автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.12, диссертация на тему:Преобразователи импульсных систем электропитания с регулируемым энерговыделением

<< в

На правах рукописи

Ваняев Сергей Валериевич

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ИМПУЛЬСНЫХ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ С РЕГУЛИРУЕМЫМ ЭНЕРГОВЫДЕЛЕНИЕМ

Специальность 05.09.12 - Силовая электроника

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 2 СЕН 2008

Нижний Новгород - 2008

003446667

Работа выполнена в Нижегородском государственном техническом университете им РЕ Алексеева (ШТУ) на кафедре «Промышленная электроника»

Научный руководитель

Официальные оппоненты

кандидат технических наук, профессор Кириенко Владимир Петрович

доктор технических наук, профессор Гуляев Игорь Васильевич

Ведущая организация

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Стрелков Владимир Федорович

Институт прикладной физики (ИПФ) РАН (г Н.Новгород)

Защита состоится 10 октября 2008 г. в 14 часов в аудитории 1258 на заседании диссертационного совета Д 212 165 02 в Нижегородском государственном техническом университете (603950, ГСП - 41, г Нижний Новгород, ул Минина, 24)

Отзывы на авторефераты, заверенные печатью организации, просим направлять по адресу 603950, г Нижний Новгород, ул Минина, 24, НГТУ, ученому секретарю диссертационного совета Д 212 165 02 или по факсу (831)436-93-79

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Нижегородского государственного технического университета Автореферат диссертации размещен на сайте http \www nntu ru/ rus/aspir doktor/avtoreferat

Автореферат разослан «8» сентября 2008 г

Ученый секретарь диссертационного совета к т н, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Импульсные электроэнергетические технологии получили в последние десятилетия широкое распространение При этом ряд применений, например, лазерная резка, перфорирование, сварка, физический эксперимент и другие требует оперативного регулирования параметров процесса выделения энергии в нагрузке Это вызывает необходимость разработки импульсных систем электропитания с регулируемым энерговыделением (ИСЭ) ИСЭ содержат зарядные устройства (ЗУ), основными составляющими которых являются зарядные преобразователи (ЗП), и генераторы импульсов тока (ГИТ) с накопительными конденсаторами (НК)

Усилиями ведущих научных коллективов России и ряда зарубежных стран разработаны высокоэффективные ИСЭ, нашедшие применение в различных областях науки и техники, разработаны принципы построения, управления и основы теории таких устройств, предложен широкий спектр востребованных на практике технических решений

Интенсивное развитие элементной базы преобразовательной техники и систем управления открывает новые перспективы в направлении повышения эффективности ИСЭ Вместе с тем, применение современных полупроводниковых приборов в рамках известных топологических и технических решений зачастую нерезультативно, т к не позволяет в полной мере использовать их свойства и возможности при должном уровне надежности

Кроме того, непрерывный прогресс в микроэлектронике и вычислительной технике открывает принципиальные возможности практического применения новых принципов управления ИСЭ в составе технологических и электрофизических комплексов, а увеличение единичной мощности ИСЭ повышает требования к уровню электромагнитной совместимости (ЭМС) с первичным источником питания (ИП)

Все это делает актуальным продолжение исследований в направлении дальнейшего совершенствования схемных решений таких ИСЭ, адаптированных к новой элементной базе, поиска новых подходов к управлению ими в направлении улучшения массоэнергетических показателей, повышения стабильности параметров формируемых импульсов, надежности и расширения их функциональных возможностей, а также снижения влияния на ИП

Целью диссертации является разработка и исследование ИСЭ, предназначенных для лазерных технологических (ЛТУ) и электрофизических установок (ЭФУ), а также применение и разработка новых методов оперативного управления в процессе накопления энергии в накопительном конденсаторе и выделения ее в нагрузке

Для достижения поставленной цели автором решены задачи

1 Анализ известных схемных решений зарядных преобразователей и генераторов импульсов тока ИСЭ и сравнительная оценка их функциональных возможностей

2 Разработка на современной элементной базе ИСЭ, обладающих повышенной надежностью работы полупроводниковых элементов, стабильно-

стью параметров в режимах накопления и выделения энергии, а также пониженным воздействием на источник питания

3 Анализ электромагнитных и тепловых процессов в силовых цепях и элементах, интегральных и динамических характеристик полупроводниковых преобразователей ИСЭ, а также разработка методики их инженерного расчета

4 Анализ возможностей управления процессом накопления энергии в накопительном конденсаторе в функции теплового состояния ключевых элементов зарядного преобразователя и применения нейросетевых технологий в управлении процессом импульсного выделения энергии в нагрузке

Методы исследования определяются спецификой рассматриваемых ИСЭ, содержащих полупроводниковые преобразователи с периодически изменяемой структурой В соответствии с этим, исследования электромагнитных процессов на интервалах непрерывности выполнялись с применением классического, а также операторного методов решений дифференциальных уравнений с последующим припасовыванием решений на границах интервалов и расчетом на ЭВМ основных динамических и энергетических характеристик Исследование особенностей совместного протекания электромагнитных и тепловых процессов в ЗП, а также режимов работы ГИТ выполнены с привлечением средств имитационного математического моделирования Теоретические положения работы подтверждены экспериментом и совпадением результатов расчетов одних и тех же процессов различными методами

Научная новизна.

1 Исследованы электромагнитные процессы в зарядных преобразователях с дозирующими конденсаторами (ДК) и процессы нагрева силовых ключей в режиме бестоковой коммутации, выявлены основные закономерности работы, предложен оптимальный способ управления зарядными преобразователями, обеспечивающий минимальное время зарядки накопительного конденсатора при заданном перегреве ЮВТ

2 Исследованы электромагнитные процессы в генераторах импульсов тока с многозвенным индуктивным и комбинированным токоформирующим элементами (ТФЭ), выявлены основные закономерности работы, получены интегральные характеристики и разработана методика их расчета

3 Разработаны математические модели расчета потерь мощности в ЮВТ на основе их паспортных данных и тепловая модель системы «ЮВТ -охладитель», позволяющие рассчитывать динамику процесса передачи тепла и одновременно исследовать электромагнитные и тепловые процессы в ИСЭ при различных ее параметрах в моноимпульсном и периодическом режимах работы

4 Обоснована целесообразность и показана возможность применения нейросетевых технологий для управления генераторами импульсов тока с целью формирования выходных импульсов с заданными параметрами

Практическая ценность работы

1 Предложенные схемные решения зарядного преобразователя и генератора импульсов тока повышают надежность работы полупроводниковых

элементов ИСЭ, стабильность выходных импульсов, позволяют снизить их массу, габариты, а также повысить уровень ЭМС с источником питания

2 Предложенные способы управления зарядными преобразователями и генераторами импульсов тока расширяют функциональные возможности ИСЭ, обеспечивая оперативное воздействие на процессы накопления и выделения энергии путем формирования импульсов с заданными свойствами, повышают их надежность и создают предпосылки создания замкнутых систем управления по выходному параметру технологического (электрофизического) процесса

3 Полученные результаты исследований и разработанные методики расчета элементов ИСЭ позволяют обоснованно подходить к проектированию и выбору этих элементов для использования их в качестве комплектующих изделий источников электропитания

Связь темы диссертации с научно-техническими программами.

Работа выполнялась в рамках

1 Ведомственной научно-технической программы министерства образования и науки РФ «Развитие научного потенциала высшей школы» на 2005-2010 г г (Подпрограмма 2 «Прикладные исследования и разработка по приоритетным направлениям науки и техники» Раздел 2 1 «Прикладные исследования» Направление «Энергетика» Проект «Разработка нового поколения полупроводниковых преобразователей и автоматизированных систем управления для повышения энергетической эффективности специальных электротехнологических и электромеханических комплексов»),

2 Программы фундаментальных научных исследований ИПФ РАН (г Н Новгород) по направлению «Разработка источников электропитания физических установок»,

3 Программы фундаментальных научных исследований отделения информационных технологий и вычислительных систем РАН (ОИТВС РАН, г. Москва) «Новые физические и структурные решения в инфотелекоммуни-кациях» по направлению № 2 «Нейро-оптические принципы и системы обработки информации»

В работе автор защищает.

1 Принципы построения и схемные решения зарядных преобразователей и генераторов импульсов тока, повышающие надежность работы полупроводниковых элементов и расширяющие функциональные возможности ИСЭ.

