автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.12, диссертация на тему:Исследование способов улучшения качества выходного напряжения инверторов напряжения, питающих разветвленную нагрузку

На правах рукописи.

Калугин Николай Георгиевич

Исследование способов улучшения качества выходного напряжения инверторов напряжения, питающих разветвленную нагрузку

Специальность 05.09.12 - Силовая электроника

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2005

Работа выполнена на кафедре Промышленной электроники Московского энергетического института (Технического университета)

Научный руководитель: кандидат технических наук,1 доцент

Чаплыгин Евгений Евгеньевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор 'Малышков Геннадий Михайлович

кандидат технических наук, доцент Рябчицкий Максим Владимирович

Ведущее предприятие:

Федеральное государственное унитарное предприятие Головное особое

конструкторское бюро Прожектор

' Зашита состоится « ^ даяаз часов на заседании дис-

. 'сертационногоеоветаД 212Л57.12ири Московском экергернчвскомтинституте ■ -•^Рехничесжоггуникерситете) по адресу Тй2§9.Мскжва, ул. Красноказарменная, дом 14, ауд. Е 603.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского энергетического института (Технического университета).

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения, просим присылать по адресу: 111250, Москва, ул. Красноказарменная, дом 14, Ученый совет МЭИ.

Автореферат разослан «(I »

.2005 года.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.157.12 кандидат технических наук, доцент

Буре Ирина Георгиевна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В современной технике существует большой класс ответственных потребителей, требующих бесперебойного снабжения высококачественным одно- или трехфазным напряжением 50Гц/220(380)В, это такие потребители как вычислительные и информационные системы, медицинское оборудование, прецизионное измерительное оборудование, охранные системы, системы связи. Качество электроэнергии определяется межгосударственным ГОСТ 13109-97 либо отраслевыми стандартами потребителей энергии. Для обеспечения бесперебойного снабжения ответственных потребителей электроэнергией широкое применение нашли автономные инверторы напряжения (АИН), используемые как выходное звено источников (агрегатов) бесперебойного питания (ИБП или АБП).

Существует два подхода к размещению АБП в сети гарантированного электроснабжения: а) индивидуальное питание, когда каждый отдельно взятый потребитель оснащен своим собственным источником бесперебойного питания; б) сетевое питание, когда группа потребителей подключена к одному общему АБП. Индивидуальное питание дает лучшие показатели по защищенности от сетевых помех конечного потребителя, но значительно дороже сетевого. Сетевой вариант требует принятия целого ряда мер по снижению влияния потребителей на выходное напряжение АИН. Проблема обеспечения качества сетевого напряжения при питании разветвленной сети потребителей усугубляется тем, что большинство ответственных потребителей являются нелинейной нагрузкой для сети (например, выпрямители с С-фильтром) и потребляемый ими ток носит импульсный характер. Несмотря на расширение применения корректоров коэффициента мощности (ККМ), большая часть из перечисленных потребителей не оснащена входными ККМ.

Отчетливо прослеживается ужесточение требований ГОСТ и ряда зарубежных стандартов к качеству напряжения общепромышленных и автономных сетей переменного тока. Однако проблема качества выходного напряжения АИН рассмотрена в литературе довольно однобоко: основными потребителями энергии АИН являются установки электропривода и основная масса исследований посвящена именно этой области. Особенности применения АИН для питания разветвленной сети потребителей, критичных к качеству потребляемой электрической энергии, до сих пор изучены довольно слабо. Восполнение указанного пробела и является целью данной диссертации.

В диссертации анализируются проблемы, связанные с питанием ответственных потребителей от АИН, и способы улучшения показателей качества выходного напряжения АИН в таких условиях.

Цель работы заключается в изучении причин и источников искажения выходного напряжения АИН при питании потребителей переменным током напряжением 220 В частотой 50 Гц и изыскании способов минимизации искажающего влияния на выходное напряжение АИН при сохранении благоприят-

ных значений стоимостных и массогабаритных показателей АИН, его КПД, электромагнитной совместимости и др. факторов.

Основные задачи. Для выполнения поставленной цели в диссертации решены следующие задачи:

• Определены особенности статических и динамических электромагнитных процессов в выходных ЬС-фильтрах, на этой основе предложено использование магнитосвязанного фильтра с «пробкой» на частоте коммутации и определены способы сохранения высокого качества выходного напряжения при скачкообразных изменениях тока нагрузки.

• Проведен анализ влияния нелинейной (выпрямительной) нагрузки на выходное напряжение АИН.

• Определены искажения выходного напряжения АИН, вызванные влиянием переходных процессов на этапе бестоковой паузы при коммутации выходных ключей АИН, при наличии или отсутствии защитных цепей (цепей формирования рабочей точки) различной конфигурации при использовании силовых схем АИН на ЮБТ-транзисторах с частотой коммутации 10-20 кГц..

Методика исследований. Для решения поставленных задач использованы прямое решение интегро-дифференциальных уравнений, спектральные методы анализа вентильных преобразователей («метод переключающих функций»), а также методы усредненной составляющей и двух гармоник, моделирование в среде Р8Р1СЕ. Основные вычисления реализованы в базисе МаШСаё и ОгСЛО. Проводились эксперименты на макете АИН полной мощностью 1,5 кВА.

Достоверность научных результатов обеспечена сочетанием различных методов математического моделирования и воспроизведением основных зависимостей на физической модели (макете) устройства.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Установлено негативное влияние на показатели качества выходного напряжения АИН с ЬС-фильтром режима с многократными переходами тока инвертора через ноль.

2. Предложено использование в качестве выходного фильтра АИН схемы магнитосвязанного ЬС-фильтра, предложен метод анализа и выбора параметров фильтра, обеспечивающего снижение токов через ключи инвертора и уменьшение временных интервалов работы с многократным переходом тока АИН через ноль. Установлено снижение потерь при использовании магнитос-вязанного фильтра.

3. Предложены способы снижения влияния скачкообразных изменений выходного тока АИН на качество выходного напряжения АИН.

4. Рассмотрено влияние цепей формирования рабочей точки на качество выходного напряжения АИН и другие параметры преобразователя, уточнена топология защитных цепей в одно- и трехфазных инверторах напряжения.

Практическая ценность работы заключается в следующем:

1. Использование магнитосвязанных выходных фильтров позволяет снизить загрузку АИН реактивными токами высших гармоник без увеличения чис-

ла моточных изделий и улучшить качество выходного напряжения в режимах малой нагрузки.

2. Использование цепи коррекции динамических процессов в нагрузке позволяет избежать бросков выходного напряжения и не допустить появления высокочастотных колебаний в выходной сети, вызванных скачкообразным уменьшением потребляемого от АИН тока.

3. Определены критерии, позволяющие расширить область применимости сетевой структуры электропитания питания при наличии нелинейных потребителей.

4. Уточнены способы построения цепей формирования траектории рабочей точки АИН в одно- и трехфазных АИН.

На защиту выносится:

¡.Алгоритм расчета параметров магнитосвязанного выходного ЬС-фильтра АИН и методика анализа магнитосвязанного выходного ЬС-фильтра.

2.Результаты анализа работы АИН на разветвленную нагрузку, содержащую нелинейных потребителей.

3.Способы улучшения показателей качества выходного напряжения АИН с ЬС-фильтром при скачкообразном изменении потребляемой мощности.

4.Методика анализа влияния коммутационных процессов и цепей формирования рабочей точки на показатели качества выходного напряжения АИН и результаты этого анализа.

Реализация результатов работы. Результаты диссертационной работы использовались:

• при проектировании и создании опытного образца системы электропитания газотурбовоза изделие «Панцирь-С1» на ЗАО «Кросна-Мотор» (Москва)

• при проектировании и создании автоматических систем наведения спутниковых антенн АСН ТНА-ГПКС и АСН ТНА-9ММ ГНПП АТС (Москва).

Апробация работы. По результатам диссертации опубликовано 9 работ: 5 статей и 4 публикации тезисов докладов. Основные положения работы докладывались на научных семинарах кафедры Промышленной электроники МЭИ и на 4-х международных научно-технических конференциях студентов и аспирантов.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, приложений. Содержит 219 стр. текста, 20 таблиц и 84 рисунка. Список литературы содержит 110 наименований на 11 страницах.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследований, дана краткая характеристика работы.

