автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.05, диссертация на тему:Развитие теории и практика создания источников вторичного электропитания нового поколения для систем управления и средств вычислительной техники

1 I

Б С А

1 О фРЯ {СО^ „

1 - - > - На правах рукописи

УДК 621.3; 681.3; 622 ЗАТИКЯН Георгий Павлович

РАЗВИТИЕ ТЕОРИЙ И ПРАКТИКА СОЗДАНИЯ ИСТОЧНИКОВ ВТОРИЧНОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ ДЛЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И СРЕДСТВ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ

ТЕХНИКИ

Специальность: 05.13.05 — «Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва 1998

Работа выполнена в Московском государственном горном университете.

Научный консультант докт. техн. наук, проф. ПЕВЗНЕР Л. Д.

Официальные оппоненты: докт. техн. наук, проф. РОМАШ Э. М., докт. техн. наук, проф. КОСТИКОВ В. Г., докт. техн. наук, проф. ДОМРАЧЕВ В. Г.

Ведущее предприятие: Московский научно-исследовательский институт приборной автоматики (МНИИПА).

Защита диссертации состоится 17.02.1998 г. в 16 час. на заседании диссертационного совета Д.063.68.03 в МГИЭМ по адресу: 103098, Москва, Б. Трехсвятительский пер., 3/12.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного института электроники и математики (МГИЭМ).

Автореферат разослан « . . . »..... 1998 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

ИЖВАНОВ ю. Л.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Непрерывное совершенствование схемотехники и технологии производства радиоэлектронных функциональных устройств систем управления и средств вычислительной техники выдвигает на передний план актуальную научно-техническую проблему электромагнитной совместимости источников вторичного электропитания (ИВЭП) с питающей сетью и нагрузкой.

Эксплуатация современных ИВЭП, обладающих исключительно низким входным сопротивлением, часто, при несимметричных режимах работы силового трансформатора, сопровождается аварийно высокими токовыми перегрузками—экстратоками.

С другой стороны, современные ИВЭП, обладая низкой динамической стабильностью выходного напряжения, не обеспечивают бесперебойного функционирования системы «ИВЭП — потребитель», приводя к отказам и сбоям средства управления и вычислительной техники.

Для решения задачи обеспечения живучести системы «ИВЭП — потребитель» в настоящее время намечаются два пути.

Первый путь заключается в использовании комплектующих изделий с повышенными электротехническими характеристиками и перегрузочными способностями.

Второй путь, который можно считать предпочтительным, заключается в изменении конфигурации структурной и электрической схем, а также физической основы элементной базы регулирующих элементов так, чтобы исключить возможность появления аварийных переходных процессов, приводящих к выходу из строя элементов как самого ИВЭП, так и потребителя— систем управления и средств вычислительной техники. Одновременно с этим следует обеспечить нормальное функционирование питаемого устройства за время кратковременных провалов напряжения питающей сети и динамического изменения тока нагрузки.

В настоящее время недостаточно внимания уделяется разработке простых и надежных способов регулирования мощно-

сти в ИВЭП с бестрансформаторным входом на базе нерегулируемого инвертора автогенераторного типа, обладающего повышенной надежностью и низкой стоимостью по сравнению с регулируемым инвертором.

Недостаточно широко используются также регулирующие элементы, выполненные на базе синхронных магнитных ключей, которые превосходят полупроводниковые по таким важным параметрам, как КПД и надежность. Способность этих регулирующих элементов выдерживать большие перегрузки по току и напряжению исключительно важна для электропитания систем управления и средств вычислительной техники.

Недостаточно проработаны вопросы электромагнитной совместимости ИВЭП с питающей сетью и нагрузкой при динамических возмущающих воздействиях.

Надежность функционирования системы «ИВЭП — потребитель» должна определяться не только средним временем между отказами самого ИВЭП, но и его способностью предотвращать сбои и отказы питаемых систем управления и средств вычислительной техники во время переходных процессов, вызванных возмущающими воздействиями на ИВЭП как со стороны питающей сети, так и со стороны нагрузки.

Таким образом, для надежного функционирования и обеспечения живучести системы «ИВЭП — потребитель» необходимо решение задачи подавления возмущающих воздействий— помех, действующих на ИВЭП в виде провалов и скачков напряжения питающей сети вследствие коммутаций силового оборудования, питаемого от той же сети, а также со стороны нагвузки в виде импульсного характера тока потребления от ИВЭП.

Особенно остро вопрос электромагнитной совместимости возникает при питании ЭВМ от сети общего назначения, которая обычно имеет значительные динамические отклонения напряжения и существенно засорена различными помехами. Согласно исследованиям компании Bell Labs, кратковременный провал напряжения «Sags» или понижение напряжения, «brownouts» являются причиной почти всех возможных проблем с электропитанием, приводящих к блокировке клавиатуры и потере данных.

Обеспечение электромагнитной совместимости ИВЭП с нагрузкой при импульсном характере тока потребления систем управления и средств вычислительной техники, является актуальной задачей для импульсных ИВЭП, обладающих ограниченной полосой пропускания частот системы автоматического регулирования.

Таким образом, создание перспективных ИВЭП нового поколения, обладающих электромагнитной совместимостью с питающей сетью и нагрузкой, позволяющих устранить аварийные экстратоки, компенсировать возмущающие воздейст-

вия в виде провалов питающего напряжения и импульсного характера тока нагрузки и обеспечить требуемую динамическую стабильность, а также надежность функционирования системы «ИВЭП — потребитель», является актуальной научно-технической проблемой, решению которой посвящена настоящая работа.

Целью работы является развитие теории и создание научных основ разработки ИВЭП нового поколения, необходимых для современных систем управления и средств вычислительной техники, отличающихся высокой электромагнитной совместимостью с питающей сетью и нагрузкой, высокой надежностью и КПД, не оказывающих негативного влияния на экологию окружающей среды.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие научные задачи:

определить взаимодействие ИВЭП с питающей сетью и выработать условия безэкстратоковой работы;

определить структуру ИВЭП с бестрансформаторным входом, обладающего безопасными безэкстратоковыми переходными процессами;

определить способы физической реализации условий безэкстратоковой работы для перспективных ИВЭП нового поколения;

разработать метод компенсации кратковременных провалов напряжения питающей сети на входе ИВЭП с бестрансформаторным входом для обеспечения надежного функционирования системы «ИВЭП — потребитель»;

обосновать необходимость активного параллельного корректирующего звена для повышения динамической стабильности выходного напряжения ИВЭП;

определить структуру и условия работы активных силовых корректирующих устройств, необходимых для повышения динамической стабильности ИВЭП при скачкообразных возмущающих воздействиях, и разработать способы реализации внутренних источников резервной энергии.

Методы исследования.

Научные положения разработаны на основе теории электрических и магнитных цепей, теории автоматического регулирования и математического моделирования с помощью специальных пакетов компьютерных программ PSPICE, MSIM, MARS.

Достоверность научных результатов, изложенных в работе, подтверждена экспериментальными исследованиями, патентной экспертизой и внедрением в промышленность России и стран СНГ, а также длительной эксплуатацией в составе изделий действующих объектов.

Решение поставленных задач привело к результатам, которые обладают научной ценностью и практической полезностью.

