автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.12, диссертация на тему:Разработка методики автоматизированного проектирования многофазных импульсных преобразователей постоянного напряжения

ТВ О.1

^ янв та

На правах рукиснси

Артамонова Ольга Михайловна

РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ АВТОМАТИКИ 'ОНАШ К)1 О ПРОЕКТИРОВАНИЯ М1101 ОФЛЗНЫХ ИМИУЛЬСИЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ 1КХТОЯ111Ю1 О НАПРЯЖЕНИЯ

Специальность 05.04.12 - "Силоиая июк 1|к>ники"

Автореферат диссергации на сонскапно ученой ост ин кандидата технических наук

Москва 1997 г.

Работ выполнена в Поволжском институте информатики, радиотехники и сня ш (11ИИРС, г. Самара).

! 1аумимй руководитель:

Доктор технических наук, профессор А.Ф.Кадацкий Официальные онпонешы:

Доктор технических наук, профессор, ..........

'иен-коррссиондент Академии наук РФ Н.И.Мелещин

Кандидат технических наук,

доцент Iii7..Чаплыгин

Неду шее предприятие: MIIIIO "I амма" (г.Москва) Зашита состоится W8i. в аудитории

в Л час. на месдании Диссср1аш1онпот Сонета Д 053.16.13 при Московском шергетическом институте (техническом университете). С диссертацией можно ошакомии-ся » научно-юхнической библиотеке Московскою энергетического института.

Оныоы в двух жземнлярах, заверенные печатью учреждения, просим направлять но адресу: 111250, Е-250, Москва, ул.Красноказарменная, д. 14, Ученый Совет МЭИ.

Автореферат разослан fy^r: 1497 г •

Ученый секретарь

Диссертационного Совета Д053.16.13 к I п.. доцент

/-fölfv^A.i^ И.Г'.Буре

(Н.ЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА l'AliOTI.I

Актуальность работы. I 1ри разработке преобра шпателей электрической энергии, например, для шскэропнглпич нотребтелей (сонремеиной ;iiin;ipaiy|ii.i связи, вычислительных и радио шекфонных ус фойе 1 и и ciicicm, »ленфоприио-да, электро-и радиооборудования и тп.) с значительными потребляемыми токами, особое внимание заслуживают вопросы, связанные с повышением ка-чеова электрической эперши, с уменьшением шери-чичсских noicpi. самою преобразователя и увеличением cru удельной мтциоош Ппжная роль в решении лих задач »i>ui»i'.k-icm iiîi yci|Miiicina и снск'мы торичнш ii uick ipoinn.i-ния на основе преобразоваэ слей iiociwsiiikho напряжеппн с имнульсиым способом регулирования и преобразования элеотроэнер! ии

Известно исполнение устройств силовой преобразовательной техники из нескольких, меньшей мощности, в том числе с многофазным способом функционирования , называемых многофазными импульсными преобразователями (МИЛ).

Рядом авторов показано , что МИП сохраняет все положительные свойства преобразователей модульной структуры с однофазным принципом преобразования (ОИП). Например, N параллельно включенных но входу и выходу преобразователей - силовых каналов (СК), позволяют уменьшить пульсации ю-ков и напряжений на входе и выходе МИП, что н синю очередь приводит к уменьшению объема реактивных элементов сглаживающих фильтров, увеличению удельной мощности МИП в целом.

По сравнению с традиционными однофашыми преобразователями МИП янляются более сложными в струкзурном и схемотехническом отношении и характеризуются с одной стороны новыми принципами схемотехники и новыми способами управления, а с другой - спецификой электрических процессов

Поэтому, несмотря па множество уже решенных вопросов но исследованию однофазных импульсных преобразователей и возможности использования роулылтов этих исследований при анализе и кроссировании МИП, сущссiпуст еще ряд проблем, присущих лишь многофазным структурам прсобразовагс-лей, которые сдерживакэт широкое их использование на практике.