В главе 1 рассматриваются вопросы построения автономных инверторов напряжения (АИН) и анализируются факторы, влияющие на качество выходного напряжения АИН. Разнообразные устройства для питания ответственных потребителей переменным током напряжением 220(380) В с частотой 50 Гц, как правило, содержат АИН с выходным ЬС-фильтром, причем показатели качества выходного напряжения определяются выбором схемы и закона переключения АИН. В однофазных АИН применяют мостовые (реже полумостовые) схемы. Рассмотрен выбор схемы трехфазного АИН при работе на несимметричную нагрузку. Показана невозможность получения симметричной системы выходных напряжений при несимметрии нагрузки, соединенной в «звезду», в мостовой трехфазной схеме АИН. Сравнение АИН для питания несимметричной нагрузки показало значительные преимущества схемы с дополнительным полумостом (рис. 1) по сравнению со схемой «три однофазных полумоста» по качеству выходного напряжения и входного тока, которые позволяют уменьшить затраты на входные и выходные фильтры АИН. Анализ на спектральной модели показал, что оптимальным управлением инвертором с дополнительным полумостом является использование двухсторонней ШИМ в основных и дополнительном полумостах.

Рис.1

Для оценки качества электрической энергии на выходе АИН обычно используют ГОСТ 13109-97, разработанный для сетей общего назначения, и ряд отраслевых стандартов. Анализ работы АИН с выходным фильтром на нелинейную нагрузку (выпрямитель с С-фильтром и группа подобных выпрямителей) показал, что система стандартов недостаточно учитывает специфику элек-

тромагнитных процессов при питании нелинейной нагрузки от инвертора с ЬС-фильтром. Выявлен эффект ограничения выходного напряжения маломощного выпрямителя на уровне выходного напряжения более мощного выпрямителя, питающегося от того же АИН.

Выявлены причины, ухудшающие показатели качества выходного напряжения АИН, в результате которых свойства реальных инверторов существенно отличаются от свойств идеализированных преобразователей. В табл. 1 представлены факторы, оказывающие негативное влияние на выходное напряжение АИН. В таблице знаком (*) помечены хорошо изученные к настоящему времени факторы, по которым проведен обзор литературных данных..

_Табл. 1

ФАКТОРЫ, ОКАЗЫВАЮЩИЕ НЕГАТИВНОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ АИН

Источник искажений

Напряжение питания Нестабильность (*) Нестабильность выходного напряжения

Пульсации источника Гармонические кг = 3-5%

питания (*) искажения.

Процессы в силовой Падение напряжения на -«- кг= 5-7%

схемеАИН ключах в открытом состоянии

Коммутационные про- -«- кг= 3-7%

цессы в ключах АИН и

процессы во время

«мертвой» паузы

Процессы в цепях фор- кг = 3-5% и выше.

мирования рабочей

точки ключей

Воздействие нагруз- Сбросы и набросы по- Импульсные пе- Перенапряжения

ки требляемого от АИН ренапряжения и до 100% амплиту-

тока провалы ды и выше длительностью до 1020 мс.

Нелинейный (в том Гармонические до 10% и выше.

числе, импульсный) ха- искажения.

рактер нагрузки

В многофазных АИН - Несимметрия на- Коэффициенты

несимметрия нагрузки пряжений несимметрии обратной нулевой последовательности до 5-8%

Показатели качества электроэнергии.

Анализ воздействия остальных факторов является задачей диссертации, что дальнейшие исследования позволили количественно оценить влияние факторов на показатели качества выходного напряжения АИН и сделать вывод, что

воздействие отдельных факторов и их совокупности на показатели качества выходного напряжения могут значительно выходить за нормативы ГОСТ и требования потребителя. Важным отличием электромагнитных процессов АИН с ЬС-фильтром от инверторов для электропривода является эффект многократного перехода через ноль выходного тока АИН при снижении нагрузки. Проведен анализ влияния прямого падения напряжений на ключах на качество выходного напряжения АИН. Установлено, что при многократных переходах через ноль входного тока ЬС-фильтра, качество выходного напряжения ухудшается, поскольку искажающий низкочастотный сигнал на входе фильтра имеет широкий спектр, и гармоники, близкие к частоте последовательного резонанса фильтра, многократно усиливаются выходным фильтром АИН. На этом основании режим многократного перехода тока через ноль следует считать неблагоприятным. Показано, что применение в системе управления АИН коррекции длительности импульсов ШИМ-последовательности на длительность интервалов «мертвой паузы» при работе АИН на ЬС-фильтр нецелесообразно, так как в режиме многократного перехода тока нагрузки через ноль искажения выходного сигнала за счет такой коррекции могут быть только усилены.

Глава 2 посвящена анализу структуры и параметров выходных фильтровых цепей АИН и процессам в установившемся режиме нагрузочной цепи системы «АИН - фильтр - нагрузка». Повышение частоты коммутации ключей до 10 кГц и выше привело к тому, что среди множества структур выходных фильтров АИН применение находит только двухэлементный Г-образный ЬС-фильтр, обладающий наилучшими массогабаритными показателями. При проектировании фильтра удается найти компромисс между требованиями к жесткости внешней характеристики, подавлением высших гармоник и необходимостью снижения загрузки ключей АИН реактивными токами, замыкающимися через фильтр.

Однако найденный компромисс не может считаться полным: например, при частоте коммутации 10 кГц (А=]'¡к,Мм//вых=200) при приемлемом коэффициенте передачи фильтра для основной гармоники модуль входного сопротивления фильтра на частоте коммутации лишь в 8-16 раз выше сопротивления минимального сопротивления нагрузки, то есть загрузка инвертора реактивными токами высших гармоник существенна и при снижении мощности нагрузки неизбежно проявляется нежелательный эффект многократного перехода тока через ноль. Для развязки этих требований предложено использовать структуру фильтра с «пробкой» на частоте коммутации. Внесение дополнительного моточного элемента заметно ухудшает массогабаритные и стоимостные показатели АИН, поэтому предложено выполнять магнитные элементы фильтра на одном сердечнике. Полученный фильтр («магнитосвязанный фильтр») представлен на рис. 2.

Рис.2

Для анализа фильтра использован метод «развязывания» магнитной связи. Навдена частота параллельного резонанса фильтра:

и коэффициент передачи для магнитосвязанного фильтра (в отсутствие потерь в элементах фильтра):

¿и - комплексное сопротивление нагрузки.

Как видно из выражения (1) частота параллельного резонанса «пробки» фильтра не зависит от коэффициента магнитной связи, что облегчает проектирование фильтра.

Возрастание входного сопротивления магнитосвязанного фильтра на частоте коммутации обеспечивает следующие преимущества: снижение высокочастотной составляющей токов через ключи АИН, снижение амплитуды токов; значительное снижение области работы с многократным переходом через ноль при снижении нагрузки; улучшение качества выходного напряжения в режимах, близких к холостому; снижение выходного тока АИН в режиме холостого хода, снижение потерь мощности в режиме х.х..

Фильтр рис. 2 имеет дополнительный последовательный резонанс. Спектр напряжения АИН на входе фильтра содержит «пачки» интенсивных гармоник вблизи частот где п = 1, 2, 3... При выборе элементов фильтра

дополнительный резонанс должен быть удален от названных областей частот или перемещен в высокочастотную область, где потери на вихревые токи уменьшают подъем коэффициента передачи фильтра на частоте дополнительного резонанса.

Магнитосвязанный фильтр может быть выполнен при согласном или встречном включении обмоток и различных коэффициентах магнитной связи.

Анализ показывает, что при встречном включении обмоток достижение того же значения входного сопротивления фильтра на частоте 2-/коим требует больших индуктивностей, поэтому предпочтительным является согласное включение. При увеличении коэффициента магнитной связи частота дополнительного резонанса смещается в высокочастотную область (выше [4-5]/юм«) при равенстве числа витков в обмотках. Такое решение является наилучшим и на его основе предложена методика инженерного расчета фильтра. На рис. 3 представлены частотные зависимости коэффициента передачи и входного сопротивления фильтра рис. 2 при согласном включении, Ы = 12 и коэффициенте магнитной связи к=0,9. Показано, что влияние нестабильности элементов на показатели фильтра приемлемо.

