автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.12, диссертация на тему:Оптимизация высокочастотных электромагнитных элементов полупроводниковых преобразователей

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ ІНСТИТУТ ЕЛЕКТРОДИНАМІКИ

ОПТИМІЗАЦІЯ ВИСОКОЧАСТОТНИХ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ ЕЛЕМЕНТІВ НАПІВПРОВІДНИКОВИХ ПЕРЕТВОРЮВАЧІВ

Спеціальність 05.09.12 - Напівпровідникові перетворювачі електроененргії

РГВ од

• - З ИЮЛ 1ЯЯ7

На правах рукопису

ТУРТИ Марина Валентинівна

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Київ -1997

Дисертацією е рукопис.

Робота виконана в Інституті імпульсних процесів - і технологій НАН України (м. Миколаїв).

доктор технічних наук, професор Пентегов Ігор Володимирович доктор технічних наук, професор Рябенький Володимир Михайлович кандидат технічних наук, с.н.с.

Спірін Вячеслав Михайлович АО “Перетворювач", м. Запоріжжя, Мінмашпром України

Науковий керівник • Офіційні опоненти •

Провідна установа •

Захист відбудеться

.1997 р. о

•Л

годині на

засіданні спеціалізованої вченої ради Д 01.98.02 для захисту дисертацій при Інституті електродинаміки НАЦ України, за адресою: 252680, Київ-57, пр. Перемоги 56.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту електродинаміки НАН України.

Автореферат розіслано“

.1997 р.

Вчений секретар спеціалізованої рченої ради

Федін В.С.

I. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність проблеми та ступіііі. дослідження тематики дисертації. Розвиток імпульсних електротехнологій, які широко впроваджуються в різних галузях народного господарства, невід’ємно пов’язаний зі створенням ефективних комплексів електротехнічного устаткування високовольтної та Потужнострумової перетворювальної техніки.

В останній час у зв’зку з енергетичною кризою особливо актуальною постає задача енергоресурсозбереження та мініатюрізації електрообладнання, зменшення ного відносного обсягу у технічному устаткуванні. Одним з найбільш ефективних та поширених засобів вирішення цієї проблеми є перехід від пристроїв на промисловій частоті до устаткування, в якому здійснюється перетворення електроенергії на частотах десятки-сотні кілогерц. У цьому частотному диапазоні особливо важливим стає забезпечення пом’якшених режимів роботи пристроїв комутації та зниження завад, що може бути досягнуто заданими режимами комутації напівпровідникових приладів. Частотні характеристики напівпровідникових приладів задаються виробниками, тому найбільш прийнятним засобом забезпечення резонансного режиму' роботи є створення реактивних елементів напівпровідникових перетворювачів із заданими властивостями.

Мета роботи. Метою роботи є дослідження процесів у. напівпровідникових перетворювачах з урахуванням власних параметрів електромагнітних елементів (EME) для забезпечення заданого режиму роботи та виявлення діапазонів доцільного використання EME різних конструкцій.

Для досягнення поставленої мети в роботі вирішувалися такі основні завдання:

- аналіз резонансних властивостей різних вихідних каскадів транзисторних перетворювачів з урахуванням власних параметрів силових трансформаторів та навантаження для забезпечення заданого, режиму роботи;

- порівняльний аналіз енергоємностей тороїдальних EME з круглою, прямокутною, трапецієдальпою та напівкруглою формами пе-

рерізу;

- виявлення геометричних параметрів повітряних та феромагнітних тороїдальних EME з круглою, прямокутною, трапецієдальною та напівкруглою формами перерізу, які забезпечують мінімальну масу або габарити в разі заданої індуктивності первинної обмотки за схемою перетворювача;

- розробка методик розрахунку власних параметрів тороїдальних EME з біфілярною намоткою первинної та вторинної обмоток з повітряним осердям та з феромагнітним осердям мінімальної маси та габаритів та оцінка можливих діапазонів їх власних частот;

- виявлення діапазонів частот та потужностей, в яких можливе багатофункціональне використання в напівпровідникових перетворювачах EME - як елементів резонансного кола, та як елементів, що обмежують струм;

- виявлення похибки розрахунку індуктивності багатошарового тороїдального повітряного EME з прямокутною формою перерізу за середнім витком;

- створення високочастотних повітряних EME з заданими частотними властивостями для напівпровідникових перетворювачів;

- створення методики розрахунку двохстержньового високовольтного трансформатора для зарядних пристроїв ємністних накопичувачів на базі обмежень щільності струму заданим класом напруги та обмеженим перегрівом EME;

- створення методики розрахунку фільтрів інверторних джерел живлення, що працюють на нелінійних ділянках кривої намагнічення;

- аналіз роботи EME як накопичувача енергії на індуктивне навантаження, виявлення шляхів підвищення ККД такої системи та вимог до комутатора ланцюга індуктивного накопичувача енергії.