Результаты известных исследований электрических процессов МИП с СК традиционного типа не позволяют проводить требуемый комплекс расчетов при решении задач исследования и проектирования (особенно r части разрывного режима работы, возможности использования любого из наиболее известных типов СК). Далеки от завершения и проблемы разработки эффективных математических моделей, ориентированных на широкое применение ЭВМ. Отсутствует математическое и программное обеспечение, позволяющее автоматизировать процесс исследования при анализе и синтезе МИП.

Таким образом, дальнейшее исследование процессов функционирования и разработка методики автоматизированного проектирования МШI с заданным

качеством выходных напряжений и высокими удельными показателями по массе и объему с использованием новых подходов, ориентированных на эффективное использование вычислительной техники, является актуальной проблемой

Работы но (смс выполнялись в соответствии с межотраслевыми и отраслевыми профаммами "Монолит", "Десна", "Энергия", "Энергия АТМЗ", являлись составной частью работ, проводимых по планам важнейших НИР и ОКР нескольких отраслей народною хшяйстна.

1 куц» tiaOoi ы iciKjiio'i.'icic* в pa ip;if«»TKc методики исследования и проектирования многофазных импульсных преобразователей постоянного напряжения с р,«личными тинами силовых каналов, ориентированной на автоматизацию расчетных процедур.

В соответствии с поставленной целью были приняты следующие направления исследований:

- анализ особенностей структурного построения и функционирования МИМ, особенностей математических моделей для их автоматизированного проектирования;

- исследование электрических процессов в силовых каналах различных union исполнения при разрывном и безразрывном режимах работы, разработка обобщенной математической модели;

- исследование электрических процессов МИГ1, разработка обобщенной математической модели;

- разработка алгоритмов и npoi-рамм для анализа электрических процессов МИН;

- исследование особенностей и оценка качества электрических процессов МИ) 1 с различными типами силовых каналов;

- разработка методики, алгоритмов и программ для решения задач автоматизированного проектирования МИП на основе полученных обобщенных ма-■ емашческих моделей.

Методы исследования. Для решения поставленных в работе задач использованы методы теории электрических цепей, получили дальнейшее развитие методы математического моделирования электрических процессов преобразователей постоянного напряжения - при разработке математических моделей тлсктрическнх процессов, использованы отдельные положения теории оптимизации и методы цифрового моделирования - при разработке алгоритмов, составляющих вычислительную основу предложенной методики исследования и проектирования.

Достоверность научных результатов обеспечена применением математических методов анализа и моделирования, использованием различных спосо-

бов решения одной и юй же задачи, а шкжс рсчулыаыми эксплуатации программного обеспечения на промышленных предприятиях

Научная повита работы заключается в следующем

1. Предюжена понач мстднка анализа -(лскгрических процессов к ид-нофазных. и многофазных. импульсных нреобразопаселях с ШИМ-ре1"улированисм . отличающаяся тем, что в качсоис исходного ба итого параметра выбрана длительноен> интервала времени (и характеризующего ст коэффициента паузы), в гсчение которою исктрнчеекая >нс|>1 ия в дросселе сглаживающею фильтра силового канала о1суто иусч, чю пошоляо с единых полиций проводить анализ многофазных и одиофашых импульсных преобразователей при разрывном н безразрывном режиме раСнмы.

2. Разработан и новые маюи.тжчсскне молоти ыектрических процессов МИН с ШИМ-рсгудщхжаписм , обобщенные ш ««стельно разрывною и Окч-разрывного режима работы и относительно восьми тииои основных наиболее известных схем силовых каналов, ноиюляюшие определяп. основные параметры и показатели качества элекфического процесса МИ11. а шкжс отдельною силового канала (или однофазного импульсного нреобраювателя).

3. Получены аналитические соотношения, позволяющие оценить качество электрических процессов МИГ1 с различными типами силовых каналов (абсолютные пульсации, коэффициенты пульсаций, коэффициенты сглаживания структуры по току (напряжению) на входе и выходе), в км числе в "особых " точках, при коэффициентах накопления кратных к/Ы, где к - номер силового канала, N - число силоиых каналов.

4. Выполнены исследования электрических и|х>исссои МИП с силовыми каналами восьми типов схем, произведена оценка нокашзелей качества модульных импульсных преобразователен с однофазным н мноюфашым принципами функционирования; выявлены особенлосж МИН при функционировании с разрывными и безразрывными токами.