2 Математические модели зарядных преобразователей и генераторов импульсов тока и результаты анализа электромагнитных и тепловых процессов

3 Методики и результаты расчетов динамических и интегральных характеристик, а также способы управления зарядными преобразователями и генераторами импульсов тока

4 Результаты анализа ЭМС ИСЭ и первичного источника питания

Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались

на

региональных научно-технических конференциях «Актуальные проблемы электроэнергетики» г Н Новгород, 2006, 2007 г г , II-й Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы электротехники, электроэнергетики и электротехнологии», г Тольятти, 2007, VII Международной молодежной научно-технической конференции «БУДУЩЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЙ НАУКИ», 1бь of May, 2008, Nizhmy Novgorod, Russia, X Всероссийской конференции по совместимости и электромагнитной безопасности, ЭМС-2008, г Санкт-Петербург, 2008

По теме диссертации опубликовано 14 работ, в том числе получено 2 патента РФ на полезные модели, 2 положительных решения о выдаче патентов на изобретение и полезную модель и 3 свидетельства о регистрации программ для ЭВМ

Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы и приложения Работа содержит 214 стр основного текста с 87 рисунками, 104 наименования используемой литературы, 16 стр приложения

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и основные задачи исследования

В первой главе рассмотрены особенности работы и сформулированы требования, предъявляемые к ИСЭ, предназначенных для ЛТУ и ЭФУ

Структура энергетического канала ИСЭ, осуществляющего преобразование потока энергии потребляемой от ИП, содержит ЗУ и ГИТ с НК

ЗУ, включающее в себя ЗП и систему управления им, а также входной выпрямитель и фильтр, осуществляет зарядку НК ГИТ в паузе между импульсами тока в нагрузке и согласует напряжение ИП с напряжением НК Выполненный анализ показал, что наиболее полно совокупности требований, предъявляемых к ЗП ИСЭ, удовлетворяют ЗП с ДК и дросселем в цепи переменного тока Эти устройства при постоянной частоте дозирования характеризуются постоянством среднего значения потребляемой мощности (Р{ = const) и высоким уровнем ЭМС с ИП, имеют малые массу и габариты, высокий КПД, простую силовую схему, несложную систему управления и обеспечивают, при необходимости, независимую зарядку нескольких НК до напряжений различного, в общем случае, уровня

К настоящему времени разработано большое число различных вариантов ЗП с ДК на тиристорах для ИСЭ различного назначения мощностью до десятков киловатт и выходным напряжением до десятков киловольт Вместе с тем, применение тиристоров ограничивает диапазон рабочих частот ЗП значениями / = 8 10 кГц и вызывает необходимость защиты тиристоров от высоких значений duDjdt

Разработанные с участием автора и защищенные патентом на полезную модель новые ЮВТ ЗП с ДК за счет введения в силовой контур разделительного конденсатора (РК) и бестоковой коммутации ключей позволяют избежать указанных затруднений, а также снизить потери и значительные тепловые перегрузки структуры ЮВТ, особенно в начальной стадии зарядки НК

ГИТ включает в себя накопитель энергии, в качестве которого в большинстве случаев применяют Ж, коммутаторы (чаще всего тиристоры) и ТФЭ Набор указанных компонентов при соответствующем выборе топологии и схемных решений ГИТ, алгоритмов управления ими позволяет формировать в нагрузке импульсы тока различных заданных форм с широкими возможностями оперативного регулирования их параметров

Выполненный сопоставительный анализ различных типов ГИТ показал, что для рассматриваемых областей применения ИСЭ наиболее перспективными являются каскадные ГИТ с многозвенным НК и параллельным соединением звеньев Они характеризуются несложной схемой, относительно малыми массой и габаритами ТФЭ и наиболее широкими возможностями оперативного регулирования параметров выходных импульсов по сравнению с другими вариантами ГИТ

Недостаток известных ГИТ данного типа - высокие скорости нарастания тока тиристорных коммутаторов (Л/Л) при формировании выходных импульсов, что ведет к увеличению потерь в них, снижает допустимую токовую нагрузку и надежность работы В диссертации предложен вариант ГИТ с многозвенным индуктивным ТФЭ (ИТФЭ) и пониженным значением (Л/Л) Введение в схему ГИТ ИТФЭ позволяет снизить (Л/Л) и формировать импульсы тока улучшенной формы с нестабильностью, приемлемой для ЛТУ

В ЭФУ наиболее востребованы прямоугольные импульсы тока, находящие применение в системах питания соленоидов для формирования импульсных магнитных полей и лазерных экспериментальных установках К ним предъявляются достаточно жесткие требования по уровню относительной нестабильности Д7* вершины (Д/*< 1%) Генерирование высокостабильных импульсов в каскадных ГИТ осложнено колебательным характером процессов в их силовых контурах, содержащих реактивные ТФЭ Качество выходных импульсов может быть повышено введением в ГИТ комбинированных ТФЭ (КТФЭ), содержащих ИТФЭ и активный ТФЭ (АТФЭ)

Разработанный с участием автора ГИТ с КТФЭ, на который получено положительное решение о выдаче патента на полезную модель, наряду с элементами ИТФЭ содержит АТФЭ на базе силового ЮВТ, работающего в активном режиме, подключенного параллельно нагрузке и входящего в систему автоматического регулирования, замкнутую по току нагрузки Это позволяет уменьшить пульсации тока нагрузки до требуемых значений за счет выбора соответствующего коэффициента передачи и типа регулятора системы управления АТФЭ

В результате выполненного в главе анализа предложены новые варианты ИСЭ (рис 1) для активной (лампы накачки лазеров ЛТУ и ЭФУ) и индуктивной (соленоиды ЭФУ) нагрузок

Вторая глава посвящена исследованию электромагнитных процессов в разновидностях ЗП, выполненных на IGBT с шунтирующими диодами (ЗП с ШД) и на IGBT, способных блокировать обратные напряжения (ЗП без ШД)

Характерная особенность ЗП с ШД состоит в возможности обмена энергией между ИП (входным фильтром) и реактивными элементами силового контура За счет этого в цикле зарядки НК имеется начальный этап /нач, измеряемый с момента включения ЗП до начала граничного режима в момент выхода его в режим полной передачи энергии ДК в НК, на каждом периоде работы (Р, = const)

Рис 1 ИСЭ для активной (а) и индуктивной (6) нагрузки

В ЗП без ШД поток энергии имеет одно направление от ИП в НК и условие постоянства среднего значения потребляемой мощности выполняется в пределах всего цикла

Разработанные математические модели ЗП с ДК позволили выявить особенности процессов и получить основные аналитические расчетные соотношения на начальном (тч и основном (осн этапах цикла зарядки НК

Анализ полученных результатов показывает, что режимы работы ЗП обоих типов на интервале зарядки НК от нуля до приведенного к первичной обмотке напряжения равного 0,5(74 определяются относительной величиной

емкости с\ = С,/С2 ДК Установлено, что ЗП с ШД характеризуются практически постоянным при С* > 0,15 (рис 2, а) или близким к постоянному при

Расчетные соотношения ЗП ЗПсШД ЗПбезШД

/та* =д

2СГ

1+ 2С1

а) относительная наибольшая рабочая частота

2С* + и™х'

I-~ aiwL.ua----

,0) 1,1+20

1-6С, .

л+агссоз-¡г 1+

3-2 С,

+ 71+ огс<£

ЙЕЗ

6С,*-1

/тах

1+1/™"

+ п + аг-. -

2с;-с/я*'

б) относительная длительность интервалов 11икла зарядки

^няч 'о.

(1 - 2С]* Г— (1 + 2С(* )+

1 +-&-==-

вс'-Ьс*

ДЗ)

4ч = 0, (4) =', (6)

1-2 ПС, + -

8С, рс}

1(1 + 2

; (9)

кИ= 1, (10)

,(2)

'осй" ¡б/с; ' [ )

в) мощность зарядки = Л = , (7) Яер=Ятах=/1= 2/С*С2и% , (8)

г) коэффициент использования ИП

_2СГ_ 1 + 2 С'

д) наибольшая амплитуда тока С* = >/2с*а

(И)

+ 2С/ЙЯХ -2С,)соза)02<2„

"(2С] >тю02'2„

(12)

юах» „ [^сГ , г, & п , « , +

д ~' 'чо-Чт ' •^■Г"4 гсГ-^Т*-----'

С*< 0,15 зарядным током на начальном этапе цикла зарядки и относительно небольшой токовой нагрузкой силовых контуров. Однако это ведет к увеличению гнач. Выбор величины емкости С]* в пределах С\= 0,025...0,075 позволяет сократить относительную длительность начального этапа до значений Сшч= 0,06...0,2 и получить кк в диапазоне кн = 0,9...0,98.

2IX» I

а) б)

Рис. 2. Осциллограммы электромагнитных процессов в ЗП

а - ЗП с ШД (С* = 0,2); б - ЗП без ШД (С* = 0,05) ('3 ' Ч - гладкие составляющие тока НК и входного тока ЗП)

В ЗП без ШД за счет отсутствия энергообмена в силовых цепях достижимо предельно возможное значение коэффициента кл = 1 (рис.2, б). Это практически исключает субгармоническую составляющую потребляемого тока, что особенно важно в ИСЭ, работающих в режиме периодических разрядов в нагрузке и питании от ИП соизмеримой мощности. При одинаковых значениях С* максимальное мгновенное значение тока в силовой цепи в 1,6... 1,7 раза больше, по сравнению с ЗП с ШД. Выявлено незначительное влияние относительной емкости НК при значениях ее Сз * > 50 на параметры 311 и процесса зарядки, изменение которых находится в пределах 10%.

На основе приведенных в главе аналитических выражений с применением численных методов получены интегральные характеристики, позволяющие выполнять инженерный расчет ЗП и ЗУ в целом.

Третья глава посвящена исследованию электромагнитных процессов, разработке ГИТ с ИТФЭ и КТФЭ, а также методов управления ими

Разработаны математические модели и впервые исследованы процессы формирования импульсов тока в ГИТ с ИТФЭ Получены аналитические выражения, позволяющие по известным параметрам силовой цепи и заданной огибающей кривой тока нагрузки определить длительности интервалов Т|у x3j (рис 3), амплитудное значение тока нагрузки, значения токов и напряжений НК на границах интервалов, а также рассчитать требуемые уровни начальных напряжений НК и моменты отпирания тиристорных ключей ГИТ.