Наукова новизна роботи:

- подальший розвиток досліджень впливу на резонансні власти-восгі високовольтних напівпровідникових перетворювачів власних параметрів електромагнітних елементів генераторів імпульсних струмів, схеми випрямляча та смністного навантаження;

- виявлено раніш невідомі діапазони робочих частот перетворювача, в яких тороїдальні EME з різною формою перерізу можуть бути ви-

користані одночасно як елементи резонансного контуру та обмежувачі струму;

- вперше одержано' формули для розрахунку індуктивносте» тороїдальних EME з трапецієдальною та напівкруглою формами перерізу;

- виявлено вплив параметрів ланцюгів комутатора індуктивного накопичувана та навантаження на шляхи підвищення ККД розряду індуктивного накопичузача.

Теоретична та практична цінність роботи полягає:

- у розробці методики розрахунку дроселів фільтрів інверторних джерел живлення з феромагнітними осердями, що працюють на нелінійних ділянках кривої намагнічення;

- у виявленні впливу на резонансні властивості високовольтних напівпровідникових . перетворювачів власних параметрів електромагнітних елементів генераторів імпульсних струмів, схеми випрямляча та ємністного навантаження;

- у розробці алгоритме створення тороїдальних повітряних EME напівпровідникових перетворювачів з заданими власними параметрами;

- у розробці інженерних методик розрахунку олтимізованих тороїдальних EME напівпровідникових перетворювачах;

- у поліпшенні масогабаритних показників напівпровідникових перетворювачів шляхом мініатюризації EME;

- у аналізі шляхів підвищення ККД індуктнвннх накопичувачів енергії при- роботі з індуктивним навантаженням, в тому числі з використанням напівпровідникового комутатора, що дозволяє досягти високого ККД.

Реалізація наукових розробок. Основні наукові та практичні результати отримано при виконанні науково-дослідних робіт за темами: №285 (№ ГР. 0186002363, виконана за постановою Президії АН УРСР № 5 від 05.06.87 р.); №359 (№ ГР. 01910003373, виконана за постановою Бюро ВФТПМ АН України № 3 від 22.01.1991 р.); №416 (№. гос.рег. UA01001107Р, 1993 р., пошукова); №402 (№.

гос.рег. UA011001112P, виконана за постновою ВФТПМ НАН України № 6 від 9.04.1992 р.).

Результати роботи були використані при розрахунку параметрів та розробці конструкцій генераторів імпульсних струмів, які використовуються у технології очищення відливок, виготовленої на Дослідному виробництві ІІПТ НАН України (м. Миколаїв), а також при розробці дослідних зразків устаткування, що виготовлялося в ІІПТ в рамках науково-дослідних робіт.

Апробація. Основні положення та результати досліджень доповідалися і обговорювалися на наукових школах-семінарах (м. Алушта, 1987 р., сел. Славсько, 1986 p.); IV та V науково-технічних конференціях “Электрический разряд в жидкости и его применение в промышленности” (м. Миколаїв, 1988 р., 1992 р.); Всесоюзній конференції “Создание комплексов электротехнического оборудования, высоковольтной, преобразовательной, сильноточной и полупроводниковой техники” (м.Москва, 1990 p.); V Всесоюзній науково-технічній конференції “Проблемы преобразовательной техники” (м. Чернігів, 1991 р.); 3-ій Міжнародній науково-технічній конференції “Контроль и управление в технических системах” • (Вінниця, 1995) також на наукових семінарах у УДМТУ (м. Миколаїв, 1992-1994 pp.), ІІПТ HAH України (м. Миколаїв, 1985-1995 pp.), ІЕЗ ім. Є.О. Патона (м. Київ, 1992-1996 р.) та 1ЕД НАН України (м. Київ, 1997 р.) .