Научная новизна результатов работы состоит в том, что: определены условия реализации безэкстратоковой работы ИВЭП с регулирующим элементом, работающим в режиме фазового регулирования и широтно-импульсной модуляции;

разработаны основы создания безэкстратоковых структур ИВЭП нового поколения, обеспечивающих электромагнитную совместимость с питающей сетью и нагрузкой с учетом специфических свойств используемой элементной базы, позволяющих получить новые функциональные качества, обеспечивающие безотказность работы системы «ИВЭП — потребитель» и безопасные режимы работы при динамических возмущающих воздействиях на ИВЭП;

обоснована актуальность применения метода компенсации кратковременных провалов напряжения питающей сети с использованием резервной энергии емкостной накачки, обеспечивающего бесперебойное функционирование систем управления и средств вычислительной техники;

аналитически и экспериментально доказано, что способ активной силовой коррекции в прямом тракте импульсной системы автоматического регулирования ИВЭП обеспечивает безынерциоиность подавления всплесков и компенсацию провалов и, следовательно, высокую динамическую стабильность выходного напряжения при скачкообразных возмущающих воздействиях на ИВЭП со стороны питающей сети и со стороны нагрузки.

Практическая значимость работы состоит в том, что ИВЭП нового поколения

обеспечивают высокую электромагнитную совместимость с питающей сетью и нагрузкой без снижения высоких удельных массо-габаритных показателей мощности;

позволяют безотказно работать элементам и устройствам систем управления и средствам вычислительной техники при провалах питающего напряжения вплоть до нуля с длительностью до 6—15 периодов частоты напряжения питающей сети без существенного увеличения габаритов и массы ИВЭП в целом;

дают возможность исключить дорогостоящие, обслуживаемые и экологически вредные из-за наличия в них химического источника энергии источники бесперебойного электропитания системы «on-line» для компенсации кратковременных провалов питающего напряжения.

ИВЭП, разработанные на базе научно-технических предпосылок, приведенных в работе, выпускались на различных ■предприятиях России и в странах СНГ, испытывались и экс-

плуатировлись в составе изделий реальных объектов. В том числе: Всероссийский научно-исследовательский институт радиотехники, Москва; завод «Энергоприбор», Москва; Ленинградское научно-производственное объединение «Электрон-маш», Санкт-Петербург; Государственный ордена Трудового Красного Знамени проектный и конструкторский институт «Проектмонтажавтоматика», Москва; Брянский машиностроительный завод, Брянск; Лианозовский машиностроительный завод, Москва; Сормовский завод «Электромаш», Нижний Новгород; Одесский судоремонтный 'завод им. 50-летия Советской Украины, Одесса; Калужский научно-исследовательский институт телемеханических устройств, Калуга; Зырянов-ский свинцово-цинковый комбинат, Восточно-Казахстанская область; Предприятие п/я В-82—40, Саратов.

Большой объем промышленного выпуска разработанных ИВЭП и длительная эксплуатация в составе различных объектов показали их преимущества по сравнению с традиционными ИВЭП, что подтверждается актами внедрения и промышленной эксплуатацией различными предприятиями Советского Союза и России.

Результаты, полученные в работе, реализованы:

в 1963—1981 гг. при разработке семейства перспективных БЭП нового поколения с высокой динамической стабильностью и электромагнитной совместимостью с питающей сетью и нагрузкой на основе базового блока 59БП08, используемых в изделиях Всероссийского научно-исследовательского института радиотехники (ВНИИРТ);

в 1977 г. Калужским научно-исследовательским институтом телемеханических устройств (КНИИТМУ) в системе электропитания орбитальной станции «Салют»;

в 1987 г. при разработке унифицированного ИВЭП с шифром БП5В/10А, рекомендованного Ленинградским научно-производственным объединением (ЛНПО) «Электроимаш» для электропитания персональных электронно-вычислительных машин, подтвердившими перспективность, надежность и отсутствие помехоизлучения как негативного воздействия на экологию окружающей среды;

в 1987—1992 гг. при разработке и внедрении в серийное производство унифицированного ряда ИВЭП с бестрансформаторным входом с шифром БЭП-44 (5В/0А), БЭП-46 (± 12В/12А; — 12В/2А), БЭП-55 (12В/16А) и БЭП-56 ( + 24В/5А) на заводе «Энергоприбор» (Москва), для применения в составе комплексов цифровой обработки информации;

в 1992—1994 гг. при разработке унифицированных двух-полярных блоков ИВЭП с шифром БЭП-60 (±15В/ЗА), выполненных на магнитных регулирующих элементах'—дина-

мических ограничителях тока и квазинасыщенных выходных регулирующих элемента для электропитания высокоточных систем технологического контроля Новоуфимского нефтеперерабатывающего завода (НУНПЗ), обладающих высокой стабильностью напряжения в выходных каналах блока, независимо от распределения нагрузки между ними.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

новые условия безэкстратоковой работы регулирующего элемента ЙВЭП, работающего в режиме фазового регулирования и широтно-импульсной модуляции;

новый принцип построения безэкстратоковых структур ИВЭП, обеспечивающих высокую динамическую стабильность и электромагнитную совместимость с питающей сетью и нагрузкой, а также безотказность работы системы «ИВЭП — потребитель» при скачкообразных возмущающих воздействиях на ИВЭП;

новая концепция компенсации кратковременных провалов напряжения питающей сети с использованием резервной энергии емкостной накачки;

новый принцип структурного построения системы автоматической стабилизации напряжения ИВЭП с параллельной активной силовой коррекцией, обеспечивающей высокую динамическую стабильность путем безынерционного подавления всплесков и компенсацию провалов выходного напряжения, возникающих при динамических возмущающих воздействиях на ИВЭП со стороны питающей сети и со стороны нагрузки.

Апробация работы.

Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались в период 1966—1997 гг. на различных научно-технических конференциях и семинарах:

на второй, третьей и четвертой научно-технических конференциях по вторичным источникам питания (Ленинград, 1966, 1968,1970,1975);

на научно-технической конференции по вторичным источникам электропитания РЭА (Ленинград, 1975);

на научно-техническом семинаре «Повышение эффективности вторичных источников питания» (Киев, 1976);

на техническом совещании в ЛНПО «Электронмаш» (Ленинград, 1987);

на 1-й Всесоюзной научно-технической конференции «Силовые электронные системы и устройства маломощной преобразовательной техники», подсекции «Научные проблемы вторичных источников электропитания» при научном Совете АН СССР по комплексной проблеме «Научные проблемы электрофизики и электроэнергетики» (Алма-Ата, 1990);

на семинаре научно-технической секции 33 Научно-технического совета НИЭМИ (Москва, 1997);

на заседании кафедры «Автоматики и управления в технических системах» Московского государственного горного университета (Москва, 1997);

на международном научно-техническом семинаре «Современные технологии в задачах управления, автоматики и обработки информации» (Алушта, 1997).

Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 36 печатных работах, в том числе 11 авторских свидетельств, на изобретение и 1 положительное решение о выдаче патента РФ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы (181 наименование) и приложения.

Общий объем диссертации составляет 284 страницы, в том числе 249 страниц основного текста, 4 таблицы и 93 рисунка.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цель и задачи исследования, описаны научная новизна и практическая ценность полученных результатов.

В первой главе—Безэкстратоковая работа источников вторичного электропитания — проанализирован переходный процесс, возникающий при подключении к питающей сети современных ИВЭП с низким входным сопротивлением. Показано, что известное утверждение об установлении номинального магнитного потока в силовом трансформаторе без насыщения магнитопровода при «благоприятной» фазе подключения его к питающей сети, равной я/2, и остаточном магнитном потоке Фост , равном нулю, не представляет практического интереса, так как при этом, как следствие, допустимо выполнение условия

Ф >Ф ЛЪ

* mas 1 т> \ 1 /

где Фтах — максимальный магнитный поток в магнитопро-воде;

Фт—амплитуда изменения магнитного потока.

Некорректность условия (1) заключается в том, что оно практически невыполнимо из-за отсутствия магнитопроводов, обладающих безгнстерезисной характеристикой B = F(H). Кроме того, применение современных пермаллоевых и других материалов с достаточно высокой прямоугольностью петли гистерезиса для магнитопроводов силовых трансформаторов

импульсных ИВЭГТ предопределяет существенные значения остаточного потока, которое необходимо учесть.