Рис.3

Для анализа влияния потерь в магнитных элементах на параметры фильтра воспользуемся схемой, представленной на рис. 4.

Потери в дросселе для любой гармоники могут быть определены по формуле

Рпк=Ск2 Ке(Гдр*)/2,

где С* - амлитуда к-й гармоники ШИМ-последовательности (исключая основную), - действительная часть проводимости дросселя на той же

гармонике, для нахождения потерь в магнитных элементах данного фильтра, следует воспользоваться соотношением:

р"=/ДРи/ 2ВДР1 *)+

где Р" е„ь - мощность потерь на к-ой гармонике, - ток в индуктивности II, 1др2к - ток в индуктивности 12, и Кд?иИ Гдрзк - активные части проводи-мостей дросселя.

Рис.4

Проведение сравнительного анализа активных потерь в сердечнике дросселя магнитосвязанного фильтра и фильтра с отключенным конденсатором С1 (двухэлементный фильтр) показало снижение потерь в магнитосвязанном фильтре, обусловленное снижением токов высших гармоник.

Проведено сравнение магнитосвязанного фильтра как элемента САР с двухэлементным фильтром. Анализ показал, что при наличии потерь фильтр рис. 2 не имеет существенных отличий от двухэлементного ЬС -фильтра.

Использование неуправляемых выпрямителей с С-фильтром на выходе АИН ведет к искажениям выходного напряжения АИН, часто выходящим за требования ГОСТа. Проведена количественная оценка зависимости коэффициента гармоник на выходе АИН (с разомкнутой системой управления) от доли мощности нелинейной части нагрузки (табл.2). При увеличении доли нелинейной нагрузки на выходе АИН целесообразно применение кондиционеров сети или индивидуальное питание потребителей.

В главе 3 рассматриваются динамические режимы в нагрузочной цепи и переходные процессы в выходных фильтрах АИН. При питании разветвленной сети потребителей возможны стохастические скачкообразные изменения тока, потребляемого от АИН, вызывающие переходные процессы в выходных фильтрах АИН. Эти процессы в большинстве случаев носят периодический характер, вызывая искажения выходного напряжения, а также провалы и выбросы напряжения на нагрузке.

Проведено исследование влияния потерь на ход динамических процессов в фильтре, учитывая зависимость потерь в дросселе от частоты. Для этого проведен расчет переходной характеристики фильтра к (?). Анализ показал, что потери не оказывают существенного влияния на первую (и наиболее существенную для оценки негативного влияния на потребителя энергии) половину периода колебаний на частоте собственного резонанса.

Табл.2

Угол отсечки град. Ар * пах 1 3 5 7 9 11 13 Коэф. гармоник. %

30 100% 307,01 27,18 20,61 7,34 8,3 4,70 3,11 11,83

50% 309,82 16,46 15,47 7,75 4,96 5,25 2,93 8,11

10% 311,21 4Д2 5,54 5,12 3,45 2,11 1,54 3,09

45 100% 306,78 26,16 18,82 7,64 8,59 5,47 5,47 11,43

50% 309,27 15,51 14,55 7,10 4,87 4,58 0 7,56

10% 304,99 1,22 1,36 0 0 0 0 0,60

60 100% 307,26 24,56 16,48 5,91 7,67 4,07 4,68 10,33

50% 309,24 14,69 13,51 6,04 4,80 4,68 2,89 7,14

10% 311,22 3,69 4,78 4,43 3,02 1,56 1,56 2,69

90 100% 308,17 19,91 8,97 5,66 4,89 3,42 2,34 7,61

50% 309,59 12,97 9,40 1,62 4,01 1,93 1,83 5,43

10% 311,26 3,84 4,72 3,86 1,98 0 1,49 2,45

При скачкообразном увеличении мощности нагрузки провалы выходного напряжения могут быть скорректированы по цепи управления АИН при использовании быстродействующей обратной связи.

Скачкообразное снижение тока, потребляемого от АИН наиболее опасно, так как выбросы напряжение в несколько раз могут превышать амплитуду номинального выходного напряжения, переходный процесс носит периодический характер при малом декременте затухания (временная диаграмма выходного напряжения АИН приведена на рис. 5).

Рис.5

Изменение параметров элементов фильтра и изменение алгоритма переключения АИН не позволяет заметно снизить выбросы напряжения, а применение на выходе фильтра варисторов не исключает значительных гармонических искажений. Поэтому для нейтрализации негативных последствий переходных процессов при резком сбросе нагрузки предложено использовать цепь коррекции динамических процессов в нагрузке, подключаемую на выходе фильтра

АИН параллельно нагрузке и представленную на рис 6. сопротивлением Я^, двунаправленным силовым ключом 81 и системой управления СУ.

I- Иоб

Рис. 6

При размыкании ключа 81, имитирующего скачкообразный сброс нагрузки, начинает работать СУ, коммутируя ключ 52 и имитируя плавный сброс нагрузки методами ШИМ-модуляции. При программном способе управления цепью коррекции динамических процессов в нагрузке эквивалентное сопротивление цепи корректора изменяется по заранее установленному закону при наступлении события (броске выходного напряжения). Эксперименты показали, что данный способ управления позволяет снизить амплитуду выбросов напряжения. Недостатком программного способа управления являются случаи перерегулирования и недорегулирования, неизбежные при погрешностях измерения электрических параметров за малые промежутки времени, при которых в выходном напряжения АИН появляются кратковременные провалы и выбросы напряжения, вызванные несоответствием алгоритма работы корректора значениям тока нагрузки. Форма выходного напряжения АИН при недорегулирова-нии приведена на рис. 7. Сравнение диаграмм рис. 5 и 7 показывает эффективность коррекции.

Рис.7

В качестве альтернативы программному способу управления предложена следящая система управления, реализующая принцип 5 -модуляции. За пороговые значения, ограничивающие отклонение выходного напряжения АИН от синусоидального значения, примем также напряжения, смещенные на +5-ит относительно кривой выходного напряжения в установившемся режиме. Анали-

тически определена связь параметра 5 и максимальной частоты коммутации ключа корректора. Максимальное отклонение можно оценить из соотношения:

где Ли - максимальное отклонение выходного напряжения от синусоиды; величина АО определяется из начальных условий; -частота собственного резонанса фильтра; частота коммутации ключа цепи корректора.

В наихудшем случае величина АО будет равна амплитуде выходного синусоидального напряжения, следовательно для ограничения отклонений выходного напряжения в пределах 3-10% целесообразно повышать частоту коммутации до значений 40 /ра -5-100/ре„ то есть для наиболее типичных случаев до частот 40 -;-150 кГц. С ростом частоты переключения ключа корректора отклонения выходного напряжения от синусоидального снижаются.

Временная диаграмма выходного напряжения АИН при сбросе нагрузки приведена на рис. 8.

I

Рис.8

При следящем способе управления возможны срывы слежения, условия возникновения которых определены аналитически. В случае срыва слежения ключ 52 остается замкнутым в течение продолжительного времени. Срыв слежения не приводит к искажениям выходного напряжения. Предложенная принудительная коммутация ключа 82 в момент перехода тока нагрузки через ноль возвращает схему корректора в режим слежения. Экспериметальное исследование схемы корректора с 5-модуляцией, выполненной на МДП-транзисторах с частотой коммутации до 60-400 кГц (рис.9), подтвердило теоретические выводы. Исследования проведены при использовании двухэлементного и магнитос-вязанного ЬС-фильтров на выходе АИН.

Рис.9

Корректор может входить в состав схемы АИН и иметь общую с ним систему управления либо выполняться в виде отдельного блока с автономной системой управления, который подключается к выходу АИН. Поскольку процессы резкого сброса нагрузки в разветвленной сети потребителей являются эпизодическими, влияние сброса энергии из дросселя фильтра на к.п.д. установки пренебрежимо мало. Питание ответственных потребителей от сети, в которой скачки мощности других потребителей являются регулярными, нецелесообразно.