Рассмотрены наиболее характерные режимы работы ГИТ формирование фронта, вершины и среза импульсов Установлено, при формировании импульсов тока с гладкой вершиной в условиях полной разрядки НК звеньев на интервале повторяемости Xj = т = const в линеаризованной нагрузке

решетчатая функция напряжений зарядки НК UM пропорциональна решетчатой функции l\nx] временной зависимости гладкой составляющей irj] выходного тока i

"нН=■§'[«], (13)

где С - емкость звена ГИТ

Определены основные расчетные соотношения N- звенного ГИТ с ИТФЭ и зависимости его параметров от величины пульсаций импульса тока Д/j* и Ы*2 для трапецеидального импульса на интервалах проводимости одного вентиля тij = Т] и интервале коммутации x2j = т3у = т2 соответственно Установлено, что оптимальным с точки зрения минимальной энергоемкости элементов ТФЭ является режим равенства пульсаций (рис 4) Получены аналитические выражения оптимальных значений параметров ГИТ

2 + х*

и, V- N + L2t YJ

^--^--Цщг-^'1 (14)

(15)

2зор' = о,91, (16)

где х\ = xj /х , т = т! + т2 , ¿2 = ¿2 Ai > У ~ скважность выходных импульсов Выполнен анализ электромагнитных процессов в ГИТ с КТФЭ Получены аналитические выражения для выполнения инженерных расчетов и выбо-

Рис 3 Процесс формирования выходного импульса ГИТ

ра силовых элементов АТФЭ. Результаты исследований показывают, что применение разработанной структуры КТФЭ позволяет формировать выходные импульсы с высоким уровнем стабильности вершины, определяемым

0,4с

\ ¡V, 1

\ я

NN '3 И

Ч*

- /

Г 12

0,04 0.05 0.06 0.07 0.08 0,09 010

Рис. 4. Зависимости параметров ТФЭ от величины пульсаций тока (N = 5; у — 10)

коэффициентом усиления разомкнутого контура системы регулирования.

В главе решаются вопросы управления ГИТ рассматриваемого типа. Разработан алгоритм управления, обеспечивающий формирование импульсов тока различных форм (рис.5) в линеаризованной нагрузке.

0,101 0,1« 0,103

а)

-100 и „

0,0» 0,1 0,101 0,102 0,103

б)

Рис. 5. Примеры форм выходных импульсов ГИТ

Предложено использовать нейросетевые принципы управления, позволяющие управлять ГИТ ЛТУ при разветвленной структуре ТФЭ и неполной разрядке звеньев НК, учете нелинейности нагрузки или качественном характере описания связи между параметрами лазерного излучения и конечными параметрами технологического процесса. Разработаны методики кусочно-линейной аппроксимации и идентификации, которые дают возможность с требуемой точностью аппроксимировать импульсы сложных форм, генерируемых ГИТ, устанавливать их соответствие формам импульсов наиболее распространенным в лазерных и других технологиях, а также определять значения контролируемых параметров, что необходимо для создания и обучения нейросетевой системы управления (НСУ). В работе синтезирована

НСУ ГИТ (рис 6), позволяющая формировать регулируемые импульсы различных форм Установлено, что для решения поставленной задачи (при N = 5) оптимальной, с точки зрения топологии, является трехслойная с

Рис 6 Функциональная схема НСУ ГИТ

прямыми связями нейронная сеть (НС) и количеством нейронов в слоях - 6, 18, 10 Исследования подтверждают принципиальную возможность построения систем управления ГИТ на базе НС, что позволяет отрабатывать заданные импульсы с относительной погрешностью не более 3% в воспроизведении контролируемых параметров

В четвертой главе решаются вопросы тепловых расчетов, определения потерь мощности и допустимой токовой нагрузки полупроводниковых элементов ИСЭ

Особенность тепловых расчетов полупроводниковых элементов ИСЭ состоит в непрерывно изменяющемся и, нередко, кратковременном режиме их работы, что затрудняет использование справочных материалов изготовителей IGBT, соответствующих, в основном, установившимся режимам и требует анализа динамических процессов нагрева системы «транзистор (IGBT модуль) — охладитель» с учетом электромагнитных процессов, протекающих в ЗП и АТФЭ ГИТ

В работе суммарные потери мощности АР в IGBT определяются в имитационных моделях ЗУ и АТФЭ, реализованных в среде MATLAB Simulink (рис 7) по формулам

т

АР = (UT0 + ,№}с + А } UCE(Eon +Eoff)dt , (17) Хв О

АР = иСЕ,с , (18)

соответственно, где иСЕ, ic - мгновенные значения напряжения коллектор-эмитгер и тока коллектора, UT0, = dUCE¡d!c - пороговое напряжение и

дифференциальное сопротивление ВАХ открытого транзистора соответственно, {Е0П + Е0/у) - кусочно-линейная аппроксимация паспортных зависимостей Еоп(1с) и Е0д(1с); и*СЕ - относительное значение напряжения «коллек-тор-эмитгер» закрытого ЮВТ, /п - рабочая частота преобразователя, та -длительность выборки токового сигнала в моменты, предшествующие началу интервала коммутации

Определяемые на каждом периоде работы ЗП (или при формировании импульса ГИТ) значения потерь мощности ДР поступают на вход тепловой

модели системы «транзистор (ЮВТ модуль) - охладитель» (рис 8), что позволяет рассчитывать перегрев в заданных точках тепловой цепи при любом законе изменения тока коллектора и динамику процесса передачи тепла от структуры ЮВТ в различных режимах работы ЗП и АТФЭ ГИТ

Транзистор I Охладитель

Щс Яс Ш | Л1 Яч

_1_1_:_I____и

Рис 8 Эквивалентная электрическая схема тепловой модели системы «транзистор - охладитель»

Параметры тепловой модели (тепловые сопротивления и теплоемкости участков цепи) рассчитывают исходя из паспортных данных ЮВТ и конструктивных данных охладителя при допущениях однородности и изотермич-ности как кристалла кремния, так и основания IGBT, равномерности распределения теплового потока по их поверхности, а также его нормальной направленности к ней

Предложена математическая модель тепловых процессов, позволяющая на основе результатов моделирования моноимпульсных режимов работы ЗП и АТФЭ ГИТ аналитически исследовать периодические установившиеся процессы нагрева IGBT и существенно сократить время расчетов Согласно ей в периодических установившихся режимах работы ЗП и АТФЭ (рис 9) при среднем на цикле значении потерь мощности Д^ср наибольший перегрев структуры IGBT рассчитывают по формуле

ЗГ =63ml — i9cpi + + RthjahPcp, (19)

где значения Зсп1, Д, &Э - определяют по результатам моделирования

" ml

(*+1)Г

(4+2) Г пТ

(я+1 )Т

Рис 9 Диаграмма процесса нагрева кристалла ЮВТ в периодическом режиме работы

ЗП и АТФЭ

устройства в моноимпульсном режиме, а величина коэффициента пропорциональности а зависит от отношения

Адекватность процессов в разработанных моделях и реальном устройстве подтверждена экспериментально в ИПФ РАН при разработке ИСЭ ЭФУ Расхождение значений температур, в идентичных контрольных точках ЮВТ и их моделей, составляет 15 18%

Предложен разработанный с участием автора способ управления ЗП с ДК, согласно которому, рабочую частоту /р изменяют в функции температуры TJ структуры ЮВТ, ограничивая ее на уровне заданного значения Этот способ, на который получено положительное решение о выдаче патента на изобретение, позволяет получить минимально возможное время начального этапа зарядки НК, повысить коэффициент кн ИП и надежность работы ЮВТ В главе приведена методика выбора полупроводниковых приборов ИСЭ Пятая глава посвящена исследованию ЭМС ИСЭ с ИП Выполнен анализ нестабильности выходного напряжения ЗУ Установлено, что при малых значениях емкости и индуктивности входного фильтра ЗУ относительная ве-

личина отклонения напряжения зарядки НК от заданного значения, определяется по формуле

ДС/3 =

2

{р2- 1

-I, (20)

где /р - частота разрядки НК, р, 6и™х- соответственно пульсность и наибольшее отклонение напряжения входного выпрямителя ЗУ от среднего значения, обусловленное колебаниями напряжения ИП При соотношении частот /р//п < 10"2 величина Д[/з не превышает долей процента, поэтому в ИСЭ ЛТУ и ЭФУ, с учетом возможности применения АТФЭ, не предъявляются жесткие требования к уровню пульсаций напряжения в звене постоянного тока ЗУ

Рассчитан гармонический состав входного тока ЗП с бестоковой коммутацией ключей Получены расчетные соотношения входных ¿-С фильтров ЗУ, связывающие их параметры с требуемым значением коэффициента передачи по току высших гармоник кт, генерируемых ЗП

Установлено, что применение однозвенного или двухзвенного Ь-С фильтра малой энергоемкости позволяет эффективно блокировать гармоники, генерируемые ЗП и обеспечить значение коэффициента мощности ЗУ км « 0,95 Для получения значений кт < 0,063 целесообразно применять двух-звенную схему фильтра, а при кт> 0,063 более эффективна однозвенная схема

Выполнен анализ затухающих колебаний (осцилляций) потребляемых от ИП фазных токов, обусловленных пульсациями напряжения входного выпрямителя ЗУ, получены аналитические соотношения для их расчета в одно-звенном и двухзвенном фильтре Предложена методика расчета параметров фильтра, позволяющая при известном к, определить величину его емкости из условия ограничения осцилляций тока на заданном уровне Так при величине осцилляций А/^ц* 5 0,1 и частоте работы ЗП / = 20 кГц требуемая относительная величина емкости фильтра не превышает значения С* < 6,1