-При «неблагоприятной» фазе подключения силового трансформатора к питающей сети, как известно, через полпе-рнода питающего напряжения магнитный лоток достигнет своего максимального значения

Ф = 9ф 4- Ф (2)

Превышение амплитуды Фпац допустимого значения в современных силовых трансформаторах может привести к превышению амплитуды тока намагничивания в сотни раз его установившегося значения. Этот факт объясняется существенной нелинейностью петли гистерезиса магнитопровода и его насыщением.

Такой бросок тока намагничивания условно назовем в дальнейшем экстратоком ¡первого рода.

На рис. 1, где приведены результаты моделирования процессов, происходящих в цепи первичной обмотки силового трансформатора в момент подключения его к питающему напряжению, можно видеть экстратоки, достигающие значения 170 А.

Наиболее целесообразный путь исключения экстратоков и полного использования габаритной мощности магнитопровода — постепенный подъем напряжения U¡ на входе силового трансформатора с помощью регулирующего элемента.

Для безэкстратокового пуска силового трансформатора необходимо, чтобы угол открывания -при фазовом управлении регулирующего элемента, расположенного до силового трансформатора, во время первого полупериода питающего напряжения не превышал граничное значение агр

агр>arceos [2я(1 —Kn)fWxSBJU,m — 1], (3)

где Кп—коэффициент прямоугольности петли гистерезиса ;магнитопровода;

Wi—количество витков первичной обмотки трансформатора;

S — сечение магнитопровода;

Bs —индукция насыщения.

Условие (3) определяет граничное значение начального угла открывания агр , необходимое для исключения возможности возникновения экстратоков первого рода во время первого полупериода питающего напряжения ,при «неблагоприятной» фазе подключения силового трансформатора к питающему напряжению синусоидальной формы через регулирующий элемент с фазовым управлением.

В работе приведено семейство граничных значений угла открывания а,р =/"(/(„; Вх).

При работе в режиме широгно-импульсной модуляции для безэкстратокового пуска силового трансформатора необходимо, чтобы коэффициент заполнения у импульсов выходного напряжения регулируемого инвертора во время первого полупериода не превышал граничное значение

7,-р <2/1^5,(1 ~Кп)/иа.

Условие 7<7гр необходимо для исключения возможности возникновения экстратоков первого рода во время первого импульса питающего напряжения при «неблагоприятной» фазе подключения силового трансформатора к питающему напряжению прямоугольной формы через регулирующий элемент, выполненный, например, на базе регулируемого инвертора с широтно-импульсной модуляцией выходного напряжения.

В работе приведено семейство граничных значений 7гС =

Допустимое среднее значение парциального прироста напряжения Аи'кр на входе силового трансформатора от периода к периоду после прохождения первого полупериода питающего напряжения с целью обеспечения безэкстратокового режима его работы

где А/т—допустимое максимальное значение парциального прироста тока в цепи первичной обмотки силового трансфор-

тора;____

V (со/.

—модуль входного импеданса силового трансформатора;

ЬТУ—значение входной индуктивности силового трансформатора с учетом нелинейности петли гистерезиса магнитопро-вода;

— активное сопротивление в цепи первичной обмотки силового трансформатора.

С другой стороны, дальнейшее парциальное увеличение на Да и Ау от периода к периоду должно проходить соответственно постоянной времени цепи первичной обмотки силового трансформатора

"ст == ^ту/ ^ТУ'

С учетом того, что имеет место одностороннее подмагничи-вапие магнитопровода силового трансформатора во время переходного процесса с затуханием свободной составляющей магнитного потока с постоянной времени тсг , допустимый прирост среднего значения напряжения Д6\.р на входе сило-

вого трансформатора за период Т достигает значения

£Лср„,а*(1 - е'г/Ч>.

Таким образом, для обеспечения безэкстратокового переходного процесса необходимо, чтобы парциальный прирост среднего значения напряжения Л£7кр за период питающего напряжения на входе силового трансформатора, формируемый регулирующим элементом, удовлетворял условию

Д£4>Д£/кр<Д£/&. (4)

Для регулирующего элемента с широтно-им'пульсной модуляцией установившееся значение парциального прироста коэффициента заполнения импульсов за период питающего напряжения на основании соотношения (4) равно

АЧ = (Шгср + Шкр )/£/1сртзх —угр.

Время полного открывания регулирующего элемента, нормированное в периодах питающего напряжения,

/грэ ~ (£Л ср шах — ср)/Д£Лф + 1 .

где Д{/, ср — среднее значение напряжения, соответствующее °гр и угР .

На рис. 2 приведены результаты моделирования процесса безэкстратокового подключения при «неблагоприятной» фазе силового трансформатора к питающему напряжению через регулирующий элемент, работающий в режиме шнротно-импуль-сной модуляции.

Из сравнения диаграмм рис. 1 и 2 следует, что экстратоки первого рода, достигающие 170 А, благодаря безэкстратоко-вому режиму работы регулирующего элемента удалось снизить до 0,5 А и ниже.

Инерционность регулирующего элемента, необходима для безэкстратокового подключения ИВЭП к питающей сети, оказывает вредное влияние на быстродействие системы автоматического регулирования ИВЭП, которое является одним из основных параметров, обеспечивающих высокое качество регулирования выходного напряжения ИВЭП при динамических возмущающих воздействиях.

Однако инерционность регулирующего элемента как по цепи питающего напряжения, так и по цепи воздействия на него через управляющий вход, является необходимым условием для исключения экстратоков первого рода.

Во второй главе — Выбор и обоснование безэкстратоковой структуры источников вторичного электропитания с бестрансформаторным входом — даны пути повышения надежности функционирования ИВЭП, которые целесообразно искать в выборе его структурной схемы и физической основы элемент-

ной базы силовых цепей, по своей природе не допускающих либо сводящих до пренебрежимо малых значений экстратоки первого и второго родов.

Структурная схема ИВЭП, защищенного от экстратоков первого и второго родов, приведена иа рис. 3 и отличается от широко известных, введением звена для ограничения тока после неуправляемого инвертора.

Возможно также объединение функций ограничителя тока и регулирующего элемента в едином звене, обладающим свойствами усилителя мощности и одновременно удовлетворяющим условию

ИГП ¿вх-вых дин ^^ со

V»

где Ах-выхдин — динамический импеданс между входом и выходом регулирующего элемента, возникающий во время переходных процессов при иу — первой производной сигнала управления регулирующим элементом по времени, равной нулю.

Если учесть ограниченную перегрузочную способность полупроводниковых компонентов по напряжению и по току, а также отсутствие гальванического разделения между входом и выходом, то можно понять повышенный интерес к магнитным компонентам вообще и в частности для реализации регулирующего элемента— динамического ограничителя тока на базе магнитного усилителя.

На рис. 4 представлена функциональная схема ИВЭП с бестрансформаторным входом, имеющего ограничитель тока, выполненный на базе магнитного усилителя дроссельного типа, отражающего структуру ИВЭП с бестрансформаторным входом, приведенную на рис. 3.

В работе проанализированы схемы магнитно-управляемых выпрямителей, получивших практическое применение, в которых магнитные усилители работают в режиме самонасыщения, выравнивания разбросов магнитных параметров магни-топроводов и равенства ампервитков.

Обоснована актуальность полумостового нерегулируемого инвертора, выполненного на базе автогенератора, содержащего термостабильное частотно-задающее устройство, разработанное на базе магнитного усилителя, который работает в режиме равенства ампервитков рабочей и управляющей обмоток, что обеспечивает равенство средних значений напряжений за период питающего напряжения. Отличительной особенностью используемого магнитного усилителя является наличие в нем дополнительных рабочих обмоток, включенных последовательно в коллекторную цепь транзисторных ключей, что позволило исключить асимметрию коллекторных токов и обеспечить симметричность импульсов выходного напряжения инвертора.