При использовании на выходе АИН кондиционера сети выбросы и провалы напряжения могут дезорганизовать работу кондиционера. Принцип работы кондиционера сети построен на попеременном накоплении энергии из сети и возвращении энергии в сеть, а при резком изменении нагрузки нескомпенсиро-ванная активная мощность будет передана в накопительный элемент кондиционера или изъята из него. Поэтому применение кондиционеров сети на выходе АИН целесообразно сочетать с использованием цепей коррекции динамических процессов в фильтре.

В главе 4 рассмотрены вопросы влияния коммутационных процессов в силовых ключах на выходное напряжение АИН. В мостовых или полумостовых инверторах для предотвращения протекания сквозных токов через ключи одного плеча при коммутации используют «мертвую» (иначе называемую бестоковой) паузу. По способу переключения схемы силовых преобразователей можно разделить на два вида:

1. схемы без использования внешних цепей формирования траектории рабочей точки полупроводникового ключа во время коммутации,

2. схемы с использованием внешних цепей формирования траектории рабочей точки (ЦФРТ).

В первом случае траектория рабочей точки ключа определяется характером нагрузки, параметрами ключа и схемы драйвера. Во втором случае используется внешние цепи, формирующие траекторию рабочей точки, и траектория переключения определяется в основном параметрами ЦФРТ и характером нагрузки. Параметры драйвера и цепи затвора в данном случае оказывают меньшее влияние.

Решение о применение ЦФРТ и выборе их типа зависит от конкретных требований к таким показателям преобразователя как массогабаритные показатели, стоимость, КПД, электромагнитная совместимость, а также от схемы АИН и алгоритма переключения и имеет компромиссный характер. Рассмотрены известные схемы ЦФРТ, конденсаторные и индуктивные, при индивидуальном и групповом подсоединении к ключам. Анализ выполнен для полумостовых и трехфазных схем АИН, определена применимость рассматриваемых схемных решений и их влияние на кондуктивные помехи в нагрузке и электромагнитные помехи.

Анализ электромагнитных процессов в полумостовой схеме с ЦФРТ показал отличия в ходе электромагнитных процессов в схеме и количественных показателях (мощность коммутационных потерь, искажения выходного сигнала) по сравнению с ЦФРТ для одиночного ключа. В ходе анализа и экспериментов выявлено, что известные по литературе описания электромагнитных процессов и методы расчета не всегда корректны. В частности, выполнение рекомендаций по снижению электромагнитных помех на шине постоянного тока приводят к высокочастотным колебаниям на выходе АИН, необоснованно завышаются требуемые номиналы конденсаторов ЦФРТ, необоснованны частотные ограничения на применение ЯСБ-ЦФРТ.

Проведен анализ влияния различных схем ЦФРТ, в том числе комбинированного ЦФРТ (один из вариантов схемы для полумоста приведен на рис. 10), на показатели качества электрической энергии на выходе АИН.

Выявлено для ряда схем ЦФРТ негативное влияние на коэффициент гармоник, причем это воздействие может быть существенным в АИН при широком диапазоне изменения питающего напряжения, особенно в полумостовых и трехфазных АИН, что в некоторых случаях может потребовать подавления этих искажений по цепи управления АИН с помощью корректирующих обратных связей.

НАГРУЗКА

Рис.10

На основе метода эквивалентных площадей разработана методика, позволяющая рассчитать спектр напряжения искажения, вызванного процессами в течение «мертвой» паузы как при наличии ЦФРТ, так и без них в зависимости от амплитуды тока нагрузки, модулированной по синусоидальному закону.

В табл. 3 представлены коэффициенты гармоник выходного напряжения однофазного АИН, обусловленных работой комбинированного ЦФРТ рис. 9 при различных значениях выходного тока АИН.

Табл.3

^н^нтах Значение Кт, % при „ равном

1,0 мкс 1,5 мкс 2,0 мкс

0 0 0,28 0,57

0,1 0,056 0,34 0,63

0,2 0,24 0,50 0,78

0,3 0,34 0,67 0,90

0,4 0,40 0,70 0,96

0,5 0,42 0,72 0,99

0,6 0,44 0,73 1,01

0,7 0,45 0,74 1,02

0,8 0,47 0,75 1,04

0,9 0,47 0,796 1,05

1,0 0,48 0,77 1,06

Приложения. В Приложении 1 приведено описание экспериментального образца инвертора напряжения мощностью 1,5 кВА на ЮБТ-транзисторах, позволяющего проводить исследования как однофазной, так и трехфазной схем АИН, фотография макета и осциллограммы токов и напряжений АИН с ШИМ.

В Приложении 2 приведена спектральная модель АИН с дополнительным полумостом рис. 1.

В Приложении 3 представлены расчеты коммутационных потерь АИН без ЦФРТ и с комбинированными ЦФРТ. Показано, что при использовании комбинированных схем ЦФРТ не только снижаются коммутационные потери в ключах, но и максимальные коммутационные потери в схеме инвертора.

В Приложении 4 представлены акты о внедрении результатов работы.

Основные результаты диссертационной работы

1. На основе анализа влияния прямого падения напряжений на ключах на качество выходного напряжения АИН с ЬС-фильтром установлено, что из-за многократных переходов через ноль входного тока ЬС-фильтра при снижении мощности нагрузки качество выходного напряжения ухудшается, поскольку гармоники, близкие к частоте собственного резонанса фильтра, многократно усиливаются выходным фильтром АИН.

2. Предложено использовать в качестве выходного фильтра АИН магнитосвя-занный фильтр с «пробкой» на частоте коммутации, рекомендовано применение согласованного включения обмоток при максимально достижимом коэффициенте магнитной связи и равенстве индуктивностей, что позволяет уменьшить токовую загрузку ключей инвертора, значительно снизить область работы инвертора с многократными переходами тока через ноль, улучшить качество выходного напряжения инвертора в режимах, близких к холостому ходу. Магнитосвязанный фильтр, как звено САР, (с учетом потерь) не имеет значительных отличий от традиционного фильтра типа 1 А.

3. На основании проведенного исследования работы АИН на группу выпрямителей с С-фильтром выявлен эффект выравнивания выходных напряжений выпрямителей. Получена количественная оценка зависимости коэффициента гармоник на выходе АИН от доли мощности нелинейной части нагрузки.

4. Показано, что коррекция искажений формы выходного напряжения АИН, питающего разветвленную сеть потребителей, при скачкообразном исзмене-нии мощности, должна выполняться на основе совместного использования корректирующей обратной связи по цепи управления АИН (для коррекции провалов напряжения при скачкообразном увеличении мощности нагрузки) и применения цепи для сброса избыточной энергии из дросселя фильтра -корректоров динамических процессов в фильтре (для устранения искажений при сбросе нагрузки).

5. Предложено два способа управления корректором динамических процессов в нагрузке. При программном управлении корректором методом широтно-импульсной модуляции удается значительно улучшить форму выходного напряжения АИН, однако не удается полностью исключить кратковременные выбросы и провалы напряжения. При управлении корректором методом б-модуляции удается ограничить отклонения выходного напряжения АИН на заданном уровне.

6. Разработана методика расчета влияния коммутационных процессов на гармонический состав выходного напряжения АИН. Анализ влияния комбинированной цепи формирования рабочей точки ключа на показатели качества электрической энергии на выходе АИН выявил, что ЦФРТ оказывают негативное влияние на коэффициент гармоник, причем это воздействие в полумостовых и трехфазных АИН может выходить за пределы, установленные требованиями потребителя.

Публикации по теме диссертации.

1. Калугин Н. Г. Чаплыгин Е. Е. Выходные магнитосвязанные фильтры инверторов напряжения// Практическая силовая электроника. - 2002. -№6.-С. 19-23.

2. Калугин Н.Г. Чаплыгин Е.Е. Расчет защитных цепей преобразователя с - активно-индуктивной нагрузкой// Практическая силовая электроника. -

2002. - №7. - С.24-28.

3. Калугин Н. Г. Чаплыгин Е. Е. Влияние снабберов на работу инверторов напряжения с широтно-импульсной модуляцией// Электричество. -

2003.-№1.-С. 42-50.

