осуществляется в нуле напряжения.

Вторая часть этой главы посвящена экспериментальным исследованиям и практической реализации регулятора постоянного тока выполненного на основе резонансного инвертора напряжения (рис.8) и работающего на частоте шило частоты резонансного контура

Рассматриваемый регулятор выполнен в виде блока размером 315x170x151 мм и имеет следующие технические характеристики:

Напряжение питающей сети,В 215 - 302

Род тока питающей сети постоянный

Потребляемая мощность,Вт 950

Еыходное напряжение,В 110 - 120

Точность стабилизации выходного напряжения,% ¿2

Величина пульсации выходного напряжения. 7. 1

Номинальный выходной ток,А • 6,5

Диапазон изменения выходного тока,Л 3 - 6,5

Номинальная выходная мощность, Вт . 650'

КПД,не менее . 0,8

Масса,кГ.ие более .6

Экспериментальная проверка,выполненная на опытном образце показала- режим работы на частоте выше резонансной предпочтительней режима работы на частоте ниже резонансной; схема наиболее эффективно работает при равенстве емкостей конденсаторов Сз п Ск (см.рис.8);пуск регулятора необходимо осуществлять на максимально заданной рабочей частоте; с увеличением рабочей частоты мощность ругулятора, отдазаемая в нагрузку, падает; схема имеет хорошие динамические характеристики. •

В заключении сформулированы основные выводы по диссертационной работе.

В прилоиениях приведены тексты основных программ расчета и оптимизации регулятора с коммутацией в нуле напряжения, а также акты о внедрении результатов диссертационной работы.

Основные результаты и выводы диссертационной работы заключается в следующем:

1. Качественно проанализирована схемотехника резонансных регуляторов постоянного тока и выявлены наиболее перспективные

по энергетическим и массогабаритнш показателям схемные решения. Одно?; из лорспектиьш« схем регуляторов постоянного тока является схема,выполненная на основе резонансного инвертора тока, позволяешь подучить коммутацию силовых ключей в нуле напряжения и,тем саш;,!, снизить практически до нуля динами-чееш-з потери моиюсти.а такие обеспечить хорошую электромагнитную совместимость. Такие схош целесообразно использовать ' лри работе с ииским (до 100Ь) входным напряжением. При работе с солызим (свыше 100 В) входным иапрялкшием предпочтительнее схемы регуляоров, выполненные- на Сазе резонансных инверторов напряжения и раоотаадяе на частоте выше собственной частоты резонансного контура. В этом случае меньше требования к быстродействию обратных диодов, отсутствуют потери при включении силовых транзисторов,а потери при их шключе-нии легко устраняйся введением ' иедиссипативных дег/ифйрувдих конденсаторов килой емкости.

2. Преодолено новое эфеетишзс схемотехническое ревение по реализации принципа коммутации в.нуле- напряжения на основе резонансного ИИЕСрТОРй ТОКа.

& Проьодс-н анализ схемы регулятора постоянного тока с коммутацией в нуле напрял* ния и ретаыов ее работы. При этом показано, что

а)схема иодат работать в двух режимах - с непрерывным током в' дросселе резонансного контура и с прерывистым;

б)схема работает с повышением выходного напряжения относительно входного;

Урегулирование выходного напряжения легко осуществляется изменением длительности нулевой паузы в напряжении конденсатора резонансного контура;

г) для обеспечения регулирования выходного напряжения при изменении нагрузки от холостого хода до номинальной,при сохранении режима коммутации силовых ключей в нуле напряжения необходимо, чтобы схема работала в ^лубоко прс-рывкстом режиме по току дросселя резонансного контура.

4. Разработана методика расчета олектроыагнитнитних процессов в регуляторе постоянного тока с коммутацией ц цуд5 напрямэ-нпя,заключаюа юя в раздельном расчете схемы со стороны постоянного то1«а и со стороны переменного тока. Методшса является конкретизацией методов основной гармоники и эквивалентного - гене-

-1У-

ратора применительно к данному классу схем и обеспечивает достаточно хорошую практическую точность.