В третьей главе — Провалы напряжения питающей сети источников вторичного электропитания с бестрансформаторным входом и способы их компенсации — рассматриваются вопросы электромагнитной совместимости ИВЭП с питающей сетью при возмущающих воздействиях на него в виде кратковременных провалов питающего напряжения и разработаны способы их компенсации без ухудшения удельных массообъ-емных показателей мощности ИВЭП в целом.

Согласно последним исследованиям компании Bell Labs, кратковременный .провал напряжения «sags» или понижение напряжения «brownouts» являются причиной почти всех возможных проблем с электроэнергией, часто приводящих к блокировке клавиатуры и потере данных.

На рис. 5 представлена схема разработанного устройства компенсации кратковременных провалов. Синтез устройства осуществлен с использованием штатного сетевого выпрямителя ИВЭП. При провале напряжения питающей сети по сигналу управления открывается транзистор и осуществляется «заполнение» провала напряжения перекачиванием емкостной энергии из высоковольтного дополнительного источника на вход нерегулируемого инвертора.

Полная компенсация провала напряжения питающей сети при отсутствии потерь в устройстве осуществляется за время, равное

0,5С(£/г,,к — ¿Am) / (2£/вых/„),

где С = С1=С2,

Uнак —суммарное напряжение на конденсаторах накачки С1 и С2;

V —минимальное допустимое значение напряжения на выходе устройства компенсации;

Jн—ток потребления на входе нерегулируемого инвертора.

К примеру, для С1 = С2 = 450 .м«Ф, iic=6'28B, i/BbiX=298B, и / =0,9 А время заполнения 'провала напряжения питающей сети составляет 128 мс, которое равно 6,5 периода питающего напряжения с частотой 50 Гц.

Как видно из рис. 6, устройство компенсации кратковременных провалов, работающее в линейном режиме, может скомпенсировать лишь 81 мс провала, а остальная часть энергии, которая могла бы скомпенсировать еще 47 ,мс провала напряжения питающей сети, идет на покрытие потерь на транзисторе.

С целью увеличения энергии и времени для «заполнения» провалов напряжения питающей сети предлагается реализовать схему многоступенчатой последовательной емкостной накачки напряжения.

В работе проанализированы и обоснованы комбинированные схемы устройств компенсации кратковременных провалов питающего напряжения с многоступенчатой накачкой емкостной энергии.

Для схемы умножения, имеющей т ступеней, общая емкостная энергия накачки, участвующая в компенсации провала напряжения питающей сети, определяется выражением

т

/= 2

где С — емкость конденсатора одной ступени умножения; т — количество ступеней накачки в схеме умножения.

Полное время компенсации провала напряжения питающей сети при отсутствии потерь в процессе компенсации

т

¿п — —.I ^ нак / (¿Лых ^н)-<" = 2

При этом общая энергия емкостной накачки устройства компенсации провалов напряжения питающей сети складывается из общей энергии накачки, теряемой на регулирующем элементе и в устройстве компенсации в целом, а также расходуемой непосредственно па компенсацию провала напряжения питающей сети.

Устройство компенсации, как показано на рис. 7, поддерживает выходное напряжение после провала напряжения питающей сети в течение 15 периодов сетевого напряжения частоты 50 Гц. При отсутствии устройства компенсации выходное напряжение практически сразу падает ниже минимального уровня выходного напряжения..

Заметим, что время заполнения провалов напряжения питающей сети можно существенно увеличить, если исключить потери на регулирующем элементе локальной системы стабилизации напряжения устройства компенсации кратковременных провалов, используя транзистор в режиме ключа.

В четвертой главе—Выбор, обоснование и анализ систем автоматической стабилизации напряжения источников вторичного электропитания —■ изложены вопросы определения регулирующего устройства как звена преобразования непрерывного сигнала управления в импульсное выходное напряжение с интерполяцией квазипостоянной составляющей.

Обосновано объединение элементов функциональных схем, находящихся до сглаживающего фильтра и после усилителя сигнала рассогласования, под общим названием регулирующее устройство.

До настоящего времени отсутствует систематизированный подход к составлению математической модели импульсных

регулирующих устройств, в частности, для системы автоматического регулирования ИВЭП с бестрансформаторным входом.

В современных ИВЭП с бестрансформаторным входом повышенная частота напряжения питания, подаваемого на регулирующее, устройство, дает возможность существенно увеличить его быстродействие, но не дает основания для упрощения его математической модели.

Регулирующее устройство импульсных ИВЭП является модулятором, выходное напряжение которого определяется величиной входного непрерывного сигнала только лишь в дискретные моменты времени, соответствующие момента открывания регулирующих элементов, с частотой квантования

<ок = тяс1»с,

где т — количество управляемых полупериодов; пс —число фаз питающего напряжения; шс — частота питающего напряжения.

Напряжение, создающее полезный эффект на нагрузке ИВЭП, называемое полезной или квазипостоянной составляющей* имеет среднее значение на произвольном интервале

1

^ери = "¿Г ] И (О (И.

'К "Гк

Отсюда для однофазного двухтактно-управляемого регулирующего устройства величина среднего значения пр'и фазовом режиме управления

21/

£/срп= --(1 -Ь Сова,,).

•к

При этом интегральная ошибка интерполяции определяется величиной

1

1 к

ИЛИ

<Л~Н) Т

1 пТ,

' К

1 1И (0-и пол

Первый интеграл в этом выражении равен

и„

, , _ ' Ш рэ

ср Я о

Для определения второго интеграла разложим функцию квазипостоянной полезной составляющей ивод (/) в выраже-

-

(

Рис.1 Экстратоки пераого рода в цепи первичной обмотки трансформатора (б) при "неблагоприятной" фазе включения к питающему напряжению прямоугольной формы (а),

иг

4 1 1 1 » ! 1 1 1 1 1 1 <

и _ 1 1 1 1 1 1

Рис. 2 Диаграмма безэкстратокового подключения силового трансформатора ИВЭП (а) к напряжению прямоугольной формы при "неблагоприятной" фазе

Рис.3 Структурная схема ИВЭП с устройством ограничения тока: НИ - нерегулируемый инвертор, ОТ - ограничитель тока, РЭ-регулирующий элемент, В - выпрямитель, Ф - фильтр, УУ - устройство управления.

иу

Рис. 4 Функциональная схема ИВЭП с ограничителем тоха на магнитном усилителе: НИ- нерегулируемый инвертор, Ю- регулирующий элемент, СТ-силовой трансформатор, Ф-фильтр, УУ- устройство управления, ГСТ - генератор стабильного тока^

Устройство компенсации провалов напряжения питающей сети

Рис.5 Базовая схема устройства компенсации кратковременных провалов напряжения питающей сети.

«ООН......-+......■+......

У......Ч......-+......Ч......-+.......

/

__

{ С1 « л. ЗИ.2

1 '1 а« .ми. 231.0

V,' ; -61.001-3, 03.2Й

......ч......-г......ч......ч......-4......ч......ч......ч......ч

69*« 06« 1Мю Шв 1Э0те 290м 229«$ 24Л«

......Ч......Ч......Ч——Ч......Ч......Ч......Ч......Ч......■+

ивхкн (без УК)

Хг ——

Рис.6 Диаграммы переходных процессов автономного устройства компенсации провалов напряжения питающей сети (УК)Г

300М+......

------1-........+......-ь......-+--

200и|"

юои^.

ОУ4--0.28

С1 = 1.000, 278.3

С2 = 1.313, 269.1

Л1Г= -.3132, 9.162

0.45

0.68

О.Вг

1.0з

-----н--.....