5. Предложены методика, алгоритмы и профачмы проектирования МИЛ, составляющие вычислительную основу ;ии авзочажзирояанного нлра-мефического анализа 11 синтеза, отнимающиеся 01 изпеетых компактностью, простотой, быстродействием.

Оснопные практические поулыаты.

1. Предложенная методика моделирования составляет основу для рафа-богки математических моделей элогфических процессов преобразователей модульной структуры (и однофазных, и многофазных), обличающихся типами схемотехнической реализации силовых каналов; позволяет оценить качесгво »лектрнческих процессов клх МИП, так и ОИН.

2. Полученные в работе математические модели электрических процессов МИП ориенгщюваны на широкое использование ')НМ; распространи-

кэтся на однофазный и многофазным принцип преобразования, на различный тин С К с ШИМ-регулированием.

3. В результате проведенных исследований выявлены особенности МИН, препятствующие практической реализации устройств данного класса, предложены рекомендации по их использованию.

4. Разработанные методика, алгоритмы н программы могут использоваться для практического проектирования и исследования как традиционных импульсных преобразователей напряжения, так и устройств преобразовательной техники с улучшенными показателями качества - многофазных импульсных преобразователей.

5. Теоретическая и практическая значимость диссертации подтверждается внедрением математических моделей, методики проектирования и про-|~раммного обеспечения для автоматизированного проектирования МИП (акты о внедрении ряда предприятий прилагаются к диссертации).

Но материалам диссертации опубликовано 16 печатных работ, из них 9 научных статей, 4 тезисов докладов, 1 авторское свидетельство, 2 депонированные рукописи. Основные положения работы докладывались и обсуждались на кафедрах "Промышленная злектроника"-МЭИ, "Электропитание устройств свя-зи"-МТУСИ, "Электропитание устройств связи"- ПИИРС (г.Самара), на семинаре "Вторичные источники питания для аппаратуры связи" Научного совета АН УССР по комплексной проблеме "Научные основы электроэнергетики" , на Российских научно-технических конференциях (Самара, 1994-1997 г.), на ежегодных научно-технических конференциях и семьнарах в ПИИРС (Самара, 1982-1997 гг.).

Структур« и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Содержит 167 страниц основного текста, 37 рисунков на 25 страницах, 12 таблиц на 18 страницах, 62 страницы приложений; список литературы содержит 159 наименований на 15 страницах.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность и практическая значимость научно-технической проблемы, решаемой в диссертации, сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе рассмотрены принципы построения и функционирования преобразователей модульной структуры. При многофазном режиме работы электрические процессы в к-ых СК синхронны, но не синфазны, и смещены во времени, например, на интервал Т„=Т/Ы (где Т - период электрических процессов в отдельно взятом к-ом СК). ^го приводит к существенному изменению

процессов в общих цепях протекания токов (на входе и ни ходе мреобрамжп геля). Ток, потребляемый преобразователем от первичною источника электропитания при многофазном режиме работы, становится безразрывным, имеет меньший уровень переменной составляющей, частота пульсаций увеличивается в N раз.

Наиболее полно достоинства многофазного принципа преобразования электрической эиергии постоянного напряжения проявляются при параллельном включении СК по входу и выходу как показано на рис.1. Поэтому в качестве базовой, в том числе и для сравнительной оценки однофазного и многофазного принципов преобразования электрической шергии, выбрана структурная схема, приведенная на рис. I.

Традиционным является ре1улированис посредством широт ио-импульсной модуляции (ШИМ). В работе рассматриваются наиболее известные технические решения преобразователей постоянного напряжения: гальванически связанные (без трансформаторной развязки): понижающие (у~1), повышающие (у=2). инвертирующие (у=3); гальванически развязанные (с трансформаторной развязкой): однотактные (с прямым (у 4) н обратным (у=5) включением диода), двухтактные (с выводом средней к>чки трансформатора (у 6), мостовые (у=7), полумостовые (у 8)).

