автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Разработка методического аппарата построения преобразовательных модулей переменного тока установок гарантированного питания

С>0

РГ6 од

Н» прадах рукописи

ЧИГЛИКОВА НАДЕЖДА ДМИТРИЕВНА Ц

РАЗРАБОТКА МЕТОДИЧЕСКОГО АППАРАТА ПОСТРОЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ МОДУЛЕЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА УСТАНОВОК ГАРАНТИРОВАННОГО ПИТАНИЯ

05.09.03- Электротехнические комплексы и системы, включая их управление и регулирование

АВТОРЕФЕРАТ диссертации па соискание учеяой степени «аидидп* техничесяия наух

Краснодар, !<*>?

Pacora №№3£явкі> з Краснгі.і> коы в&ісізгм гсют">ы ь'омет.г;го-;;вженгрнои училиИс- рЯКеКОЯ Eoäsx Научикг ругезодителя:

fisaтар технически иаук, профессор ГАЙТОН E. Х„

. (ИИївядаттехкнчїсі^к каук, профессор АТРОЩЕНКО В. А. Офвдеысшыг сіквакиш: ’

йсжтор техяячаеяа наук, профессор КУЦКЖО А. Н,

. • Е9зддоэт'гомь''гсас№сг<&У2, доне»? ДОлРОЕАБА Ю. П.

Вгдапжг ородпвшш: Kjmxossfcaae tiCP~rpysrrcpbsos 6sзре «Омела».

Эшдма яксссрпзкз сгезсдася *2á» кюгл 1993r кх їясїдінии даасершдаокиогс «caers " К -0á3.40,06 Kj&æssxiro государственного TEöbxnorwxcsoro уктаерсгггета {350072 г. Краснодар, ул. Красная, ! 3 5, ауд. 80}

С SüCSsprsMiMCÜ ксжко саиакокиться в библиотек! Кубанского ¡-осуззярсгвенвого техиояогичеггсого ymieepcsnere -350072, Кргекдар, ул. Кіссїозскія, 2 ’

Автореферат ргзоаиш ДО _ЛМ_ 3998г.

» Учеяый егхрстарь яаажртадаоииош «дат."*

К063.40.С£ ж.т.Н., додагг . !.____3. И. ЛОЙЗСО.

А*»7*я1.»9сз% теми. Перспективы развития техник» накодаге* в заяисиыогти от эксчомичтекого еоетсяни* госулгрстта. На современном этапа к фмсторам, опредя-¡ипощкм п^эспехгазы развита» систем злгктросиабягек'.зя и ш элементам откосттся с-леэттс-лке: '

во-нерзьп, принятие государством новой тонической полкта&н, предопределяющей необходимость о6еспече1.*1я техническими системами такого качества, которые позволят успешно конкурировать на мировом рынка ж сложных условиях современной обстановки; .

во-вторых, жесткие экономически* о1ргкмчен«я на создание н эксплуатацию электроэнергетической техники.

Следовательно, при разработке установок гарактиро*анного питания (УГП) и ЮС элементов следует ИСХОДИТЬ ИЗ необходимости обеспечения ИХ ПО'ТОЖКНОЙ готовности, что в свою очередь, требует решения ряда научно-технических задач, связанных с разработкой оптимальных структур построения, унификацией оборудования, его адаптивностью и взаимозаменяемостью,- снь/лиием затрат на производство я зкещг/жта-цию, улучшением массогабаритных показателей и повышением надежности.

Таким образом, комплексное решение вопросов совершенствования УП1 различного базирования находится в неразрывной связи с решением вопросов улучшение массогабаритных показателей элементов и структурой построение отдельных систем-Улучшение кассогабаритных показателей преобразовательных устройств решается многими авторами путем повышекчя частоты преобразования, а задача вазише-та надежности и улучшения КПД преобразователей - синпвом структур пре1 'разоа*-телей н.. основе более совершенной элементной базы ч оптимизацией частоты преобразований. При этом вопросу построения преобразовательных модулей переменного том, оСладаюших улучшенными массогабгр:гтнымн показателями, п вышенгай надежность», высокими К11Д я качеством выход»?» о напряжения, внимание \ еяеь явно недостаточно.

Цель рьЗлты. Целью работы является ргзрабст* методического аптарага в принципов поетроэтия преобразсвжтеньнь,.. модулей для различных структучыл вк?л*-антоз УГП и их элементов, сокращения номенклатуры оборудования модулей и чау*.

¿ЗГНТ« У^-С'^ОПНл-'рИТг ЫЛ РСЬ.'?--2ТСЛСН. .

Зидачи мссл«ад»ав«з. Дм достижения указанной цели ьег,5чгиимо решение научной злзьч,' по разработке научно- методического апг.&ргг.'а построения '■ТП с промежуточным высокочастотным преобрггоданием различного базнрездния с улучшенными мясоогга-рит« ы м и покгзктелкки, повышенными шлежиостыо и КПД

Поставленная научная гдач» предполагает решение нкию нгучиих зздгч н*-ледоеаиия .

разработка методики очтмизацаи структурных ЕЛри&гтоа усыювок гдаьтк-роиликого пкпки) систем автономного элестроск*5а:£мия рмличного быироиии.

разработка прнквдаюв постросхш и структуры прсобриоаате-г.ького модул-» гл-решенного том. с промежуточкыы высокочастотным пргобразо1й!.ксм, сглазаюшсго улучшенными массогабаритнымк повителями, нгдгжнрл-ыо, высоким ¡ШД,

ргзрлбо'гег методики оптимизации параметров элементов г'реосриокгтельногс модудх, уч!ГШ4аюгггй номенклгтурныг ограничения,

кссягйов^иие характера влияния пграмегров п^собразоегтелы-ого модуля ка знгрггптчггизе и мгссогаберстныг показатели, £ также для подтверядакга теоретаче-екчх вкаодэв и резуйьтаггог. .