, '"Щ

' ивыХМЕЧ'Л

+

7А/ ивых (с компенсацией) гШых (бе! компенсации)

• +

1.65

•-+......-+

1.8з 2.0з

Рис. 7 Диаграмма напряжений переходного процесса компенсации кратковременных провалов напряжения питающей сети.

А

Рис.8 Расчетная схема для определения условия разрывности тока нагрузки при переходном процессе..

Ки %

Рис. 9 Графическая зависимость

м

Рис.Ю.Структурная схема ИВЭП с L-R фильтром и корректирующим звеном типа Tis /(ns +1).

Rk

trSOO R-

= 1

rri ттттЛ

TTTtfff' frrrt1 гтггтт тттггтт)

{ООО SQDO JBOO 4000 SOSO q

¿=0.2

S&o Ш stM q

Рис. 1 1-Диаграмма зависимости предельных значений Kocr= F(q,Ti)/

Рис. а Схеиа ИВЭП с регулирующим устройством (РУ) на магнитном регулирующем элементе (МРЭ) и комбинированном транзисторном фильтре.

Р«с. 13 Структурная схема ИВЭП с транзисторным фильтром.

Юе и

(S

40 &

гт-

° т ш злз *е sur tas ¿

/го

so во t<¡ га

° ¡M ÍO? t#> Sao

Рис. 14 Диаграмма определения предельного значения хозффициента усиления К= Р(Кднн,Тд ,Ti, тг).

Г'

4 I

Импульсным ИВЭП

н ■ &'8 || Сц 1" 5 ё

"

Усилят, сишала • рассогл., Измерит.

элемент

\ "

Рнс. 15 Структурная схема импульсного ИВЭП с аэтнвным садовым коррестнруютнм устройством (АСКУ).

Рис. 16 Диаграмма напряжений и токов активного силового корректирующего устройства (АСКУ) и импульсного ИВЭ11.

-Ы /-е / АСЯУ

$

и.

у /

Рис.17 Структурная схема ИВЭП с АСКУ (а) с нелинейной характеристикой вход-выход (б), заключенной в угле (0^ 45).

-» -6

-2 -/

г;«43 «чч»

3-я

' Я-43 <3* <► »"«г

-10

•

-О

> Рис. 18 Модифицированные ЛФЧХ нелинейной импульсной

нии интегральной ошибки в ряд Маклорена и определимся двумя членами. При этом получим j <" + 1>Гк

J (£Л,,.л (0) + Ьпал (())] dt = Um пор 4- 0.57>я пвл Um аол,

где С„цл (t) = Um „11Л (1 + sin o>m „ол t),

пол — максимальная частота спектра полезной составляющей.

Таким образом, интегральная ошибка интерполяции может быть оценена выражением

у _ ~fm ПОЛ Ущ пол

—7. •

где /т пол — частота наивысшей гармоники квазипостоянной полезной составляющей; /к—частота квантования модулятора. Для обеспечения неразрывности тока нагрузки при максимальных значениях угла открывания регулирующего элемента с фазовым управлением и при минимальных значениях коэффициента заполнения регулирующего элемента с широтно-им-лульсной модуляцией необходимо, чтобы обеспечивалось условие, исключающее разрывность тока нагрузки первого рода в пределах периода квантования:

Xl!Rн макс ® (aM3KCj 7mln)i

где Rл макс —максимальная величина сопротивления нагрузки; 9(аМакс> tmin )—критическая величина отношения индуктивного сопротивления дросселя сглаживающего фильтра к максимальному значению сопротивления нагрузки.

Для исключения разрывности тока нагрузки, возникающего при переходном процессе от скачкообразного изменения напряжения на входе сглаживающего фильтра с эквивалентной схемой, изображенной на рис. 8, необходимо, чтобы обеспечивалось условие /о—Дím(¿)>0. Это условие назовем условием исключения разрывности тока нагрузки второго рода при скачкообразном изменении величины напряжения на входе сглаживающего L — С фильтра.

Входной импеданс приведенной эквивалентной схемы

z(s)\=sL + Ztó{s) +<г,

где L — величина индуктивности, которая должна соответствовать условию L>LKp, Величина операторного тока, протекающего через дроссель сглаживающего фильтра, после включения Вк равна

RH(as3+ bs + 1)

где a = TJz, b^T2 + Ts.

Оригинал нормированного в периодах основной гармоники переменной составляющей налряжения операторного тока, равен:

МЦ)

Д Е

1 - е~>- <

где X:

Я

' (аыакс"/т1п) ~

СОЙ ш Ь I -Ь -

Э1П ш I

711

+

ГП

® (яиакс7тт)

/4Т

Нормированное время, соответствующее первой максимальной амплитуде тока,

О) г1 А — 1

Откуда максимальная амплитуда тока

СОЭ Ш 1т + — ( 1 — | ЭШ ш tп

ш V '-'я

Подставляя это значение в условие, исключающее разрывность тока нагрузки второго рода, получим

Е А£

Ян Ян

■А > О,

где

А= 1

сое м+

и

1 \ -х ш / /

Введем обозначение для относительной динамической нестабильности напряжения на входе фильтра:

А£/£-('ЮС1%)

.при этом ясно, что

100 \%\.

А

Из графической зависимости Ка — Е[<7, 0(амакс*(т1п)], представленной на рис. 9, видно, что при уменьшении величины 0(амакс Уш1п) примерно в два раза значение Ка изменится незначительно.

Для реализации высокого уровня стабилизации выходного напряжения ИВЭП необходимо найти пути повышения коэффициента усиления системы автоматического регулирования до требуемого сколь угодно большого значения без нарушения устойчивости.

В работе показапо, что высокую статическую стабильность выходного напряжения ИВЭП можно достичь увеличением коэффициента усиления в статике и подавлением его в динамике путем охвата гибкой отрицательной обратной связью усилителя сигнала рассогласования.

В качестве звена, реализующего гибкую локальную отрицательную обратную связь усилителя сигнала рассогласования с высоким коэффициентом усиления, может служить реальное дифференцирующее звено с передаточной функцией т, s/(TiS+1).

Передаточная функция усилителя сигнала рассогласования с высоким коэффициентом усиления К и охваченного, как '.показано на рис. 10, отрицательной обратной связью корректирующим звеном tis/(tiS-H) равна

U7ycp;(S)=/(/[l+^T1s/(T1s+l)].

Такое представление позволило достичь того, что во время переходного процесса коэффициент передачи усилителя сигнала рассогласования снижается до единицы, а в установившемся процессе реализуется в системе автоматического регулирования полный коэффициент передачи усилителя сигнала рассогласования.

На рис. 10 К ост представляет собой значение коэффициента усиления системы автоматического регулирования, который находится вне усилителя сигнала рассогласования, охваченного корректирующим звеном.

Для параметрического анализа на устойчивость использовано дискретное преобразование и последующее билинейное преобразование передаточной функции разомкнутой системы (рис. 10).

В преобразованном виде передаточная функция исследуемой разомкнутой системы приняло вид

_1__В-СщШ) + С(1 + ~w2w)

hW Tw'w* -f 2\vT„w + 1

W-

2 V с

- sin ö 1 , / ch 3 -f cos о

где ~w, =--, T w = — I/ —--,

q+ 1 23(chß+cos3) 2 Г chß — cosS

Tk

Характеристическое уравнение исследуемой замкнутой' системы автоматического регулирования имеет вид

а0а>3 -¡-а1гц}'2-1га2гм + аз = 0, где а0 = Тт2 (т, — Каст) + А'ост"! — а, = 2Т„ ("., - /Со«) + ЛЛосг] +\К0СТ 12 (с7„- )-С), а, = х, (2СКост + 1) +'Косг (4Е- 1), а3 = 2Д'0СТ.