ИПП

с:к i

|СК 2

СК N

Рис I Структурная схема модульнот преобразователя: ИПП-источник первичного шггания, Н - нагрузи

Показано, что при исследовании МИП можно ограничиться рассмотрением симметричных электрических процессов.

МИН характеризуются как "сложные" и "большие" системы, основные этапы проектирования которых должны быть автоматы1тированы. В данной работе задача выбора и оптимизации структуры МИН но ставится, рассматриваются вопросы параметрического анализа и синтеза.

Общие принципы организации комплекса программ для обеспечения автоматизированного проектирования модульных преобразователей постоянного напряжения (в том числе МИП) состоят в следующем.

1. Необходима организация отдельных профамм для анализа и для синтеза параметров преобрачонаттелей на одном и том же -иапс исследования его характеристик.

2. Комплекс должен обеспечивать проектирование не одного, а ряда устройств различного схемотехнического решения. В качестве объектов проектирования следует рассматривать не только новый , наиболее перспективный

класс yciponcra - МИН , но и традиционные однофазные импульсные преобразователи модульной и немодульной конструкции.

3 Отдельные тганы проектирования должны быть взаимосвязаны. '>га взаимосвязь обеспечивается сквозным потоком информации, непротиворечивым списком идентификаторов, единой средой программирования и отображается единым алгоритмом.

4 Основные процедуры и операции должны быть унифицированы. Задачи унификации - упорядочить информацию, сократить разнообразие расчетных процедур и операции, используя, например, обобщенные по различным признакам математические модели, исключить дублирование. Унификация должна расчленить комплекс на множество компонентов (программных модулей) с уче-п)ч возможности обеспечения нх вложенности друг в друга, что позволит создать наиболее четкую и рациональную структуру комплекса.

5. Алгоршмическая организация комплекса должна позволял, выделять (нлельные программные модули с вложенными в них подпрограммами более 1л>Гтко1 о уровня детализации для осуществления наиболее крупных этапов анализа и синтеза в автономном режиме.

I 1редложсн алгоритм основной профаммы комплекса, реализующий ло-I iikv шаимодейсгвия отдельных задач автоматизированного проектирования МИН.

Показано, что применение для решения задач проектирования МИП универсальных программ, использующих методы автоматизированного проек-шрования различных схем не рационально, поскольку здесь не учитывается мпогофанная специфика конкретного класса схем (многофазных и однофазных импульсных [феобраюватедей) с учетом особенностей силовой преобразовательной техники.

Приведены результаты анализа известных математических моделей ыекфическнх процессов МИП. Выявлено, что существующие математические чо-чели при их использовании для автоматизированного проектирования МИП имекп ряд сущее-темных целоеiaiкон, чю сдержииасч автоматизацию процессов проектирования и, следовательно, более широкое использование этого класса устройств в силовой преобразовательной технике.

Ilo шорой i.mtte предложена мелодика анализа электрических процсе-соп н МИП, в которой в качестве исходного базовотх) параметра выбрана дни-ic.ii.ihk; 1ь интервала времени (и х<|рак1сризующий сс в относительном виде коэффициент паузы К„), в течение которой электрическая энергия в дросселе олажи дающего фильтра С К отсутствует.

На интервале 0- 1- Г„ выделяются ipynnu щюсселсй, накапливающих электрическую энергию - pi ((„-время накопления, К„-U/T-коэффициент накопления) . возвращающих - bi (t.-врсмя возврата, К,- t/Г-коэффициент возврата), а 1-зк/кс г.\ - дросселей, энергия коюрых равна нулкХ!,,-время паузы, K„~t,i/T-ко*|и|ишиен1 паузы) для интервала ЛЬ нарастания выходного тока i^t) и,

аналогично, рЬз, - для итсрвала спала ¡„„(I) Ьо дслае! возможным описание юка дросселя С К ¡ц(|) как 1ц(1) 1(1,..,|,.1„,.Р| Р>.1>|,Ьг,*|./;.1), где I,,,,,,-минимальнмй тк дросселя, 1т -рашах пульсаций юка дросселя. Тогда процессы на входе и выходе МИН \ioiyn бьпь определены мере» МО, например, дли 1М,,(1) - выходного тока МИН с ("К понижающего типа - ¡липшем:

N

•'«.(О - 2 МО к-|

Указанный подход явился основой для р;нр.||>о1кн обобщенных математических моделей, представленных в данной работе

Получены и исследованы аналишчсскмс выражения, описывающие

Таблица I

I кжача гаш качества электрического процесса МИП, ОИ11

11яимснов8ние ираметра

Размах пульсаций тока потребления

Ток потребления средний

Ко »ффмцнегп

пульсаций на входе

Размах нуяьс тока нагрузки

Коэф пульсаций на выходе

Кгоф сглаживания на входе

Коэф сглаживания на выходе

С)5о-

«184

'пер,

Л

Л1., А

Индекс

у ".з

У-2

У 1 у-2 У 3

У 4А 7.Н

_____

V Н.'«.7.Х У 2

У-3.5

у 1,6.7.8 у 2,3,5

У" 1,4,6.7,*

У'2,3,5

У 1,1,4 8

у;-2_____

У 1,4,6,7.x

Расчс 11 кн' и» 1 нш || сн и с

МИН

и, - и

I,

(I™. » I») К.,,

ОНИ

N0™ ' I.) N1™ N0™/ |„)К„,Г

N О -К„>/(1 -К.-К.) К, и N/< I К. - К„ ) К., 1„, N К.г /(I - К„)

______Кц-Мпк К./П К>К„)___________

и К'..хи. '1..)/(Ж.1„,Ч) [ (1.,."1„К1 К.Й.'К.Ы

/(2Ы1к1(1-К.)) !

(1-К.-К.Х1,.М„У(2М.кК.) (I-К.-КпН1гоН„)/21мК,

I, - Т N1,

I.» И„ I N(»».<1«)

(и' цдгмц) _

N

Уи/п^ь.ч™.!

1„М/(I, -!,.,„„) N

1-/<2и) (!„«,'1*У(2и)

I I

в

параметры и показатели качества электрических процессов, в отдельном СК, ОИП и МИП, основанные на обобщенных математических моделях (таблца 1).

Исследованы особенности и получены условия равенства нулю (минимальному значению) пульсаций тока (напряжения) во входных и выходных цепях МИП при разрывном и безразрывном юке дросселя СК в "особых" точках, в которых коэффициент накопления кратен величине кЛЧ и может наблюдаться резкое снижение переменной составляющей юка вплоть до нуля. Например, для обеспечения А1Д К„) 0 в режиме разрывных гоков дросселя (Л)|Г

пульсации входного тока) при у :2, необходимо, чтобы К„=к/]Ч;1,*=каТЦ,ЛШ2 Получены аналитические соотношения для оценки показателей качества электрического процесса в "особых " точках.

11олучены и исследованы аналитические соотношения для регулировочных характеристик МИП с различными типами СК , обобщенные относительно разрывного к безразрывного тока дросселя.

Показано, что результаты расчетов, полученные при использовании предложенной в диссертации обобщенной аналитической математической модели и полученные методом моделирования во временной области совпадают с достаточной для инженерных расчетов точностью.

Третья глава посвящена исследованию особенностей электрических процессов многофазных импульсных преобразователей с различными типами силовых каналов.

Предложены алгоритмы про!*раммы расчета параметров электрическою процесса в отдельном СК (1Р) и МИП в целом (ЕЬР, рис.2). Блок расчета параметров р|, р2, Ьк Ь2, 7.2 выделен в программе Е1,Р как подпрограмма "Р". В блоках 7-41 определяются показатели качества электрического процесса МИП, сснгнкпстиуюише таблице I. Алгоритм расчета показателей качества электрического процесса МИП имеет свои особенности, связанные с наличием особых точек при определенном сочетании параметров преобразователя. При необходимости определить показатели качества на входе МИП следует положить 1<1 1(б.кж 7). [¿ели расчетное значение параметра КО не равно 1 (блок 8), для заданного типа СК производится расчет размаха пульсаций тока на входе МИП Д1„, еоо| нсгс|нующих коэффициент пульсаций К|1и, коэффициента сглаживания структуры Б,,. Если качество электрического процесса на выходе оценивать не следует, то Я2=0 (блок 29) и работа программы ЕЬР заканчивается. Если в исходных данных зафиксировано И2=1, то начинается процесс расчета показателей качества на выходе МИП. В блоке 30 проверяется, соответствует ли расчетное значение К„ окрестности особой точки. Когда особых точек нет, Я0=0 (блок 30), и процесс расчета начинается с блока 31, где проверяется принадлежность СК к типу у=1,4,6,7,8. Процесс расчета продолжается.