Методы БС£зез>Е£наш. В Т4.ер*.'гичгс£кх нхяеяогяннгх шэпороы кстижоыт теория катричиого кгазюа к сикк :г рал-.хчиых ь-.р^а^тов структурного построения УГП, творив двойных радов Фур*~, а та.-: же ыгтеыгтичгекий аппарат теории еггга-м&сььостк, вердггноста, кадежногп; ». ■ £егг«эн<хгп;. Постыленные задачи решен;« ^н2Л»ггичгсхнми н чи&аегшыми методами.

Паучная новизна райоты заключаемся в разработке и прикгнмин метамиь-

схого кгаврзп построения УТИ, позаолг'яв:..то в стлиг«г от извгеткых опткйизирс*-

Егггь ее структуру и паржисфь- глешжпчг -

Прзктпчесгзм ^уь ипрс&глягкв разработкой методики октижааиик

стругтуркых взрнаято? УП1 к сграмгтрс» здгмектов креосразоытевей эдметричгскгй энергии, шховххак в се ссатаа _ ' За аакяту выгоеэтш:

: - методава ооткмизйцан саг;умурАК1 мртхть >сгаисвок гАралгкроигл.мго

ижзюя систем £г.тг! О.»..г: 0 зд^тгр^ ’К&иая£1 уи: •.."•.то;<. ейзкретгкы,

- ’ - г;дг^'.'ОСук£ф*:ц*?роь*Н1г.е~) пр&осраюаа-

тсдыюго мечуяя переженим*» тока с гргиккутички.» писоктсггтаия преоорамча-

яяал, о&глло'пии у*уччг*тшчя кисопбгртыии ьомз*тед»мк. чмдоиоль», 5я-тьоом'м 1ГПД .

- шг.ета ошяй>;ш>'«и пряовргияотешюго :х'хуля УГП п-? массои6*р.- *ым

гс*-зг«л-лм V

- ггя.пиа виСср.! ""Стоты пр^аежугачкегэ пресС-р^омя«* э;;:.-.:; ■ ■■. --'“'Г-' знг;т-,!.! з п?«>5рг.-11=«т«,!%н«,и уогуле УП1. ’

Зсмгчега« р«г>..»тагев ра5атаь Осиогкие ;«учьг?та р?,ба;и «гиппогмо* « «»кгт^кевструкгелеккх рагсгботкк КВ «Сея«:*: '«■сг*рим«-ты*яых р»->г« кг* фег£»г лггетуэобсруяазаяиа •: олестротгжкг« КВВКИУ «I.

Апрвбгдев р*&гш. Осяозкче положи <г. дис*я;-,м.,!««?»‘й работи и с&ужзаш .«л кжук’&'кхи^чсож сскьицях гоиеяолч.'.тгг-еЯ Целтесй комплексной тагрямим *Зкергггк,ха-Д!05я у г.Крия*«агре (!*)94-10<?Зг.г.), л теки на трех тучи-) -¡■•::т-г.-г;."ких кокфгрг^я« ?В (; < )

П^птютя го ~гиг »югертти. Оском«* сэ^рхяяи* ргботн опубликовано ч Г» паучно-тсюкр.'есгжс сттгь*:;, з 5 "пплевх докладов ил ■.гуччемехинчесип гонфе-реУ.ИЯЗУ

Стрзппур* к «£*ег» работы. Диссертешгэнизя работа состоит ы аведен:«. трех ртегоа с каводгмк по тансаому нэ них, заключения. гак'см испольтовзяных чсто»;т.'с!з, яхлючзютего ¡30 тогменовзниЯ исэтяоження Оскозпое содержание

работь «ложе;'"» я» 120 страыым шшпкотжнс-го .ткет» и вииоч«.............. !4 рисуям, '

гсблш:

СО;!Е?ХЛ5«1Е »АЗОПЛ

темы >: ■. '. V1' '

,-Т^ОрГТ I1 1,,.,'аЮ'Н,'СГ^.- .г '■-‘; -'-’ , абот N

:1 -7 г-'1;:!-Ч<'ч . .¡и V* ’ -- :. -:■■■:11" '' ■ - 1 ‘

г ; ' г ' ~:'.Т'Г .*: ■ ■ >-гг"’' -'ь ■ ’ ■ : ■

.. ‘ • ; *•-. • ... • Г -.'. •*:• . <:■....

\ ’ •_:V-; пС'У?п. ’<гп •* г*« • : I -.ч-.; '

м ?* -1 ■:■--■■ ■

I

»

л 3

M fu»

Г, Г,

З .3

а

&

-1.

■я

І 3 1 З

я £ і §

6 Є

fi с->

З» Я

я f.*

S - fi

8-

¡л ч

u 5- f.

ö 8 І

р- ? к ^

І =

ІЗ

*í

u

о

í)

3-Ö

^ І tx Р

Я

S Я

Я о

tr W г» 'і

ri g «)• & ■і І «> 'А

І

ч

п

в

0

с:

t

ЇІ.

о

*8

&

á

к

%

s

а

I II 5

•spв«м6жок«г гривижня яри квшнвам обслужиюзжат; надячій фундамента а яр-

Тсл!=:о простое изменение реясч«» р;5сгш СЭС с VIТ1 злкгт н* 1а,-.етго г>ы-псдаого сзпрхжеикя- Колебания нвпр*.««!а* на к:::::!» гео?!игкроги!1*сго !?:<;•. "« а ряяичк;« динксячесгас режнмге кгеодигеа в предгагз от - 9,5% до » от пгиа-пг.инага гкачви’м, а вргяя к^^сгяяьос ктоцессоз соспагмт 0,1-’''сек.

Ангяв до»;зпуры упргмвии* и ергдггз с*еи псяпмевг, что оа киеег ради :пыс '"•.'5ог: ;чя к качестгу злехтрозгг^ргмя, '?го сутсест^г^зэ гдмгет на) ее

г«хплугтгции. ■

С целью улучшения усло£:ш эшиузтздш «даяэибряив примгтэть. гггзмгти-зирозг^иыг установки гдрзнп'рс-г&чиого пнтги,5Я ка бает ептпжааа педупрогодзш-ковых преобрамзатехей. Такие устансгки отяэсягся к УГП ¡цаеукулягермго тма..

