автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.05, диссертация на тему:Широтно-импульсные устройства управления на основе магнитно-транзисторных генераторов для систем вторичного электропитания

РЯЗАНСКИЙ РАДИОТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

РОМАНОВ АЛЕКСЕЙ ВАСИЛЬЕВИЧ

ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНЫЕ УСТРОЙСТВА УПРАВЛЕНИЯ НА ОСНОВЕ МАГНИТНО-ТРАНЗИСТОРНЫХ ГЕНЕРАТОРОВ ДЛЯ СИСТЕМ ВТОРИЧНОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ

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

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

' / Рязань — 1991

у

/

/ ГС

Работа выполнена в Рязанском радиотехническом институте.

Научный руководитель — заслуженный деятель науки и техники РСФСР,

доктор технических наук, профессор В. П. Миловзоров

Официальные оппоненты — Герой Социалистического Труда,

доктор технических наук, профессор Н. М. Тищенко

заседании специализированного совета К 063.92.01 в Рязанском радиотехническом институте по адресу: 390024, Рязань, ул. Гагарина, 59/1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Рязанского радиотехнического института.

— кандидат технических наук, доцент Д. И. Панфилов

Ведущая организация — НПО «Плазма», г. Рязань

Защита диссертации состоится « 1991 г. в

ч. на

1991 г.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат технических наук

А. М. СМОЛЯРОВ.

; • : "г,1

; тд?/! I т

Ь^ли;^! " 1 ~

I. ОБУЧАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Необходимую часть любой радиоэлектрон-й аппаратуры (РЗА) составляет средства вторичного электропнта-я, которые обеспечивают се электрической энергией требуемого да и качества и в значительно?, море определяет ее массу, обгем, дежность, экономичность. Процесс миниаг&риэагии РЗА па послед-

0 десятилетия коснулся и систем вторичного электропитания ЗЭП), привел к развитии и пирокому применению импульсных мето-б регулирования и преобразования электрической энергии.

Опыт разработки стабилизирующих преобразователей постоянно-напрядения (СШ1Н) и анализ литературы по данной тематике по-зызают, что оско-г.ую долю ответственности за качество их функ-энирозания в различию: р ел им ах работы (усталовившемся, переход-с, аварийных) и динамические свойства системы стабилизации нес устройства управления (УУ). Причем в условиях постоянного гсточення требований, предъявляемых функциональной 'Аппаратурой доборами к качеству потребляемой ж.;и электрической энергии, гастиэсти, к стабильности питающих: напряжений, и на соне тен-шии роста частоты преобразования задачи совершенствования :с управления.силоьили транзисторами СППН и законов регули-зания зыходных параметров приобретает первостепенное значение.

Выбор аиротно-импулъсной модуляции как способа стабилиза-

1 вводного напряжения преобразователя- обусловлен еэ возмож-:тями и преимуществами по сравнению с другими видали импульс-ю р --гулирозания.. Особенностью аиротно-импульснтэс систем ста-[изации постоянного напряжения является их нелинейность, кото; обусловлена способом импульсной модуляции и наличном нели-!ньх звеньев. ЗТфзкт вибрационной линеаризации такой системы, •оргй имеет место при В5т.?лн-энки линейной частью системы роли :ьтра нижних част ¡т, - лег считать ее квазинепрерывной. :лчо, хотя релейный элемент ли;»озрилуется, а система в ш-лом ет собя как система непрерывного действия, нелинейность таких пьез, как ¡ШМ и импульсный регулятор, сохраняется. Коэффициент едачп регулятора определяется его регулировочной характерис-ой. 3 частности, коэффициент передачи регулятора понижаюце-тша прямо пропорционален напряжению питания. Коэффициент едачи ШМ ( ) также зависит от ранима в системе [оч ко-ипиента заполнения импульсов ) ] ^ определяется модуляци-ой характеристикой конкретного типа модулятора. Сочетание

5 системе стабилизации постоянного напряжения тех или инкх характеристик нелинейных звеньев может приводить как к усилению, так и у. ослаблении зависимости их общего коэффициента передачи ( Кц/} от рехгаа, а значит, сказывается на качестве работы еисте-г.*.1;. Поэтому ШИЫ должны рассматриваться без отрыва от системы, а их совершенствование может быть направлено, в том числе, на по-сьпекие ее линейности, что дозволит увеличивать точность путем увеличения коэффициента усиления разомкнутой цепи при сохранении запаса устойчивости. Применяемые в СЗЭП типы 1ШМ далеки от совершенства с этой точки зрения, а вопрос создания новых остается актуальнш. Кроме тоге, НИМ должны осуществлять изменение Д1 от нулевого до максимального значения, близкого к единице, и не проявлять повышенную чувствительность к пульсациям модулирующего напряжения ( ¿4 и ).