I 1редложсн алгоритм для решения задачи исследования зависимости показателей качества электрического процесса МИП от коэффициента накопления в диапазоне .

Выявлены специфические особенности электрических процессов МИП с различными типами силовых каналов при функционировании и с разрывными , и с безразрывными токами дросселей. Определены области функционирования в зависимости от характера потребляемого МИП тока, тока нагрузки и характера тока отдельного силового канала. На основании результатов исследований предложены методики и алгоритмы выбора параметров МИП, предназначенные для использования в комплексе программ автоматизированного проектирования.

Рис.2. Алгоритм программы ЕЬР

Испольюванис силовых каналов с гальванической развязкой не влияет пи чинкиIСЛ1.НЫС пульсации и ко х|>фициенты сглажинлпич структуры но входных и выходных цепях иреоораювшеля. Однако, выбирая оптимальный коэффициент 1рансформа11ии ("1С по полученным аналитическим соотношениям, можно подобран, (н режиме стоилиикни) такую регулировочную характсри-С1ику, при коюрой абсолкнные и относительные пульсации выходною тока (напряжения) будут минимально возможными.

Предложены методика и алг оритм проект рования МИН с СК различною типа с гальванической развязкой и без нее. Выявлено, "гго у МИН с ( К повышающей) и инвертирующего типа в отличие от МИН с СК понижающей) I и па функция зависимости коэффициента пульсаций выходного тока К|1(( о г индуктивности Ц (и тока нагрузки СК) экстремумов не имеет ни при каких значениях коэффициентов накопления Максимальное значение КП11 наблюдаемся при максимальном коэффициенте накопления К,ЦШ1Х. На основании этого при проектировании МИН с ограничением на К,,,,..,,, выбор параметров СК можно осуществлять при К„-~ Км™,.

Четвертей г лава посвящена разработке методики автоматизированного проект ирования МИН, вопросам организации комплекса профаммного обеспечения. организации отдельных алгоритмов и программ.

11рсдставлсны информационная модель и алгоритм, соответствуипций с<|юрмулироваш1ым принципам организации комплекса и отображающий наиболее крупные гглмы процесса проектирования. Предлагаемый вариант комплекса отличается обоснованной логической взаимосвязью решаемых задач, сквозным погоком информации, высокой степенью унификации расчетных процедур; наличием специальной программы компонующего ключа, позволяющей автоматически компоновать отдельные профаммные модули в зависимости от содержания задачи

кокге

мого ] [_ могт J

[ 0/1

, ! .....1П

пши | I ВЛ/АПК|

I

ГШ

Рис.3 Информационная модсльпрограммы М1Р Рафабоганм и обоснованы информационная модель, отображающая "ч легализации процесса проектирования (рис.3) и алгоритмы автономного поектнрования МИН ( ОИН) на основе расчета параметров электричс-

скою процесса, энергетических и массо-габаритныч характеристик. Па рис.3 KONTR - контроль ввода исходных данных; HANK - ряд программ, содержащих справочные данные используемой элементной базы, М1РЛ - анализ электрических процессов, энергетических и масо-габаригнмх показателей МИП; MIPS -выбор параметров электрического процесса с последующим расчетом энергетических и массо-габаритных показателей; VA - анализ геометрического оГп>ема МИП; KPD - расчет энегретических характеристик; МО IT - расчет электрических и конструктивных параметров трансформаторов; MOTD - расчет электрических и конструктивных параметров дросселей; HA7ASR - параметры стандартных сердечников для моточных элементов; НЛ/ЛРК - параметры стандартных рядов намоточных проводов. Разработанные npoipaMMbi позволяют оценить характер электромагнитных процессов, получил» данные по ожидаемому кпд, удельной мощности, выбрать параметры силового канала и МИП в целом.