Отечественные и зарубежные УГП и* базе сггти’ясеив пэгвбутгезгтеягй иьчгот следующие основные эжеплугтаикзгшо-теяак'гееккг ¡орми^'.кг'то: •

КПД-70-80%;

козффисигкт выходного нЕп^менн* при сбросе н к*брогг ...¡грузки - 20-30%; длительность переходам! проехссв пра изкеиемня 'агруют- (20-ЗС) мс;

IX ■ ■ ■

удельная касса - (80-100) ' 0 у*езиче..игм !«ш&иосгп пзмекнотся до

КГ

• ■■,.•■■ ,; :-Д: •

» . ' . ■ ■ ■■

м - , • • -

удезышЗ об’ ем - (500-600) . • '

РаггкэтрФймые УГП тага» ие в голией игре обескиияаот нгггяяссп. и беспв-рябзй-жст». элгятоя-гбжеях* отяетсч ееякых ам*троср«г»яии>», кисет гяяЕте качество !шивп) кЕггрятгжккя, кялгчз быстровеЯгтеив и ведостаточиый еоаф^ даенг ю-токбо ^ иеудомтетертевымз мх£ееп5ф*пжм юктгели. '

Анализ мркЕгерптпм среофдаантеяеЯ з-текхряческой эвгргии УШлшгтф1в-

г*ч*'я-? СОЕ?р|йей£ИЕОЗ£И2£1 ПС?К23Ы4^£Т. ЧТО С^гШН ИЗ СущеСТЕСНК’ пс недостатков а

посгроечзак преебриоиявяей ааестрознергш» гте* отсутсяке стройной чтод- си иг с гакиицг™ по »газдтеетт; и кггсогаЗгряткмм пэхзздпелзм. - ,

Эгг пркзогдаг х тему, что довв я СЭС гоеггдигго по*о.тгкзпг «жсльзустм не- ■ скшпво ткия вресбрпоесгвяеЗ одно!' донгктяп, что писает мдоггк«>>есг>. СЭС. угмхкияяг кодулши ырггттйрэтыше Гф&вргхяатхЯ я ст»г**»п*мии ;л эвеялухте-цен, -Пгрг'диггт г^кисмггч^хккрипроцгсссрп ' : '.ч:тс.. уиразиен1:*.

ЇЧчіїїйзация керспїкїїіїйіЕ: пс^/прс^о^/.хмі-ііх йи.О'ірл-

■.озатслек поі^-оляет отдать ^чижеьк;; м-гс В , ЗРУ йі 40''« ¿? Ги.* н£ ЗО*"* сооть9то венн*\ а объемов на 30% н Ї0%. Ьолге ощуткм&Гі зф$сет ош*д*стса от и£?*С\йЮ£<2атуг ?5ромежуточного ¿ысокочглотуого п; єо^ззогакия здгктр4:ч?-/.з* у*:ерті, їздорос обеспечивает счижеиие массы ка 60% и сЛг^из ид *0%.

Г^ІСЗІІДНР, ЧТО такой подход поззодит уменьшись мгссы и объены прссброзоза-телей электроэнергии СЭС ориентировочно на 45-50% по ср&едгснию с суіцесгсующи-ми

Но втором рйгзеле_диссертац^; проьолсм анализ структур пест^«*»«* УГП, Установлено, *гго существующие системы не в полней мерс сгсхс-<а*гг <о*»ремсі;км’ требованиям к унификации и оптимальности структур построил едттем, адгсосг?/.*. р)гтным показателям (МГП), надежности >: качества электроэнергии.

Системы >л***тросш'У.кения УГП имеют избыточно«: хо-*лч$^гнс \»с:^\іглио^ элскгрнчссьоЛ энергии (ЗЭ), лреобраэдватсльшхгустройстя (ПУ) и онергоузлов (Э'^)

В озних к тех же системам применяется большое колзпест»о ПУ рашиго типа. >го ведет к снижению надежности, к потере мощности, ухудшению качества ЭЭ. к увеличению ооїци.ч затрат на создание и эксп.^/агашоо так:« систем.

Таким обрізом, задача выбора жклучших струїстур и еестадд СЭС из множестз* альтериэтивных систем является мтуздыюР Ддл. рсїп?кк.і зтой ади испсльзозз» метод структурного синтеза систем.

. *

Сущность метода заключается » по^ .доении обсбдммоЯ сгруиурмой ехгмы УГП систем автономного эясетроскгбжсши (САЭ) . • и гмхтем »а возможных

структурных решений »1 сеном ютрячных nf.xj5pii3assik.ii; (I) с иелыо «тытиия маїїлучших стт:у.аур построения ОЗС. -

Г ~

і Рп 0 0

і 0 р.! о

I о О Р,5

; Р»> 0 О

м:, -- ! о р„ о

I о о Р,,

• рч л о

і о" р„ с

; ■' о р,, І

•¡_?и

] I

(1)

где ¡“3.4,5 в згвксглюсгл с; ткпа р«:рв!:сго ксгочмиа ТÍ3,114 '-.■’■л 115.

При этом использо*ались ями., те структура УТЛ, котсры-s отвечают требога-

нісям построен:» САЭ.