В большинстве работ, посвященных исследованию динамических своПсть импульсных систем стабилизации постоянного напряжения, при.чят подход, при котором рассматриваемая дискретная либо ква-синепрерывная модель линеаризуется, а поведение исходной системы исследуется в окрестности выбранного режима при малых отклонениях от него. В условиях, реальных возмущений такой подход не всегда оправдан, т.к. не учитывает влияния нелинейности на процессы в системе.

Сложившееся разнообразие схемных и конструкторских репений устройств управления СППН ограничивает возможности их унификации. Проблема усугубляется тем -обстоятельством, что УУ выполня-е? двойную функция: получение модулированного сигнала и формирование гальванически развязанных импульсов управления силовыми ключами. И если задача получения модулированных по длительности импульсов решается средствами интегральной схемотехники, то унификация формирователей управляющих напряжений (5УН) по-прежнему актуальна.

Заслуживает внимания в связи с- этим использование магнитно-транзисторных генераторов (ШГ) в УУ, позволяющих создавать на базе одного схемотехнического модуля различные узлы ИВЭП, но не получивши заметного распространения из-за трудностей совмещения требований мягкого запуска с необходимостью управления режимом генерации.

Цель работы и задачи исследования. Целью диссертационной работы является исследование и разработка широтно-импульсных

устройств управления, основанных на магнитно-транзисторнт-^ генераторах и нового типа модуляторах, обеспечивающих пош-ис— ние точности систем стабилизации постоянного напряжения,степени унификации уэлоЕ.

Поставленная цель потребовала решения следующих задач:

1. Разработка методики обобщенного анализа условий запуска двухтактных 1ЛГ для схем замещения высокого поррдка.

2. Исследование методов построения широтно-импулъенгт. формирователей управляющих напряжений на основе МТГ с управляем;:' рекимом генерации и разработка базовых унифицированных модулей.

3. Схемотехническое обеспечение и анализ осношых регтасв работы управляемого ЬГГГ, построенного на базовом модуле.

4. Разработка ШИН нового типа, обеспечивающих возможность увеличения точности системы стабилизации постоянного напряжения, и сравнительный анализ ШИМ различт-х типов при учете влияния пульсация модулирующего напряжения на частоте квантования.

5. Разработка методики функционального лостроенич и схемотехнического проектирования СЗЗП с гальзанической разЕлзкой выходка цепей на унифицированных узлах.

Основные методы исследования. Теоретические исследования ?кполнены на основе положений теории систем автоматического ре-гу.. гаования: метода фазовых траекторий, критериев устойчивости А.Гурвица и З.М.Попова, метода вибрационной линеаризации дискретных систем, теории электрических цепей в части анализа переходных импульсных процессов с использованием преобразований Лапласа, теории дифференциальные уравнений.

Основные расчеты проведены на ЦВМ.

Дастоверность основных теоретических положений подтверждена экспериментальной! исследованиями в лабораторных и промышленных условиях.

Научная новизна паботн. Автором получены новые научные результаты, выносимые на защиту.

1. Впервые разработана методика анализа условий запуска двухтактных МТГ для схем замещения высокого порядка.

2. Проведен обобщенный анализ запуска двухтактных ЖТ с учетом инерционных сеойств транзисторов, нелинейности их входных сопротивлений, реактивных составляющих сопротивлений элементов, основных паразитных параметров. В результате анализа

получены ряд независимых достаточна условий запуска, которые позволяют оценить влияние каздого из учитгваемга параметров на возможность мягкого запуска МГГ независимо от скорости нарастания питающего напряжения, ы основные количественные соотношение необходимые для выбора и расчета цепей запуска иИГ.

3. Проведен анализ режимов работы управляемых ИГГ в системах вторичного электропитания, на основании которого предложен ряд новьх схем УУ и преобразователей напряжения, реализующих ot новные режимы работы ШТ.

4. Предложена методика совместного рассмотрения ШИМ и рег^ лягора на основе представления регулятора понижающего типа как нелинейного эвена с обратно пропорциональной зависимостью коэффициента передачи от J^ .

5. Выработаны требования к модуляционной характеристике пс тенцлальнэ возможного "идеального" ШМ, при котором непрерывна? модель системы стабилизации становилась бк линейной.

6. Разработаны ШМ нового - пропорционадьно-интегрирувцегс ■гнпа, обеспечивающие улучшение динамических свойств СППН.