Выполнено имитационное моделирование процессов в периодическом режиме работы ИСЭ при питании от ИП соизмеримой мощности, результаты которого свидетельствуют об удовлетворительной совместимости разработанной ИСЭ и ИП

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1 Выполненный сравнительный анализ известных технических решений и структур зарядных преобразователей и генераторов импульсов тока ИСЭ позволил обосновать целесообразность структуры ИСЭ для лазерных технологических и электрофизических установок, содержащую транзисторный зарядный преобразователь с дозирующими конденсаторами и каскадный генератор импульсов тока с индуктивным и комбинированным токоформирую-

щими элементами Предложенная структура обеспечивает оперативное регулирование параметров генерируемых импульсов при заданном уровне нестабильности, повышает надежность работы полупроводниковых элементов, имеет низкие значения энергоемкости компонентов силовых цепей

2 Разработаны математические модели зарядных преобразователей с дозирующими конденсаторами и каскадных генераторов импульсов тока с индуктивным и комбинированным токоформирующими элементами, на базе которых выполнен анализ электромагнитных процессов в различных схемных модификациях этих устройств, выявлены основные закономерности работы и получены количественные соотношения между параметрами их элементов и параметрами режимов работы При этом расхождение результатов не превышает 10 12% в определении мгновенных значений переменных величин

3 Разработанные методика расчета потерь мощности в ЮВТ на основе их паспортных данных и тепловая модель системы «транзистор - охладитель» позволяют определить перегрев в заданных точках тепловой цепи при изменяющемся токе коллектора и рассчитывать динамику процесса передачи тепла от структуры транзистора в окружающую среду с погрешностью в пределах 15 .18% Предложенная математическая модель, дает возможность на основе результатов моделирования моноимпульсных режимов работы зарядных преобразователей и генератора импульсов тока, аналитически исследовать квазиустановившиеся процессы нагрева ЮВТ, и существенно сократить время расчетов

4 Предложенный способ управления ключами в функции температуры ЮВТ повышает надежность работы транзисторных ключей зарядного устройства при минимальном воздействии на первичный источник питания

5 Разработанные методики кусочно-линейной аппроксимации и идентификации выходных импульсов дают возможность с требуемой точностью аппроксимировать импульсы сложных форм, генерируемых ГИТ, устанавливать их соответствие формам импульсов наиболее распространенным в лазерных и других технологиях, а также определять значения контролируемых параметров

6 Проведенные исследования иллюстрируют принципиальную возможность построения систем управления каскадных ГИТ на базе нейронных сетей, что позволяет отрабатывать заданные импульсы с относительной погрешностью не более 3% в воспроизведении контролируемых параметров Экспериментально определена оптимальная топология нейронной сети для генератора с числом звеньев N = 5

7 Выполнен анализ нестабильности напряжения зарядки накопительного конденсатора, определен гармонический состав тока, потребляемого зарядным преобразователем с бестоковой коммутацией ключей, определена функция входного фильтра ЗУ и предложена методика выбора его параметров из условия ограничения на заданном уровне осцилляций потребляемого тока Установлено, что применение I - С фильтров малой энергоемкости по-

зволяет эффективно блокировать гармоники, генерируемые зарядным преобразователем, и получить значение коэффициента мощности км = 0,95

8 Разработан ряд новых схемных решений узлов ИСЭ, обладающих повышенной стабильностью выходных параметров и надежностью работы полупроводниковых приборов Предложена инженерная методика расчета основных элементов ИСЭ

9 Результаты проведенных исследований нашли применение в практике проектирования ИСЭ электрофизических установок в ИПФ РАН (г Н Новгород), разработках нейросетевых систем управления в ЦОНТ НИИСИ РАН (г Москва), а также в учебном процессе на кафедрах «Промышленная электроника» и «Электропривод и автоматизация промышленных установок» НГТУ им Р Е Алексеева при выполнении бакалаврских работ, дипломного проектирования и магистерских диссертаций

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

Научные работы, опубликованные в изданиях, рекомендованных ВАК

1 Кириенко В П, Ваняев В В , Ваняев С В Генераторы импульсов тока с многозвенным токоформирующим элементом - Изв Вузов, «Электромеханика», 2008, №1, с 77-83

Патенты и свидетельства о регистрации

2 Свидетельство об офиц регистр программ для ЭВМ №2005612589 РФ Имитационная математическая модель электротехнологической установки «Генератор импульсов напряжения - электрохимический преобразователь» / ВП Кириенко, С В Ваняев, КЮ Кузнецов - Опубл 20 03.2006, Бюл № 1

3 Свидетельство об офиц. регистр программ для ЭВМ №2006611721 РФ Имитационная математическая модель системы «Импульсный генератор - электрофизическая установка» / В П Кириенко, С В Ваняев - Опубл 20 09 2006, Бюл № 3

4 Свидетельство об офиц регистр программ для ЭВМ № 2006612688 РФ Имитационная математическая модель системы «Транзисторный зарядный преобразователь - емкостный накопитель энергии» / В П Кириенко, В В Ваняев, С В Ваняев - Опубл 20 12 2006, Бюл № 4

5 Патент на полезную модель № 58524 РФ, МПК С01В 13/11 Озонатор с импульсным источником электропитания / Кириенко В П, Ваняев С В , Кузнецов К Ю // Опубл 27 И 2006, Бюл № 33.

6 Патент на полезную модель № 63622 РФ, МПК Н 03 К 3/53 Зарядное устройство накопительного конденсатора / Кириенко В П, Ваняев С В , Ваняев В В // Опубл 27 02 2007, Бюл № 15

7 Решение от 28 05 08 о выдаче патента на изобретение по заявке № 2007118006 НОЗк 3/53 от 14 05 07 Способ зарядки емкостного накопителя энергии / В П Кириенко, В В Ваняев, С В Ваняев, Е А Копелович

8 Решение от 26 06 08 о выдаче патента на полезную модель по заявке № 2008118170 НОЗк 3/53 от 06 05 08 Генератор импульсов / В П Кириенко, В В Ваняев, С В Ваняев, Е А Копелович

Статьи, опубликованные в других изданиях

9 Кириенко В П, Ваняев В В , Копелович Е А, Ваняев С В Моделирование тепловых процессов в зарядных устройствах импульсных источников электропитания - Труды НГТУ т 59 «Актуальные проблемы электроэнергетики» Н Новгород, 2006, с 17-25

10 Ваняев С В Аппроксимация и идентификация выходных импульсов источников питания электрофизических установок - Труды НГТУ т 59 «Актуальные проблемы электроэнергетики» Н Новгород, 2006, с 97-105

11 Кириенко В П , Ваняев В В , Ваняев С В Зарядное устройство накопительного конденсатора - Материалы П-й Всероссийской н-т конф «Проблемы электротехники, электроэнергетики и электротехнологии» Тольятти, 2007, с 324 - 328

12 Кириенко В П , Ваняев С В , Петухов Н А Расчет допустимых режимов работы конденсаторов зарядных устройств - Труды НГТУ т 66 «Актуальные проблемы электроэнергетики» Н Новгород, 2007, с 63-69

13 Кириенко В П , Ваняев С В Расчет трансформатора зарядного устройства - Труды НГТУ т 66 «Актуальные проблемы электроэнергетики» Н Новгород, 2007, с 102-105

14 Ваняев С В , Кириенко В П Нейросетевая система управления генератором импульсов - Тезисы докладов VII Международной молодежной научно - технической конференции «БУДУЩЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЙ НАУКИ», 16,h of May, 2008, Nizhmy Novgorod, Russia, с 61-62

Личный вклад автора. В работах, выполненных в соавторстве, автору принадлежат разработка математических моделей и расчет электромагнитных процессов [1, 7, 9], разработка и настройка имитационных моделей [2 -4], теоретическое обоснование технических решений [5, 6, 13, 14], разработка методик инженерного расчета [10,11], синтез системы управления [12]

Подписано в печать 03 09 2008 Формат 60x84 х/16 Бумага офсетная _Печать офсетная Уч-изд л 1,0 Тираж 100 экз Заказ 533_

Нижегородский государственный технический университет им Р Е Алексеева Типография НГТУ 603950, Нижний Новгород, ул Минина, 24

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ И СХЕМОТЕХНИКА ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ИМПУЛЬСНЫХ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ С РЕГУЛИРУЕМЫМ

ЭНЕРГОВЫДЁЛЕНИЕМ.

1.1. Требования к ИСЭ и их структура.

1.2. Зарядные устройства ИСЭ.

1.3. Генераторы импульсов тока ИСЭ.

1.4. Разработка ИСЭ.

Выводы.

ГЛАВА 2. ЗАРЯДНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ С БЕСТОКОВОЙ КОММУТАЦИЕЙ КЛЮЧЕЙ ИМПУЛЬСНЫХ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ С РЕГУЛИРУЕМЫМ

ЭНЕРГОВЫДЕЛЕНИЕМ.

2.1. Электромагнитные процессы в ЗП на базе IGBT с шунтирующими диодами.

2.2. Особенности работы ЗП на базе IGBT с шунтирующими диодами на начальном этапе зарядки НК.

2.3. Электромагнитные процессы в ЗП на базе IGBT, блокирующих обратные напряжения.