Разработана кепиэкг «пи»г.пішгя структурно ва?:я>лоэ УТЛ СА? Целевая

функция ояти'чіпїикн струггур УШ 'тредстлем »ыриааж»« (2...7)

РпА +МОП . Г

МсаЭ-^^Р-.О +М0И+Т„ф

"иО-^Каэ^-мьч) (3)

РИА = -Ц^(МСАЭ-Мо*^Мап-7^-|'Цг^(МСАЭ . -Моїй}])- (4)

Кп [ 1 — qHL Кя1 4 “я 'Jj

Р*В =^—^(мсАЭ “Мон! (5)

Ки V шах J

(ni- W. PfB + 2-Pfo'\

с ІР„А • T~~j' ' ( •

где Мои, Моп - постоянные значения касс источников я преобрззомталеЗ электрической энергии соопотсл гяко, об/стссдеикые наличием моктхжно-усганоеоччаго оборудования источккхов и преобргзоезтеяей; o.ii, qn - коэффициенты потерь энергия источников и прсобразоаэтелеЗ; Ки, Кп - удетшг *ассы источников и преобразователей электрической энергии; РцО - мощность одного основного источник* электрической энергии в УГП при отсутствии преобразователей электрической энергии. Р,,д - моиаость всех источников электрической з>.*.гр"-ч в УГП пра от-(f)

суп екя прсоСрззоезтсхеіі. д Миіаиести преобразегзтелей электрической эигрпш (тсчгч А.!, А? ...Аг треугогаликоз, где f - число структур УЇТІ а САЭ).

Тек kík струмуры УГП САЭ, определяющие ссбой области допусптпдх-реше-і.рс.тста«л-!-отсг треуголькки»..!, кегег«« опрг,""„*;ог массовые числа СЭС, то v.:Т”'м.'ь::^а системой моаПЮ ечтгтатъ спсггму, - ггерая расположена а ueí^rpe т*эг'*сги сю в-ютуняаего треугольник. • ‘

Такси подход -cus vr: найти епткихтьксе ссятношеине масс источникор i¡ пр«*разояїті_ісй САЭ за с-гт огрсл<--еш;- центров тяжестей треугольниког (pttcjf точки С1, С2,... ,С*). ■ '

Задача сгтткмкзадни структурних сгрнзктов V»И САЭ в абіязм ваде зяклю’кст-ся в выборе оптимальных структур САЗ по критерию мніммунг массы сборудовашш

при соблюдении ограиичваш-1..

Решения будет сптсяйяы'чм и сгруиурз УГП будет иметь кнкималькую шссу, если она будет ргг-паллггпея в зоне пересечения сгкейсга мюжясгв точиоспяес >:«-ргктеристяк Ери и брп (ркс.£). В р«бзтс лредставлскз бло^-оама сбобшекпзго алгоритм! оптимизации структурных еярнвятов САЭ. .

В третьем раздела с6ссигг;кг возможность формкромния кривых выходного

ним истод разложения ■ двойной ряд Фурм. Криыз выходного іапряженид икагрггора УГП предстазлгиа в виде функции дву* переменных Р(х, у), гаг х * о: к у=Пц гдои. ш=2я26 - угловая частота следоеашш виратко-мадулвровгяньа нкпулъсоа, 0-2хї -угловая частота модуляции.

. . В силу вериодичвогти .функции Р(х,у) целесообразно ограничить ее рассмотрением только ид периоде 0 і к &2зг 0 і у 5 2я.

° Я результате определено, что » красой выходного нзпрюкеич* модуля УГП при «нвїйяои згкаке биений дгух аддо..в|ысгэтнмс напряжений хроме основной щтони-ш присутствуют веч*пи»'е гзрмешда», &№ЗЗЭ№ к ссиомюй и сопутствующие ИМКОМ-бикадконные сучзврны© и ризносткаге ггрмоники в соответствии «г ныражпмйем:

УГП САЗ кри заданных сочетгакх мощностей источников и прсобризоЕателей ЭЭ,

МСеэ=/

(7)

Ри1 >Рп, Рн1 > Рзп, Рк1 + Рп> Рэп, Рп йРзп, Ри! 2РкО, Ри 2 РкВ, Рп г РпА,

• П

где ?• -¿Рж.

ияпрчжекш! преобразогателькопз к«©'дя УГП при различных захокгх биений (линейном, сниусснлглжсм, траяев*:стаы»Ез,-треугольном).

Доя опр’йкмнк* спестрадыюго сссньв» крнаых выходного напряжения приме-

яів(2в - ¡)йї +

r»e р = £Ё1 . отнсиеп)« •¡астсуы одного гысолочастэтшго инвертора частоте

* п

выходного напряжения модуля. • '

Бырйискт^ для спеггра еьссодиого нятрхзксткя модуля УТЛ пря трапецг; аль~ ясм законе биекмй низст вид:

U(t) = — sinßt + f; -.-I—...fdr.(2n - l)fit +

» ±w .р/ |\Пч-Кгл~2

у у-------J—i------------гяп[(2т-1)р+2п]Ям

. £Г,,£,пи[2(..+Хт)-1] 1 ■ •

4E(-l)n-1[(-l)Km_I(2n- l)-2n-Kra + l

т^(кп + 2а-1Х2п-1)

ár,[(2r¡ - j)p + ¿n - l]nt -

/ \П~1 ‘ *

-151 Jj---------------------------------------sin{(2m-l)p+2n-ljíit. (?)

(2m - 1) 75* (2a — 1)

Выражение ялгз схгегстра выходного «гпугетям: кн*?ртсра срч синусондал>ном 'ítxdHfs бигкий кме^гг еед .

во ±ö

Ч НА . _ ~ Н 2Н

= ia0i+ £ 2 i-— п«1а-±1

г i '

Lj¿.2Y + 2n-J_;n-l

софгнв + (2n-l)£l]-t+—J,p_j(r!A}d^ir»!í +(2o-l)o|-1, (10)

nse A=2s; H = "’В; я =* 2pO. '

PvptScraaкяодиуз suSspa чилсга прмчиуяянию r^¡uo6p£»swññíc orno а-гелыюй погрюноспм реепоацт •xetenu вквдккого н*^*яямяи, ржзжЯ ДП“(0,5±13^)%. ■ .