7. Разработана обобщенная структура ШИМ, реализующая единь подход к анализу модуляторов различит-,з: типов, при этом структуры, .г.'одуляционные характеристики и коэффициенты передачи отдела тгс типов ШИМ вьраааятся как частое случаи общего.

8. Проведен сравнительный анализ известных и разработанног типов ШМ при учете влияния пульсаций модулирующего напряжения, показаны свойства и преимущества предложенного типа модулятора.

Практическая ценность выполненных исследований заключается в тон, что они позволили получить следующие практические резудь таты.

1. Разработаны новые схемотехнические решения цепей запуска двухтактного МГГ и СППН, обладающие более пирокими функциональными возможностями и высокой экономичностью.

2. Разработана инженерная методика расчета раздичкъх схем запуска МТГ, позволяющая сократить трудоемкость их проектирования и увеличить эффективность запуска.

3. Разработаны базовая схема ШТ с управляем*« рекиноа генерации, а также ряд новых схем стабилизирующих и нерегулируемых преобразователей, реализующих основные режимы работе модуля

4. Предлозегел два варианта практически схем 1ШМ нового типа, получены соотношения для оптимального выбора основных коэф-

ициентов модуляционной характеристики и расчета параметров мо-улктора.

5. Разработаны практические схемы эс^ектигнкх унк^ициро-'а1--тк ¡пиротно-импульсннх УУ, а так:.« СЗЭП и ИЗЗП, которое- знддрс— в промышленные разработках.

Теоретические и гдзактнчесг'и» $зультати диссертацион. эй работы внедрону на ряде пуоч1Т.лен!'.:-г. >едприятий, в то:.', число в серийно выпускаемой аппаратуре, что |дтпер,7.даетсг; актами внедрения и справкой Госксмизобретений по .ннп.« статистической отчетности по форме 4-НТ (Перечень).

Апробания работн. Основное положения к результаты дкссгрта-окнэй работы обседались на следусдю: конференциях 'Л сединах:

- ¡2 и 1У Всеео-яз!!кх конференциях по проблемам лреобразопагель-Я техники, Киеп, ИОД АН УССР, 1963, 1937;

- Всесоюзных семинарах по средствам вторичного электропитания, сква, 1980, 1932. 1933, 1980;

- У Межотраслевой НТК по средствам вторичного электропитания, «:нград, 1937;

- Всесоюзно:! семинаре по зьтсокоой-эктибшм СЗОП, Мзскпа, ГШ, 1989;

- межотраслевой ШК по элементам и С-ЗОП, Севастополь, 1960;

- лТК преподавателей и сотрудников РРТИ, Рязань, 1955.

^¿^■ЩЗИИИл результатам диссертации опубликовано 22 пз-.7И:г. работг, б то'* числе 9 авторских ешцетельет! и одно поло-елыюе реаоний Госко:«тобретян-:.1 о згдаче ангорского сэиде-ьстза.

Структура и э^ге-л _руЗу>?т'.. Диссертация состоит не иг-гдеяия, грех глав л закл-.че.чи":, •:. ло.-.енн'-'х на 12?. страшат* малино-ного текста, ;ишзстритавгкного 64 рисунками на -51 странице, эт список литер&турн из !(/? к именований и приложения на 27 аницах.

КРАТКОЕ СОДЕРКАШЕ РАБОТ!!

Во .введении обоснована актуальность темы, проанализирова-соЕре.менное состояние вопроса, сформулированы цель и задачи

диссертационной работы, приведены методы исследований, показаны начиная новизна и практическая ценность полученных результатов.

В первой главе разработана методика анализа условий мягкого запуска двухтактных !«ГГГ для схем замещения высокого порядка, основанная на' анализе системы с положительной обратной связью с использованием критерия устойчивости Гурвица. "Преимуществами предложенной мзтодики являются принципиально неограниченнкй порядок характеристического многочлена, который зависит от количества учитываемых в конкретном случае реактивных элементов схемы и способа аппроксимации передаточных-функций частотно-зависимых .звеньев системы, и возможность оценки влияния любого из-учитываемых параметров схемы на условия зшзуска МГГ. Попредложенной методика проведен обобщенный анализ мягкого запуска двухтактных МГГ с учетом инерционных свойств транзисторов, нелинейности их входных сопротивлений, реактивных составляющих сопротивлений элементов, основных паразиттх параметров. Показано, что результаты анализа условий мягкого запуска могут быть применены для расчета уровня внешнего сигнала ШТ с жестким режимом запуска и параметров генер тора пуска. Разработаны новые схемотехнические решения экономичных цепей запуска двухтактных ШТ и стабилизирующего конвертора с независимым возбуждением, которые в отличие от известных схем обладает' более широкими фу!1кциональньми возможностями. Новизна полученных решений подтверждается авторскими свидетельствами /17, 20/.

