автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Исследование сверхпроводниковых преобразователейпромышленной частоты в составе электротехнического комплекса ввода-вывода энергии магнитных систем

«То с л г \ ^

НАЦЮНАЛЬНА АКАДЕМ1Я НАУК УКРА1НИ 1НСТИТУТ ЕЛЕКТР0ДИНАМ1КИ

На правах рукопису

Д0СЛ1ДЖЕННЯ НАДПР0В1ДНИК0ВИХ ПЕРЕТВ0РЮ8АЧ1В ПРОМИСЛОВО! ЧАСТОТИ У СКЛАД1 ЕЛЕКТР0ТЕХН1ЧН0Г0 КОМПЛЕКСУ ВВЕДЕНИЯ ГА ВИВЕДЕННЯ ЕНЕРГП МАГНХТНИХ СИСТЕМ

05.09.03 - Електротехн1чн1 комплекси та системи, включаачи 1х управляя та регулювання

АВТОРЕФЕРАТ

дисертацИ на здобуття наукового ступеня кандидата тохнхчних наук

Ки1в - 1997

ДисертацДею е рукопис

Робота виконана у в!дд1л± * 1 1нституту електродинамгки HAH Укра1ни,м. Khib

Науковий кер!вник — доктор техн!чних наук,

професор

Чехет Едуард Михайлович

0ф1Щйн1 опоненти : доктор техн!чних наук, с.н.о.

Новосельцев Олександр ВАкторович,

кандидат техн!чних наук, о.н.о. Новський Володимир Олекоандрович

Пров1дна установа — 1нститут металоф1зики HAH УкраИни,

м. Ки1в

Захист в!дбудеться 22 кв!тня 1997 р. о 14 год. на зас1данн! спец1ал1зовано! вчено! ради Д 01.98.02 при 1нститут1 електродинам!ки HAH Укра1ни, за адресою : 252680, м.Ки1в-67, пр.Перемоги, 56.

5 диоертац1бю можна ознайомитись у 01бл1отец1 1нституту електродинам1ки HAH Украд.ни.

Автореферат роз!слано " 1997 р.

Вчений секретар спец1ал1зовано! вчено! ради

- з -

ЗАРАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ • Актуальность проблеми та ступ!нь досл!дження тематики дисэр-тацП. ВЛдкриття высокотемпературно! надпров!дност1 (НП) призвело до того, що новий 1мпульс отримали також досл1дження в галуз! отворення та удосконалення пристро!в, як! е надпров1дними при температур! р1дкого гел1я. Визначилося коло завдань електротехн1ки, як1 доц1льно, а ¿нод! 1 едино можливо вирХшити при застосуванн! систем з НП элементами 1 пристроями (МРД-генератори, перетворювач!, трансформатори, магн!тн! системи, л!нИ електропередач, кабел!, транспорт на мвгн1тн1й подушцд., реактори, прискбрювач!).

До таких завдань вхдноситься в першу чергу створення комплекс!в електрожиэлення надпров!дникових магн1тних систем пост1йного струму (обмоток збудження елэктричних машин та апарат!в, 1ндуктивних накопичувач!в енерг!!, магн1тних систем прискорювач1в, магн1тних сепаратор!в руд, вуг!лля та хн.)•

Електротехн1чний комплекс введения - виведення енерг!! надпровадникових магн!тних систем (НПМС) уявляе собою складну систему взаемопов'язаних пристрохв 1 блоков. Це кр1огенне обладнання, пристро! захисту магн!та Л елеМ9нт1в, контрольно -вим!рювальна апаратура, система керування 1 живленння, та 1н.

Проблема введения, виведення та регулювання енергИ надпров1дникових магн!тних систем вир!шуеться зараз на р!вн! прямо! системи введения- виведення енергИ, яка м1стить у соб! великострумне (1000 А 1 б!льше) нап1впров1дниковэ джерело живлення, високовольтний вимикач та потужн1 струмовводи. Струм джерела, таким чином, дор!внюе максимальному струму НПМС. Ц!лком зрозум1ло, що такий спос!б пов'язаний з значними енерг!тичними втратами, зумовленими теплопритоками череэ струмовводи.

Використання надпров!дникового перетворювача (НПП) як системи керування та живлення комплекса мав низку переваг пор1вняно з прямим введениям енерг!!, заокрема дозволяв зв1льнитися в!д струмоввод!в великого струму з "тепло!" зони. Енерг!я в1д нап1впров!дникового джерела живлення з "тепло!" зони передаеться в кр1остат на первинну обмотку НП трансформатора при малому струма. Завдяки цьому втрати енерг1! м!н1мальн1.