5. Разработана методика выбора параметров схемы регулятора . о коммутацией в нуле напряжения с их одновременной оптимизацией. Методл/са позволяет определить параметры схемы, при которых удельные массогабаритпие показатели регулятора сводятся к минимуму.

6. Разработана математическая модель регулятора постоянного тока с коммутацией з нуле напряжения на основе системы моделирования устройств преобразовательной техники ЕЬТИЛМ. Модель адекватно, с учетом принятых допущений,отображает все процессы, происходящие в регуляторе, и позволяет, исследовать динамические характеристики схемы.

7. Проанализированы возможные схемотехничешге решения построения системы управления регулятором постоянного тога с комутацией в нуле напряжения. Показано,что:

а) для обеспечения хороших динамических свойств регулято-. ра необходимо использовать пропорционально-интегральный закон регулирования выходного напряжения;

б) лучшими характеристиками обладают управляемые генераторы, выполненные на основе аналоговых интеграторов, которые поз-, воляют обеспечить широкий динамический диапазон по входному сигналу и высокую линейность регулировочной характеристики,что дает возможность достигнуть хорошей стабилизации выходного напряжения.

8. Проведен краткий анализ и предложена приближенная методика расчета регулятора постоянного тока выполненного на основе резонансного инвертора напряжения и работающего на частоте выше резонансной. Показано,что работа на частоте выше собственной частоты резонансного ¡сонтура предпочтительнее.

9. Проведенные на опытных образцах резонансных регуляторов постоянного тока экспериментальные исследования подтвердили основные положения теоретических «следований,достоверность результатов и методик.

Основные поло,гения диссертационной работы изложены в следующих печатных трудах:

1. Л. С. 1670755 (СССР) Регулируемый преобразователь постоянного напряжения. В. И. Мамонтов, А. А. Никифоров, ¡0. К. Розанов, А. и. Су-хинин. Опубл. в Б. И. .1991, N-30.

2. Резанов ак.,ъ»г й. % ,Никифоров А. А., Оингаевский ЕА. Влияние повывешзй чаями ма технические характеристики вторичных исто<пшк>& Еигаяии средней .мощности. // В 1-ш. Преобразовательная текижз систем автономного электроснабжения. Науч-но-техничссюлй сборник. N-5-1989. - С.Ч? - 24.

3. шшйтоь В,И. .Никифоров А. А. .Розанов Ю.К. .Сухинин А. М. Полупропреобразователи средней мощности со звеном новыпйшой «асяогы //VII Всесоюзная, научно-техническая кон-фирзпг^я "аа&гш полупроводниковая техника и ее применение в чафожои гозаяс^ве". Тезисы докладов. Миасс. 1989. С. 64 - 65.

<5. Розанов КХ К. , Логинов А. А. . Изанов И. Н, , Никифоров А. А. /¡калий и расчет виоокочастотного резонансного регулятора о по^утацней в нуле напряжения (на английском языке) //6-ая ехйгодкая международная конференция "Высокочастотное преобразова энергии". (Кз'рС'91). - Торонто (Канада). 1991. С. 678 - 687.

Ь. Розанов и К .Никифоров А. А. .Сухинип А. Ы. Низковольтный транзисторный регулятор постоянного ток; с висоюэчаетотной коммутацией к нуле напряжения // Электротехника-1в90-Н-11-С. 35 - 38.

Ь.' Рогаггов КХ К.. Никифоров А. А. Высокочастотная коммутация »локтри'юсиих юпей с резонансными контурами - перспективное «ш/рамеше прессрааоьателной техники // ьлектротех1шка-19Э1-И-О-С. 20 - Ш

......*......,т

1«пографь'| МЭИ. К|и.»ы<31.1;ыЫ|Г>я! 13."