В результате проведенного анализа получены четыре независимых достаточных условия мягкого запуска двухтактных .МГГ, выполнение любого и5 которых, обеспечивает неустойчивое исходное состояние схемы, и которые позволяют оценить влияние любого из учитывав мых параметров на возможность запуска МГГ-независимо от скорости нарастания питающего напряжения. Первые два из этих условий основывается на присутствии параметра Ь ц , поэтому их следует применять при индуктивном характере нагрузки. ШТ, участвующие в реализации функций управления, имеют, как правило, нагрузку активного или активно-емкостного характера. При этом третье и четвертое условия. оказываются основными условиями их мягкого с&човозбувдения.

С целью уменьшения расчетного тока смещения и, следовательно потерь в цепи запуска сопротивление ограничивающего резистора ' ( )» стоящего в базовой цепи транзистора и шунтирующего его эмиттерный переход для тока смещения, необходимо увеличивать. Показано, что значение не является препятствием для

возможности мягкого запуска ШТ. При этом третье условие меле? бкть записано (в упрощенном виде):

, ¿м А» С* * £>

г/* ^¿У '

где /7^" - коэффициент трансофрмации из коллекторной обмотки в базовую; , Сн ~ приведенные в первичную цепь сопротивление и емкость нагрузки (включая емкость коллекторного перехода);

- входное дифференциальное сопротивление транзистора; ^ -индуктивность коллекторной обмотки; £- емкость конденсатора, шунтирующего резистор /^¿Г ; /} - постоянная времени, характеризующая частотную зависимость коэффициента ^¿¿э

С другой стороны, ввиду необходимости наличия избыточного базового тока в течение импульса £¡р для рекима генерации требует быть достаточно мало, выбираемо из условия минимума потерь в цели управления. Предложена эффективная схема запуска, в которой имеет бодьаое сопротивление для тока смещения

( и малое для управляющих токов в режиме генерации, и

которая макет быть использована для любого варианта МГГ с объединенном и не объединенными эмиттерами /17/. Четвертое условие: Аг/Э я Я* ,

выполняется при малой величине . & & ценой больших потерь в цепи смещения, поскольку увеличение Л¿" затруд>чяет его выполнение. Однако это условие не зависит от £# и может быть рекомендовано для згбора и расчета цепи запуска в случаях, когда при больной €н значения 15 и , полученные из треть-

его услозпя для схем с ^09 » оказываются неприемлемыми.

Известное вьражадив ^н/С^^^х)'''^ является

частно случаем вьратсения (2) при пренебрежении намагничиванием сердечника трансформатора ( —► <*> ).

Установлено, что частотные свойства транзисторов МГГ, в частности частотная зависимость коэффициента > оказывают заметное влияние на условия самовозбуждения,и их необходимо учитывать.

Анализ фазовых портретов схем замещения ШТ показывает, что режим запуска может осуществляться двумя различными путями: I) ток базы смещенного в прямом направлении транзистора монотомно увеличивается, 2) ток базы может уменьшаться в процессе запуска при соотвествующем увеличении базового тока транзистора второ-

- -

гс плеча. В пзрьом случае достаточно одкнуды цивести раСочу» то«, ку в зону игусг. ^йчиеости дгя обеспечения шуска 1ЛТ, Во втором случ;-^ необходимо в течение ьсего процесса запуска поддергивать сигнал смещения.

Разработана инженерная методика расчета различных схем запуска, вкл:очщ;щая в себя порядок расчета и основные количеотаен-»з соотношения. Расчет следует проводить при минимальных значениях напряжения пигслия, температуры, сопротивления нагрузки, ор ентируясь на транзистор с ыиничалънш . В этом случае эа-

пу-к будет гарантирован в заданных диапазонах параметров при любых транзисторах выбранного типа и при сколь угодно медленном на растании питающего напряжения при включении.