4. Калугин Н. Г. Работа однофазного инвертора напряжения на нелинейную нагрузку// Практическая силовая электроника. - 2003. - №11. -С. 32-34.

5. Калугин Н. Г. Чаплыгин Е. Е. Коррекция данамических процессов выходных фильтрах инверторов напряжения// Электричество. - 2004. -№11.-С. 25-32.

6. Калугин Н.П Трехфазный инвертор с ШИМ с несимметричной нагрузкой // VI международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов/Тезисы докладов. - М.: МЭИ, 2000. - С. 171 -172.

7. Калугин Н.Г Применение снабберов в автономных инверторах напряжения ,У/-ЛШ международная научно-техническая конференция етуден-тов,и-аспираитов.^^зисыясЛла1зов..-.М.:.МЭИ,-2А01. ->С, 183.

8 Калугин Н.Т. Магнитосвяз»йй4е фшатрытшгонотпшх инверторах с ШИМ // VIII международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов / Тезисы докладов. - М.: МЭИ, 2002. - С. 190-191.

9. Калугин Н. Г. Автономный инвертор напряжения с многоконтурными обратными и параметрическими связями // IX международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов / Тезисы докладов. -М.: МЭИ, 2003.-С. 188-189.

Подписано в печать Полиграфический центр МЭИ (ТУ) Красноказарменная ул., д. 13

Of. 03 - ûf.sf/

t

(

» . : ; H AilP 2005 * "

Введение

1. Показатели качества выходного сигнала инверторов напряжения.

1.1 Источники переменного напряжения стабильной частоты и амплитуды

1.2 Схемотехника инверторов напряжения.

1.3 Широтно-импульсная модуляция в идеализированных автономных инверторах напряжения

1 АПоказатели качества выходного напряжения источников переменного тока стабильной частоты

1.5. Источники искажений выходного напряжения АИН.

1 .б.Неисследованные вопросы теории автономных инверторов напря- ^ жения

Выводы по главе 1.

2.Выходные фильтры АИН.

2.1 .Электротехнические параметры системы «фильтр - нагрузка».

2.2.Потери в LC-фильтре типа 1А.

2.3.Применение магнитосвязанных элементов в фильтре.

2.4.Магнитосвязанный фильтр с малыми потерями на вихревые токи.

2.5.Магнитосвязанный фильтр с потерями на вихревые токи.

2.6.Магнитосвязанный фильтр как-элемент САР.

2.7.Работа фильтра на нелинейную нагрузку.

Выводы по главе 2.

3.Динамические процессы в нагрузке и их влияние на выходное напряжение АИН

3.1 .Переходные процессы в выходных фильтрах АИН.

3.2.Коррекция работы системы управления АИН.

3.3.Программный способ управления корректором.

3.4. Следящий способ управления корректором.

3.5. Особенности работы кондиционера сети при скачкообразном изменении тока нагрузки

Выводы по главе 3.

4. Влияние коммутационных процессов на выходное напряжение АИН.

4.1 Основные способы коммутации силовых ключей.

4.2 Работа инвертора без использования цепей формирования траектории рабочей точки

4.3 Топология защитных цепей в автономных инверторах напряжения

4.4 Электромагнитные процессы в полумостовой схеме при ^ комбинированных ЦФТРТ

4.5 Комбинированная ЦФТРТ для АИН с применением встроенных обратных диодов

4.6 Влияние ЦФТРТ на гармонический состав выходного напряжения

Выводы по главе 4.

Актуальность проблемы. В современной технике существует большой класс ответственных потребителей, требующих бесперебойного снабжения высококачественным одно- или трехфазным напряжением 50Гц/220(380)В, это такие потребители как вычислительные и информационные системы, медицинское оборудование, прецизионное измерительное оборудование, охранные системы, системы связи. Качество электроэнергии определяется межгосударственным ГОСТ 13109-97 либо отраслевыми стандартами потребителей энергии. Для обеспечения бесперебойного снабжения ответственных потребителей электроэнергией широкое применение нашли автономные инверторы напряжения (АИН), используемые как выходное звено источников (агрегатов) бесперебойного питания (ИБП или АБП).

Существует два подхода к размещению АБП в сети гарантированного электроснабжения: а) индивидуальное питание, когда каждый отдельно взятый потребитель оснащен своим собственным источником бесперебойного питания; б) сетевое питание, когда группа потребителей подключена к одному общему АБП. Индивидуальное питание дает лучшие показатели по защищенности от сетевых помех конечного потребителя, но значительно дороже сетевого. Сетевой вариант требует принятия целого ряда мер по снижению влияния потребителей на выходное напряжение АИН. Проблема обеспечения качества сетевого напряжения при питании разветвленной сети потребителей усугубляется тем, что большинство ответственных потребителей являются нелинейной нагрузкой для сети (например, выпрямители с С-, реже LC- фильтром). То есть ток, потребляемый такими потребителями от сети, носит импульсный характер. Несмотря на расширение применения корректоров коэффициента мощности (ККМ), большая часть из перечисленных потребителей не оснащена входными ККМ.

Отчетливо прослеживается ужесточение требований ГОСТ и ряда зарубежных стандартов к качеству напряжения общепромышленных и автономных сетей переменного тока. Идет активное изучение комплекса научных и инженерных проблем, связанных с входными ККМ. Многими фирмами выпускаются кондиционеры сети — устройства, снижающие уровень токов высших гармоник, потребляемых от источника энергии. С другой стороны, проблема качества выходного напряжения АИН рассмотрена в литературе довольно однобоко: основными потребителями энергии АИН являются установки электропривода и основная масса исследований посвящена именно этой области. Основной сегмент рынка АБП составляют АБП для питания одиночного потребителя. Особенности применения АИН для питания разветвленной сети потребителей, критичных к качеству потребляемой электрической энергии, до сих пор изучены довольно слабо. Восполнение указанного пробела и является целью данной диссертации.

В диссертации анализируются проблемы, связанные с питанием ответственных потребителей от АИН, и способы улучшения показателей качества выходного напряжения АИН в таких условиях.

Цель работы заключается в изучении причин и источников искажения выходного напряжения АИН при питании потребителей переменным током напряжением 220 В частотой 50 Гц и изыскании способов минимизации искажающего влияния на выходное напряжение АИН при сохранении благоприятных значений стоимостных и массогабаритных показателей АИН, его к.п.д., электромагнитной совместимости и др. факторов.

Для достижения упомянутой цели в диссертации решены следующие задачи:

• Определены особенности статических и динамических электромагнитных процессов в выходных LC-фильтрах, на этой основе предложено использование магнитосвязанного фильтра с «пробкой» на частоте коммутации и определены способы сохранения высокого качества выходного напряжения при резких сбросах/набросах нагрузки.

• Проведен анализ влияния нелинейной (выпрямительной) нагрузки на выходное напряжение АИН.

• Определены искажения выходного напряжения АИН, вызванные влиянием переходных процессов на этапе безтоковой паузы при коммутации выходных ключей АИН, при наличии или отсутствии защитных цепей (цепей формирования траектории рабочей точки) различной конфигурации при использовании силовых схем АИН на IGBT-транзисторах с частотой коммутации 10-20 кГц.

Методика исследований. Для решения поставленных задач использованы прямое решение интегро-дифференциальных уравнений, спектральные методы анализа вентильных преобразователей («метод переключающих функций»), а также методы усредненной составляющей и двух гармоник, моделирование в среде PSPICE. Основные вычисления выполнены в базисе MathCad и OrCAD. Проведены эксперименты на макете АИН полной мощностью 1,5 кВА.

Достоверность научных результатов обеспечена сочетанием различных методов математического моделирования и воспроизведением основных зависимостей на физической модели (макете) устройства.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Установлено негативное влияние на показатели качества выходного напряжения АИН с LC-фильтром режима с многократными переходами тока инвертора через ноль.

2. Предложено использование в качестве выходного фильтра АИН схемы магнитосвязанного LC-фильтра, предложен метод анализа и выбора параметров фильтра, обеспечивающего снижение токов через ключи инвертора и уменьшение временных интервалов работы с многократным переходом тока АИН через ноль. Установлено снижение потерь при использовании магнитосвязанного фильтра.