По результатам вычислений построены семейства параметрических областей устойчивости (рис. Н), по которым можно определить граничные значения коэффициента усиления Кос! = КруК^цп-

Наличие усилителя сигнала рассогласования с достаточно высоким коэффициентом усиления в цепи обратной связи допустимо в таких ИВЭ'П, в которых величина переменной составляющей выходного напряжения достаточно мала и не может вывести усилитель сигнала рассогласования из линейного режима его работы недопустимой величиной переменной составляющей, поступающей на его вход и являющейся в данном случае помехой.

Увеличение коэффициента сглаживания д с целью обеспечения нормального режима работы усилителя не рекомендуется, так как это приводит к резкому увеличению габаритов и массы дросселя и конденсаторов сглаживающего фильтра. Нецелесообразно также избыточное увеличение емкости конденсаторов фильтра, величина эффективной емкости которых с учетом климатических условий существенно уменьшается.

В настоящее время известны транзисторные фильтры с параметрическим заданием режима его работы. На рис. 12 приведена схема ИВЭП, разработанного на базе магнитного регулирующего элемента и транзисторного фильтра. Режим работы такого фильтра поддерживается с помощью обмотки смещения УРси магнитного регулирующего элемента, питаемой от генератора стабильного тока.

Магнитный регулирующий элемент одновременно вьшолня-ет роль ограничителя тока нагрузки:

см И7Р •

Для обеспечения непрерывности тока управления магнитного усилителя необходимо, чтобы была положительной разница между минимальным значением постоянной составляющей тока управления магнитного регулирующего элемента и максимальным амплитудным значением пульсации тока управления, наложенного на постоянную составляющую.

Известно, что магнитный усилитель дроссельного типа можно представить в виде апериодического звена первого порядка, коэффициент усиления которого является коэффициентом усиления самого регулирующего устройства, а постоянная времени равна тну — постоянной времени магнитного усилителя.

'Величина коллекторного тока транзисторного фильтра обычно более чем на порядок меньше значения тока нагрузки, поэтому в структурной схеме транзисторный фильтр можно представить в виде регулирующего устройства с последовательно включенным инерционным звеном с К~ 1 и п = = 1,др//?н-

Делитель выходного напряжения схемы /?Л1 и /?Д2, зашун-тированный конденсатором Сй, в цепи обратной связи ИВЭП, можно представить в виде звена с передаточной функцией:

+ 1

где ад = /?дл , Тд = д„ся.

"д1 "Г

Структурная схема ИВЭП с транзисторным фильтром будет иметь вид (рис. 13), в которой:

где К ру — коэффициент передачи регулирующего устройства;

Клан—коэффициент передачи делителя выходного на-пряженя;

Л') — коэффициент передачи усилителя сигнала рассогласования, совмещенного с транзисторным фильтром;

К2 — коэффициент передачи усилителя, необходимого для стабилизации режима работы транзисторного фильтра.

Передаточная функция разомкнутой системы после разложения на простые дроби и записанная в форме ю-билинейно-го преобразования, равна

»%„<«) = к(1 - ^ (г-4^ + , + с

1-Ьт^ш 1+тю,ш где

д____"1 тд) ^__~2 ("л — тг)_

("а — (ал'л ("Ь — — -2) '

£ _ 2д"д _(ад — ' )

(»л-^К1«- ь)

2* 19

, = (1 + е_1~Тд11д)/ [2(1 -е-1Л>«)1.

Характеристическое уравнение замкнутой системы стабилизации импульсного ИВЭП имеет вид

или в общем виде

а0а>я 4- а.хтг + ая = 0,

где

а, = 4- АДГ) (1 4- ВЮ 4- 7вг(1 4- С К) -

4-^,11 + К'(Л4-В)]-П,5^(А4-В + С), а% — (А 4- 5 4- С) К 4- 1 ■

По результатам вычислений построены семейства параметрических областей устойчивости (рис. 14), определяющие граничные значения коэффициента усиления.

В пятой главе — Взаимодействие ИВЭП с нагрузкой и способы повышения его динамической стабильности — изложены вопросы коррекции качества регулирования на выходе системы стабилизации напряжения ИВЭП с целью достижения предельно высокого быстродействия и разработаны параллельные активные силовые корректирующие устройства, а также базовые варианты источников резервной энергии для них.

Для повышения быстродействия реакции системы стабилизации импульсных ИВЭП на динамические возмущающие воздействия интерес представляют параллельные корректирующие устройства, используемые в ИВЭП, которые являются устройствами подавления всплесков и «заполнения» провалов выходного напряжения, возникающих во время переходных процессов при скачкообразном изменении питающего напряжения либо тока потребления нагрузки.

Для заполнения провалов выходного напряжения параллельное корректирующее устройство должно иметь свой источник резервной энергии достаточной мощности и поэтому

его можно назвать активным силовым корректирующим устройством.

На рис. 15 приведена структурная схема ИВЭП с активным силовым корректирующим устройством. Для запирания активного силового корректирующего устройства после окончания переходного процесса необходимо, чтобы статическое отклонение выходного напряжения бивэп системы автоматического регулирования импульсного ИВЭП было меньше динамического отклонения йаску активного силового корректирующего устройства.

Кроме того, для формирования фронта и среза импульса тока нагрузки необходимо, чтобы максимальная частота спектра частот фронта и среза импульса тока нагрузки была меньше максимальной частоты полосы пропускания частот активного силового корректирующего устройства.

Для исключения провалов между фронтом и срезом импульса тока нагрузки необходимо, чтобы постоянная времени запирания активного силового корректирующего устройства была больше постоянной времени реакции системы автоматического регулировании импульсного ИВЭП на возмущающее воздействие.

Как видно из рис. 16, существенный выигрыш от использования активного силового корректирующего устройства, по сравнению с ИВЭП, выполненных по традиционной комбинированной структурной схеме, можно получить для периодической импульсной нагрузки при скважности С?>2, если

fm^п нагр < ' (2Д/\дС1<у),

где /„-л нагр—частота повторения периодической импульсной нагрузки;

Д/аску— время, необходимое для окончания переходного процесса в активном силовом корректирующем устройстве.

В работе даны рекомендации по реализации источников резервной энергии активного силового корректирующего устройства в недрах основного медленнодействующего импульсного ИВЭП с максимальным использованием его штатных компонентов схемы.

Активное силовое корректирующее устройство в линейной системе автоматического регулирования ИВЭП может быть представлено как нелинейное звено с ограничением, имеющее вид характеристики «вход — выход».

£/„„« ^ V* + 3лску — ин).

Для анализа абсолютной устойчивости нелинейной системы, изображенной на рис. 17, использован критерий В. М. Попова.

Модифицированная АФЧ-характеристика системы Wv*a3 (jw*) найдена в виде

WV\3(M) = (Л"1 +JIm wt>>(>*)>

где

х, + . с

1 + jw' 1 + jw" тв1 1 + jw* т,

те» Я

Re Wp„(jw-) = K[M---\N ,

w

*2

Im Wpa3(jw') = К ~-{M + 2N), M^ _ + 5 c

N:

1 + 1 + ®>*2 4, 1 + w*2

На рис. 18 представлены модифицированные АФЧ-харак-теристики нелинейной импульсной системы стабилизации ИВЭП с транзисторным фильтром и активным силовым корректирующим устройством, вид которых подтверждает тезис об абсолютной асимптотической устойчивости в целом.

Кроме того, введение в систему стабилизации импульсного ИВЭП нелинейного звена в виде активного силового корректирующего устройства с переходной характеристикой £/вых = = £Л,+^аску Sat(CJtlK~ Uа) дает возможность увеличить коэффициент усиления импульсной системы автоматического регулирования ИВЭП и увеличить статическую и динамическую стабильности.