Тагим С'брюам, вяа п»як» бкекгЗ гз'согэхасгзпчлс <*ая;!яженьй спдоетег

ШЛкчне 3 О» Гре Si«3;ryäere .1М{ИЯЯК.ЧЗ гцзизязк бяХККХ « OCSOIbOÍl. !1р» c'íííí:'!;-ho«, гр?п£1хеидалькаад г, С”Еггргг гтыхог^го н?пр:зт-;^;£ ■

»ce nswm.*-* гармсгкет, (¡лягвя к ocaasasS, «auestvsi игторыг. с •, ;a»v:í.i!r:ti; ■ тстты быстро :гиь:и1£тС2 ‘

Синусоидальным захсн Єиіннй позволяя ис> точить <о спектра сіиодного напряжения асе гармонихи, близкие к основной, при этом ntcy.oja.ao увгличиелгтся амплитуда лыеохочгсттиых гврионкх.

Доказано, что коэффициент нелтгїмия нехотений гыходнего ійпряжгккя не зависит от частоты промежуточного ггреобр^скис«, и определяется только з&кокои биений: • .

для линейного закона - Кип « 52%; '

дая.трапецгидального закона - Кки •* 58%;

«ля синусоидального закіша - Кнн ** 36%.

. Снижение Кки ДО необходимых В6ЯІІЧИН требует применен:«! фильтре: дм &с*х законов бкзикй. .

Выбор багиия мняет на качество иькодкего напряжения. кадюкнссть'

УПІ и сложность ее системы управления. '

С четагртсм раадгяг.исслеаованы пути улучш®«:« ымеэгабарктнкх іюхгзгтс-лей и »зффицкеттг ііслїзного действия УГП с промежуточным выссксчзсготиым преобразовали®«.

' Р*ссмотрггеы сеобвкиости работы силигах яысокочзггтотньзс трансформатора.® преобразовзтельйого модуля. При этой рзбв: ..егрдгчяих» трьасформатора управляемого ииьертора обеспечим по симметричной петле гиегергзига, махеинальное зна-чгкие остаточной инцухюм которой с ущюеаиоЗ частотой выходного напряженім модуля УГП. .

а .

В.-.-=~ШІ- .+ _ШІ_м,5іп2ГЬ> 00

4\УЗ ХгУ8

где Вг - «качение ссгщтхкї иадуьаии * сгрдачаите трачсформ*тора управляемого инвертор»; .

‘ Ті - длитечшэсть периода перкого ыасокочгстотиого кнзерлсра иодум;

Ті. длительность периогг *г роге '.-'-'Омчмтопюго инвертора;

ц*гауСіінамодуляці!Иііьоі0Д2К)Г0Кї.!ірЯА-е:іня; .

П - круговая частота вводного и*пря*«мг модула УГП;

. - V» - числа иглю» воасвжш первичной сбиотки трансформатора инвертора;

5 - площадь поперечного ссчения маггштопровода;

Е - величин* мпрюкеикя источникд питазікл мхгзртора. ^

При проектарододеи тахогс трансформатор* необходимо ’’редусмотрел ь ^зяпас

2 '

. ETj ’

по :ін.т/івдк:> ERr - —ц, 'бгп.тягаоз ’»пчсчис которого уменьшается с уетличе-

Н!(см несуіцсй и уменьшением їьгхопной чадт-лы иытрягпч«« УПІ.

Разработана методика оптнмиїадии ямсэмгасптюго трансформатора ври ни іммгпічьк нассогабгритных показггкик ч мзх№р«зді>ном КПД. Получено гыкжг.чис дня габіріїгпізй моаіі.ости Р дїнмого іргксформатора л «чисчмгхли т> его

язрймїтроя:

„ 4ScKcBrrSokKoi Р =-------------------, . ()2,

где: . - гаюпмдь сечения стяян cep/svmata;

Sole - площадь окна тргнсфор?«атсрг;

V - "вгстеггч работы икзгртора; - '

Ко - » ":*|фкя:-ггкт згпо-внлчкя окна обмолами;

Кс - гсэффикнеет заподиекия етвднч; •

J - плотность тона * ЫЗмзгаи трансформатора.

Предложена метолнка и гричер хихетрного расчета геометрі» -;cv»x сердїччиіа трансформатора с максимальным КПД.

Ркеметренг зозмсжносгь'оігтняигаиіпі частоты промежуточчоге урсаумюн* ■ ч;.». по массегабарэтным и знергетмчіжкмч поуадгтелчм преобрэзся^ель;!«!^ .»or/1!--5кзета-кы два оско»ных зммсита (HHEejrrop и вкпрчмитель), онредеялюп-!« p^fvnt? •5ї;ш*и8 и эиергеткся« похззахел ! системы. Получены вираження мі /хммхА мясси £» и КПД. тц лреобрязовзтояного модуля различных структур УІЇІ

В саотгстстоНй с этими *Ы|Мжекнямн построены кртыи ire фунишоиал.’-ноГ; -шчмімосй от частоты промежуточного греобраэо#*.*«« с учетом хог<чу>эцчп[шых iwrpi* И С устройствами, СЧИМІЮИ1. ЧЧ вмлульсиу» МОШИОСТЬ 11ПЧ ПГр:*.Т,С- П'-яуйоокуметячіж »лет'ЖЯ иигрртгров.