Приведены примеры практического использования предложенных методик, алгоритмов и программ, подтверждающие их эффективность при решении различных задач анализа и выбора параметров рассматриваемых в работе МИП.

Выводы по диссертации

1. Разработана новая методика анализа электрических процессов в однофазных и многофазных импульсных преобразователях с ШИМ-регулированием , позволяющая с единых позиций проводить анализ (проектирование) многофазных и однофазных импульсных преобразователей при разрывном и безразрывном режиме работы.

2. Разработаны новые математические модели, получены аналитические выражения, описывающие электрические процессы как в отдельном СК, так и МИП в целом. Полученные аналитические выражения являются обобщенными как относительно тина СК МИП, гак и относительно режима работы СК (разрывный или безразрывный), следовательно, достаточно компактными и удобными для автоматизации расчетных процедур.

3. Получены и исследованы аналитические соотношения для расчета показателей качества электрического процесса функционирования модульных ОИП и МИП, а также соотношения, учитывающие специфику электрических процессов МИП с различными типами СК, основанные на обобщенных математических моделях.

4. Проведены исследования электрических процессов многофазных импульсных преобразователей с СК различного типа и выявлены их специфические особенности при функционировании с разрывным и безразрывными токами. Показано, что в преобразователях модульной структуры с однофазным принципом преобразования и любым типом СК эффект фильтрации переменных составляющих на входе и выходе отсутствует, в то время как с многофаз-

нмм - с увеличением числа силовых каналов N фильтрующие свойства вофас-|аюг

5 Исследованы особенности МИП в "особых" точках, предложена методика алгоритм и программа выбора оптимального коэффициента трансформации гальванически развязанных С К МИП, обеспечивающая минимум пульсаций тока (напряжения) на выходе преобразователя в заданном диапазоне изменения напряжения первичного источника питания. Исследованы особенности регулировочных характеристик при переходе к разрывному току дросселя СК.

6. Предложены алгоритмы для расчета параметров и показателей, харак-■ сризующих качество электрического процесса как отдельного силового капала, Iак и модульных однофазных и многофазных преобразователей. Разработанные в соответствии с предложенными алгоритмами программы отличаются от известных компактностью, простотой, быстродействием.

7. Сформулированы основные принципы подхода к разработке комплекса программ автоматизированного проектирования МИП. Предложен алгоритм основной программы комплекса, разработана информационная модель, отображающая состав его компонентов, специфику решения задач автоматизированною проектирования модульных преобразователей. Предложен алгоритм, взаимосвязывающий наиболее крупные этапы процессов параметрического анализа и синтеза.

8. Сформулированы принципы организации автономного режима работы программ автоматизированного проектирования МИП. Разработаны и обоснованы информационная модель и алгоритмы автономного режима проектирования МИП (модульных ОИП) на основе расчета параметров электрического процесса, энергетических и массо-габаритных характеристик. Предложенные в рабгпе алгоритмы и программы могут использоваться для практического проск-шровани* и исследования устройств преобразовательной техники с улучшенными показателями качества - многофазных и однофазных импульсных преоб-раювагелей с различными типами силовых каналов.

У 11а основе теоре мческих исследований, изложенных в диссерзаци-онной работе, создано программное обеспечение для автоматизированного проектирования, достоверность и эффективность которого подтверждены экспериментальной проверкой и результатами его эксплуатации на промышленных предприятиях. Внедрение программного обеспечения в производство позволяет значительно сократить сроки разработок, повысить технико-экономические показатели устройств и систем электропитания и электроснабжения с многофазным принципом преобразования электрической энергии.

Работы, опубликованные по теме диссертации

). Кадацкий А.Ф., Артамонова О.М. Электрические процессы в регули-■»еобразопи юлях постоянного напряжения при рязывном и без раз-