На мал.1 зображено електротехн!чний комплекс введения ! виведення енергИ надпров!дниково! магн!тно! системи з надпров1д-никовими перетворювачами. В кр10стат1, який ох'олоджуеться р!дким

Промышленный

ИСТОЧНИК

эл. шггадяя

Уроиисмср СП

трапсфориатор

Сильноточные

TOKOBBOJOI

Я Холла СП

мапшт Кряостат

Жвхый гелнй

"Ö

Мал. 1

гел!ем, знаходиться НП магнз.т i надпров!дниковий випрямляч на НП вентилях з НП трансформатором, а також давач р!вня я блок захисту НП магн1та i елемент1в. В "теплШ" зон! знаходиться нап!в-пров!дникова система керування i живлення, контрольно - вимхрю-вальний стенд 1 гел1еве обладнання.

Дослхдження в ц!й галузх проводилися в Нидерландах Л. ван дер Кпундертом i X. твн Кате, в США, в ЯпонИ. В Pocil -1.А.Глебовим, В.Н.Шахтар^ним, Ю.В.Скобархххним, В.Р.Карас1ком та 1ншими. В Укра!н1- в 1нститутах HAH Укра!ни - ХФТ1, ФТ1НТ, в 1МФ, п!д кер1вництвом B.W. Пана, в 1ПЕ в лабораторП А.В.Новосельцева.

В Хнститута електродинам!ки HAH Укра!ни досл1дженння проблеми використання надпров!дних елемент!в в електротехн!чних пристроях проводилися п!д керхвництвом Г.Р. Счастливого, а також I.B. Волкова.

В б1льшост! роб1т мова йде про НПП з пов!тряним (без осердя) НП трансформатором х НП вентилями, як1 працюють на частотах порядка 1- 5 Гц. Це призводить до зб!льшення реактивно! складово! внергН НПП та обумовлюе. необх1дн1сть створэння достатньо складного нап1впров1дникового пристрою керування з перетворювачем частота.

В лабораторИ надпров1дникових перетворювач!в 1нституту електродинам!ки п!д кер1вництвом М.В.Марковеького була розроблена концепЩя побудови принципово нового типу НПП, яка полагав в застосуванн! НП трансформатора з феромагнп.тним осердям 1 теплокерованими НП вентилями периодично! дИ, як! працюють на частот! електрично! мережа.. Це дозволило значно зменшти реактивну складову енерП! НПП i суттево спростити гшп1впров1дниковий блок керуванння. М.В.Марковським 1 0.0. Иевченком була закладена основа створэння элементно! бази 1&дпр0в1д!ШК0БИХ перетворювач!в промислово! частота, а саме НП трансформатора та НП вентилхв.

Виникло завдання проектування та досл!дження надпров!днико-эих перетворювач!в промислово! частоти, створення схемотехн!чних )1шень ix реалхзац!! i способов керування. Оск!льки експэри-шнтальнх досл1дження електронних схем з надпров1дниковими цементами достатньо трудом1стк! i дорого коштують, та на етап! !роектування особливий 1нтерес викликае ф1зичне i математичне юделюванння надпровхдникових елемент±в i пристро!в, а також творенння на основ! цих моделей методик розрахунку i програмних

засоб!в, як! дозволяють здШснити розрахунок перех!дних 1 усталених процес1в в НП приотроях 1 автоматизоване проектування НП первтворюаач1В.

Метою роботи е розробка мэтодики розрахунку перехАдних електромагШтних процес!в в НП приотроях з урахуванням теплових процес!в в НП элементах, з II допомогою розробка та досл!дження схемотехн!чних р1шень 1 способ!в керування надпров!дниковими перетворювачами промислово! частоти 1 на ц!й основ! п!двищення швидкодИ, 'ефективност! 1 над!йноот1 роботи електротехн!чного комплексу введения 1 виведення енерг!! надпров1дникових магн!тних систем.