В шестой главе — Практическая реализация научных результатов работы — приводится структура построения, результаты испытаний и характерные особенности ИВЭП, разработанных автором:

базового блока 59БП08 семейства перспективных ИВЭП нового поколения с высокой динамической стабильностью;

унифицированного блока БП5В/10А для питания персональных компьютеров;

унифицированного ряда блоков БЭП-44, БЭП-45, БЭГ1-55 и БЭП-56 для питания комплексов цифровой обработки информации;

унифицированного двухполярного блока БЭП-60 с квазинасыщенными выходными регулирующими элементами для питания высокоточных систем контроля количества нефтепродуктов нефтеперерабатывающих заводов и предприятий РФ.

Автором разработаны ИВЭП, которые с 1963 г. выпускались на различных предприятиях России и в странах СНГ л эксплуатировались в составе изделий реальных объектов. - Изделия с разработанными автором ИВЭП приняты к использованию: Всероссийским научно-исследовательским институтом радиотехники, Москва; заводом «Энергоприбор», Москва; Научно-производственным объединением «Элек-тронмаш», Санкт-Петербург; Государственным ордена Трудового Красного Знамени проектным и конструкторским институтом «Проектмонтажавтоматика», Москва; Брянским машиностроительным заводом, Брянск; «Лианозовским машиностроительным заводом», Москва; Сормовским заводом «Элек-тромаш», Нижний Новгород; Одесским судоремонтным заводом им. 50-летия Советской Украины, Одесса; Калужским научно-исследовательским институтом телемеханических уст-росйтв, Калуга; Зыряновским свинцово-цинковым комбинатом, Восточно-Казахстанская область; Предприятием п/я В-8240, Саратов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе обобщены, сформулированы и обоснованы результаты многолетних научных исследований и практических разработок автора по данной тематике, совокупность которых составляет новое перспективное направление развития теории и практики построения источников вторичного электропитания нового поколения с использованием созданных автором устройств компенсации кратковременных провалов сетевого напряжения и динамических ограничителей экстратоков, а также не имеющих аналогов устройств подавления всплесков и компенсации провалов выходного напряжения при скачкообразных возмущающих воздействиях на ИВЭП со стороны питающей сети и со стороны нагрузки.

Использование результатов проведенных в работе теоретических исследований и практических разработок ИВЭП, освоенных промышленностью для народного хозяйства России, позволяет сделать следующие выводы:

1. Аналитически получены условия и разработаны новые функциональные качества регулирующих элементов — динамических ограничителей экстратоков и перенапряжений внедрением новых структурных и схемных конфигураций, которые позволяют увеличить безотказность работы ИВЭП, обеспечив безопасный режим работы системы «ИВЭП — потребитель» в целом при скачкообразных возмущающих воздействиях.

2. Получены граничные значения начального угла открывания и начального коэффициента заполнения, а также парциального прироста угла открывания и коэффициента заполнения от периода к периоду для регулирующего элемента с фазовым управлением и широтно-импульсной модуляцией с целью обеспечения безэкстратокового переходного процесса.

3. Разработаны и обоснованы условия реализации не имеющего аналогов устройства компенсации кратковременных провалов напряжения питающей сети с использованием резервной энергии емкостной накачки, обеспечивающего бесперебойное функционирование систем управления и средств вычислительной техники, что дает возможность реализовать электромагнитную совместимость ИВЭП с питающей сетью без увеличения удельных массо-объемных показателей мощности ИВЭП, избегая громозких экологически неприемлемых и дорогостоящих источников бесперебойного питания.

4. Созданы структуры ИВЭП нового поколения, обладающие высокой статической и динамической стабильностью выходного напряжения и быстродействием, благодаря чему достигается электромагнитная совместимость ИВЭП, работающего на разовую и периодическую импульсную нагрузку.

5. Определена интегральная погрешность интерполяции последовательности импульсов выходного напряжения регулирующего устройства квазипостоянной составляющей.

6. Аналитически и экспериментально доказано, что введение в систему стабилизации импульсного ИВЭП нелинейного звена в виде активного силового корректирующего устройства с передаточной характеристикой £/вых =<ик + 6аску$а1:('£/вх — —иа) дает возможность увеличить коэффициент усиления импульсной системы автоматического регулирования ИВЭП и увеличить его статическую и динамическую стабильности.

7. Аналитически и экспериментально доказано, что разработанный способ параллельной активной силовой коррекции качества переходного процесса на выходе импульсной системы автоматического регулирования ИВЭП обеспечивает безынерционное подавление всплесков и компенсацию провалов выходного напряжения, возникающих при скачкообразных возмущающих воздействиях на ИВЭП со стороны питающей сети и со стороны нагрузки.

8. Результаты проведенного в работе теоретического анализа подтверждены экспериментально, созданием ряда ИВЭП, освоенных промышленностью на отечественной элементной базе без негативного влияния на экологию окружающей среды:

базовый блок 59БП08 семейства перспективных ИВЭП нового поколения с высокой динамической стабильностью для изделий, разрабатываемых Всероссийским научно-исследовательским институтом радиотехники (ВНИИРТ), Москва;

унифицированный ИВЭП с шифром БП5В/10А, рекомендованный Ленинградским научно-производственным объединением (ЛНПО) «Электронмаш» для разрабатываемых ими персональных электронно-вычислительных машин, подтвердившим качество и надежность, а также отсутствие помехоиз-лучения как негативного воздействия на экологию окружающей среды;

унифицированный ряд ИВЭП с бестрансформаторным входом с шифром БЭП-44 (5В/40А), БЭП-46 (±12/12А; — 12В/2А), БЭП-55 (12В/16А) и БЭП-56 (±24В/5А) внедрен в промышленное производство на заводе «Энергоприбор» (Москва) для питания комплексов цифровой обработки информации;

унифицированный двухполярный блок ИВЭП с шифром БЭП-60 (±15В/ЗА), выполненный на магнитных и квазинасыщенных регулирующих элементах с динамическим ограничением тока для питания систем технологического контроля Новоуфимского нефтеперерабатывающего завода (НИНПЗ), обеспечивающих высокую стабильность напряжения в выходных каналах блока независимо от распределения нагрузки между ними.

9. Структурные и схемные решения блоков ИВЭП, разработанные на базе предложенных в работе структур и основных теоретических и практических положений, отличаются новизной и не имеют аналогов, что подтверждено авторскими свидетельствами на изобретения и апробацией на научно-технических конференциях, совещаниях и семинарах, реализация которых обеспечит безотказность функционирования системы «ИВЭП — потребитель» при динамических возмущающих воздействиях на нее в виде кратковременных провалов напряжения питающей сети и импульсной нагрузки, что создаст экономический эффект при использовании их в народном хозяйстве России, который подтвержден экспериментально и в процессе эксплуатации на промышленных объектах России и СНГ (Всероссийский научно-исследовательский институт радиотехники, Москва; завод «Энергоприбор», Москва; Ленинградское научно-производственное объединение «Электронмаш», Санкт-Петербург; Государственный ордена Трудового Красного Знамени проектный и конструкторский институт «Проектомонтажавтоматика», Москва; Брянский машиностроительный завод, Брянск; Лианозовский машиностроительный завод, Москва; Сормовский завод «Электромаш», Нижний Новгород; Одесский судоремонтный завод им. 50-летия Советской Украины, Одесса; Калужский научно-исследовательский институт телемеханических устройств, Калуга; Зыряновский свинцово-цииковый комбинат, Восточно-Казахстанская область; Предприятие п/я 8240, г. Саратов).

Основные положения диссертационной работы опубликованы в следующих работах:

1. Затикян Г. П., Лапиров-Скобло М. М. Трехфазный выпрямитель. Авторское свидетельство № 178891//Бюллетень изобретений, 1965, № 4.