Лмичи • - »риямх похамл, что опти^чиное :.гїчєяч.і чэсп>тч iipoi* :;куг<г.-250ГЇЗ :■!*''■,'T.'<rvc? 5 rfi.'vp*';?.'? 20+30 кіч. Одного ХТЩ 'Іл лті;»’ чясто: :l\

КМЄ«Т ПК"ЬИ9 РЧЧУО!Л!1К Х2'ЧПгр, КСп'Вр^Ч ЧІ-ІИИїеТС* •'. '•••" ''' •". 7МЗНМ.Ї і.ім XI.

nmtpBt. Учиты**» t*w>S зермгер гамвядаим КПД для fMseprppoa ж,уяя без уст рой«*, сяйи*юиих иипульсиу» иосиюспч целесообразно ярчяяп» частоту дренгжу-

ntо у<р?о5рз.’Сзак!і.'ї в 10 кГц с ?ОіД модуля около ^3%-/5%, тто о-осспе-

чнт высокую эффекты злость его эксплуатации. При применении тазок устройств нас-■^угу промежуточного преобразования можно увеличить до (ЗСм-40) кГц. Отмечено, что модули с ьысокочастотним про межуточ и и:м пре&бразоыннем с КПД ц^.73% будут об-

ы

дддзть удельной массой 8 пределах (14+20) —прндекение устройств, снижающих

шГ

импульсфіе потери увеличит КПД до (30+90)% и унеиыаят удельную массу ло

(5+10) ——, без учета массогабаритных показателей выходного фильтра модуля. кВт

Предложена методика выбора выходного фильтра преобргзоьательного модуля с учетом требуемого качества выходного напряжения ¡; массогабаритных показателен. Учитывая индуктивный характер нагрузки выбрали простейший Г-образный фильтр с минимальным количество.-.. реактивных элементов. Получены зависимости параметров данного фильтра; р" - относительного волнового сопротивления, - относительной массы фильтра и |Кц| - модуля коэффициента передачи по напряжению от ш’ - относительной частоты при различных законах биений.

Рассмотрены динамические характеристики фильтра и уточнены параметры выбросов его злемеэтов по показателям переходных процессов при бкліо-^іии и отключении нагрузки модуля.

В результате получал:: окончательное личенне удельной кассы модуля пр-.:

КПД не мгнее 75% - (15+20) . а с грямвмошеи усгрсйста, кодшощих нмпульс-

кую мощность потерь при КПД не мете £0% зтчгакв удгльноЗ сосгазкт

. . . • '

кВт

В ЕЛ») ргздгдглмга оцапа кадггыгостн я зффеткиетега иоцугыаа УТЛ. Предложено хизахьзовзкие сясюЗ «маемы коз&вшеигов, я^ежвамэй в прокатах, д» оценки зффг-.тшшисти кодулг« УГП:

Кімкн . * , .

7і__.1Са,а, (13)

где. Ічікки - иішш&пьііОФ зкЕзчгкйй і -ой зцфазггерксткки;

V. - зиачен«с ьго ьрктерка.

Предпочтительным иапрївленчем иїмєкіния >рятерия считаем увеличение его ■ыслечпого зкггеюм. Б качестве и.уижкаетм.'х пектгажй ал» УГП приняты троп-пость безотказной работы Р(?) а ¡~с:' */у ь"/ч?}гг ой гоуїісіюспі Kor

IC показателям качества УГП отнес*;« КПД и еедячкг:* обратная коэффициенту нелинейных искажений. Kid« = 100% - Xnirti

Определены экономнческие затрата счсггкім м счет УГП, которые слаггхлтя та стоккгсги оборугс’з^хги, гкегшуятацнгиньк расксдс-а 11 затрат ка строкгельнум ■'АСП. ссоружгкхЯ. .

Ts* как общие затраты Со то монотонности протизергчят принятому направления гимекгііия чзстнт критериев у--, то »оспэльзокиетеь эеднчнной, хграктеризую-цгй гясономическйй эффект гаиадого езриакга согласно формуле

y^&EEizCio.I00Jt (14)

е , {^епвж _ ‘

• где С спіх - юхпгыляъют егз-імоеть s-ro вида оборудован!»,

0„- стоимость j-ro сия» оборудован«.

Для сравнение систем одкего н«нг»ени* необходимо иметь обношенный критерий, готорьш выражался Сы одним числом я учитывал все частные критерии. Определили два типа таких критериев; .

. обобщенный коэффициент егтткмз.иного использования по совокупности экс-плуатгдасняо-тгх.таческшс характеристик

У у’ .

з =------¿±Ь-----. (15)

¿ог.т - • / . v

£м«Ксу]

сбссще.чк1>*Гг коэффициент оптимального использования УГП по совокупности ее ЗКСШ^ГГ?-Д'ЧСРКО-ЗКОНО«ЇГ*!ЄСІ£Ї« характеристик

ЗЭ . (]6)

Копт ’

■ ПрЗЗЛЗЯГЄРК оцжх» «рукуриеЯ ИМЮТНОСТЧ дм УГП, построив*«* nn МОДУ 4-ниму прияцготу, >а»юип»в слеяукзщ:« пржшяг'Л стружтури етстрэениг:

централизованную (УГП1), '

децешралиювгкнуиз (УГГО), ыяибииироаанную {VIШ).

Получены вь<| лжен)1я для вероятности бостаззкого электроснабжения с учетом 'гаповон схемы прохождения сигнала управления д.чи кажден структуры соответствен' по 0

Рут. = 1-{>-(Р1Р2)2[1-0-Р)2] 3} 3 07)

= 1-|1-[1-(1-р)2р(р,Рг)2| (]3)

з(1-(1-Р )2)]('-Р.Р2Р )| .

РУПХ2

Рущ >=1~

1-Р|Р2І 1-І1-Р Г К'-РіРгР <‘ч>

тле Р! ■ вероятность безотказной работы кабельных линий электропередачи;

?, - вероятность безотказной работы соединшельных коробок.

Из сраилеик» приаеденных выражений сделай* ььгвод, что наибольшая вероятность передачи сообщения будет при УТЛ по деморализованной кг.! -омбикирокш-ной системе. А сели применить модули одинаковом надежности, тс УШ по хокбини-розаккай структуре обеспечит лучшую надежность получена сообщгмкх, чем децен-/¡ралюояаюмя. *

Проведена оценка эффективности функционирования модульных УХИ.

Рассмотрены четыре клможкых взршт УГП;

. . * '

крнаит 1 - модули с трехюшктиш »грегатоы (Ц4итрал1рэа1иньм принцип г.о-сгроецкх); .