Ьо второй .глазе пр ¡едены исследования принципов и возможно тей построения широтно-импульсных ФУН на основе управляемых ¡ЯГ, учитывающие требо гния ыягхого запуска, необходимость в паузе на нуле а выходном напряжении и требования гальванической развязки выходных цепей СИПН. Получены условия выполнения этих требований

Показана возможность создания устройства управления, .1 ко торого при наличии единственного трансформатора обеспечивает качественное управление транзисторами СШ1Н< на основе двухтактного аГГГ. У такого генератора импульсами управления известнш способом .- путем закорачивания дополнительной обмотки трансформатора осуществляется управление режимом генерации. Таким образом, иск® чается гальваник ^ск&я связь мезду цепьк, питания £УП и выходом №1 препятствующая разкязке входных и выходных цепей конвертора и тр( бующая введения дополнительных устройств развязки.

Основываясь на анализе, проведенном в гл I, показан-' схемотехнические и яонструктиьныз методы устранения возможных паразитное колебаний е паузе мевду импульсами ФУН, которые предусматривал'? уменьшение влияния индуктивности рассеяния обмотки управления и выведение транзисторов в гону отсечки.

Основными достоинствами описанного принципа построения ФУН являются: гальваническая раэзязка цепей управления и выходных цепей, отсутствие выбросов напряжения в паузе, т.е. практически нулевое сопротивление выходных обмоток во время паузы, простота схемной реализации. К недостаткам можно отнести относительно большую величин}' выброса коллекторных токов в момент поступления переднего фронта управляющих импульсов, я также в некоторых случаях потребность в управляемых (откличаэмых) цепях запуска. Показано, что указанные недостатки могут бь' '1 устранены схемотех-

ническими методами.

Разработана схема унифицированного управлявшего преобраз-г-а-тельного модуля, являкцегс я базоеья элементом управляемого .'/»Т, работающего в различных режимах. Проведен анализ основах раг.имоз работы управляемого ШТ, построенного на базовом модуле опннм выходки.! трансформатором:

- режима преобразования постоянного напряжения в постоянное 1ли импульсное;

- :о с внепнеЛ синхронизацией частоты;

- режима формирования широтно-модулированнь-х импульсов }ираз-1ения силоаьык транзисторами СПИН;

- режима преобразования и стабилизации постоянного напряжения.

Разработал ряд нов^х схем стабилизирующих и нерегулируемых

1реобразователей, реализующих зенечнк'е режимы работы М-Г /14,16, 8,19,21/. Рассмотрены некоторые варианты ?ункгионпьного построе-ия структур и схем ИЬЭП с широтнэ-импульсной модуляцией с исг.оль-ованием разработанных унифицирован!!».« узло?.

В третьей глане проведены обзор, систематизация и анализ г.ри-еняемьэс в СВЭП известных ЬМ, которое макао разделить на два ?и-а: I) модуляторы на основе сравнения модулирующего сигнала с опер-ш пилообразным напылением, 2) кодуляторы интегрирующего типа и х модификации. Разработан новкД тип - пропорционально-интег-ирующий, который позволяет в значительной мере устранит» недос-аткя известных и улучи,гь динамические свойства системы стабкли-ации постоянного напряжения.

Два варианта структурных <"~*ем ШИМ третьего типа, отличающие-1 диапазоном г^очих значения модулирующего напряжения, показаны 1 рис. I,а,б, модуляционная характеристика - на-рис. 1,е, коэффь- • 1ент передачи-на рвс.1,г,соотношением пропорциональной ИГу*/? ~ ' ХЛ (Г * % Л)/Я ^с »'• интегральной (у ¿У0

»ставляющих которого в зависимости от параметров и Л ро-

тируются свойства 1ШУ третьего типа.

Для сравнительного анализа всех типов ¡ШМ, их влияния на точ-¡сть и динамические свойства стабилизаторов предложена методика ^местного рассмотрения ИМ.'! и регулятора с использованием метода :брацконяой линеаризации импульсной системы, позволяющего рас-атриЕать ее' как квазикепрерчвную нелинейную систему. В качестве пудьсного регулятора рассматривается регулятор понижающего ти, который предстазляется е виде нелинейного эвена с обратно про-рциочал-рНой зависимостью коэффициента передачи от ' ^, Единой

/ Мшим

-ï. i i Uujlir.

Г. 7

й /-

(fHÇа/

0

Uyrnax

Oy Uo

Рис. I

Л1

здход к анализу модуляторов различных типов реализует раэработан-ая обобщенная структурная схема ШИМ. Найдены вкраяения модулями-. иной характеристики и коэффициента передачи обобщенного НИМ. При гом структурные схемы, характеристики и коэффициенты НИМ первого, горого И;третьего типов получаются из обобщенной структуры гак астнке случаи.