2. Затикян Г. П., Лапиров-Скобло М. М. Стабилизатор напряжения- постоянного тока на тиристорах. Информационно-справочный лист № 07045//Москва, 1965, Министерство радиопромышленности СССР, 2 с.

3. Затикян Г. П., Каппен Ю. Л., Гончаров В. П. Стабилизатор напряжения постоянного тока на тиристорах 6,3 В, 5 А. Информационно-справочный лист № 07117//Москва, 1965, Министерство радиопромышленности СССР, 3 с.

4. Затикян Г. П., Киппен Ю. Л., Гончаров В. П. Стабилизатор напряжений постоянного тока на тиристорах. Информационно-справочный лист № 07118//Москва, 1965, Министерство радиопромышленности СССР, 4 с.

5. Затикян Г. П., Киппен Ю. Л., Гончаров В. П. Мощный стабилизатор напряжения постоянного тока на тиристорах 300 В, 25 А. Информационно-справочный лист № 07119//Мо-сква, 1965, Министерство радиопромышленности СССР, 3 с.

6. Затикян Г. П., Лапиров-Скобло М. М. Некоторые новые схемы стабилизаторов выпрямленного напряжения с уменьшенной величиной переменной составляющей на входе филь-тра//Вопросы радиоэлектроники, 1966, XII, 20.

7. Затикян Г. П., Киппен Ю. Л., Шейн С. А. Трехфазный регулятор переменного напряжения на тиристорах. Информационно-справочный лист № 015634//Москва, 1966, Министерство радиопромышленности СССР, 2 с.

8. Затикян Г. П., Лапиров-Скобло М. М. Об одном методе оптимизации режима работы цепей управления//Вопросы радиоэлектроники, 1968, серия (ОТ), вып. 2.

9. Затикян Г. П., Лапиров-Скобло М. М., Кулыбин Ю. М. Устройство защиты стабилизатора эффективного значения напряжения переменного тока. Информационно-справочный лист № 017604//Москва, 1968, Министерство радиопромышленности СССР, 1 с.

10. Затикян Г. П., Киппен Ю. Л., Писменная-Шейн С, А. Устройство формирования узких импульсов на тиристорах. Информационно-справочный лист № 017656//Москва, 1969, Министерство радиопромышленности СССР, 2 с.

11. Затикян Г. П., Лапиров-Скобло М. М., Шейн С. А. Триггер Шмитта с мостовым усилителем мощности. Информационно-справочный лист № 021233//Москва, 1970, Министерство радиопромышленности СССР, 1 с.

12. Затикян Г. П., Лапиров-Скобло М. М. Магнитно-транзисторное устройство управления тиристорами//Вопросы радиоэлектроники, 1970, серия (ОТ), вып. 11.

13. Затикян Г. П., Лапиров-Скобло М. М. Магнитный регулирующий элемент для мощных ИВЭП//Вопросы радиоэлектроники, 1970, серия (ОТ), вып. 21.

14. Затикян Г. П. Коммутатор постоянного тока. Авторское свидетельство № 309448//Бюллетень изобретений, 1971, № 22.

15. Затикян Г. П., Шейн С. А. Пассивный формирователь узких импульсов на тиристорах. Информационно-справочный лист № 022666//Москва, 1971, Министерство радиопромышленности СССР, 2 с.

16. Затикян Г. П., Лапиров-Скобло М. М., Шейн С. А. Переключатель постоянного тока на тиристорах. Информационно-справочный лист № 72-1125//Москва, 1972, ВИМИ, 2 с.

17. Затикян Г. П. Тиристорный стабилизатор напряжения постоянного тока. Авторское свидетельство № 418947//Бюл-летень изобретений, 1974, № 10.

18. Затикян Г. П. Трехфазный управляемый выпрямитель. Авторское свидетельство № 428519//Бюллетень изобретений, 1974, №18.

19. Затикян Г. П. Тиристорный стабилизатор напряжения постоянного тока с повышенной надежностью и улучшенными динамическими и удельными характеристиками//Вопросы радиоэлектроники, 1976, №7—8, с. 11 —16.

20. Затикян Г. П., Левинзон С. В. Стабилизированный источник постоянного напряжения. Авторское свидетельство № 598051//Бюллетень изобретений, 1978, № 10.

21. Затикян Г. П. Стабилизатор напряжения постоянного тока. Авторское свидетельство № 612229//Бюллетень изобретений, 1978, № 28.

22. Затикян Г. П. Устройство защиты от перегрузки и короткого замыкания. Авторское свидетельство № 672626// Бюллетень изобретений, 1979, №25.

23. Затикян Г. П., Карданов Л. В. ВИП на многофункциональном электронно-магнитном трансформаторе с плоской магнитной системой//Вопросы радиоэлектроники, серия (ОТ), 1981, №6, с. 7—12.

24. Затикян Г. П., Левинзон С. В. Стабилизатор напряжения. Авторское свидетельство № 938271//Бюллетень изобретений, 1982, № 23.

25. Затикян Г. П., Киппен Ю. Л., Шейн С. А. Устройство автоматической подзарядки аккумуляторных батарей типа 6ТСТ182. Информационно-справочный лист о научно-техническом достижении № 83—0321//Москва, 1983, ВНИИМИ, 4 с.

26. Затикян Г. П., Должикова О. В. Источник питания с магнитоемкостным регулированием//Полупроводниковая электроника в технике связи, 1983, № 23, с. 180—185.

27. Затикян Г. П. Тиристорные стабилизаторы (глава седь-мая)/В кн.: Источники электропитания РЭА//Справочник «Радио и связь». М., 1985, с. 251—305.

28. Затикян Г. П., Макухин Г. Ю., Волков А. Г., Шевелева Е. В. Сглаживающий LC фильтр. Положительное решение о выдаче патента РФ на заявку № 4251907/07(063878) от 17.12.1987.

29. Затикян Г. П. Цифровое моделирование тиристорных стабилизаторов постоянного напряжения//Радиотехника. М.„

1988, № 4, с. 17—20.

30; Затикян Г. П., Макухин Г. Ю., Якушенко И. В., Шевелева Е. В. Преобразователь постоянного тока. Авторское свидетельство № 1504768//Бюллетень изобретений, 1989, № 32.

31. Затикян Г. П., Макухин Г. Ю., Волков А. Г. Преобразователь постоянного тока. Авторское свидетельство № 1515304//Бюллетень изобретений, 1989, № 38.

32. Затикян Г. П. Повышение надежности источников питания с бестрансформаторным входом//Материалы I Всесоюзной НТК по силовым электронным системам и устройствам маломощной преобразовательной техники. Алма-Ата, 1990, с. 83—87.

33. Затикян Г. П. Устройство для подавления провалов сетевого напряжения. Авторское свидетельство № 418947// Бюллетень изобретений, 1992, № 46.

34. Затикян Г. П. Помехоподавляющие источники питания повышенной надежности для аппаратуры шахтной автомати-ки//Сб. докл. международного симпозиума: Горная техника на пороге XXI века, —М„ МГГУ, 1996, с. 408—411.

35. Затикян Г. П. Регулирующее устройство — звено преобразования непрерывного сигнала в выходное напряжение дискретной формы//Современные технологии в задачах управления, автоматики и обработки информаций/Сборник трудов международного научно-технического семинара. — М.: Изд-во МАИ, 1997, с. 42—43.

36. Затикян Г. П. Адаптивный тра.нзисторный фильтр для сглаживания переменной составляющей в источниках вторичного электропитания//Современные технологии в задачах управления, автоматики и обработки информаций/Сборник трудов международного научно-техн'яческого семинара. — М.г. Изд-во МАИ, 1997, с. 220—221.