2.4. Работа ЗП на базе IGBT, блокирующих обратные напряжения, на начальном этапе зарядки НК.

Выводы.!.

ГЛАВА 3. ГЕНЕРАТОРЫ ИМПУЛЬСОВ ТОКА С РЕГУЛИРУЕМЫМ ЭНЕРГОВЫДЕЛЕНИЕМ.

3.1. Электромагнитные процессы в ГИТ с многозвенным индуктивным ТФЭ.

3.1.1. Режимы работы ГИТ с ИТФЭ.

3.1.2. Энергоемкость элементов и расчетные зависимости ГИТ с ИТФЭ.

3.2. ГИТ с комбинированным ТФЭ.

3.2.1. Принцип действия ГИТ с КТФЭ.

3.2.2. Энергетические соотношения в ГИТ с КТФЭ.

3.3. Управление ГИТ.

3.3.1. Формирование выходных импульсов тока заданных форм

3.3.2. Нейросетевые принципы управления ГИТ в составе электротехнологической системы.

3.3.3. Нейросетевая система управления ГИТ.

3.3.4. Синтез нейросетевой системы управления ГИТ.

Выводы.

ГЛАВА 4. РЕЖИМЫ РАБОТЫ И ВЫБОР ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ИМПУЛЬСНЫХ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ С РЕГУЛИРУЕМЫМ

ЭНЕРГОВЫДЕЛЕНИЕМ.

4.1. Разработка моделей тепловых процессов в IGBT.

4.2. Тепловые процессы в моноимпульсном режиме работы ЗП и АТФЭ

4.3. Тепловые процессы в периодическом установившемся режиме работы ЗП и АТФЭ.

4.4. Оптимальное управление ЗП на начальном этапе зарядки.

4.5. Выбор транзисторов ЗП и АТФЭ.

4.6. Режимы работы и допустимая токовая нагрузка тиристоров ГИТ с

ИТФЭ.

Выводы.

ГЛАВА 5. ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ ИМПУЛЬСНЫХ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ С РЕГУЛИРУЕМЫМ ЭНЕРГОВЫДЕЛЕНИЕМ С ПИТАЮЩЕЙ

СЕТЬЮ.

5.1. Стабильность напряжения зарядки НК.

5.2. Спектр тока, потребляемого ЗП.!.

5.3. Расчетные соотношения входных L-C фильтров.

5.4. Осцилляции кривой тока входного выпрямителя.

5.4.1. Однозвенный фильтр.

5.4.2. Двухзвенный фильтр.

5.5. Расчет параметров входного фильтра.

5.6. Моделирование процессов в ИСЭ при периодическом режиме работы.

Выводы.

Импульсные электроэнергетические технологии получили в последние десятилетия широкое распространение. При этом ряд применений, например, лазерная резка, перфорирование, сварка, физический эксперимент и другие требует оперативного регулирования параметров процесса выделения энергии в нагрузке. Это вызывает необходимость разработки импульсных систем электропитания с регулируемым энерговыделением (ИСЭ). ИСЭ содержат зарядные устройства (ЗУ), основными компонентами которых являются зарядные преобразователи (ЗП), и генераторы импульсов тока (ГИТ) с накопительными конденсаторами (НК).

Усилиями ведущих научных коллективов, таких как ФГУП «Всероссийский электротехнический институт им. В.И. Ленина», АО «Электротермосварка», Институт проблем электрофизики РАН (г. Санкт-Петербург), и др., а также вузов МЭИ, ЛЭТИ, государственных технических университетов г.г. Санкт-Петербурга, Томска, Н.Новгорода и других разработаны высокоэффективные ИСЭ, нашедшие применение в различных областях науки и техники.

Большой вклад в развитие теории и практическую реализацию таких систем внесли ведущие ученые, среди которых следует отметить Бертинова

A.И., Булатова О.Г., Вакуленко В.М., Волкова И.В., Грехова И.В., Иванова

B.C., Ивашина В.В., Кныша В.А., Короткова С.В., Матханова П.Н., Мееровича Л.А., Месяца Г.А., Опре В.М., Пентегова И.В., Розанова Ю.К. и многих других, в научных трудах которых разработаны принципы построения, управления и основы теории таких устройств, предложен целый спектр востребованных на практике технических решений.

Наблюдаемое в настоящее время интенсивное развитие элементной базы преобразовательной техники и систем управления открывает новые перспективы в направлении повышения эффективности ИСЭ. Вместе с тем, применение современных полупроводниковых приборов в рамках известных совокупностей топологических и технических решений зачастую нецелесообразно и недостаточно, т.к. не позволяет в полной мере использовать их свойства и возможности при должном уровне надежности.

Кроме того, непрерывный прогресс в микроэлектронике и вычислительной технике открывает принципиальные возможности практического применения новых технологий управления ИСЭ в составе технологических и электрофизических комплексов, а увеличение единичной мощности ИСЭ повышает требования к уровню электромагнитной совместимости (ЭМС) с первичным источником питания (ИП).

Все это делает актуальным продолжение исследований в направлении дальнейшего совершенствования схемных решений таких ИСЭ, адаптированных к новой элементной базе, поиска новых подходов к управлению ими в направлении улучшения массоэнергетических показателей, повышения стабильности параметров формируемых импульсов, надежности и расширения их функциональных возможностей, а также снижения влияния на ИП.

Цель диссертационной работы - разработка и исследование ИСЭ, предназначенных для лазерных технологических (ЛТУ) и электрофизических установок (ЭФУ), а также применение и разработка новых методов оперативного управления ими в процессе накопления энергии в НК и выделения ее в нагрузке.

Задачи диссертационной работы.

1. Анализ разработанных схемных решений ЗП и ГИТ ИСЭ и сравнительной оценки их функциональных возможностей.

2. Разработка на современной элементной базе ИСЭ, обладающих повышенной надежностью работы полупроводниковых элементов, стабильностью параметров в режимах накопления и выделения энергии, а также пониженным воздействием на ИП.

3. Анализ электромагнитных и тепловых процессов в силовых цепях и элементах, интегральных и динамических характеристик преобразователей ИСЭ, а также разработки методики их инженерного расчета.

4. Анализ возможностей управления процессом накопления энергии в НК в функции теплового состоянии ключевых элементов ЗП, и применения нейросетевых технологий в управлении процессом импульсного выделения энергии в нагрузке.

Методы исследования. При решении задач диссертационной работы использовались:

- метод кусочно-литейной аппроксимации, при описании характеристик полупроводниковых приборов, а также разработке программ аппроксимации и идентификации выходных импульсов ИСЭ; методы сопряжения интервалов, классический, операторный, численный при расчете переходных процессов, а также для определения мгновенных значений токов и напряжений, интегральных характеристик ЗП и ГИТ;

- метод спектрального анализа при исследовании электромагнитной совместимости СИП и первичного источника электропитания;

- метод имитационного математического моделирования в среде MATLAB при исследовании электромагнитных и тепловых процессов в ИСЭ, описываемых системами дифференциальных уравнений высокого порядка;

- нейросетевые методы при разработке системы управления ГИТ.

Теоретические положения работы подтверждены экспериментом и совпадением результатов расчетов одних и тех же процессов различными методами.

Научная новизна.

1. Исследованы электромагнитные процессы в ЗП с ДК и процессы нагрева силовых ключей в режиме бестоковой коммутации, выявлены основные закономерности работы, предложен оптимальный способ управления ЗП, обеспечивающий минимальное время зарядки ПК при заданном перегреве IGBT.

2. Исследованы электромагнитные процессы в ГИТ с многозвенным индуктивным и комбинированным токоформирующим элементами (ТФЭ), выявлены основные закономерности работы, получены интегральные характеристики и разработана методика расчета ГИТ.

3. Разработаны математические модели расчета потерь мощности в IGBT на основе их паспортных данных и тепловая модель системы «IGBT — охладитель», позволяющие рассчитывать динамику процесса передачи тепла и одновременно исследовать электромагнитные и тепловые процессы в ИСЭ при различных ее параметрах в моноимпульсном и периодическом режимах ее работы.

4. Обоснована целесообразность и показана возможность применения нейросетевых технологий для управления ГИТ с целью формирования выходных импульсов тока с заданными параметрами.

Практическая ценность работы.

1. Предложенные схемные решения ЗП и ГИТ повышают надежность работы полупроводниковых элементов ИСЭ, стабильность выходных импульсов, позволяют снизить их массу, габариты, а также повысить уровень электромагнитной совместимости с первичным источником питания.

2. Предложенные способы управления ЗП и ГИТ расширяют функциональные возможности ИСЭ, обеспечивая оперативное воздействие на процессы накопления и выделения энергии путем формирования импульсов с заданными свойствами, повышают надежность работы полупроводниковых элементов и создают предпосылки создания замкнутых систем управления ими по выходному параметру технологического (электрофизического) процесса.

3. Полученные результаты исследований и разработанные методики расчета элементов ИСЭ позволяют обоснованно подходить к проектированию и выбору этих элементов для использования их в качестве комплектующих изделий источников электропитания.

Связь темы диссертации с научно-техническими программами.