! Полученные в результате анализа дифференциальные коэффициенты зрсдачи нелинейной части системы ] » включающей смел-

ые', последовательно соединенные нелинейные звенья (модулятор и ггулятор)! позволяют на основании критерия устойчивости В.Ы.Пэ-эвЬ оцецшь возможность увеличения петлевого усиления разомкнутэ-5:стабилизатора с тем или иным типом ПИИ.

] Сравнительный анализ всех типов ШИМ в системе стабилизации эстоянного напряжения в режиме непрерывного магнитного потока зосселя фильтра показывает следующее. Система с ШИМ третьего ти-3, оказывавгея наиболее линейной, при этом можно увеличивать ее Юность при сохранении запаса устойчивости по сравнению с такой :» системой, но с модулятором другого типа. Получены условия ол-шального выбора параметров модулятора третьего типа. Системы с Ш первого и второго типов по точности оказываются идентичными, \нако Ш.5 второго типа не может' работать в режиме, близком к хортому ходу стабилизатора (при а инверсию выходных км-гльсов (и модулирующего сигнала) в структуре с регулятором пони-иощего типа применять нецелесообразно.

Выработаны требования к коэффициенту передачи и модуляцион-)й характеристике, которая должна иметь вид £х.р, )тенциалэнэ возможного "идеального" ШИМ, при котором непрерывная )делъ системы становилась бы линейной.

Проведен анализ влияния пульсаций на работу.ииротнэ-импулъс-)й системы стабилизации постоянного напряжёния с различными тиши модуляторов. Определены границы зон возможных значений ко-[¡фициентов передачи Х^* модуляторов и соответствующих им тчений Хщ . Получены такяе зависимости конкретных значе-1Й и ^¿и А^ трех типов НИМ, находящихся

этих зонах, при различных углах сдвига фазы в контуре регулиро-1ния на частоте квантования.

Анализ полазал, что наиболее подверяеннши искажению зависимей ^и ^и/ (Г) за счет действия пульсаций ябля-гся ШМ первого типа, наименее - 1ШЦ второго типа. НИМ третьего

'.ила хотя к несколько более чувствительны к пульсациям, чал второго, однако по-прелнему системы с модуляторами третьего типа ос-та^тся наиболее линейными.

Разработаны дэа варианта практических схем ВМ третьего типа /'¿2.1, получену основные расчетные соотношения для выбора и оптимизации параметров элементов. Аппаратурные затраты по сравнению с другими типами и'А'Л не увеличиваются. Данные эксперимент льного сравнен;-,я и в качественном и в количественном отношении подтвер-правильность полученных теоретических результатов и впраке-н:;Г:, а такгле выгод о том, что ¡11! 14 третьего типа по возможностям улучшения динамических свойств системы превосходят известные и рек'-монлухтся к применен;» в ИЗС'П с регуляторами понижавшего типа.

3 четвертой главе рассматривается некоторые реальные устройства, разработанные с использованием результатов диссертации, показаны особенности разработки основных узлов.

Описывается СЗсЛ бортояого вычислительного комплекса, которая содержит требуемое количество канатов в ваде ряда функционально связанных унифицированию: ¡ОоП с гальванической развязкой выходя-.х цепей и с заданнг:.;и вюсодтми параметрами, об-ций оадаю'дий генератор к устройство эа^ит. СВЭГ1 оснадена всеми видами задит: от перегрузок по току, переналрякений, провалов сети, плавным выходом на рек ил и гарантированной паузой, дает возможность варьировать пходные параметры, и количество каналов при соответствующих изменениях требований. Все каналы выполнены по одинаковой схеме и отличается только вводными цепями, сплоз'яи элементами и делите» лем в цепи обратной связи в зависимости от уровней выходных напряжений и мощности.

Рассмотрены вопросы построения практических схем зиротно-им-г.ульснъ~ устройств управления на основе управляемых "гГГГ с пропор-циот.льнэ-токовы\: управлением силовк.га транзисторами. Применение

нового типа позволило получить сут&рнуо нестабильность выходного ног.ряяения канала не более I % к а уровне 5 В при изменении тока нагрузки от С до 20 А и входного напряжения от ¿2. до 34 Б.

Опис*ьается многоканальный ИВ?П с дросселем в цепи переменного тока и частотно-импульсной модуляцией, построенный на основе управляемого ШТ и обеспечивавший группоЕуя стабилизацию выходных напряжений и гальваническую развязку выходных цепей. ШИМ пропорционально-интегрирующего ша в данной схеме осуществляет модуляцию длительности полупернода частоты преобразования, т.е. собственно модуляцию частоть?, поскольку очередной запуск здесь произво-

дится сигналом не фиксированной задающей частоты, а з комента ла-пиран;дК открытого силового транзистора УГГ. Это обстоятельство позволяет в ратаме ИЗЭП,близком к холостому ходу, переходить на релейный принцип регулирования.