3. Предложены способы снижения влияния скачкообразных изменений выходного тока АИН на качество выходного напряжения АИН.

4. Рассмотрено влияние цепей формирования траектории рабочей точки на качество выходного напряжения АИН и другие параметры преобразователя, уточнена топология защитных цепей в одно- и трехфазных инверторах напряжения.

Практическая ценность работы заключается в следующем:

1. Использование магнитосвязанных выходных фильтров позволяет снизить загрузку АИН реактивными токами высших гармоник без увеличения числа моточных изделий и улучшить качество выходного напряжения в режимах малой нагрузки.

2. Использование цепи коррекции динамических процессов в нагрузке позволяет избежать бросков выходного напряжения и не допустить появления высокочастотных колебаний в выходной сети, вызванных скачкообразным уменьшением потребляемого от АИН тока.

3. Определены критерии, позволяющие расширить область применимости сетевой структуры электропитания при наличии нелинейных потребителей.

4. Уточнены способы построения цепей формирования траектории рабочей точки АИН в одно- и трехфазных АИН.

На защиту выносится:

1.Методика анализа и выбора параметров магнитосвязанного выходного LC-фильтра АИН.

2.Результаты анализа работы АИН на разветвленную сеть потребителей, включающую в себя как линейную, так и нелинейную нагрузку.

3.Способы улучшения показателей качества выходного напряжения АИН с LC-фильтром при скачкообразном изменении потребляемой мощности.

4.Методика анализа влияния коммутационных процессов и цепей формирования траектории рабочей точки на показатели качества выходного напряжения АИН и результаты этого анализа.

Реализация результатов работы. Ряд схемных решений и методик расчетов, предложенных в диссертации, использован при проектировании и изготовлении опытных образцов систем электропитания на предприятии «Кросна-мотор» и в ОКБ МЭИ.

Апробация работы. По теме диссертации опубликовано 9 работ: 5 статей и 4 публикации тезисов докладов. Основные положения работы докладывались на научных семинарах кафедры Промышленной электроники МЭИ и на трех международных научно-технических конференциях студентов и аспирантов.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из Введения, четырех глав, заключения, списка литературы, приложений. Содержит 219 страниц текста, 20 таблиц и 84 рисунка. Список литературы содержит 110 наименований на 11 страницах.

ВЫВОДЫ по главе 4

1. Предложена система классификационных параметров цепей формирования рабочей точки, указано, что решение о применение ЦФТРТ и выборе их типа зависит от конкретных требований к таким показателям преобразователя как массогабаритные показатели, стоимость, КПД, электромагнитная совместимость.

2. Анализ электромагнитных процессов в полумостовой схеме АИН с ЦФТРТ показал отличия в ходе электромагнитных процессов в схеме и количественных показателях (мощность коммутационных потерь, искажения выходного сигнала) по сравнению с ЦФТРТ для одиночного ключа.

3. Анализ влияния комбинированного ЦФТРТ на показатели качества электрической энергии на выходе АИН выявил, что ЦФТРТ оказывают заметное негативное влияние на коэффициент гармоник, причем это воздействие при снижении коэффициента модуляции, особенно в полумостовых и трехфазных АИН, может выходить за пределы установленные требованиями потребителя.

4. Применение ЦФТРТ, особенно, комбинированных ЦФТРТ рис. 4.13 и 4.16, заметно улучшает электромагнитную совместимость АИН, и снижает радиочастотные помехи, вызванные работой ключей.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Итогом работы является предложенная совокупность мер, направленная на снижение негативного влияния факторов, приведенных в табл. 1.6. Вернемся к указанной таблице и представим в обобщенном виде меры, предложенные в данной работе.

ФАКТОРЫ ОКАЗЫВАЮЩИЕ НЕГАТИВНОЕ ВОЗДЕЙСТ ЧЕСТВА ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕН] ВИЕ НА ПОКАЗАТЕЛИ КАЛЯ АИН

Источник искажений Показатели качества электроэнергии. Меры нейтрализации

Падение напряжения на ключах в открытом состоянии Гармонические искажения. kr = 2-3% Применение широкополосных обратных связей и маг-нитосвязанных фильтров

Коммутационные процессы в ключах АИН и процессы во время «мертвой» паузы -«- kr = 3-5% Применение широкополосных обратных связей

Процессы в защитных цепях -«- kr = 3-5% и выше.

Потребление от АИН несинусоидального тока или импульсный характер потребляемого от АИН тока kr до 8% и выше. Применение широкополосных обратных связей и кондиционеров сети

Сбросы и набросы потребляемого от АИН тока Импульсные перенапряжения и провалы напряжения Перенапряжения до 100% амплитуды и выше. Применение цепи корректора динамических процессов в нагрузке, применение широкополосных обратных связей.

На основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы:

1. На основе анализа влияния прямого падения напряжений на ключах на качество выходного напряжения АИН с LC-фильтром установлено, что из-за многократных переходов через ноль входного тока LC-фильтра при снижении мощности нагрузки качество выходного напряжения ухудшается, поскольку гармоники, близкие к частоте собственного резонанса фильтра, многократно усиливаются выходным фильтром АИН.

2. Предложено использовать в качестве выходного фильтра АИН магнитосвя-занный фильтр с «пробкой» на частоте коммутации, рекомендовано применение согласованного включения обмоток при максимально достижимом коэффициенте магнитной связи и равенстве индуктивностей, что позволяет уменьшить токовую загрузку ключей инвертора, значительно снизить область работы инвертора с многократными переходами тока через ноль, улучшить качество выходного напряжения инвертора в режимах, близких к холостому ходу. Магнитосвязанный фильтр, как звено САР, (с учетом потерь) не имеет значительных отличий от традиционного фильтра типа 1 А.

3. На основании проведенного исследования работы АИН на группу выпрямителей с С-фильтром выявлен эффект выравнивания выходных напряжений выпрямителей. Получена количественная оценка зависимости коэффициента гармоник на выходе АИН от доли мощности нелинейной части нагрузки.

4. Показано, что коррекция искажений формы выходного напряжения АИН, питающего разветвленную сеть потребителей, при скачкообразном изменении мощности, должна выполняться на основе совместного использования корректирующей обратной связи по цепи управления АИН (для коррекции провалов напряжения при скачкообразном увеличении мощности нагрузки) и применения цепи для сброса избыточной энергии из дросселя фильтра -корректоров динамических процессов в фильтре (для устранения искажений при сбросе нагрузки).

5. Предложено два способа управления корректором динамических процессов в нагрузке. При программном управлении корректором методом широтно-импульсной модуляции удается значительно улучшить форму выходного напряжения АИН, однако не удается полностью исключить кратковременные выбросы и провалы напряжения. При управлении корректором методом 5-модуляции удается ограничить отклонения выходного напряжения АИН на заданном уровне.

6. Разработана методика расчета влияния коммутационных процессов на гармонический состав выходного напряжения АИН. Анализ влияния комбинированной цепи формирования рабочей точки ключа на показатели качества электрической энергии на выходе АИН выявил, что ЦФРТ оказывают негативное влияние на коэффициент гармоник, причем это воздействие в полумостовых и трехфазных АИН может выходить за пределы, установленные требованиями потребителя.

1. Бессонов JL А. Теоретические основы электротехники. - М.: ВШ, 1973

2. Бизиков В.А., Обухов С.Г., Чаплыгин Е.Е. Управление непосредственными преобразователями частоты. М.: Энергоатомиздат. 1985

3. Брускин Д. Э., Зорохович В. С., Хвостов В. С., Электрические машины ч.2 -М. ВШ., 1986.

4. Булатов О.Г., Олещук В.И., Чаплыгин Е.Е. Выходные фильтры автономных инверторов напряжения.// Известия ВУЗов. Электромеханика, N 2, 1978.

5. Воронин П. А. Силовые полупроводниковые ключи: семейства, характеристики, применение. М.: Издательский дом Додэка-ХХ1. 2001.