Работа выполнялась в рамках программ:

1. Ведомственной научно-технической программы министерства образования и науки РФ «Развитие научного потенциала высшей школы» на 2005-2010 г.г. (Подпрограмма 2 «Прикладные исследования и разработка по приоритетным направлениям науки и техники». Раздел 2.1 «Прикладные исследования». Направление «Энергетика». Проект «Разработка нового поколения полупроводниковых преобразователей и автоматизированных систем управления для повышения энергетической эффективности специальных электротехнологических и электромеханических комплексов»);

2. Программы фундаментальных научных исследований ИПФ РАН (г. Н.Новгород) по направлению «Разработка источников электропитания физических установок»;

3. Программы фундаментальных научных исследований отделения информационных технологий и вычислительных систем РАН (ОИТВС РАН, г. Москва) «Новые физические и структурные решения в инфотелекоммуникациях» по направлению № 2 «Нейро-оптические принципы и системы обработки информации».

Реализация результатов работы.

Результаты проведенных исследований нашли применение в практике проектирования ИСЭ ЭФУ и разработке систем управления ими в ИПФ РАН (г. Н.Новгород), ЦОНТ НИИСИ РАН (г. Москва), а также в учебном процессе на кафедрах «Промышленная электроника», «Электропривод и автоматизация промышленных установок» НГТУ им. Р.Е.Алексеева при выполнении бакалаврских работ, дипломного проектирования и магистерских диссертаций.

В работе автор защищает.

1. Принципы построения и схемные решения ЗУ и ГИТ, повышающие надежность работы полупроводниковых элементов и расширяющие функциональные возможности ИСЭ.

2. Математические модели ЗУ, ГИТ и результаты анализа электромагнитных и тепловых процессов.

3. Методики и результаты расчетов динамических и интегральных характеристик.

4. Способы управления ЗУ и ГИТ.

5. Результаты анализа ЭМС ИСЭ и ИП.

Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на: региональных научно-технических конференциях «Актуальные проблемы электроэнергетики», г. Н.Новгород, 2006, 2007 г.г.; II-й Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы электротехники, электроэнергетики и электротехнологии», г. Тольятти, 2007; VII Международной молодежной научно-технической конференции «БУДУЩЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЙ НАУКИ», 16th of May, 2008, Nizhniy Novgorod, Russia; X конференции по совместимости и электромагнитной безопасности, ЭМС-2008, г. Санкт-Петербург, 2008.

По теме диссертации опубликовано 14 работ, в том числе получено 2 патента РФ на полезную модель, 2 положительных решения о выдаче патентов на изобретение и полезную модель и 3 свидетельства о регистрации программ для ЭВМ.

Диссертация состоит из 5 глав, заключения, списка литературы и приложения. Работа содержит 214 стр. основного текста, 87 рисунков, 104 наименований используемой литературы, 16 стр. приложения.

ВЫВОДЫ

1. Анализ нестабильности напряжения зарядки НК показывает, что величина его отклонения от заданного значения, даже с учетом пульсаций и колебаний напряжения в звене постоянного тока ЗУ, не превышает долей процента при соотношении частот /р//п < 10"2. Поэтому в ИСЭ, работающих в указанном диапазоне частот следования зарядных циклов, или в моноимпульсных режимах с длительным интервалом зарядки могут не предъявляться жесткие требования к уровню пульсаций напряжения в звене постоянного тока ЗП. Функция входного фильтра в этом случае, заключается в блокировании внутри ЗУ высших гармоник потребляемого ЗП тока.

2. Гармонический состав тока ЗП с бестоковой коммутацией ключей содержит переменные составляющие с частотами кратными частоте напряжения входного выпрямителя gcoB, частоте ЗП /ссо, и комбинационными частотами кщ ±дюв (где к= 1, 2, 3, .; q = 1, 2, 3, .), амплитуды которых в 3.5 раз ниже, чем в токе, состоящем из эквивалентных прямоугольных импульсов, имеющих ту же амплитуду и среднее значение, что характерно для ЗП с ШИР. Это, при прочих равных условиях, повышает уровень ЭМС разработанных ЗП в диапазоне радиочастот.

3. В начале каждого интервала повторяемости тока входного выпрямителя ЗУ и в фазных токах наблюдаются затухающие осцилляции, амплитуда которых определяется напряжением питания, величиной суммарной емкости L-C фильтра, добротностью контура и не зависит от его индуктивности. Осцилляции имеют соответственно одну или две гармонические составляющие при однозвенной и двухзвенной структуре входного фильтра, соответственно. В первом случае частота осцилляций соосц близка к частоте собственных колебаний фильтра соосц «со0, а во втором - к значениям соосц«0,62со0 и соосц «1,62со0. Теоретический анализ совпадает с результатами имитационного моделирования с погрешностью в пределах 6.8%.

4. Предложенная методика выбора параметров фильтра позволяет определить величину емкости фильтра из условия ограничения осцилляций тока, потребляемого ЗУ, на заданном уровне. Так при величине осцилляций тока М^ 0,1 и частоте работы ЗП / = 20 кГц требуемая относительная величина емкости фильтра не превышает значения С* <6,1.

5. Применение L-C фильтров малой энергоемкости однозвенного или двухзвенного типа позволяет эффективно подавлять гармоники, генерируемые ЗУ, приблизить кривую потребляемого ими тока к кривой тока при активной нагрузке выпрямителя и получить значение коэффициента мощности км « 0,95. При значениях коэффициента передачи по току высших гармоник кт <0,063 целесообразно применять двухзвенную схему, а при кт> 0,063 более эффективна однозвенная схема.

6. Имитационное моделирование процессов в периодическом режиме работы ИСЭ показало, что его воздействие на ИП соизмеримой мощности аналогично влиянию неуправляемого выпрямителя с активной нагрузкой и проявляется в искажениях напряжения ИП на интервалах коммутации вентилей, а кратковременные превышения напряжения при выключении ЗП известными методами могут быть ограничены на допустимом уровне.

7. Ток, потребляемый ИСЭ, не вызывает заметной модуляции кривой питающего напряжения, что свидетельствует об удовлетворительной ЭМС разработанной ИСЭ и ИП.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Выполненный сравнительный анализ известных технических решений и структур ЗП и ГИТ ИСЭ позволил обосновать структуру ИСЭ для ЛТУ и ЭФУ, обеспечивающую оперативное регулирование параметров генерируемых импульсов при заданном уровне нестабильности, обладающую повышенной надежностью работы полупроводниковых элементов, низкими значениями энергоемкости компонентов силовых цепей, содержащую транзисторный ЗП с ДК и каскадный ГИТ с ИТФЭ и КТФЭ.

2. Разработаны математические модели ЗП с ДК и каскадных ГИТ с ИТФЭ и КТФЭ, на базе которых выполнен анализ электромагнитных процессов в различных схемных модификациях этих устройств, выявлены основные закономерности работы и получены количественные соотношения между параметрами их элементов и параметрами режимов работы. При этом расхождение результатов не превышает 10.12% в определении мгновенных значений переменных величин.

3. Разработанные методика расчета потерь мощности в IGBT на основе их паспортных данных и тепловая модель системы «транзистор -охладитель» позволяют определить перегрев в заданных точках тепловой цепи при изменяющемся токе коллектора, что дает возможность рассчитывать динамику процесса передачи тепла от структуры транзистора в окружающую среду с погрешностью в пределах 15. 18%. Предложена математическая модель, позволяющая на основе результатов моделирования моноимпульсных режимов работы ЗП и ГИТ аналитически исследовать периодические установившиеся процессы нагрева IGBT и существенно сократить время расчетов.

4. Предложенный способ управления ключами в функции температуры IGBT позволяет повысить надежность их работы при минимальном воздействии ЗУ на ИП.

5. Разработанные методики кусочно-линейной аппроксимации и идентификации выходных импульсов позволяет с требуемой точностью аппроксимировать импульсы сложных форм, генерируемых ГИТ, устанавливать их соответствие формам импульсов наиболее распространенным в лазерных и других технологиях, а также определять значения контролируемых параметров.

6. Проведенные исследования иллюстрируют принципиальную возможность построения систем управления каскадных ГИТ на базе НС, что позволяет отрабатывать заданные импульсы с относительной погрешностью не более 3% в воспроизведении контролируемых параметров. Экспериментально определена оптимальная топология НС для ГИТ с числом звеньев N = 5.

7. Выполнен анализ нестабильности напряжения зарядки НК, определен гармонический состав тока, потребляемого ЗП с бестоковой коммутацией ключей, определена функция входного фильтра ЗУ и предложена методика выбора его параметров из условия ограничения на заданном уровне осцилляций потребляемого тока. Установлено, что применение L-C фильтров малой энергоемкости позволяет эффективно подавлять гармоники, генерируемые ЗП, и получить значение коэффициента мощности км ~ 0,95.

8. Разработан ряд новых схемных решений узлов ИСЭ, обладающих повышенной стабильностью выходных параметров, и позволяющих повысить надежность работы полупроводниковых приборов. Предложена инженерная методика расчета основных элементов ИСЭ.

9. Результаты проведенных исследований нашли применение в практике проектирования ИСЭ ЭФУ в ИПФ РАН (г. Н.Новгород), разработках НСУ в ЦОНТ НИИСИ РАН (г. Москва), а также в учебном процессе на кафедре «Электропривод и автоматизация промышленных установок» НГТУ им. Р.Е.Алексеева при выполнении бакалаврских работ, дипломного проектирования и магистерских диссертаций.

1. А.с. 498719 (СССР) Генератор импульсов / Л.В.Дюков, А.Н.Баранов. -Опубл. вБ.и., 1976, № 1.

2. А.с. 541269 (СССР) Генератор прямоугольных импульсов / В.Л.Ломакин. Опубл. в Б.и., 1976, № 48.