1 31приложении приведены тексты программ для расчета фазовых портретов МГГ на этапе запуска и расчета границ и значений /(и

Кш различных типов с учетом влияния пульсаций, акты о внедрении результатов диссертации.

'! | ОСЮБНЫЗ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Разработана методика анализа условий запуска двухтактных :?л1Г для схем замещения высокого порядка, основанная на анализе системы с голоаительной обратной связью. Порядок характеристического кногочл{'На принципиально не ограничен, а зависит от количества учитываемы:?: в конкретном случае реактивных элементов схем» и способа ."шпрокс.шации передаточных функций частотно-зависимых звеньев системы.

2. .До предложенной методике проведен обобщенный анализ мягкого запуска двухтактных 'ЯГ с учетом влияния инерционных свойств транзисторов, нелинейности их входных сопротивлений, реактивных составляющих сопротивлений элементов, основных паразитных параметров. В результате анализа получен ряд независимых достаточшх условий палуска, которые позволяют оценить влияние каддогз из тснт;;-ваемих параметров на возможность мягкого запуска. Показано, что результаты анализа условий мягкого запуска могут быть применены для расчета уровня внешнего сигнала МГГ с пестким режимом запуска и параметров генератора пуска. Разработаны новые схемотехнические решения цепей запуска двухса-гн!^ ШТ и стабилизирующего конверто- ' ра с независимым возбуждение:/,, которые обладают высокой экономичностью я иирокиыи функциональными возможностями.

3. Проведены исследования принципов построения широтно-км-пульсных ФУН на основе ШГ с управляемым резимом генерации. Разработана схема базового управляющего преобразовательного модуля. Проведен анализ основных режимов работы управляемого ЬГГГ, построенного на базовом модуле с одним вкходнья трансформатором. Разработан ряд новых схем УУ и преобразователей напрянения, реализующих основные режимы работы МГГ.

4. Разработан новый тип широтно-шшульеккх модуляторов, обес-' почивающий возможность увеличения точности системы стабилизации постоянного напряжения при сохранении запаса ее устойчивости по

сравнение с такой же системой, но с ШЫ других типов. Раэработа? два варианта практических схем ИШ нового типа.

5. Предложена методика сравнительного анализа всех аилов Ш-на основе совместного рассмотрения НИМ и регулятора, представле} ного б виде нелинейного звена, и с использованием метода вкбрац> энной линеаризации импульсной системы. Выработаны требования к г, дуляционной характеристике потенциально возможного "идеального"

при которой непрерывная модель системы ма&ет считаться линг

ной,

5. Разработана обобщенная структурная схема HILM, реализующг единый подход к анализу модуляторов различных типов, найдены вы-рахения модуляционной характеристики и коэффициента передачи обе денного D!M. Структурные схемы, характеристики и коэффициенты от дс-льных типов ¡ЗШ получаются из общей структуры как частные слу*

7. В результате проведенного сравнительного анализа примеш емьх в СЮП известных и разработанного типов ШИМ при учете влия; пудосаций модулирующего напряжения показаны свойства и преимущ-л ва нового типа ¡¡ИМ.

8. На базе результатов проведенных исследований разработан! практические схемы эффективных широтно-импульсных УУ, а такие CI и ИЗЗП, которые внедрены в промыпленных разработках.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО TELE даССЕРГАВДИ

1. М;сачев А.П., Романов A.B. Стабилизированный преобразовг ■тель //Разработки вторичных источников питания на новых схемоте? нических и конструктивных принципах. - М.: ЦНИШТЭИ, 1980. - CJ

2. Миаачев А.П., Романов A.B. Схема сравнения стабилизаторг постоянного напряжения //ИВЭД с бестрансформаторным входом и их элементная база. - П.: ЦНИИИТЭИ, 1982. - С. 36-41.

3. Мияачев А.П., Романов A.B. Преобразователь напряжения с ненаскцаащимся силовьм трансформатором //ИВЭД с бестрансформато} ным входом и их элементная база. - М.: ЦНИИИТЭИ, 1982. -С. 19-2*

4. Мииачев А.П., Романов A.B. Анализ условий мягкого самэвс буждения двухтактного транзисторного преобразователя напряжения Проблемы преобразовательной техники. - Киев: ИЭД АН УССР, 1983. Я. -5. - C.I03-I06.

5. Мишачев А.П., Романов A.B. Времязадащие цепи генераторе — преобразователей напряжения с ненасыщающимся сердечником силового трансформатора //Электронные средства преобразования эне; гии. - У.: ЦНИИИТЭИ, 1983, - С.24-25.

6. М ¡¡тачев А,П., Романов A.B. Мягкий запуск двухтактного

iu —

аизисторного преобразователя //Элементы, устройства и математк-скос- обеспечение информационно-преобразовательных систем. -зань: РРТИ, 1985. - С.78-61.

7. Иишачев А.П., Романов A.B. Симметрированный полу^остсЕО" вертор //Электронные средства преобразования электрической энер-й. -Ц.: ЦШИИТЗИ, 1986. - С.22-24.

8j ¡Мишачев А.П., Романов A.B., Бардин А.И. Сетевой стабилизи-01ДИЙ преобразователь напряжения //Проблемы преобразовательной кники.' - Киев: ИЭД АН УССР, 1907. 4.2. - С. 170-172.

9. Романов A.B. Обеспечение эффективного запуска ИВЭП /'/Пробны преобразовательной техники. - Киев: ИЭД АН УССР, 1987. 4.2. -208-210. ■

1С. Ыизачев А.П., Романов A.B., Бардин А.И. Стабилизирующий ■iBepinp; с самовозбуждением //Электронные средства преобразования гргкп.'- М.: ЦШИИТЭИ, 1988. - С.30-32.

11. Милачев А.И., Романов A.B., Бардин А.И. Стабилизирований зобраэователь постоянного напряжения //Электронные средстпа пре-зазования энергии. - X: ЦНИЖГЗИ, 1988. - С.48-50.

12. Романов A.B., Мишачев A.I1., Бардин А.И. Способ широтно-1ульсной модуляции для ИЗЭП //Высокоэффективные источники и сис-ш вторичного электропитания РЭА. - М.: УДЩИ, 1969. - С. 1135.

13. A.c. B45I50 (СССР). Полупроводниковый стабилизатор посто- ' loro напряжения /В.У.Баринов, А.П.Мишачев, А.В.Романов. -

гбл. в БИ, 1981, Jf25.

14. A.c. 9U9776 (СССР). Преобразователь напряжения /А.П.Ми-1ев, А.В.Романов. - Опубл. в Ш, 1962, Ш. '

15. A.c. 989486 (СССР). Измерительное устройство /А.П.Мкша-

!, А.В.Романов. - Опубл. в БИ, 1963, №. ' '

16. A.c. 995236 (СССР). Двухтактный преобразователь напряае-! /А.П.Ыишачев, А.В.Романов. - Опубл. в ЕИ, 1983, К5.

17. A.c. II4I546 (СССР). Самовозбуждающийся инвертор /А.П.Ыи-[е.з, А.В.Романов. - Опубл. в Ш, 1985, F7.

18. A.c. 1244773 (СССР). Самовозбуядаащийся транзисторный . >ертор /А.П.Мияачев, А.З.Романов. - Опубл. в БИ, 1986, К2б.

19. A.c. 1328895 (СССР). Стабилизированный преобразователь" [рязения '/А.П.Уищачев, А.В.Ромалов. - Опубл. в БИ, 1987, JF29.

20. A.c. I33S806 (СССР). Стабилизированный преобразователь :тоянкого напряжения /А.П.Мкиачев, А.В.Романов, А.й.Бардин. -■бл. в Ш, 1987, К35.. -

21. A.c. 1396228 (СССР), Автогенераторнкй преобразователь/

A.A.Бас, А.П.Ужзачев, А.З.Романов. - Опубл. в Ш, 1988, «18.

22. A.c. (СССР). Шяротно-импульснкй модулятор /А.П.Млша-чез, А.В.Романов, А.И.Бардин. - Заявл. 27.05.88, И430382/24-21; полез, реа. от 28.CG.89.

Алексей Васильевич Роианов

КРОТКО-ИМПУЛЬСНЫЕ УСТРОЙСТВА УПРАВЛЕНИЯ НА ОСНОВЕ ИАГНИТНО-ТРАНЗИСТОРНиХ ГЕНЕРАТОРОВ ДЛЯ СИСТЕМ ВТОРИЧНОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Подписано в начать Фориат бунага 60 х 84- 1/1 6.

Бумага писчая te Z. Печать ротапринтная. Усл.пач.л. 1,0. Уч.-изд.л. 1,0. Тираг 100 экз. ЗаказБесплатно. Рязанский радиотехнический институт. 390024, Рязань, ул.Гагарина, 59/1., Рязанская областная типография. . 390012, Рязань, ул.Новая, 69.