Публікації. Основний зміст дисертації відображено у 22 публікаціях (з них 1 авторське свідоцтво про винахід СРСР, 1 патент України).

Структура та обсяг дисертаційної роботи. Дисертаційна робота складається з вступу, 5-ти розділів, висновку, списку літератури з 202 найменувань та додатків. Робота налічує 146 crop, основного тексту, 1 таблицю, 56 малюнків. Загальний обсяг роботи - 290 crop.

Конкретний особистий внесок дисертанта v розробку наукових результатів. то виносяться па захист, полягає:

- в одержанні результатів теоретичних досліджень впливу власних параметрів EME на перехідні процеси у генераторах імпульсних струмів з ємністним навантаженням;

- в розробці алгоритмів виявлення конструктивних параметрів тороїдальних EME з повітряними та феромагнітними осердями прямокутного, круглого, напівкруглого та трапецієдального перерізів з зада^

ннми власними параметрами мінімальної маси або габаритів;

- в одержанні результатів теоретичних досліджень енергоємності тороїдальних EME з формою перерізу, яка не може бути описана гладкою кривою;

- в аналізі похибки розрахунків індуктивності тороїдального багатошарового EME прямокутного перерізу за середнім витком;

- в розробці методики розрахунку двохстержньового високовольтного трансформатора заданого класу напруги із заданим перегрівом;

- в розробці методики розрахунку дроселів вхідних та вихідних фільтрів інверторних джерел живлення, які працюють на нелінійній ділянці кривої намагнічення.

Предмет та об’єкт дослідження. В дисертації досліджуються перетворювачі з EME із заданими властивостями з метою поліпшення їх масогабаритних показників, ефективності та забезпечення заданого режиму роботи НПП.

Методи дослідження. В роботі використовувалися математичний апарат теорії звичайних диференційних рівнянь і теорії електричних кіл, математичне моделювання процесів у напівпровідникових джерелах живлення, основи теорії зарядних кіл ємністних та індуктивних на-копичувачів, оптимізаційні процедури, а також загальноприйняті пакети прикладних програм.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обгрунтовано актуальність теми дисертації, сформульовано мету та основні задачі роботи, викладені короткий зміст роботи, її наукова новизна та практична цінність.

У першому позлілі проаналізовано функції у напівпровідникових перетворювачах параметрів схем заміщення EME; розглянуті матеріали і конструкції EME, доцільні для високочастотних EME, та методи їх проектування. .

У другому розділі проведено аналіз резонансних властивостей зарядних пристроїв генераторів імпульсних струмів з напівпровідниковими перетворювачами з урахуванням власних параметрів елементів. За допомогою пакету прикладних програм PSP1CE одержані осцилограми сигналів у різних точках схеми зарядного пристрою (мал.1).

suiVT «»01

(9*S)A a 6»S suit

£*«H

rr»K loflOM

mnu

m

—pJUU—*>

Виявлено, що особливий вплив в разі використання EME з феромагнітним осердям мають індуктивність розсіяння та ємність обмоток трансформатора, які створюють контур з послідовним резонансом, частота якого суттєво змінює характеристики на виході перетворювача. Результати моделювання підтверджуються експериментальною перевіркою (мал. 2, 3). Досліджено вплив навантаження на власні частоти вихідних каскадів інвертора (мал. 4).

У третьому розділі проаналізовано повітряні EME напівпровідникових перетворювачів: виявлені оптимальні геометричні параметри, з точки зору мінімума маси (мінімума втрат, максімума ККД) та габаритів для повітряних тороїдальних трансформаторів з біфілярною намоткою первинної та вторинної обмоток, дроселів та кабельних трансформаторів з різними формами перерізу в разі заданих індуктивності первинної обмотки трансформатора L (індуктивності дроселя), перегріві х та струмі І.

Для одношарових круглих EME мінімальної маси та габаритів мають місце такі залежності:

Dk =2,196lVa,dK =l,318Va =0,6D*,VKinin =8,605^«Т, .

D*Kr = 2,416 iVa = 3,33d*,d*Kr = 0,725Va = 0,3D’, V¿n„¡„ = 4,32«.

8Lkv

Ct-------y—.