Для досягнення поставлено! мети в робот! вир!шувалися наступи! основн! завдання :

- розробка методики розрахунку перех!дних влектромагн!тних процессе в НП пристроях за обл!ком теплових процес!в в НП елементах;

- проведения та анал!з результат!в числових 1 ф!зичних експеримент1в з метою вибору' оптимальних параметр!в НП елемент!в, схемотехн!чно! реал1зац11 1 способ1в керування НП перетворювачАв;

- розробка принципа побудови НП перетворювач!в промислово! частоти;

- створення та досл!дження ф!зичних 1 математичних моделей НП елемент!в 1 НП пристро!в, сумхсних з.програмним комплексом автоматизованого проектуванння елэктронних схем;

- створення, теоретична ! експериментальне досл!дження НП перетворювача, який працюе в!д джерела сиусо!дально! напруги промислово! частоти без перетворення частоти 1 форми сигналу первинного даэрвла в режимах введения ! виведення енерг!!.

Наукова новизна досл!джень •: Обгрунтована доц!льн!сть розрахунку переходных електромагн!тних процесАв в НП пристроях за обл!ком теплових процвс!в в НП елементах. Встановлена залежнАсть величини первинного струму НП трансформатора в!д вэличини струму в навантахенн! НП перетворювача при введенн! енергИ ! в крхотрон! п!д чао комутацИ. Сформульован принцип побудови НП перетворювач!в промислово! частоти. Запропонований п1дх!д до класиф!каЩ1 алгоритмов керування НП перетворювач!в. Створен! та досл!дхен! ф!зичн! ! математичн! модел! НП елемент!в, як! сум!сн! з програмним комплексом автоматизованого проектування нел!н!йних електронних схем.

Теоретична та практична ц1нн1оть досл1джень : Розробленв методика розрахунку електромагн!тних i теплових перех1дних процао1в в елекгричних схемах з НП элементами за допомогою стандартного програмного комплексу автоматизованого проектуввння нел1н!йних електронних схем. Розроблено алгоритм керування НП перетворювачем з феромагн!тним. НП трансформатором, який звбезпечуе його роботу на jiiHiflHitt д!лянц! криво! намагн!чення шляхом подач! першого скороченого 1мпульсу керування. Запропоновано cnociö керування НП перетворювачем з 1ндуктивною комутац!бЮ по величин! первинного струму НП трансформатора. Проведено ряд розрахунк1в та анал!з результат!в числових ! ф!зичних експеримент!в НП приотро1в, що дозволило здШснити виб!р оптимально! схемотехн!чно! реал1зац!! та алгоритм!в керування НП перетворювачем ! параметр!в НП елемэнт!в. Розроблено ! досл!джено ф!зичн! ! математичн! модел! НП елемент1в 1 НП пристро!в.

Реал!зац!я наукових розробок. Результата роботи були використан! при провктуванн! i створенн1 додаткового джэрела стаб1л1зацН струму надпров1дниково! сисгеми електроживлення магн!тного сепаратора в НД1 "Механобрчормет", м.Кривий Р1г. Дисертац1йна робота чпроводилася в рамках господарсько догов!рних ! науково-доол1дницьких po6iT, як! виконувалися в лаборатор!! НПП з 1989 року: "Дом!нанта", "Сепаратор", г/д 1711, "Джерело- П", "Базис" ! "Вентиль", в також комплексних прогрвм, ф!нансованих ДКНТ i м!н1стерствами.

Апробац!я. Основн! положения i результати роботи допов!далися i обговорювалися на м1жнародн!й науков!й КОНференц!! "International Cryogenic Engineering Conference", Ки!в, 1992 p., на пауковому ceMinapi в Харк!вському ф13ико-тэхн!чному хнститут! HAH Укра!ни, а також на об'еднаних наукових ceMiHapax 1нституту ел9ктродинам!ки HAH Укра!ни, м.Ки!в, 1989 - 1996 г.

Публ1кацИ. По результатам роботи опубл1ковано 12 друкованих роб!т.

Структура та обсяг дисэртац!йно1 роботи. Дисертац1йна робота складаеться з вступу, чотирьох розд!л!в, висновку, списку л!тератури з 102 найменувань. Робота нал1чуе 140 стор. основного тексту i БО малюнк!в. Загальний обсяг роботи - 190 стор.