6. Г. С. Зиновьев. Вентильные компенсаторы реактивной мощности, мощности искажений и мощности несимметрии на базе инвертора напряжения. //Современные задачи преобразовательной техники, ч.2 Киев: ИЭД АН УССР, 1975

7. Глазенко Т.А. Полупроводниковые преобразователи в электроприводах постоянного тока. Л.: Энергия, 1973

8. Автономные инверторы. Гончаров Ю. П., Еруматский В. В., Заика Э. И.,

9. Штейнберг А. О. Кишинев: Штииница. 1974.

10. ГОСТ 13109-97 Электрическая энергия. Электромагнитная совместимость. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения -М.: Госстандарт 1998.

11. Ю.ГОСТ 23875-79 Качество электрической энергии. Термины и определения. — М.: Изд-во стандартов. 1979.

12. ГОСТ 26416-86 Агрегаты бесперебойного питания на напряжения до 1 кВ. Общие технические условия. М.: Изд-во стандартов. 1989.

13. ГОСТ 27699-88. Системы бесперебойного питания приемников переменного тока. -М.: Изд-во стандартов. 1988.

14. ГОСТ 29037-91 Совместимость технических средств электромагнитная. Сертификационные испытания. М.: Изд-во стандартов. 1991.

15. ГОСТ Р50397-92 Совместимость технических средств электромагнитная. Термины и определения. М.: Изд-во стандартов. 2000.

16. ГОСТ Р50745-99 Совместимость технических средств электромагнитная. Системы бесперебойного питания. Устройства подавления сетевых помех. Требования и методы испытаний. М.: Изд-во стандартов. 2000.

17. ГОСТ Р51317.3.2-99 (МЭК 61000-3-2-95) Совместимость технических средств электромагнитная. Требования и методы испытаний. М.: Изд-во стандартов. 2000.

18. ГОСТ Р51317.3.8-99 (МЭК 61000-3-8-97) Совместимость технических средств электромагнитная. Передача сигналов по электрическим сетям. Уровни сигналов, полосы частот и нормы электромагнитных помех. —М.: Изд-во стандартов. 2000.

19. ГОСТ Р51317.4.11-99 (МЭК 61000-4-11-95) Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к динамическим изменениям напряжения электропитания. Требования и методы испытания. М.: Изд-во стандартов. 2000.

20. ГОСТ Р51317.4.12-99 (МЭК 61000-4-12-95) Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к колебательным затухающим помехам. Требования и методы испытания. М.: Изд-во стандартов. 2000.

21. ГОСТ Р51317.4.2-99 (МЭК 61000-4-2-95) Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к электростатическим разрядам. Требования и методы испытаний. М.: Изд-во стандартов. 2000.

22. ГОСТ Р51317.4.3-99 (МЭК 61000-4-3-95) Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к радиочастотному электромагнитному полю. Требования и методы испытаний. — М.: Изд-во стандартов. 2000.

23. ГОСТ Р51317.4.4-99 (МЭК 61000-4-4-95) Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к наносекундным помехам. Требования и методы испытаний. М.: Изд-во стандартов. 2000.

24. ГОСТ Р51317.4.5-99 (МЭК 61000-4-5-95) Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к микросекундным импульсным помехам большой энергии. Требования и методы испытаний. М.: Изд-во стандартов. 2000.

25. ГОСТ Р51317.4.6-99 (МЭК 61000-4-5-95) Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к кондуктивным помехам, наведенным радиочастотными электромагнитными помехами. Требования и методы испытаний М.: Изд-во стандартов. 2000.

26. ГОСТ Р51317.6.3-99 (МЭК 61000-6-3-96) Совместимость технических средств электромагнитная. Помехоэмиссия от технических средств, применяемых в жилых, коммерческих зонах и производственных зонах с малым энергопотреблением. М.: Изд-во стандартов. 2000.

27. ГОСТ Р51318.22-99 (СИСПР 22-97) Совместимость технических средств электромагнитная. Радиопомехи индустриальные от оборудования информационных технологий. Нормы и методы испытаний. М.: Изд-во стандартов. 2000.

28. ГОСТ Р51318.24-99 (СИСПР24-97) Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость оборудования информационных технологий к электромагнитным помехам. Требования и методы испытаний. М.: Изд-во стандартов. 2000.

29. ГОСТ Р51514.-99 (МЭК 61547-95) Совместимость технических средств электромагнитная. Помехоустойчивость светового оборудования общего назначения. Требования и методы испытаний. М.: Изд-во стандартов. 2000.

30. ГОСТ Р51522-99 (МЭК 61326-1-97) Совместимость технических средств электромагнитная. Электрическое оборудование для измерения, управления и лабораторного применения. Требования и методы испытаний. -М.: Изд-во стандартов. 2000.

31. Горский А. Н. Рушин Ю. С. Иванов. Расчет электромагнитных элементов источников вторичного электропитания. М.: Радио и Связь. 1988.

32. Грабовецкий Г.В. Применение переключающих функций для анализа электромагнитных процессов в силовых цепях вентильных преобразователей частоты. //Электричество. 1975. - №2.

33. Грабовецкий Г.В., Зиновьев Г.С., Сташишин Б.А. О построении замкнутых (следящих) систем управления многофазными ПЧНС//Устройства преобразовательной техники, вып. 1, Киев: АН УССР. 1969

34. Егоров А.И. Обыкновенные дифференциальные уравнения с приложениями. М.: Физматлит. 2003.

35. Зайцев В.Ф., Полянин А.Д. Справочник по нелинейным дифференциальным уравнениям. М.: Физматлит. 1993.

36. Зиновьев Г. С. Прямые методы расчета энергетических показателей вентильных преобразователей. Новосибирск. Изд-во Новосибирского Университета. 1990.

37. Иванов-Смоленский А. В. Электрические машины. М.: Энергия. 1980.

38. Калугин Н.Г Трехфазный инвертор с ШИМ с несимметричной нагрузкой //

39. VI международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов/ Тезисы докладов. М.: МЭИ, 2000. - С. 171 - 172.

40. Калугин Н.Г Применение снабберов в автономных инверторах напряжения //

41. VII международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов./Тезисы докладов. М.: МЭИ, 2001.-С. 183.

42. Калугин Н. Г. Магнитосвязанные фильтры в автономных инверторах с ШИМ // VIII международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов / Тезисы докладов. М.: МЭИ,, 2002. - С. 190-191.

43. Калугин Н. Г. Автономный инвертор напряжения с многоконтурными обратными и параметрическими связями // IX международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов / Тезисы докладов. М.: МЭИ, 2003.-С. 188-189.

44. Калугин Н. Г. Работа однофазного инвертора напряжения на нелинейную нагрузку// Практическая силовая электроника. 2003. - №11. — С. 32-34.

45. Кастров М.Ю., Лукин А.В., Малышков Г.М., Овчинников Д.А., Герасимов А.А Выбор параметров фильтра нижних частот преобразователя с выходным синусоидальным напряжением // Практическая силовая электроника. 2002. - №7.

46. Климов В.П., Москалев А.Д. Проблемы высших гармоник в современных системах электропитания // Практическая силовая электроника 2002. - №5.

47. Климов В.П., Москалев А.Д. Способы подавления гармоник тока в системах электропитания //Практическая силовая электроника. 2002. - №6.

48. Климов В.П., Смирнов В.Н. Коэффициент мощности однофазного бестрансформаторного импульсного источника питания //Практическая силовая электроника. 2002. - №5.

49. Кобзев А.В., Михальченко Г.Я., Музыченко Н.М. Модуляционные источники питания РЭА Томск: Радио и связь. 1993.

50. Колпаков А. Перспективы развития электропривода. //Силовая Электроника. — 2004. №1.

51. Колпаков А. И. Обеспечение надежности интеллектуальных силовых модулей// Электронные компоненты. 2002. - №6.

52. Коробан Н.Т., Нежданов И.В. Анализ способа формирования выходного напряжения по замкнутому циклу. / Труды МЭИ, вып. 147, М.:МЭИ, 1973.

53. Краснов M.JI. Киселев А.И. Макаренко Г.И. Интегральные уравнения М.: "Наука". 1968.

54. Круг К. А. Основы электротехники. Т2. М.- Ленинград- М.: Государственное энергетическое издательство. 1946.

55. Лабунцов В.А., Чжан Дайжун Однофазные полупроводниковые компенсаторы пассивной составляющей мгновенной мощности // Электричество. -1993. -N12.

56. Моин B.C., Сурминский А.Е. Определение тока инвертора с выходным LC-фильтром // Повышение эффективности устройств преобразовательной техники, ч. 4 Киев. 1973.

57. Московка А. А. Автономные инверторы напряжения с симплексным управлением. Диссертация на соискание степени кандидата технических наук. Москва. МЭИ. 2001.

58. Мосткова Г.П., Толкачев А.И. Выходные фильтры автономных инверторов// Источники и потребители переменного тока повышенной частоты. Кишинев.: Штиинца. 1972.

59. Николенко М.П. Исследование параметрических систем управления преобразователями постоянного напряжения с дозированной передачей энергии, автореферат кандидатской диссертации, М.: МЭИ. 1999.

60. Обухов С.Г., Чаплыгин Е.Е. Шамгунов Р.Г. Токовая загрузка инвертора напряжения, работающего на фильтр // ЭП. Преобр. техн. 1978 - №3 (104).

61. Овчинников Д.А., Кастров М.Ю., Лукин А.В., Малышков Г.М., Герасимов А.А. Пассивные корректоры коэффициента мощности // Практическая силовая электроника. 2003 - №9.

62. ОСТ 45.183-2001 Установки электропитания аппаратуры электросвязи стационарные. Общие технические требования. -М.: ЦНТИ "Информ-связь", 2001.

63. Попков О.З. Основы преобразовательной техники. Автономные преобразователи, М.: МЭИ. 2003.

64. Ремизевич Т.В. Микроконтроллеры для встраиваемых приложений. М.: «До-дэка». 2000.

65. Розанов Ю. Рябчицкий М. Напряжение без напряжения // Компьюферра. Приложение к еженедельнику Компьютера. 1999. - №4.

66. Руденко B.C., Сенько В.И., Чиженко И.М. Основы преобразовательной техники: Учебник для ВУЗов. М.: Высш. Школа. 1980.

67. Силовые полупроводниковые приборы: пер. с англ./под ред. В. В. Токарева. Изд. 1-е. Воронеж. 1995.

68. Сорокин К.Е., Сергеев Б.С. Экспериментальное исследование энергопотребления средств вычислительной техники. //Практическая силовая электроника. 2002. - № 5.

69. Степанов В.В. Курс дифференциальных уравнений. М.-Л.: ГОНТИ. 1939.

70. Толстов Ю.Г. Теория линейных электрических цепей, М: Высш. Школа. 1978.

71. Тонкаль В.Е., Гречко Э.Н., Тонкаль С.С. Фильтры для инверторов со ступенчатой формой кривой выходного напряжения // Проблемы технической электродинамики. Вып. 19. Киев: Наукова думка. 1975.

72. Уильяме Б. Силовая электроника: приборы, применение, управление. Справочное пособие. Пер. с англ. М.: Энергоатомиздат. 1993.

73. Цыпкин Я. 3. Основы теории автоматических систем -М.: Наука. 1977.

74. Чаплыгин Е. Е. Инверторы напряжения и их спектральные модели. -М.: Издво МЭИ. 2003.

75. Чаплыгин Е. Е. К расчету силовых фильтров ПЧНС // ЭП Преобр. техн. -1973 -№9(44).

76. Чаплыгин Е.Е, Агудов А.Н., Московка А.А. Анализ инвертора напряжения, работающего на разветвленную сеть потребителей // Электротехника. 2000. №4.

77. Чаплыгин Е.Е. К выбору структуры выходных фильтров вентильных преобразователей// ЭП. Преобр. техн.,№10(93),1977

78. Чаплыгин Е.Е. Анализ однозвенных выходных фильтров вентильных пре-образователей//Полупроводниковые приборы и преобразовательные устройства, вып. 6. Саранск. 1976.

79. Чаплыгин Е.Е. Вопросы управления вентильными компенсаторами пассивной мгновенной мощности// Электричество. 1995. №11.83 .Чаплыгин Е.Е. Корректирующие обратные связи в автономных инверторах напряжения // Известия ВУЗов. Электромеханика. 1981. №6.

80. Чаплыгин Е.Е., Агудов А.Н. Инвертор со звеном повышенной частоты и сетевой коммутацией// Электричество. 2001. №5.

81. Калугин Н.Г. Чаплыгин Е.Е. Расчет защитных цепей преобразователя с активно-индуктивной нагрузкой// Практическая силовая электроника. — 2002. -№7. С.24-28.

82. Калугин Н. Г. Чаплыгин Е. Е. Влияние снабберов на работу инверторов напряжения с широтно-импульсной модуляцией// Электричество. 2003. - №1. -С. 42-50.

83. Калугин Н. Г. Чаплыгин Е. Е. Выходные магнитосвязанные фильтры инверторов напряжения// Практическая силовая электроника. 2002. -№6. - С. 1923.

84. Калугин Н. Г. Чаплыгин Е. Е. Коррекция динамических процессов выходных фильтрах инверторов напряжения// Электричество. 2004. - №11. -С. 25-32.

85. Чаплыгин Е.Е., Малышев Д.В. Спектральные модели автономных инверторов напряжения с широтно-импульсной модуляцией // Электричество. -1999.- №8.

86. Шрейнер Р. Т. Математическое моделирование электроприводов переменного тока с полупроводниковыми преобразователями частоты. -Екатеринбург: УРО РАН, 2000.

87. Энергетическая электроника. Справочное пособие. Пер. с нем. / под ред. В. А. Лабунцова -М.: Энергоатомиздат. 1991.

88. Abhijit D. Pathak MOSFET/IGBT DRIVERS THEORY AND APPLICATIONS APPLICATION NOTE AN0002 2001 IXYS Corporation

89. AN-983 (v.Int) IGBT Characteristics (HEXFET® is a trademark of International Rectifier) 233 Kansas St., El Segundo California 90245.

90. Application Characterization of IGBTs AN990 INT990 233 Kansas St., El Segundo California 90245.

91. Application Note AN-1059 DirectFET™ Thermal Model and Rating Calculator By Doug Butchers 233 Kansas St., El Segundo California 90245

92. Christofer A. Dino, Ravi Dodballapu A low inductance, simplified snabber, power inverter implementation. MagneteTek Drives and System division. USA

93. Czarkowski, D. Kazmierczuk, M.K ZVS class D series resonant inverter-discrete-time state-space simulation and experimental results IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Isl 1 1998

94. Eric R. Motto, M. Yamamoto New High Power Semiconductors:High Voltage IGBTs and GCTs Powerex Inc., Youngwood, Pennsylvania, USA Mitsubishi Electric, Power Device Division, Fukuoka, Japan 2000

95. Huai Wei Ioinovici, A Zero-voltage transition converter with high efficiency operating at constant switching frequency IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Is 11 1998

96. John William Motto, Jr Introduction to Solid State Power Electronics. Powerex Semiconductor Division Youngwood, Pennsylvania 15697 2000

97. Liu, W. Mi-Chang Chang Transistor transient studies including transcapacitive current and distributive gate resistance for inverter circuits IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Is4 1998

98. Magauer, A. Soumitro Banerjee Bifurcations and chaos in the tolerance band PWM technique IEEE Transactions on Circuits and Systems I: 47 (2) 2000

99. Ng, S.W. Wong, S.C. Lee, Y.S. Small signal simulation of switching converters IEEE Transactions on Circuits and Systems I: 46 (6) 1999

100. Nuez, I. Feliu, V. On the voltage pulse-width modulation control of L-C filters IEEE Transactions on Circuits and Systems I: 47 (3) 2000

101. Rahul Chokhawala Sead Sobhai Switching voltage transient protection schemes for high current IGBT modules International Rectifier Corporation

102. UPS and Power Protection Solution / Design Guide//MGE UPS System/ MGE 0.135,1998

103. Wu С. M. Wing Hong Low H. Shu-Hung Chung Analytical technique for calculating the output harmonics of an H-bridge invertors with dead time. IEEE