^V-iAnf

де а - для трансформаторів з біфілярною намоткою; а.ч,.к=а/4 - для дроселів та кабельних трансформаторів; D - діаметр тору: d- діаметр середнього витка.

Тут й надалі прийняті індекси: к- круглий; п- прямокутний; г- габаритний; пк- напівкруглий; м- багатошаровий. Базовою величиною для відносних лінійних розмірів є діаметр провідникового матеріалу dnp ( в разі високої частоти перетворення може використовуватися літцендрат), для габаритного обсягу - d„P3, для маси - d„P3Yc (У*-- - Щільність провідникового матеріалу). Діаметр проводу, в разі заданих умов охолодження, перегріві та питомому опорі для нього, може бути розрахований за наведеною в роботі методикою. -

Для багатошарового тороїдального EME круглого перерізу:

-IQ-

¿S

^vw

В)

X

гэ Ls

Кал.**

-II-

(I)

D*mk = 2,07 Va = 2d*,dMK = І,035^Г = 0,5D*, V¿,Kmil) = 8,595^,

Омкг = 2.07VÍ = 2d,,dMKr = W355Va = 0,5D*, VN*1Krmm = 27,868^. Для одношарового прямокутного EME:

D„ = 1,607Va = l,5r* = 0,775а*,ап = 2,128Va = 2r* = 1,324D*,

. 2 ró f» l,064Va = 0.662D* = 0,5a*, Vninill = -^~(d* - r*)(a* + r*) - 8,556a

D^n = 1,412Va = 4,08r * = 0,803a *, a fn = I,759Va = 5,Ir* = l,25D*,

rpn = 0,346Va = 0,245D* = 0,2а*, V^,, =-íljól/á + .

. . 4 *

а для багатошарового:

D*M n = l,82óVa = 2r* = l,372a*,a*Mn = 2,128Va = 2r* = 1,324D*,

Гмп = 1,064Va = 0.662D* = 0,5a*,V*lnmill = 9,144a", (

DpMn = 2,409'Va = 2r* = 5,573а*,а pMn =0,432Va =0,359r* =0,I79D*,

r^n = 1,205Va = 0,5D* =.2,786a‘, V’rMn¡nin =29,S44a's.

де r, а - радіальнііі та осьовий розміри середнього витка.

Рівняння (1), (2) мають місце для тонких обмоток. В іншому разі похибка розрахунку індуктивності за формулами що використовують середній діаметр витка досить велика. Відомо, що максимальна похибка розрахунку індуктивності багатошарового тороїдального EME круглого перерізу без урахування деформації форми перерізу становить 25%. У дисертаційній роботі одержано вираз для оцінки абсолютної та відносної похибок розрахунку індуктивності багатошарового тороїдального EME прямокутного перерізу за середнім витком. Відносна похибка розраховується за виразом

(R0 + NCJl+rK|(2R.0+NCJ1)

AL

Ln и

Ncj^2RJ + Nc,,j ln

(2Rq + 3NC л+ 2r^Rq + Nc.,)

+ S

N^Ro' + N^ln

R0+NCJI J

(3)

+ S

Nc„

дєб=£

i=l

(í-1)2(2Rq 4-i-l)2 (NcИ- i +1)2(2RÓ + Nc j,- i +1)2 Ro + i - 0,5

R¿ + r¿ + Ncn+i-0,5

Ncji - кількість шарів; rK* - відносний радіальний розмір каркасу; Ro-пнутрішній розмір тору.

\

Макспмальна похибка буде у багатошаровому EME з максимальною питомою індуктивністю (у торі з максимальним заповненням внутрішнього отвору).

Індукція по перерізу тороїдальних повітряних EME розподілена нерівномірно, тому можна передбачати, що EME з перерізом, центр ваги якого зміщений до центру тору, матимуть енергоємність більшу за енергоємність EME з круглим та прямокутним перерізом. В роботі одержані формули для розрахунку індуктивності тороїдальних EME з трапецієдальною (мал.5, а):

та напівкруглою формами перерізу (мал. 5, б):

L¡ = M°w2R° Ft(t>

7t . ,

де F¡ - функція відношення ro/Ro=t, вигляд якої теж залежить від t. На малюнку зображені половини перерізів.

Показано, що EME з трапецієдальним перерізом мають габарити більші за прямокутні EME, але в разі оптимізації за масою:

Ро„т= 74,42°, R;onT= 0,2596а0,2273r; =0,2135h;, híonT=l,2181a^ = 4,6845R¡J =1,0647%, ттіпіп =8,455 kA їх вага на 1% менша. Мінімальна маса та габаритний обсяг EME з напівкруглою формою перерізу як функції а мають вигляд:

. тпкшш = 8,063а^,

Упжтіп = 5,504а.

Відносно до EME з прямокутною формою перерізу вага цих EME на 6% менша при будь-яких a, a габарити меньші в разі а<550. Порів-

няння EME з напівкруглим перерізом та поширених EME з D-перерізом довело перевагу перших за масою.

Розрахунок власних параметрів та частот тороїдальних трансформаторів з біфілярною намоткою первинної та вторинної обмоток різних перерізів за наведеною в роботі методикою показав, що власні частоти цього типу EME належать до діапазону 106-1013 Гц, а мож-* ливість їх використання для обмеження струму на резонансній частоті визначається діелектриком, робочою частотою, напругою та рівнем струму. Оптимізовані за масою (ККД, втратами, вартістю) та габаритами EME можуть бути багатофункціональними на частотах 105-1012 Гц. Оптимізовані за масою EME можуть бути багатофункціональними на частотах від 2 до 10 разів менших, ніж EME з мінімальними габаритами.

У четвертому розділі проаналізовані феромагнітні EME напівпровідникових перетворювачів. Виявлені умови існування екстремумів функцій маси та габаритів тороїдальних EME НПП різних перерізів та можливості разрахунку при заданій частоті перетворювання на потрібний перегрів. Показано, що відношення струму холостого ходу до номінального струму первинної обмотки 11 k¡ та діаметр провідникового матеріалу dnpr для усіх форм перерізів тороїдальних EME пов’язані між собою:

л f ЯІікі^

. прГ 4кфкскКВ’

де кф - коефіцієнт форми струму; кс - коефіцієнт заповнення перерізу осердя магнітним матеріалом; В - максимальна індукція.

З точки зору мінімізації перегріву доцільні перерізи осердя EME обмеженої площини з розвинутим периметром (із розглянутих форм перерізів найкращою за цим показником є напівкругла). Проведено порівняльний аналіз повітряних та феромагнітних EME рівних перегрівів за вагою.

Найбільш поширеною конструкцією EME є двохстержньова, для якої в роботі розроблена методика розрахунку з мінімізацією маси та обмеженим (вимогами перегріву та класу напруги) колом комбінацій коефіцієнтів заповнення вікна магнітопроводу провідниковим матеріалом ки та щільності струму j, що підлягають аналізу, в разі заданих по-

тужності Р, індукції В, робочої частоти Г:

п2Ауск„

J<

^мУм(^ИЗ ■*‘^ошііі) (і — крк'м) Аускр

^мУм

}*-

>/п^—^ + аи^-уп^—^-+3^^ -ва^Ьщ^-кокм) __ (1-кокм) Аускр_____________

кмУ

м

+Яик)+і|п(—^" + аиК) -8аикьизО-кокм)

де А, п - функції параметру q = ксус/(кмуи); а,,,, амк, Ііш - параметри, що враховують ізоляційні відстані та наявність каркасу; ус, у« - щільність матеріалів осердя та обмотки; кР - коефіцієнт, що залежить від потужності та інших вихідних даних; к0 - коефіцієнт заповнення перерізу обмотки провідниковим матеріалом.

Показано, що існує мінімум перегріву при щільності струму, що розраховується за наведеним в роботі виразом як функція вищеназваних параметрів.

Для інверторних джерел живлення розроблена методика розрахунку вхідних та вихідних фільтрів з феромагнітними осердями, які працюють на нелінійних ділянках кривої намагнічення. Отримано рішення у загальному вигляді та розглянуто приклад для апроксимації кривої намагнічення вигляду:

Н(В) = ас$Ь(рсВ) + ХсВ. де ас, Рс /є - коефіцієнти апроксимації.

Характеристика регулювання має вигляд:

Ьа(В) = -

Мс

і(в)=

ЛсІВ ■ Цо^в4

(н(в)/<

Вкс5с

\У

де В- індукція; Н-напруженісгь; Ьа-динамічна індуктивність; w - число витків; Бі- площина перерізу осердя; кс- коефіцієнт заповнення перерізу

осердя магнітним матеріалом; 6С- повітряна щілина; кв- коефіцієнт ви-пучування поля у повітряній щілині; /с- довжина середьньої лінії осердя; ро=4л107 Гн/м.

У п’ятому розділі досліджена робота EME як накопичувача енергії на різні типи навантаження. Визначено, що підвищення ККД в разі роботи індуктивного накопичувача на індуктивне навантаження можливо лише шляхом утилізації енергії, вивільненої у ланцюзі комутатора ІНЕ. Сформульванї вимоги до комутатора кола ІНЕ. Визначено, що для підтримання постійної напруги на індуктивному навантаженні опір комутатора має змінюватися за законом:

___________ и„__________________

Rk=-

І.ое

1-е

U

1-е

де Іюструм ІНЕ на початку розряду; UH - максимальний рівень напруги на комутаторі; г*, т» - активний опір та постійна часу ланцюга ІНЕ; гн, Ти - активний опір та постійна часу ланцюга навантаження.

Проаналізовано роботу індуктивного накопичувача у схемі з рекуперацією енергії до джерела живлення (мал.6). Доведено, що для забезпечення режима рекуперації струм у первинній обмотці трансфор- • маторного індуктивного накопичувача повинен перевищувати Ej/R„ (Ro - опір комутаторів на початку процесу розмикання контактів), тобто бажано мати комутатори з великим Ro. Ця схема забезпечує досить високий ККД (у наведеному прикладі 0,48) при відносно низькому коефіцієнті зв'язку обмоток (0,69), але має низький коефіцієнт передачі накопиченої енергії у навантаження (0,12). '

W-

\к

Мал. 6.

У додатках дисертації наведені методики та приклади розрахунку

оптимізованнх EME, протоколи вимірювання власних параметрів, документи, що підтверджують практичне використання результатів роботи.

ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ ТА ВИСНОВКИ

1. Виявлені співвідношення геометричних параметрів тороїдальних повітряних та феромагнітних EME з різними формами перерізу, що відповідають мінімумам маси (для повітряних EME еквівалентні мінімуму вартості та максимуму ККД)та габаритів при заданих значеннях струму, перегріву, індуктйвності. Одержані формули для розрахунку індуктивності тороїдальних EME трапецієдального та напівкруглого перерізів. Оцінена похибка розрахунку індуктивності багатошарового EME прямокутного перерізу за середнім витком.

2. Для резонансних інверторів розроблена методика розрахунку власних параметрів повітряних тороїдальних EME з біфілярною намоткою первинної та вторинної обмоток різних форм перерізу, які використовуються інвертором як робочі елементи, виявлені діапазони їх можливих власних частот.

3. Виявлені обмеження на зовнішній діаметр провідникового матеріалу та відношення струму неробочого ходу до номінального струму для ферітових тороїдальних EME напівпровідникових перетворювачів. Проведено порівняльний аналіз діапазонів частот та потужностей напівпровідникових перетворювачів доцільного використання повітряних та ферітових EME різних форм перерізу .

4. Проведено аналіз схеми індуктивного накопичувача з рекуперацією енергії до джерела живлення завдяки напівпровідниковому комутатору, який показав можливість досягнення досить високого ККД, зниження вимог до коефіцієнту зв'язку обмоток трансформаторного накопичувача та зниження його вартості.

5. Показано, що форма напруги на навантаженні індуктивного на-копичувача у часі не впливає на ефективність передачі енергії до навантаження. Кількість переданої енергії залежить від інтегргша по часу вказаної напруги. Утилізація енергії доцільна тільки за допомогою елементів ланцюга комутатора. Виявлена можливість використання дешевших комутаторів у пристроях, що не мають потреби у великій

швидкості росту струму у навантаженні. Виявлений оптимальний з точки зору підтримання постійної напруги на навантаженні закон зміни опору ланцюга комутатора з урахуванням вольтамперної характеристики власне розмикача.

6. Для інверторних джерел живлення розроблена методика розрахунку фільтрів; що працюють на нелінійній ділянці кривої намагнічення. Показано, що при частотах пульсацій до 100 кГц такі фільтри можуть бути виконані'на шихтованих осердях.

7. Для високовольтного випрямляючого пристрою розроблена методика розрахунку двохстержньового трансформатору з обмеженням зони Паретго за умовами дозволеного перегріву та класу ізоляції. В такому перетворювачі на потужність 20 кВт використання 8-ми блоків замість одного призводить до збільшення загальної маси трансформаторів! у 1,6-1,7 разів, а 2-х блокій - в 1,18 разів.

Основні публікації за темою дисертації:

1. Турты М.В. Работа трансформаторного индуктивного накопителя энергии на индуктивную нагрузку в схеме с рекуперацией энергии //Электричество.- 1990.- № 6.-С.63-64.

2. Курач А.М., Мирошниченко Л.Н., Турты М.В. К вопросу создания зарядных устройств, обеспечивающих заряд емкости в колебательном режиме II Специальное электрооборудование электрогидро-импульсных установок.- Киев: Наук, думка, 1990.- С.55-58.

3. Иванов В.К., Турты М.В. Улучшение характеристик устройств размыкания цепи индуктивных накопителей энергии II Физикотехнические аспекты электровзрывного преобразования энергии,-Киев: Наук, думка, 1989,- С.96-101.

4. Мирошниченко Л.Н., Турты М.В. Состояние вопроса создания зарядных устройств емкостных накопителей энергии мощных высоковольтных генераторов импульсных токов // Физико-технич. аспекты электровзрыв, преобраз. энергии,- Киев: Наук, думк., 1989.- С. 106111. .

5. Турты М.В. Работа трансформаторного индуктивного накопителя энергии на индуктивную нагрузку // Судостроит. промышленность. Сер: Пром.энергетика, охрана окруж. среды и энергоснабжение судов,- 1990-Вып.5.-С.29-35.

6. Турты М.В. Формирование требований к размыкателю индуктивного накопителя энергии // Системы управления и генераторы импульсных токов элсктрогидравлических установок,- Киев: Наук, думка, 1993,- С.124-126.

7. Турты М.В. Эффективность передачи энергии из индуктивно-

го накопителя в нагрузку // Системы ^правления и генераторы импульс. токов электрогидравлических установок,- Киев: Наук, думка, 1993.- С.48-52. '

8. Пристрій для охолодження напівпровідникових приладів / Мирошниченко Л.Н., Пусев А.Н., Турты М.В., Журавская И.Н.- Решение о выдаче патента Україньї от 09. 11.93, заявка № 93300896.

9. A.c. СССР Генератор униполярных импульсов тока № 1258283, Н 03 К 3/53, / Турты М.В. - 1986.

У роботах [2,3] Турти М.В. створені математичні моделі та проведено моделювання на ЕОМ, у роботі [4] - аналіз схем з індуктивними дозаторами енергії, у [8] - математичний доказ переваг запропонованого технічного рішення.

\

M. Turty. The optimization high frequence electromagnetic elements of semiconductor converters.

Dissertation submitted for Tecnical Sciences candidate’s degree for speciality 05.09.12- semiconductor converters of electric power, Inctitute of Electrodynamics of Ukranian National Academy of Science3.Kiev.1997.

The number of 22 scientific works and 1 author’s sertificate, 1 decision of patent issuing are defended that include processes researches results in semiconductor converters with calculation transformater’s own parameters. Methodics for the optimum electromagnetic elements of converter sourse supply has been alaborated, perspectives of utilization air transformator has „been avaluated. Ways to the increasing efficience of inductive energy accumulator has been determined; work of scheme with recuperation of energy to the source supply has been analised. Inlustrial integration has been executed. '

Турты M.B. Оптимизация высокочастотных электромагнитных элементов полупроводниковых преобразователей

Диссертация в виде рукописи на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.09.12 - полупроводниковые преобразователи электроэнергии, Институт электродинамики НАН Украины, Киев, 1997.

Защищается 22 научных работы, 1 авторское свидетельство и один патент Украины, содержащие результаты исследования процессов в полупроводниковых преобразователях с учетом собственных параметров трансформаторов. Разработаны методики расчета оптимизированных индуктивных элементов инверторных источников питания и оценена перспективность использования воздушных выходных трансформаторов. Определены пути повышения КПД индуктивного накопителя энергии, проанализирована работа схемы с рекуперацией энергии. Осуществлено промышленное внедрение.

Ключові слова: напівпровідникові перетворювачі, власні параметри трансформатора, оптимізація електромагнітних елементів.