3. А.с.744929 (СССР) Устройство для заряда накопительного конденсатора / Д.Б. Кофман, Л.Е. Ломоносов, В.Р Чорба. Опубл. в Б. и., 1980, № 24.

4. А.с. 853784 (СССР) Устройство для заряда конденсатора Д.И. Драбович, Н.С. Комаров. Опубл.в Б.и., 1981, № 29.

5. А.с.855962 (СССР) Устройство для заряда конденсатора / Д.И. Драбович, Н.С. Комаров. Опубл.в Б.и., 1981, № 30.

6. А.с. 944087 СССР МКл H03K3/53, Генератор импульсов тока регулируемой формы / С.А. Вицинский, Н.В. Коротаев, Л.В. Курносенков и др. //БИ. 1982, № 26.

7. А.с. 1765881 СССР, МКл Н 03 К 3/53, Устройство для зарядки накопительного конденсатора / Кириенко В.П., Ваняев В.В., Голицын ЮВ. // БИ. 1992, № 36.

8. А.с. 1772889 СССР, МКл Н 03 К 3/53 Устройство для зарядки накопительного конденсатора / Кириенко В.П., Ваняев В.В., Голицын ЮВ. //БИ. 1992, № 40.

9. А.с. 133073 СССР МКИ Н 03 K3/53, Генератор импульсов тока / Е.А. Копелович, Б.З, Мовшевич // БИ. 1987, № 30.

10. Ашкенази Г.А., Рабинерсон А.А. Режимы нагрузки силовых полупроводниковых приборов. — М.: Энергия, 1976. 296 с.

11. А.с. 1307546 СССР, МКл Н 03 К 3/53 Генератор высоковолтных импульсов / Кириенко В.П., Ваняев В.В., Голицын ЮВ. // БИ. 1987, № 16.

12. Антосяк В.Г., Могорян Н.В. Электрофизические методы обработки металлов. — Кишинев: Штиинца, 1987. 146 с.

13. Бадер М.П. Электромагнитная совместимость. — М.: УМК МПС, 2002. — 638 с.

14. Башкиров В. Транзисторы Trench IGBT шестого поколения. — Новости электроники, 2007, № 7, с. 26-30.

15. Бестрансформаторный зарядный преобразователь импульсного источника энергии / В.В. Ваняев, Ю.В. Голицын, В.П. Кириенко и др. // Проблемы преобразовательной техники: тез. докл. IV Всесоюз. науч,-техн. конф. Киев, 1987, ч. 2. - С. 55-57.

16. Бояркин К.Е., Федоров А.В. Влияние формы и длительности импульса на качество резки авиационных материалов // Вестн. АмГУ. 1990. № 6. -С. 21-24.

17. Булатов О.Г., Иванов B.C., Панфилов Д.И. Полупроводниковые зарядные устройства емкостных накопителей. М.: Радио и связь, 1986.- 160 с.

18. Булатов О.Г., Иванов B.C., Панфилов Д.Е. Тиристорные схемы включения высокоинтенсивных источников света. — М.: Энергия, 1975. — 176.

19. Булатов О.Г., Царенко А.И., Поляков В.Д. Тиристорно-конденсаторные источники питания для электротехнологии. — М.: Энергоатомиздат, 1989.- 197 с.

20. Булатов О.Г., Поляков В.Д., Царенко А.И. Новые принципы и опыт построения источников питания электротехнологических установок. — Электротехника, 1990, №11, с. 26-30. (10,

21. Вакуленко В.М., Иванов Л.П. Источники питания лазеров. М.: Сов. радио, 1980.-104 с.

22. Вакуленко В.М., Иванов Л.П., Ганшин Ю.А., Карпышев И.Л., Корнеев В.А. Мощные источники с плавно регулируемой длительностью импульсов для питания газоразрядных ламп накачки лазеров. Электротехника, 1985, №3, 19-20 с.

23. Ваняев В.В. Силовые импульсные преобразователи с накопительными конденсаторами для систем электрофизической обработки материалов: Автореф. дис. . канд. техн. наук. Горький, 1983. -216 с.

24. Ваняев В.В., Кириенко В.П., Шевчук С.Н. Высоковольтный импульсный источник энергии с накопительными конденсаторами / Проблемы преобразовательной техники: тез. докл. III Всесоюзн. науч.-техн. конф. — Киев, 1983, Ч. 2. С. 250-252.

25. Ваняев С.В., Кириенко В.П. Нейросетевая система управления генератором импульсов / тезисы докл. VII Междунар. Молодежной научн.-техн. конф. Будущее технической науки, Н.Новгород, 2006.

26. Ваняев С.В. Аппроксимация и идентификация выходных импульсов источников питания электрофизических установок Труды НГТУ т.59 «Актуальные проблемы электроэнергетики». Н.Новгород, 2006, стр. 97 -105.

27. Верховский С.Я. Тиристорные генераторы импульсов заданных форм: Автореф. дис. . канд. техн. наук. Н.Новгород. 1990. — 22 с.

28. Высокочастотные полипропиленовые конденсаторы// Каталог ОАО «НИИ «ГИРИКОНД»», 2007.

29. Галушкин А.И. Синтез многослойных систем распознавания образов. -М.: Энергия, 1974. 368 с.

30. Галушкин А.И. Теория нейронных сетей. Кн. 1: учеб. пособие для вузов / общая ред. А.И. Галушкин. М.: ИПРРЖР, 2000. - 416 с.

31. Галушкин А.И., Логовский А.С. Нейроуправление: основные принципы и направления применения нейрокомпьютеров для решения задач управления динамическими объектами // Нейрокомпьютеры: разработка и применение. 1999, № 1. - С. 56-66.

32. Герасев С.А., Никитин А.И., Опре В.М. Генераторы импульсов тока регулируемой длительности для лазерных технологических установок // Электроэнергетика. 1988. - № 10. - С. 37-40.

33. Голицын Ю.В. Бестрансформаторные импульсные источники электропитания твердотельных технологических лазеров: Автореф. дис. . канд. техн. наук. Горький, 1992. - 160 с.

34. Горский А.Н., Русин Ю.С., Иванов Н.Р., Сергеева JI.A. Расчет электромагнитных элементов источников вторичного электропитания. -М.: Радио и связь, 1988. 176 с.

35. Громовенко А.В. Исследование и разработка генераторов импульсов тока для накачки твердотельных лазеров: Автореф. дис. . канд. техн. наук. СПб, - 2001. - 20 с.

36. Громовенко А.В., Опре В.М., Щеголева Н.А. Зарядные устройства расщепленных емкостных накопителей // Электротехника. — 1997. — № 3. -С. 45-48.

37. Драбович Ю.И., Криштафович И.А. Малогабаритные источники высокого постоянного напряжения. Препринт — 352 ИЭД АН УССР, Киев, 1983, 34 с.

38. Дьяконов В.П., Круглов В.Н. Математические пакеты расширения MATLAB. Специальный справочник. — СПб.: Питер, 2001. 273 с.

39. Ермуратский В.В., Ермуратский П.В. Конденсаторы переменного тока в тиристорных преобразователях. -М.: Энергия, 1979.- 224 с.

40. Иванов Л.П. Мощный генератор с регулируемой формой импульсов для питания газоразрядных ламп накачки лазеров // Электротехника. 1985. -№3.-С. 21-22.

41. Импульсные источники света / И.С. Маршак и др. Под общей ред. И.С. Маршака. М.: Энергия, 1978. - 472 с.

42. Интеллектуальные системы управления с использованием нейронных сетей / В.И. Васильев, Б.Г. Ильясов, С.С. Волеев и др.. Уфа: Уфим. гос. авиац. техн. ун-т, 1997. - 92 с.

43. Исследование зависимости глубины упрочненного слоя от формы импульса лазерного излучения / В.П. Гончаренко, В.С.Картавцев,

44. Е.Ю.Касьянов и др.// Электронная техника. Серия 7 ТОПО. 1984. -Вып. 3. - с. 25-26.

45. Катасонов Н.М., Коновалов М.Б. Принципы построения и сравнительная характеристика инфранизкочастотных систем зарядки емкостных накопителей энергии // Системы электропитания потребителей импульсной мощности: науч.-техн. сб. -М.: Энергия, 1976. С. 11-17

46. Кириенко В.П., Ваняев В.В., Копелович Е.А., Ваняев С.В. Моделирование тепловых процессов в зарядных устройствах импульсных источников электропитания. Труды НГТУ т. 59 «Актуальные проблемы электроэнергетики». Н.Новгород, 2006, с. 17 -25.

47. Кириенко В.П., Ваняев В.В., Ваняев С.В. Зарядное устройство накопительного конденсатора. Материалы П-й Всероссийской н-т конф. «Проблемы электротехники, электроэнергетики и электротехнологии». Тольятти, 2007, с 324 - 328.

48. Кириенко В.П., Ваняев С.В., Петухов Н.А. Расчет допустимых режимов работы конденсаторов зарядных устройств. Труды НГТУ т.66 «Актуальные проблемы электроэнергетики». Н.Новгород, 2007, стр. 63 -69.

49. Кириенко В.П., Ваняев С.В. Расчет трансформатора зарядного устройства. Труды НГТУ т.66 «Актуальные проблемы электроэнергетики». Н.Новгород, 2007, стр. 102 - 105.

50. Кириенко В.П., Ваняев В.В., Ваняев С.В. Генераторы импульсов тока с многозвенным токоформирующим элементом. Изв. Вузов, «Электромеханика», 2008, №1, с. 77 — 83.

51. Кириенко В.П. Зарядное устройство накопительного конденсатора с бестоковой коммутацией ключей // Электричество. — 2008. — № 1. — С. 48-53.

52. Кириенко В.П. Зарядные преобразователи систем импульсного электропитания: учеб. пособие / НГТУ. — Н.Новгород, 2007. 139 с.

53. Кириенко В.П., Стрелков В.Ф. Регулятор напряжения импульсного источника электропитания радиолокационной станции // Электротехника. 2005. - № 7. - С. 49 - 54.

54. Кириенко В.П. Слепченков М.Н. Комплексное устройство компенсации реактивной мощности и мощности искажения в системах питания с управляемым выпрямителем / Электричество, 2006, № 11. С. 33-40.

55. Кириенко В.П., Верховский С.Я. Генератор мощных регулируемых импульсов с комбинированным накопителем энергии последовательного типа. // Электричество. 2007 - № 5. - С. 48-53.

56. Кириенко В.П., Копелович Е.А. Режимы работы высоковольтных зарядных устройств с дозирующими конденсаторами для электрофизических установок // Электричество. — 2006. — № 5. — С. 2531.

57. Кныш В.А. Полупроводниковые преобразователи в системах заряда накопительных конденсаторов. — JL: Энергоиздат, Ленинград, отд., 1981. 160 с.

58. Колпаков А. Новые модули IGBT компании Semikron — Электронные компоненты, 2005, № 6, с. 29 34.

59. Копелович Е.И. Импульсные тиристорные преобразователи для систем электропитания мощных СВЧ-приборов: Автореф. дис. . канд. техн. наук. Н.Новгород. 1992. - 19 с.

60. Коротков С.В. Мощные устройства импульсной энергетики на основереверсивно включаемых динисторов: Автореф. дисс.докт. тех. наук.-СПб.-2003.

61. Кофман Д.Б. Оптимальный по КПД режим работы зарядного устройства // Электричество. 1981. - № 1. - С. 72-75.

62. Лазерные технологии на машиностроительном заводе / Н.Г. Терегубов и др.-Уфа, 1993.-263 с.

63. Лившиц А. Л., Отто М.Ш. Импульсная электротехника. М.: Энергоатомиздат, 1983. - 352 с.

64. Магнитные генераторы импульсов / Л.А. Меерович, И.М. Ватин, Э.Ф. Зайцев, В.М. Кандыкин М.: Советское радио, 1968. — 476 с.

65. Мешков А.Н., Бармин А.В., Скворцов А.Ф. Формирователь импульсов питания электронной пушки ускорителя электронов / Современныегпроблемы математики и естествознания: Сб. трудов НГТУ. -Н.Новгород, 2005. С. 12-14.

66. Мовшевич Б.З., Копелович Е.А. Мощный импульсный преобразователь для стабилизированного заряда емкостных накопителей энергии // Техническая электродинамика. 1987. — № 2. - с. 17-20.

67. Мовшевич Б.З., Копелович Е.А., Кузнецов Ю.А. Импульсно-периоди-ческий генератор сильных магнитных полей // Приборы и техника эксперимента. 1989. - № 6. - С. 130-136.

68. Мовшевич Б.З., Широков Е.А. Мощный высоковольтный генератор периодических импульсов // Актуальные проблемы электроэнергетики: сб. науч. тр. НГТУ.-Н.Новгород, 2007. Т. 59. С. 55-57.

69. Мощные источники с плавно регулируемой длительностью импульсов для питания газоразрядных ламп накачки лазеров / В.М. Вакуленко, Л.П.Иванов, Ю.А.Ганшин др. // Электротехника. 1985. - №3. -С. 19-20.

70. Опре В.М. Генераторы импульсов тока регулируемой формы длянакачки лазерных технологических установок: Автореф. дисс.докт.тех. наук. СПб.: АЭТИ, 1993.

71. Основы лазерной обработки металлов: учеб. пособие / П.Ю. Кикин и др. Н.Новгород: Изд-во ННГУ, 2003. 87 с.

72. Патент на полезную модель № 15060 РФ, Генератор импульсов тока /

73. A.В. Аллас и др.; опубл. в Бюл.2000, № 25.

74. Патент на полезную модель №58527. Озонатор с импульсным источником электропитания / В.П.Кириенко, К.Ю.Кузнецов, С.В.Ваняев. Опубл. в Бюллетене «Изобретения, полезные модели», 2006, № 33.

75. Патент на полезную модель № 63622. Зарядное устройство накопительного конденсатора / В.П.Кириенко, С.В.Ваняев, В.В.Ваняев. -Опубл. в Бюллетене «Изобретения, полезные модели», 2007, № 15.

76. Патент РФ № 2019909. Устройство формирования импульсов заданной формы/ И.В. Гуляев, В.Н. Тудоров, В.В. Рандошкин.; опубл. в Бюл.1994, № 17.

77. Пентегов И.В. Основы теории зарядных цепей емкостных накопителей энергии. Киев: Наукова думка, 1982.424 е.

78. Попилов Л.Я. Электрофизическая и электрохимическая обработка материалов. Справочник. М.: Машиностроение, 1982. 400 с.

79. Решение от 28.05.08 о выдаче патента на изобретение по заявке № 2007118006 НОЗк 3/53 от 14.05.07. Способ зарядки емкостного накопителя энергии / В.П.Кириенко, В.В.Ваняев, С.В.Ваняев, Е.А.Копелович.

80. Решение от 26.06.08 о выдаче патента на полезную модель по заявке № 2008118170 НОЗк 3/53 от 06.05.08. Генератор импульсов / В.П.Кириенко,

81. B.В.Ваняев, С.В.Ваняев, Е.А.Копелович.

82. Розанов Ю.К. Основы силовой электроники. — М.: Энергоатомиздат, 1992.-296 с.

83. Рыкалин Н.Н., Углов А.А., Зуев М.В., Кокора А.Н. Лазерная и электронно-лучевая обработка материалов. Справочник. — М.: Машиностроение, 1975, 286 с.

84. Свидетельство об офиц. регистр, программ для ЭВМ № 2006611721 РФ. Имитационная математическая модель системы «Импульсный генератор электрофизическая установка» / В.П. Кириенко, С.В. Ваняев. - Опубл. 20.09.2006, Бюл. № 3.

85. Сенилов Г.Н. Светотехнические импульсные установки. М.: Энергия, 1979.- 192 с.

86. Система управления зависимым инвертором / В.В. Асташкин, И.В.Гуляев, В.В. Никулин и др.// Методы и средства управления технологическими процессами: тр.З — й Междунар. науч. конф. — Саранск, 1999.-С. 13-16.

87. Стрелков В.Ф. Системы электропитания мощных PJIC — «Радиопромышленность», 2001, вып. 4. С. 23 — 32.

88. Теоретические основы электротехники: в 3-х т. учебник для вузов. Том. 2. /К.С. Демирчан, JI.P. Нейман, Н.В. Коровин, B.JI. Чечурин. СПб.: Питер, 2006. 576 с.

89. Тиристоры. Технический справочник. Перевод с англ. / Под ред. В.А. Лабунцова, С.Г. Обухова, А.Ф. Свиридова. М.: Энергия, 1971. -560 с.

90. Тиристоры быстродействующие типа ТБ173-2000 / Каталог ОЗ ВЭИ, 2002.

91. Тиристоры быстродействующие типа ТБ453-800, ТБ453-1000 / Каталог Информэлектро, 1994

92. Физика и техника мощных импульсных систем / под ред. Е.П. Велихова. -М.: Энергоатомиздат, 1978. 352 с.

93. Флоренцев С. Современное состояние и прогноз развития приборов силовой электроники // Современные технологии автоматизации. 2004. -№ 2. - 216 с.

94. Хныков А.В. Теория и расчет трансформаторов источников вторичного электропитания. -М.: Солон-Пресс, 2004. 128 с.

95. Чебовский О.Г., Моисеев Л.Г., Сахаров Ю.В. Силовые полупроводниковые приборы. Справочник. -М.: Энергия, 1985. 512 с.

96. Шмелев К.Д., Королев Г.В. Источники электропитания лазеров / Под ред. В.М. Вакуленко. М.: Энергоиздат, 1981. - 168 с.

97. Эккерт Э.Р. Теория тепло и массообмена / Дрейк P.M. Пер. с англ. Под ред. А.В. Лыкова. М. Л.: Госэнергоиздат, 1961, 680 с.

98. Электрическая совместимость электрооборудования автономных систем / под ред. А.П. Булекова. М.: Энергоатомиздат, 1995. — 352 с.

99. Blasko V., Kaura V. A Novel Control to Actively Damp Resonance in Input LC Filter of a Three Phase Voltage Source Converter // APEC '96 Conf. Proc. P. 545-551.

100. Pat 4321507 (USA) Strobe power supply / Bosnak John J. 32.03.82; H02B41/29.

101. Pat. 4071812 (USA) AC inverter with constant power output / Walker Loren H.-31.01.78; H02M7/00.

102. Widrow В., Lehr M.A. 30 years of adaptive neural networks: perceptron, madaline and backpropagation // Proceedings of the IEEE. 1990, Vol. 78, No. 9. P. 1415-1442.

103. General Considerations for IGBT and IPM. Mitsubishi Application Notes, 2005.