рзркгьт 2 - кодусь с двумоианкным фрегатом к полупровэд|1икоБым преобразователей (цапр&акзоазвиый прккцап построения);

гариг;т.- 3 - аодуль с двум* сгеткческн.»-! колупрссолкховыми преобразователями (д«»п1>хт«вса*инкм пршцдек построеких),

ьарваА.. 4 - с ^ г.о;".'Про'-'0Д.1''.*оъ:ун;1 пргобразеггте-

кспаяь^ую;ци^ промежуточное высокочастотное вреобргзоааьпе (комбинированный прикипи настроеккя). .

С ргпудьтгге эксиокг'чссмй эффект 3( пг эиедреиия четггртого ¡»риаита г с сравнению с ыркштом 1 а услоаньк рублях будет разе!!

•». - = ГЗ.Ї9ІeyS . да r‘. - -'З.'Р'ЭЗстрсш; ..

" ' \С? '

¡¡ ÍÍ7;í4'4 - f.!.-;..--ri

')V - — - 21155 руб. (21)

:Í0

То ttm «жсгогсчий гффтаг от виаяр'жкз УГД « «рииюхугочтша Bt-í»/UD4?tiOT* »*ым npfî'O.'ipÂ^onjiHîcM го г’i с УГП г'; '"гг'т:-: і .'X пр^о5££М^'!7*;ьЯА da

гахдыч ivf^Kí ,0 состав» г

■Э “ ~3д - = 579S PJ<¡. (22)

Ocies ньге теоретические и яуг wü**».«» pesyavrwti эмиэочгюла * «лезуникрм: і Покгага, что сущестяуюаве УГП СЭС рмякчто 5азіфг>*гяи*і имаэт so-^ыто«чос ггяичестао нсгочнихез э»"е«рй»как>5 ?«жргия, ?»иугэуз .-з, лаяався r?to5» гкіюазнкя. тго снижает нгдежность рвботы сисге**ы. 3 одних к -т •«». сяа»йках пря-меядаогс -¿олыпое шли"есі во преебриояїгетакіл усг5>"«сгв ргясгр iw«, «мекедях таыаеннмс гйнриты и массу. Это'.глает к счнкекига педеяихгги, ■< изгарям мояшо» ста s* ухузгаоита мчесгв* яі>**ту«чвсгсй iweynw, к jtwsvwk».» обидах Mi'jai в» соа-дгнпе и эксчзугтюопо тапк скстяи.

?.. Д-»язааэ, «то coirt^taeKSTscMMise прчобуедмгтеж}! гидаркчгякй энергия VTTI i*erftß?!SW5 с«сти м№".и>ттк:-га, «бея»«»» сг«*ями«1- «?ггвату*етявЯ -иегоги rt?r‘7tj.*-.esa}'!>'‘'', ec*.tww« к»вуяі«зЯ. кстетрукчз-тв и яслодьзоікімчз кззгрсзгтазцсаетр-•"••V, y~(««!fít»9i арч ре>я«я;к« сле:хі .к wrejzj*»» fR&m».

1, Cr.pt3»-.tww, дао чкиё ,:<я осзвртеняым ь címítcsíj tsiscrowwnioro лус-ие»уго»япп» г;гоб;-т- ваял« дм упяк«с< г»ргиткрот*.жкто swww пероюясга *<*”•2 mît.’ »to голйгяь кпол б'^-ї'ій, c5*çn^.vn;î3oa«fi яїжіучши? ^ъссг.гг5->р«пл»с ясує.- -t/m, зи-wae етч^мг.-е -^■гх'.у‘„ж^рс-г-’ ¡¡чтакиалчкаиическия «иказягклч.

>. Гк.{;г&кзии «vrojAKí я жтграги сгтвйсешш <чууг™п УГП САІ> «оч ^п.-ї'ск.імчч пг'тгєн •: ;vT'v.:»:.rr-\;..^y ¿f.r ; ?:и-,оя.иосп> выгх'рз conjHsavo -rmyrr/p СЛЭ ‘:o КГ’! 'р:г-з ï,>î“-s*wy«<a игсяы «Г^уоу.'угв УГП C/O грт; 'лдгг:чл і\-,чгга НИХЧ X0U!.40irrâ »«rwiwo* н прзсСр'*-> • vr-. ::3

> cryynyp^ VtTJ, нспоиь-íjer «"¿.jrs.r» :імп,', v-.i _ :j v.)?,■:■. ;■

.Ь'^ V' np "riCV'i''f;v.or .< - 'С:,

б.Прсоложсми пришиты постигни* иифрс&ой система угроалепия и:пхочас-ТОТНОП1 HMftCJ/TOpa при Ліобом ЗІЗСОКС бйїНИЙ , которые позволяет получать БЬЛЇОДИОС напряжения код}ля УТЛ с оіиосотсліяоґі нестабильностью частоты, равной относительной нсстабнльноста частоти кварцевого генераторі

fi-lO^+lO'7,

что Hiv.'oro прегшвает требомяня огосгетвекных меетропрлемнкхо» гкргіггерован-

НОГО ПиККНХ.

7.Помзако, что в модулях \ПІ с висоьочісготиьіи промежуточным преобразованием Д!ія различных режимоч эксплуатации существует особенность работы высокочастотных трансформаторов, ютора* долаэыь быть учтена при создании модуля та* называемым «запасом по индукции» да* силозых трансформаторов. Это увеличит надежность и эффективности работы вечтилгй зл счет исключения токовых перегрузок.

^.Доказано, что промежуточное высокочастотное преобразование в модутлх с минимальными мшеогабаритиыми показателями и высоким к.п.д. следует выполнять на частотах от 10 до 20 кГц. Использозаиие устройств, снимающих импульсную мощность потерь при переключении силовых полупроводниковых эдсметсз в высокочастотных инверторах ».одул*, позвахгт увеличить частоту промежуточное '«госразо ваша до 40 кГц. При этом КПД. кожиоумятшь'до 80%, а удельную иегсу снизить до

6 кг\кЁт ' .