Конкретний особистий внесок дисартанта у розробку наукових результат!в, що виносяться на захиот, полягае :

- розроблена методика розрахунку перех!дних електромагн!тних 1 теплових процвс!в в НП елементах ! НП приотроях;

- запропоновано слос!б кврування НП перетворювачем а НП трансформатором с феромагн!тним осердям;

- обгрунтована мо*ошв!сть використання способу кврування НП перетворювачем э индуктивною иомутец!ею по первинному струму НП трансформатора;

- проведен! розрахунки 1 анал!з результат!в числових 1 Ф1зичних експеримант!в НП пристроив а ыэтою вибору оптимально! схемотехн1чно1 рэал1зац11 1 алгоритм!в керування НП перетворювачем 1 параметр1в НП елемент!в ;

- сформульовано принцип побудови НП перетворювач!в, що працюють на промислов!й частот!;

- запропоновано п1дх!д до класиф!кац11 алгоритм!в кврування НП перэтворювачами;

- розроОлен! математичн! модел1 НП елемент!в 1 НП пристроив, як! сум1сн1 з програмним комплексом автоматизованого проэктування нел1н!йних елвктронних схем -1 дозволяють розраховувати перех!дн! 0лектромагн1тн1 процеси в пристроях з урахуванням теплових процессе в елементах.

Предмет та об'акт досл!дження. В дисертацИ досл!джуеться надпров!дниковий перетворювач промислово! частоти , у склад! комплексу електротехн!чного обладнання з метою вибору схеми та способу кврування парвтворювача для п!двищення швидкод!1, над!йност! та ефективност! роботи влектротехн!чного комплексу введення - виведэння енерг!! магн!тних оистем.

Методи досл!джень. В робот! використовувалися математичний апарат теорн звичайних диферешЦйних р!внянь 1 творИ електричних к!л, методи моделювання елвктронних схем ! обчислювально! математики, а також метод електро-теплових• аналог!й.

ОСНОВНИИ ЗЫ1СТ РОБОТИ

У вступ1 обгрунтовано актуальн1сть ! ступ!нь досл1джень теми дисертац!!, сформульовано мету та основн! завдання, Вздображено наукову новизну, практичну ц!нн1сть та р1вень впровадження наукових досл!даенъ, структуру роботи ! конкретний особиотий внесок автора у розробку.

Перший розЛл приовячений особливостям побудови ! кврування електротехн!чного комплексу введення ! виведення енергИ

магн1тних систем з надпров1дниковими перетворювачами.

Розглянут! особливост! побудови i функц!онування надпров!дникових первтворювач1в, задач! !х керування ! алгоритми роботи. Алгоритми роботи НПП класиф1куються перш за все по способу комутац!! струм!в в кр!отронах - розр1зняють !ндуктивну, резистивну i зм!шану комутац!!;. по типу первинного джерела живлення - джерело напруги або струму; по форм! i величин! первинно! напруги (струму); по типу системи керування роз1мкн9на або замкнена; i по частотно - часовим параметрам сигнале керування. В !снуючих способах розрахунку перех!дних електромагн!тних процес!в в надпров!дникових перетворювачах в б!лылост! випадк!в використовуються традиции! матоматично мэтоди в поеднанн! з максимально спрощеними моделями надпровхдникових елемент!в, або ж застосовуються спец!ал!зован! програми для анал!за теплових процес!в в надпров!днику, без урахування процес!в в електричн!й схем!. Сформульован принцип побудови надпров1дникових перетворювач1в промислово! частоти, який полягае у використанн! в • перетворювач1 НП трансформатора з феромапитним осердям i випрямляча на швидкод!ючих термокерованих кр!отронах, нап1впров!дникового первинного даерела напруги, а також спец!альних cnoci6ne керування перетворювачем.

В другому розд!л! розроблена методика розрахунку перех1дних процес!в в надпров!дникових перетворювачах, яка полягае в використанн! моделей надпров!дникових елемент!в ! перетворювача трьох píbhíb t04h0cti, hkí використовуються на р!зних етапах анал!зу: з допомогою р1зницевих р!внянь та спрощенно! модел! надпров!дникового вентиля обчислюються енергетична параметри надпров!днйкових перетворювач!в, струм i напруга в електричних колах ! навантаженн! на N- ому циклi роботи без розраУунку поперэдн!х цикл!в, що дозволяе зд!йснити початковий виб!р схемотвхн!чного виконання перетворювача !/або алгоритм його керування. Струм в навантаженн! в KiH4i п-го циклу введения eneprii мае наступний вигляд:

i [ (n+1 )Т' ] = 1.(1-а") ,п = 1, 2, 3, ...

Л W

дэ - максимальний струм навантаження, а = ai+a2exp(\1ütH), Т- гсерход вх!дно! напруги, Т' = Т/2, Мя~ тривал!сть !нтврвала введения, а, К - величини, визначаються параметрами НПП.

EnepriH в !ндуктивному навантаженн! напртсгниД n-го циклу :

2

- влаона !ндуктивн!сть НП навантаження.

Сумарн! втрати енергИ за п цикл!в :

У£Нп+1)Т'] - = пр, - р2^ + Рэ1^

Ав Р, = рг = ху^; Рэ - 0,5 ху^'

\ ' 1/'1\1» Гк~ 0П*Р кр*отрона, хут- струм утрати.

К.к.д. системи введения енергИ (НПП+ навантаження) на п+1-ому етап! роботи визначаеться як в!дношення величина енергИ, накопичено! в магн!тному пол! !ндуктивного навантаження, *^[(п+1)Т'] до повно! енергИ, яка включав (п+1 )Т' ] та енерг!ю втрат

, ((п+1 )Т* ] ^

Нел1н1йн1 модел! надпров!дникових влемеит1в з зосередженими 1 з розпод!леними параметрами викориотовуютьоя при проектуванн! НП элементов 1 дозволяють отримувати уэагальнен! параметри надпров!дникових елемент!в для подальшого розрахунку. Модел!, як! базуються на метод! електротешювих аналог!» дозволяють одночасно розраховувати перех!Дн! електромагн!тн! процеси в надпров1дников!й ! нап!впров!дников!й частинах НП перетворювача о урахуванням теплових процес1в в НП елементах, викориотовуючи стандартн! програмн1 комплекси анал!за нел!н!йних електронних схем типу НАРг, ПРАМ, РЗР1БЕ. Температура кр!отрона приймаеться поотАйною по всьому його об'ему ! визначаеться з р!внянь теплопров1дност! для нуль-м!рно! модел!. Вольт-амперна характеристика кр!отрона визначае оп!р кр!отрона як функц!» його температури ! струму через нього.

В .третьому розд!л! проведено теоретично ! експериментальне досл1даення перэх!дних процэс!в в надпров!дникових перэтворювачах для р!зних схем ! рвжим!в роботи. Проведений анал!з показав задов1льний зб!г парамэтр!в нуль-м!рно! модел! кр!отрона на основ! метода електро-теплових аналоПй э вольт- амперною характеристикою реального елемента. Докладно досл!джено однофазний НП перетворювач (мал.2) з транзисторним мостовим !нвертором напруги VI-У4 1 двохп!впвр!одним крЮтронним випрямлячем на кр!отронах СК1, СК2 ! трьохобмоточному НП трансформатор! НПТ з нульовим виводом. Теплове керування кр!отрон!в зд!йснюеться блоком керування на транзисторах який п!дводить до нагр!вач!в напругу робочого и^, абп форсованого

Мал. 2

нагр!ву иф нг. 1мпульси керування, як! подаються через п!дсилювач! потужност! УМ на транзистори VI - У7 формуб система керування СУ. Пор1вняння результат!в експериментального досл!дження роботи цього НП перетворювача та розрахунку по методиц!, яка, викладена в роздал! 2, демонотруе незначну в!дм!ну м!ж ними з розходженням числових значень не б!льш н!ж на 7,Б %. Результата розрахунку дали можлив1сть повн!ше зрозум1ти результата ф!зичного эксперименту, скорегувати парамэтри модел!.

Використання многофазно! схеми НП перетворювача створюв можлив!сть зб!льшення робочо! частота при в!дсутност!- викид!в напруги на кр!отронах ! навантаженн!. Важливо зазначити, що загальн! характеристики надпров!дникового перетворювача покращуються при двохфазнай схем! в пор!вняннх з однофазною, а при подальшому зб!льшенн! числа фаз знову пог!ршуються. Таким чином, двохфазна схема НПП е оптимальною.

Проведений пор!вняльний анал!з р!зних схем пристро!в импульсного виведення енерг!! НП магн!тно! системи в зовн!шне

навантаження дозволив вибрати схему, яка забезпечуе з одного боку вих!дний струм задано! форми, а з !ншого - надхйну роботу i м1н1мальну к!льк!сть НП елемент!в.

В четвертому розд1л! досл!джен! способи керування надпров!д-ншсобим перетворювачем. Запропоновано спос!б керування, який дозьоляе використовувати НП трансформатор з феромагн!тним осердям на л1н1йнхй д!лянц1 криво! намагн!чення. При цьому перший та оотанШй 1мпульси накачки форму ються коротшими так, 1цоб 1х тривал!сть складала половину в!д тривалост1 !мпульсу накачки робочо! частоти. П1д час !ндуктивно! комутац!! струм в кр!отрон! п1дтримуеться р1вним нулю з одночасним переведениям кр1отрона в нормальний стан, а силова напруга на первиннхй обмотц! НП трансформатора п!дтримуеться пост!йною напротяз! eciei роботи НП перотворювача.

В НПТ в режим! короткого замикання п!д час !ндуктивно!

комутац!! в!дсутня активна складова опору, а фази струм!в

первинно! ! вторично! обмоток сп!впадають. Тому НПТ можно вважати

вимхрмвальним трансформатором, в якому величина первинного струму

1р з точн!с'гю до коеф!ц!ента трансформац!! кгр в!дпов!дае струмам

в кр!отронх i НПМС г с, при умов!, що ампл!туда струму

намагн1чування 1,„. пос,т!йна. На етап! охолодження, коли I .= I.

им к< мс

1к2 = О, а СК2 ще в нормальному стан!, можна записати:

X_ — I__/t" I _/

р нм мс тр

В момент зак!нчення п!д!гр!ву кр!отрона, безпосередньо перед

початком чергового етапу накачки для первинного струму буде

справедливий■такий вираз:

= ± (I / к - х ),

р НГ' 1 МС тр НМ max ' "

"Плюс" в!дпов!дае непарним п!впер1одам роботи НПП, коли i ' >> о, а "м!нус"- парним, коли 1р< о. Струм 1р(*нг) вхдповхдае величин! 1К= О (струму в нагреваемому кр!отрон!) !, таким чином, момент зак1нчення комутац!! можна визначити не по струму в крхотрон! або !нщим параметрам вторинного кола перетворювача, а по первинному струму НПТ, що !стотно зб!льшуе над!йн!сть ! зменшуе вартхсть системи керування. Аналог!чно по величин! 1р визначаеться момент припинення роботи НПП (введения енерг!!) при досягненн! заданого струму навантажэння I. >1 . Все цэ можливо при IX I =

г МС- МС max ^ г I jjjj тах I

const, що забезпэчуеться при використанн! вищенаведеного способу керування.

В Лаборатор!! п1д кер!вництвом М.В.Марковського було

створений надпров!дниковий перетворювач, працюючий безносеродны/ в!д джерела синусо!дально1 напруги промислово! частоти без пере

Мал. 3

В!н м!стиг вф- джервло живлення синусо!дально! напруги промислово! частоти; Кд- ключ, який п!дводить напругу в0 до первинной обмотки надпров!дникового трансформатора СПТ, о !ндуктивностями обмоток Ьр, ь1, Ь2. Ключ Кд шунтуе первинну обмотку НП трансформатора п!д час пауз напруги для охолоджування кр!отрон!в СК1 и СК2. Наввнтаженням НПП е НПМС. Було досл!джено теоретично (мал.4) та випробувано експериментально перетворювач',. що працюе в режимах введения (мал.Б) 1 виведення (мал.6) енерг!! 1ндуктив"ного навантаження, з параметру : первинна напру га ир= 220 В; первинний струм 0,9 А; частота джерела 1 = БО Гц; макс!- мальний струм навантаження I тах= 300 А; напруга на кр!отрон! ик = 1,6 В; оп!р кр!отрона у нормальному стан1 тая= 0,4 Ом; !ндуктивн!сть навантаження Ьн » 0,6 Гн. Таким чином була доведена можлив!сть роботи надпров!дникового перотворювача при живленн! в!д джерела синусо!дально! напруги промислово! чаототи.

ОСНОВН1 РЕЗУЛЬТАТИ ТА ВИСНОВКИ I. Розроблено методику розрахунку перех!дних електромагн!т-них процес!в в НП пристроях з урахуванням теплових процес!в в НП. елементах, яка полягае в використанн! моделей нвдпров!дникових елемент!в ! перетворювача трьох р!вн!в точност!, як! використовуються на р!зних етапах анал!зу: з допомогою р!зницевих р!внянь та спрощенно! моде л1 надпров!дникового вентиля, нел1н1йних моделей надпров!дникових елемент!в з зосередженими ! з

розпод!леними параметрами, та моделей, як! баэуються на метод! електротеплових аналог!й, • викориотовуючи атандартн! прогреми! комплекс« анал!зу нел!н!йних електронних схем.

2. Проведено пор!вняльний анал1з результат!в ф!зичного експерименту з нвдпров!дниковим перетворювачем та даних числового експерименту при застосуванн! програмного комплексу моделювання, який показав добру як!сну в1дпов!дн1сть м!ж ними. В1дм!нн1сть числових значень не перевищуе 7,Б %. Результати роэрахунку дали можлив1оть повн1ше зрозум!ти результати ф!зичного експерименту, скорегувати параметри модел1.

3. Проведено досл!дження/ як! показали, що використаннл многофазно! схеми надпров!дникового перетворювача дозволяв зб!лыпити робочу частоту при в!дсутност1 викид!в напруги на кр!отронах 1 навантаженн!, при чому загальн! характеристики наДпров!дникового перетворювача кршц! в двохфазн!й схем! в пор!внянн! з однофазною, а пот!м пог!ршуються при зб1льшенн! числа фаз, таким чином двохфазна схема НПП е оптимальною.

4. Виконано пор!внялвний анал!з р!зних схем пристро5в 1мпульсного виведення енергИ надпров1дниково! магн!тно! системи у зовн!шне навантаження, який дозволив вибрати схему, що забезпечуе вихЗдний струм з&дано! форми 1 поряд з цим надл.йну роботу 1 м!н!мальну к1льк!сть надпров!дникових елемент!в.

Б. Сформульовано принцип побудови надпров!дникового перетворювача промислово! частот!, який полягае у використанн! в перетворювач! НП трансформатора з феромагнАтним осердям 1 випрямляча на швидкод!ючих термокерованих кр!отронах, нап!впров!дникового первинного джерела напруги, а також спец!альних спосоО!в керування перетворювачем.

6. Запропоновано спос!б керування надпровХдниковим перетворювачем з трансформатором з феромагн1тним осердям, який забезпечуе його роботу на л!н!йн!й д!лянц! криво! намагн1чення, э !ндуктивною комутацхею по первинному струму трансформатора, на основ1 математичного виразу залэжност! величини первинного струму в1д величини струму в навантаженн! при введенн! енергИ 1 в крхотронх п!д час комутацИ.

7. Дослгджено теоретично та експериментально надпровад-никовий перетворювач, який працюе безпосередньо в1д джерела синусо!дально! напруги промислово! частота без пер&твор&ння частота х форми сигналу первинного джерела, в режимах введения 1

виваденнн enepril, що дозволяв максимально спростити нап1впров!д-никову систему керування й живлення i, тим самим, п1двищити швидкод!ю, над!йн!сть та ефективн1сть роботи електротехн!чного комплексу введения- виведення енергх! магн!тних систем, до складу якого входить перетворювач.

8. Результати роботи були використан1 при проектуванн1 i cTBopeHHi додаткового джервла стаб1л1зац!1 „серуму надпровод-никово! системи електроживлення магн1тного сепаратора в НД1 "Механобрчормет", м.Кривий Pir.

Публ1кацП по тем! дисертацИ :

1. Markoveky N.V., Shevohenko О.А., Fedoroveky M.A., Karaeik Y.R., Vyeoteky V.B. Analyoie of ouperoonduoting oonver.ter operation for oharging and. dieoharging of superoonduotihg magnets. // ASO'90, paper I/TP-17, Р-152-1Б4.-

2. Федоровский M.A., Шевченко O.A., Марковский H.B., Иваночок И.Н. Алгоритм и техническая реализация системы управления СПП содержащего СПТ с ферромагнитном сердечником. // Труды конференции "Криогеника-90" Кошице (ЧССР), с.161-162.

3. Марковский Н.В., Шевченко О.А.; Грош О.А., Дяк И.В., Федоровский М.А. Математическое и программное обеспечение автоматизированного проектирования СПП электроэнергии. //. Труды конференции "Криогеника - 90" Кошице (ЧССР), а.163-164.

4. Markoveky N.V.,Shevohenko О.A..FedoroVBky Ы.А., Djak I.В. Computer Analysis of Two-Phase 'in Series Superconducting Converter for Supreroonduoting Magnet Current Input-Output. // Prooedeengs of a International Bimpoeium on AO Superoonduotors and Devioes. March 1991, Smolenioe. p. 154-161.

6. Diak I.B..Shevohenko O.A..Markoveky N.V., Pedorovoky M.A. The engineering method of euperoonduoting reotifiere computation.//Oryo^enioe.-1992.-V. 32, ICEO Supplement.-p.473-476.

6. Shevohenko 0.А/, Fedoroveky M.A., Markoveky N.V., Mulder Q.B.J., Ten Kate H.H.J. Simulation in complex eleotrio oirouits with euperoonduoting elements. // Cryogenics 1992, Vol.32, p. 493-496 ICEO Supplement.

7. Shevohenko O.A., Mulder G.B.J., Markoveky N.V., iedorovBky M.A. and Ten Kate H.H.J. Nb Ti foil thermally controlled ewitohee for euperoonduoting converters with operation frequenoy up to 50 Hz. Part 2. // CryogenioB 1992, Vol.32, I0E0 Supplement.

8. Markovsky N.V., Fedorovsky Ы.А., Bondar A.I., Bhevohenko O.A. and Ten Kate H.H.J. The Control Method of a Superconducting Reotiiier with, an Iron Core Transformer. // MT, Victoria, Canada, September 1993.

9. Bhevohenko O.A., Ten Kate M.H.J., Krooehoop H.J.G., Fe&orovBky M.A.. Transformer and Bwitoh Oharaoterietioa of a 50 Hz Superoonduoting Reotifier. // Cryogenics 1994, Vol 34, IOEO Supplement.

10. Bhevohenko O.A., Ten Kate H.H.J., Krooehoop H.J.Q., Fedorovsky M.A.. Development of a 1 kA, 50 Hz Superoonduoting Converter. // Applied Buperoonduotivity Oonferenoe, BoBton, Massachusetts, USA, Ootober 1994-

И. Bhevohenko O.A.., Ten Kate H.H.J., Feilorovaky M.A. Modelling high frequency (50Hz) euperoonduoting oonvertere. // European Oonferenoe on Applied Buperoonduotivity, Edinburg, Bootland, July 1995.

12. Марковский H.В., . Шевченко O.A., Дяк И.В., Федоровский М.А. Исследование на ПЭВМ рверхпроводникового преобразователя с термоуправляемыми криотронами и ферромагнитным трансформатором. // Энергосбережение и проблемы сверхпроводимости, Тезисы докладов и сообщений на,семинаре, г.Яремча, 1990 г.

Особиотий внесок автора в роботах, написаних в сп!вввторств1 полягае у наступному : розрахунок перех!дних елактромагн!тних i теплових процес!в в НПП [1, В, 81; розробка методики розрахунку перех1дних npouecie в НПП, яка сум!сна з прогрвмним комплексом анал1зу нел!н!йних електронних схем [2, 4, 6, 7, 12]; споо!би керування НПП [3, 9]; розробка НП трансформатора i НП магн!та [10, 11].

H.A.Fedoroveky. Development of a mains frequenoy Superconducting Converter in Eleotx-ioal engineering oomplex for pumping up and down magnet вувteras energy.

The nianusoript of the thesis to oompete the eoientifio degree of the Candidate of Teohnioal Soienoee on specialities 05.09.03- "Eleotrioal engineering oomplexes and eyetems including their control and regulating", Institute for Eleotrodynamios of National Aoademy of Boienoee in Ukraine, Kiev, 1997.

12 eoientifio works are maintained whioh oontain theoretioal-and experimental studies of a superoonduoting oonverter with oold iron oore transformer, thermally aotivated switohee reotifier and eemioonduoting source of voltage including their oontrol mode and the oaloulation methods for eleotrioal and thermal ргооевеев. The uee of the oonverter allows to raise quiokness, reliability and effioienoy of Eleotrioal engineering oomplex for pumping up and down magnet systems energy.

M.А.Федоровский. Исследование сверхпроводниковых преобразователей промышленной частоты в составе электротехнического комплекса ввода - вывода энергии магнитных систем.

Диссертация в виде рукописи на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.09.03 - "Электротехнические комплексы и системы, включая их управление и регулирование". Институт электродинамики НАН Украины, Киев, 1997.

Защищается 12 научных работ, в которых содержатся результаты по теоретическим и экспериментальным исследованиям сверхпроводниковых преобразователей промышленной частоты с первичным источником напряжения, СП трансформатором с ферромагнитным сердечником и выпрямителем на быстродействующих термоуправляемых криотронах, включая способы их управления и расчет переходных процессов. Использоврние таких преобразователей в составе электротехнического комплекса ввода - вывода энергии магнитных систем позволяет повысить быстродействие, эффективность и надежность работы комплекса.

КЛЮЧ0В1 СЛОВА: Надпров!дниковий перетворювач промисловох частоти, електротехн!чний комплекс введения та виведення енергИ магнхтних систем, надпров1дниковий вентиль, KpioTpoH, розмикач.