. З Опредгхгяа стругтуриія кисжиосгъ различны» варкакгев г.острогкия УГП по модульному пркпцкпу и уешгевдеяо, что наибольшей шдссюстио ішшаш зада» чн с учетом логика прохождение с*гныа обладает докифадизоманаа и комбнии-ровшяые етрухтуры построения .' '

По мстфшим Діксертадізі опубкяї£а*;з«і следуюклг работа:

І.Атрощкнко В.А., Стгпура Ю Л, ЧйгликовзііД Предложения па построению установок праипфозансюго ізшиззі САЭ пуквггос усравиюкия кисших засяьее Сборнях таасо» дохладоа ка 3-й Н-Т конферотют Ракетккх ьой'-к.- Кржсгдар, 1995....164-16S.

З.Лтрошехсс БА, Степу раї Ю.П., Чйгямзлз НД Скстеыа упршшц ішхзр-TOpVM с промежуточны» ергобразована*. Сборкаa Tascos дсасягдоз ка 3-й Н-Т їоаферешвш Paxtnucc зсйс*. г. Крьсяодар, SWSr, с 166-167.

о

3. Атрогаенко BA, Стггтурі 10.П., ЧurrtfT.y*t Н.Д. Сіатто и оіпямішвя

ггстїм гвто::еииого *г::г~'’к*. Сбгрнмх тезнгоа гоклмо*

>:і 5-П IJ-T K0J!Îf7tHi»îîi Р.-потіл! « зі’су, ч. 2, Kp?j:"v»p, 1956г, с.126.

4. Стгиур Ю.П, Чнгликм» Н.Д ?»?*тсд гямжя іирзяиихмих мігиипіш не лей с сбічсй нїгипігчяккзиї^ сск^гсгм.. Сборах тетисоя двм&оов и* 4-й Н-Т (oi:‘-;m¡:h Рггггиы*: » "Sei. г. Kpzttnzz?,IPOér,, с. Мб.

5. Cr—,-;72 Ю.П., тЬ?глчком 5Ї.Д. Огям из г?;?;одз* к пяныгггшяо ет,чсстга упс/*-“»"«« ripî»Trfpo«K«}f* fffntrpat^tSr-tKKcH. ССвукот тстмсо» доымле» из 4-3 Н-Т ггкфергкцяя Рмїтйія эсГ;гх. г. Kjic!icrr.p, lïrir., с. 131

6. Читая*? ИД Огс&ямжгя рбяа ссаят вмсскечгсптшх трзкеформа-

toj»» «рк»бра*о?гпкм«9ге мгяула усздемси прмздфомдакэго ишпя м бяпкэс. C6offf»x ргферлп», ааячяре*»!^»« вмж*Л Сери* Б. Вмпусг íñ«¡?, БЗ m, -М. : ШІИ Î ÎO РФ.- 199S.

7.Атроа:гяко ВЛ, Ч'ягякгэм ИД, П«лм» МН. Сттухтур.ч»_1 вісгасносп, мо-

.-yri.:!!;» ycir.vos3x герянтирзючисго гяпаякя. Сборник pt-Jsepsroa, лгпонира мчи»« руамкмй. Сїркя К. Випуск Já43, і-kï..Vs Б3496, -М.: ЦВНИ MO PO.- 1938. ' '

в.Лтрйкгако B.A., Грягврза O.3., Kur' Н,Д UrpinfKTvnw использожш'ія іріхс^орутгсроз «fosaonos» «вмяотямм лдеем • снеге»« атаилмного äwh-íj>jc>ííS«?!í2*. . Сбортх ргфгр-íTC?, гхяжярозжит рутопнеек Серея Б. Вы n>«*»á3, waJ%B349S. -M.: ІфНН&!0?«.' I99S. . .

9. Ат^йиячеоB.A., Пымго M.H., "‘"г;. :¡;c*n ТІ Д Аіатя» пгртмтосї perywpo ?ÍK"« írjí ІХфОТИМПЮуЛДОСМ ИМуЯ'рСЗат'Н я’ГОДНОГО іашшя устш kowî гарї'гасрамянсго ,ч’{Т*яэт. Crf?» Б. Яыпуск ÍA43, яма.№ К3495, -М :

■ цян;імо?о.- ms.

!0Чи(.т:я.-;га ЯД Оітмюацк« счжгеего висеии*егоп*сго.рт»с^орнаторш

дад лрїобр^о^ттсльньк модулей yetjtswwss г^рэ^гт^фот^инодаг^'лчич с рро-зиз^уточнмм г'-коіочістстюте npíc6p-iwsan!Kra. Орч* S. Выпуск У* 43 цю К;ГЛ493,- М.: ЦШ!11 MO ГО.-К'Э! .

Рис. і. Срааненк® оо кшзссстмс иїточімкоз к преобразователей глсктркчеснгй экерги*, выполненных no различным структурних ckckîmi

V

і г*п rSrS

пі) п2і пЗї

■цІ2' 'т&І гЗЗ1

Риє. ¿Графики н ‘ к.ііа. в уды. ■

кой массы g s зз:ї;;:чг .-хтк er чзеїчтм проие»утсчноп> 'ірсойрлзованЕія

Г~1

І І ! '■ . it* .

УГП ■

("Чг^ТгЧ г*п г-1-» г^-і

пП г2! хМ зі12 в£2 п32

УГП-

0)

"1 Г~]

ні I М I (ні jfV

..j-i.і у і :

! y^ftíx.

j і і і X

і-1 і Г^“1 ( 'І Г і ! 1

-її! с?! ft31 пІ2 гг'*7

УГТг - З

а32

•‘ис. ЗХїрукгурії-jj сксвд ксст^содил £Tspv.c:i?w^ хе;;) г\гьіх >‘П I, vvu* оШпдач?««*

a - «одул а УГП„ рм - çcî-îp-i'wH модуль УГП.

ҐіС'К-'іНИК і COOÍ ЩС К;-?

j ПріїСйік: