автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.12, диссертация на тему:Транзисторные преобразователи для модульных источников питания электротехнологических установок

Ой

НАЦИОНАЛЬНАЯ АНАДЕШ1 НАУК УКРАИНЫ ! ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОДШ1ШКИ

На правах рукописи

КРАВЧЕНКО Виталий Васильевич

ТРАНЗИСТОРНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ДЛЯ МОДУЛЬНЫХ ИСТОЧНИКОВ ПИТАНИЯ ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИЧЕСКУа УСТАНОВОК

Специальность 05.09.12 - Полупроводниковые преобразователи электроэнергии

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

КИЕВ - 1996

Диссертацией является рукопись.

Работа внполнана в отдела J6 21 Института электродинамики

HAH Украины, г. Киев

Научный руководитель - доктор тахш'ческих наук, профессор

Комаров Николай Сергеевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук

. Чехет Эдуард Михайлович,

кандидат технических наук Марченко Накопай Борисович

Ведущая организация - Институт электросварки им. Е.О.Патона HAH Украины, г. Киев

Защита диссертации состоится 25 ишя 1936 г. в 14 час. на заседании специализированного ученого совета Д QI.9S.02 при Институте электродинамики HAH Украины по адресу:

252680, Киев-57, проспект Победа, 5S, тел. 44S-9I-I5.

С диссертацией мохно ознакомиться в библиотеке Института влоктродинамики HAH Украины.

Автореферат разослан 25 мая 1996 г.

Ученый се1фетарь специализированного ученого совета

ЖаГ)

В.О.Федий

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы 2 степень исследования твтатата тацяи.' Одной из важнейших народнохозяйственных-задач является повышение конкурентоспособности отечественной продукции, что возможно только при значительном повыпении ее качества и снижении производи леташх затрат. В значительной степей эта целя могут бить до-, статуты за счет внедрения новых электротехнологических процессов, таких как процесса злектрогвльзажяси, коило-плазменного нанесения покрытий, различные электротермические процессы.

Как правило, мощные устройства питания для эдвктротзхнояогии строятся на основе тнристоракх преобразователей. Однако низкая частота преобразования энергии в. этих устройствах определяет большую металлоемкость оборудования. Крота того, в ряде случаев при работе на нелинейную нестационарную нагрузку быстродействие таких преобразователей-оказывается недостаточны?.!, что не' позволяет обеспечить нормальное протекание технологического процесса.

Это определяет актуальность исследований, направленных на создание импульсных транзисторных источников вторичного электропитания (КВЗП), осуществлящих преобразование энергии на частотах порядка 10...20 КГц и выше. Цри разработка таких преобразователей следует ориентироваться на перспективный модульный принцип построения, при котором источник питания требуемой мощности набирается, из трабуемох.. числа одинаковых функционально и конструктивно законченных модулей, разгйэщешшх в стандартном шкафу. По входу модули соединяются параллельно, а' по выходу - параллельно либо последовательно в зависимости гт величины выходного напряжения.

Такой'принцип имеет ряд преимуществ по сравнению с построением единичного преобразователя, рассчитанного на полную мощность. В частности, он позволяет обеспечить высокую надежность источника электропитания за счет введения незначительной резервной избыточности, осуществить'равномерное токораспределение меяду параллельно включенными модулями ;?а счет использования обратных связей то току и напряжении, обеспечить удобство обслуживания и ремонта и др.

При этом вопрос создания мощных устройств электропитания в первую очередь сводится к разработке высокоэффективного преобразовательного модуля, который, если не учитывать его системных функций, может рассматриваться как отдельный сетевой ИВЭП.

Для питания электротехнологического оборудования применяется,

. !"'.•■ " 4 -

как правило, трехфазная трехпроводная сеть переменного тока зао В/ 50, Гц, -т.е.' диапазон рабочих напряжений преобразователя с учетсж нестабильности»сети .составляет 400...боо В. Номенклатура выдуска-' биых транзисторов, рассчитанных на такие напряжения, достаточно ограничена. При этом существует закономерность ухудшения частотных в усилительных свойств транзисторов, о ростам допустимых напряжений.

В- этой ситуации одним из перспективных путей создания высокоаффективных преобразовательных модулей является использование последовательного соединения инверторы^.: ячеек, что позволяет применять низковольные транзисторы для работы в цепях с поваленным напряжением. В частности, ЕысокочастотЕое преобразование анергии может быть аффективно реализовано посредством двух полумостовых ин-верторных ячеек, включенных то цепи питания последовательно. Регулирование, величины выходного напряжения в таком преобразователе может быть реализовано несколькими способами, например: . * - за счет фазоимпульсной модуляции (ФИМ) выходных напряжений отдельных инверторов с последунщим их суммированием на обмотках выходных трансформаторов;

- посредством синфазной ПОД, когда оба инвертора работают в режиме ИШ.с синфазной коммутацией силовых транзисторов.

Возможность использования Ш, несмотря на некоторое упрощение организации цепей управления транзисторами, сдерживается воз-•никащей неравномерностью распределения- напряжения питания нв последовательно включенных инверторных ячейках и неравномерностью нагрева силовых транзисторов. Электромагнитные процессы в такой схеме изучены весьма слабо, что не позволит создавать аффективные устройства влектропитания на основе такого принципа управления.

Схема, реализущая управление транзисторами посредством синфазной ПШ, исследована значительно полнее. Известно, что неравномерность распределения напряжений на инверторах обусловлена неи-дентичностьв параметров их влементов. Однако, влияние некоторых конкретных параметров, например, индуктивностей рассеяния трансформаторов, изучено слабо, в то время как их разброс может приводить к значительной неравномерности токов через транзисторы. Кроме того, опасные режимы могут возникать в схеме йри неодновременности коммутацга одноименных транзисторов инверторов. Вопрос о выработке мер защиты от етих явлений может быть решен только в результате шализа злектромагнитных процессов в преобразователе.

Построение мощных устройств влектропитания на основе модуль-

•'■' 5

нога принципа предопределяет наличие в каждом модуле двух отрицательных обратных связей - по выходному напряжении и то току дросселя выходного фильтра, что диктуется необходимостью равномерного распределепия тока,нагрузки между модулями и защиты преобразователя от перегрузок по току. Вопрос об устойчивости таких систем и возможности возникновения недопустимых периодических режимов "о учег-м кеидеальностей элементов преобразователя изучен недостаточ-. но, хотя является важным и определяет фильтрующие свойства преобразователя и его динамические характеристики. . .

указанные, обстоятельства обусловливают актуальность исследований, направленных на изучение электромагнитных процессов в силовых схемах данных преобразователей, а также вопросов, связанных с повышением устойчивости ИВЭП при наличии обратных связей по выходному напряжению а току дросселя с'учетом неидеальности элементов выходного фильтра.

Предает д объокт исследования. В диссертации исследуется распределение напряжений питания в транзисторных преобразователях с ФйМ и ШШ, построенных на основе последовательного соединения полумостовых инверторных ячеек, а также условия возникновения периодических режимов в ИСН с ШИМ-2 с подчиненным регулированием.

Методы исследования. Для решения поставленных задач в работе применялись аналитические метода теории электрических цепей, метода математического и физического моделирования.

При магматическом моделировании квазистационарных режимов, в преобразователе использовался метод Эйлера (конечных приращений). Исследование условий возникновения вынужденных колебаний на основной субгармошке частоты модуляции производилось при помощи опера-' тарного метода с учетом положений теории авторегулирования.

Цель в основные задачи научного исследования. Целью работы является развитие теоретических основ построения модуля ИВЭП, допускающего параллельно-последовательное объединение ■ по выходу с лвбым количеством* аналогичных модулей; обеспечение равномерности распределения токов ч напряжений в преобразовательном модуле, построенном на основе последовательного соединения инверторных ячеек, а также между модулями в источнике питания для электротехнологии.

Для достижения поставленной цели решались следущие задачи: - исследование распределения напряжений и токов нагрузки в преобразователе о ФИМ, построенном на основе последовательного по

■еходу соединения шдумастошх инверторных ячеек и объединения выходов по переменному току; . .

, - исследование распределения напряжений и токов нагрузки в преобразователе с ШМ, построенном на основе последовательного по входу соединения полумостовых инверторных ячеек и объединения выходов по постоянному току;

> анализ периодических режимов в ИВЭП с подчиненным регулированием при наличии обратных связей по выходному напряжению и току дросселя (фильтра. .

К^учипя новизна исследований, В работе получены следуицк.) новые результаты:

1. Показано, что в преобразователе с ФШ, построенном на основе последовательного по входу соединения полумостовых инверторных ячеек, возникает неравномерность распределения напряжений на инверторах даже при идентичности параметров их элементов;

2. Установлено, Что в преобразователе с ФИМ, построенном на основе последовательного соединения полумостовых инверторных ячеек, величина разброса питавдгх напряжений на инверторах определяется, главным образом, значениями индуктивностей рассеяния выходных трансформаторов,частотой преобразования, величиной фазового угла и величиной приведенного значения сопротивления нагрузки;

3. Исследования показали, что в предложенной схема преобразователя с <Ш, содержащей цепи выраанившош напряжений на последовательно соединенных инверторных ячейках, обеспечивается ограничение неравномерности распределения напряжений на уровне, обеспечивающем безопасную работу силовых транзисторов, при этом токи через транзисторы не превышают допустимых значений;

4. Установлено, что в схеме преобразователя ; синфазной ШИЫ, построенного на основе последовательного по входу и параллельного по выходу соединения полумостовых инверторных ячеек, при объединении цепей перед общим дросселем фильтра, нвблвдается существенное различив мгновенных значений токов через транзисторы инверторов при разбросе величин ивдуктивностей рассеяния трансформаторов инверторов или не синхронности коммутации соответствующих ключей;

5. На основании полученных аналитических выражений, описывающих границы возникновения колебаний на основной субгармонике' частоты модуляции (?с/2) в импульсном стабилизаторе напряжения (ИОН) с ШИМ-2 с обратными связями по выходному напряжению и току дросселя выходного фильтра, показано, что в случае модуляции заднего

фронта импульса введение токового контура при коэффициентах запол-некчя 7 < 0,5 повивает границу возникновения колебаний на частоте ?с/2, а при т > 0,5 снижает ее для произвольных значений внутреннего активного сопротивления конденсаторов выходного фильтра. Увеличение внутреннего сопротивления конденсаторов фильтра в рассматриваемой двухконтурной системе при у < 0,5 повышает' границу возникновения колебаний на Рс/2, а при 7 > 0,5 снижает ее. В случае модуляции переднего фронта введение обратной связи по току, а твк-же увеличение внутреннего сопротивления конденсаторов фильтра при 7 > 0,5 повышают границу, а при 7.< 0,5 снижают ее.

Теоретическая ценность работы. Решена научная задача исследования распределения напряжений на последовательно соединенных полумостовых инверторных ячейках в транзисторных преобразователях .с ФШ и ШИМ, а также задача анализа условий возникновения колебаний на основной субгармонике частоты модуляции в ЙСН о ШИМ-2 с обратными связями по напряжению и току.

Практическая ценность работа. На' основе проведенных исследований предложены меры, обеспечивающие ограничение разброса напряжений питания на инверторных ячейках в ИВЭП с <ШМ, предложенное схемотехническое решение защищено авторским свидетельством на изобретение.

Для ИВЭП о синфазной ШИМ предложены меры, позволяющие уменьшить влияние разброса индуктивностей рассеяния силовых трансформаторов и влияние несинхронности коммутации соответствующих ключей инверторов на распределение мгновенных значений токов нагрузки между инверторными ячейками.

Выработаны практичэш-ле рекомендации по повышению устойчивости ИВЭП с ШИМ-2 при наличии обратных связей по выходному напряжению и току дросселя.

Конкретный личный рклад диссертанта в разработку взучнзд Штатов, щтдрыврытодтдд ¡а задщу.

1. Математическая модель и результата анализа квазиустано-вившихся процессов в лреобразователе с <&ИМ, состоящем из двух соединенных последовательно полумостовых инверторных ячеек, без цепей выравнивания напряжений на инверторах и при наличии таких цепей.

2. Результата исследований, позволяющие определить величину разброса напряжений питания на последовательно включение: инверторных ячейках в преобразователе с ФШ в Функции от параметров элементов схемы.

3. Математическая модель и результаты анализа квазиустано-виишхся процессов в преобразователе с синфазной ПШМ, состоящем из двух включенных последовательно шлумостовых инверторнах ячеек.

- 4. Аналитические выражения, описываодие.границы возникновения вынужденных колебаний на основной субгармонике частоты модуляции для понижахцего ИСи с 11Ш-2 при наличии обратных связей по выходному напряжения и току дросселя с учетом активных потерь в конденсаторах выходного фильтра, и результаты анализа влияния параметров элементов системы управления и параметров элементов выходного фильтра преобразователя на располол»низ указанных границ.

Реализация результатов работы. Результаты исследований были использованы при разр^Зотке ИВЭП повышенной мощности, предназначенных для применения в составе комплексов радиоэлектронной аппаратуры, а также алектротехнологических установок в КБ "Горизонт" (г.Нижний Новгород), в НИИ "Кванг" (г.Кишинев), в КБ "Луч" (г.Киев), в Национальном диспетчерском центре электроэнергетики Украины (г.Киев).

Апробация работы. Основные положения и результаты^дассертаци-онной работы докладывались и обсуждались на У Всесоюзной научно-технической конференции "Проблемы . преобразовательной техники" (г.Чернигов, 19Э1 г.), на научных семинарах Института электродинамики АН Украины (г.Киев, 19в9-1996 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано б печатных работ, в том числа I авторское свидетельство ССОР.

Структура ц объец работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и заключения, изложенных на 137'страницах машинописного текста, о 59 рисунками. Содержит список литературы из 166 наименований на 19 страницах и приложение на 42 страницах. Общий объем работы составляет 250 Ьтраниц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

"о введении обосновывается актуальность темы. сформулированы цель работы я задачи исследований, изложена структура диссертации и короткое содержание ее глав.

Перза^ глава посвящена анализу тенденций развития преобразователей для электротехнолопш.

Обоснован? целесообразность применения транзисторных гоеобра-^вателей, построенных по модульной структуре. Основными ее досто-

инствами являются: высокая надежность системы за счет введения незначительной резервной избыточности; простота осуществления равномерного распределения токоы между параллельно включенныш модулями за счет использования в каздом модуле обратной свяеи то току; возможность простыми средствами формирования безопасной траектории переключения силовых транзисторов; возможность при изменяющейся нагрузке оптимизировать КОД преобразователя за счет дополнительного включения или отключения ряда модулей; удобство обслуживания и ремонта, в том числе без отключения установки от сети; сокращение сроков разработки устройств электропитания, рассчитанных на различную мощность, за счет идентична с-и входящих в них модулей.

Рассмотрен вопрос об определении наболев рациональной схемотехники построения модуля о учетом ограничений, накладываемых возможностями современной элементной базы. Показано, что при построении ИВЭЛ повышенной мощности, работающих от трехфазной сети 380 В / 50 Гц, целесообразно .использовать последовательное соединение-двух полумостовых инверторных ячеек, что позволяет применять транзисторы, рассчитанные на меньшие рабочие напряжения, а следовательно, обладающие лучшими частотными и усилительными свойствами.

Однако создание таких модулей затрудняется отсутствием сведений о распределении напряжений макду ипварторными ячейками при различных способах модуляция и токов мезду отдельными модулями как в стационарных, так и в переходных режимах.

Вторая глава посвящена исследованию квазкст ационарных процессов в соловых цепях ИВЭ11 с ФИЫ и состоит из двух разделов. Первый раздел содержит анализ схемы без цепей выравнивания напряжений на инверторных ячейках, а второй - при наличии таких цепей.

Исходна.: схема преобразователя приведена на рис. I. Предполагается, что сигнал управления транзисторами первого (верхнего по схеме) инвертора отстает от сигнала управления второго (нижнего) на фазовый угол ф. Рабочий диапазон изменения фазовых углов принят равным ф « о...-*.

Анализ электромагнитных процессов проводился по математической модели, составленной для каждой стадии постоянства топологии схемы. Обобщенная схема замещения преобразователя приведена на рис. 2. При расчета использовался метод Эйлера (конечных приращений). Полученные результаты свидетельствуют, что кЕазиствционарный режим характеризуется неравными напряжениями на инверторных ячейках даже при идентичности соответствующих параметроз их элементов.

РИС. 2

Для этого режима было получено выражение, описывающее отнсси-тельнув величину разброса напряжений на последовательно включенных инверторных ячейках в схеме преобразователя с СИМ:

О

8(тс+ф)к Ьа Ю"ф

Здесь ф « о.-.-тс - угол фазового сдвига между сигналами управления транзисторами первого и второго инверторов; к - коаффипи-ент трансформации силовых трансформаторов; Ъд - индуктивность рассеяния силовых трансформаторов; и - сопротивление нагрузка; т- период импульсного напряжения.

Из проведенного. анализа следует, что при построении ИВЭП с «ИМ на основе последовательного по входу соединения отлудастовых инверторных ячеек необходимо применять меры по принудительному выравниванию напряжений питания на инверторах, например, использовать выравнивающие цепи. Схема замещения такого преобразователя представлена на рис, 3.

Показано, что квааиуатодавявшийся ре®« работы схема характе-

И> 1 4«

я» *

и, Г С

"•1

рно. 3

ризуется разбросом питащих напряжений инверторов

2

который определяется коэффициентом трансформации между первичными. и дополнительными обмотками силовых трансформаторов. При этом ь^р должен удовлетворять условию к^о-г.

Полученные путем моделирования диаграммы напряконий на обмотках трансформаторов 371.1 и 272.1, а также токи в в тих обмотках показаны на рис. 4.

Проведанное моделирование покааало, что в рассмотренной схе-

Рис. 4

мэ преобразователя о выравнивающими обмотками обеспечивается решение поставленной задачи - ограничение неравномерности распределения напряжений на последовательно соединенных инверторах на уровне, обеспечивающем безопасную работу силовых транзисторов. Установлено, что выравнивание напряжений на инверторах происходит на стадиях отдачи энергии дросселем выходного фильтра за счет передачи энергии из одного инвертора в другой через выравнивающие цаш»^ При этом токи через транзисторы не Превышают допустимых значений.

В третьей главе проведено исследование квааистационарных процессов в ИВЭП, построенном на основе последовательного по входу соединения полумостовых инверторных ячеек, транзисторы которых управляются посредством ШИМ. Схема рассматриваемого преобразователя приведена на рис. 5. Целью исследования являлось изучение влияния разброса параметров некоторых элементов преобразователя на распределение токов через транзисторы инверторов.

Рассмотрен случай, когда имеется разброс индуктивностей рассеяния трансформаторов инверторов. Предполагалось, что дроссели в цепях отдельных выпрямителей отсутствуют, имеется только общий дроссель ь выходного фильтра. Установлена, что на этапах накопления энергии дросселем ь токи через транзисторы инверторов значительно отличаются. При этом амплитуда по крайней мере одаого аз этих токов увеличивается, что является нежелательным, поскольку ведет к ухудшению режима рвботы транзисторов, а следовательно,

Рис. б

снижению надежности преобразователя.

Для устранения этого явления в цепи выпрямителей каадого инвертора следует включить небольшие одинаковые индуктивности, номинал которых в несколько (2...5) раз превышает индуктивности рассеяния обмоток трансформаторов. Падения напряжений на них будут ком-•..энсировать напряжения на индуктивностях рассеяния, и скорости изменения токов выравняются. Аналогичный эффект шкет быть достигнут, если вместо общего дросселя Ъ использовать дроссели в цепи каадого.выходного выпрямителя, т.е. производить параллельное объедете гаю цепей по выходу после указанных дросселей.

.Четвертая глава посвящена анализу одного из наиболее распространенных. и наиболее опасных периодических режимов, возникащик при нарушении-устойчивости - возникновению колебаний на основной субгармонике.частоты модуляции в ИОН с ШИМ-2 с обратными связями по выходному напряжению и току дросселя фильтра с учетом внутреннего , активного сопротивления конденсаторов выходного фильтра. Известные исследования данного вопроса о учетом неидеальности элементов выходного-фильтра в основном касались одноконтурных систем либо двухконтурных систем с так называемым токовым регулированием, которые не относятся к классу систем о 11Ш-Й. *

Структурная схема ИОН с ШИМ-2 с обратными Связями по напряжении и току приведена на рис. 6.

Рис. 6

Суть использованного метода состоит в том, что в квазяустано-ыквшемся режиме предполагается наличие в системе колебаний на частота Рс/2 с коэффициентом несимметрии в. Бали получены уравнения для координат системы, описывающие етот режим, и при О 0 найдены выражения для критических коэффициентов усиления, соответствующих

Г'

границе возникновения колебаний на частоте Р,У2.

С „

Выражение для сигнала рассогласования: Условия переключения модулятора:

где У12 - амплитудное значение пилообразного синхронизирующего напряжения; Г2-~ моменты коммутации.

Введя коэффициент несикметрии "длительностей импульсов' в соседних периодах 0, изменяющийся в пределах 0...1, представим коммутационные моменты как

Т = (1+3)71'; Т •

где.7»-Цг—.

Г2 = Г+(1-д)7Г,

Тогда" при 0 -* о получим условие, характеризующее границу об--ласти параметров системы, аа которой возникают вынужденные колебания на частота ?с/2. Для модуляции заднего фронта'(линейно нарастающее синхронизирующее напряжение} будем иметь: ,

7 _ 1+7 1

МгМ.1 Ге~ У^ + е У1^ - 2е~ -то

*гр " У1гт. " " [-;—:- а -+

(1+о) (1-е Л^ГТюУу ■

.'■♦•^«♦^»Г- V

Здесь 1с - СЙ/Г; а = Я,/Я.

Для случая модуляции переднего фронта (линейно спадаицее синхронизирующее напряжение) получим: :

1-7 _ 2-7 1

• Мз2^ Ге~ У**«) » в т0Ч-«Ц _ ге" т0(1-нх> *гр " I/. тт " I—:—-————~———— "

12 Ь (1+а)(1-е

На рис. 7. показано влийЬга относительного значения активного сопротивления конденсаторов фильтра а на расположение границ возникновения колебаний на частоте Р^/2 в попивающем ИСН для разных значений коэффициента усиления токового контура Я^&^Лй^й) при тс=20 для случая модуляции заднего фронта импульса. Анадогич-

b 0.2 0.4 0.6 O.© 1.0 ^

■■ Рис. V

ные кривде получены для других значений а, *сс, в также для случая модуляции переднегофронта импульса.

Достовернбсть определения границ была подтверждена результатами моделирования процессов в стуктуре понижающего ИСР о ШИМ-2.'

В пятой главе представлены результаты экспериментальных исследований квазистациоварзых процессов, выполненных на макетах преобразователей мощностью порядка 1 кВт с ФИЫ и с шП1. Полученные данные свидетельствуют о достаточной для практического использования степени совпадения расчетных и экспериментальных результатов (10...20 %). ; '.М

Описаны построенные на основе рассмотренных преобразователей ИВЭП, переданные заказчикам для внедрения в промышленности. Это экспериментальной образец изделия "Экватор" с ФИМ, обеспечивающий программную установку, выходных напряжений до 75 В при токе нагрузки до 12 А, и экспериментальный образец ИВЭП с ШМ для систем гарантированного. электропитания ответственных потребить лей, обеспечивающий постоянное выходное напряжение 360 В при тока нагрузки до 3,5 А. Оба изделия характеризуются улучшенными массогабаритными показателями (не менее 100 Вт/Дм3} и высоким КЦД (более 90 Ж). \

В приложении приведены программы .моделирования квазиствцио-нарных процессов в ЙВЭП о ФИМ я с ШИМ; программы расчёта условий 'Еознтшоввния шнуаденных колебвний на основной субгармоьлке частоты модуляции. Представлены документы, подтверждающие внедрение результатов работы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Проведено моделирование квазистацяонарных процессов в преобразователе с ФИМ, построенном на основе последовательного по входу соединения полумостовнх инверторных ячеек, в результате чего установлено, что неравномерность распределения напряжений на инйер-торах наблюдается даже при идентичности параметров, их элементов'.

2. Получено -приближенное аналитическое выражение,' определяющее величину разброса питающих напряжений на последовательно соединенных инверторах в источнике электропитания с Ш в зависимости от параметров элементов схема и режима ее работы.

3. Установлено, что в преобразователе с ФШ, содержащем два последовательно соединенных транзисторных" по'лумостовых инвертора, наблюдается различие режимов работы транзисторов разных инверторов при переключениях.

4. Проведено моделирование квази тационарных хфоцессов в преобразователе с ФИН. содержащем цепи выравнивания напряжений на по-оледовгтэльпо соединенных инверторных ячейках, в результате чего установлено, что предложенная схема позволяет ограничить неравномерность распределения напряжений на уровне, обеспечивающем безопасную работу силовых транзисторов, при этом токи через транзистора не превышают допустимых значений.

5. Проведено моделирование квазистационарных процессов в преобразователе с синфазной ШИМ, построенном на основе последовательного по входу и параллельного та выходу соединения' полумостовых инверторных ячеек, в результате чего установлено, что введение дросселей в цепи выгодных выпрямителей каждого инвертора является аффективным сродством улучшения токораспраделения между инвертор-ными ячейками.

6. Получены аналитические выражения, описываицие границы возникновения колебаний на основной субгармонике частоты модуляции в ИСН с ШИМ-2 о обратными связями по выходному напряжению и току дросселя фильтра в зависимости от параметров элементов фильтра и системы управления, что позволило определить область авачений этих параметров, обеспечивающих устойчивость преобразователя.

7. В результате проведенных исследований разработаны модули сетевых ИВЭП, построенных по схемам с ОДО и ШИМ. Установлено, что преобразователи о ПОД обладают улучшенными характеристиками до отношению к преобразователям с ФИЫ и являются предпочтительными при

построении модульных источников электропитания.

8. Ка основе разработанных преобразовательных модулей мощность» около 1,5 кВт могут_быть созданы устройства электропитания на .мощности порядка 10...ЬО кВт.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТИЛЕ ДЖХЗЕРТАВДИ

1. КРАВЧЕНКО В.В. Условия возникновение вынувданннх колебаний на основной субгарконкко .частоты коммутации в понижающем импульсном стабилизаторе с ШМ-2 и обратными связями по напряжению и току. // Техническая электродинамика. -1991. ■-№ 4. -0. 36-42.

2. К0МАР02 И.О., КРАВЧЕНКО В.В. Преобразователи для электротех-1ЮЛОГИИ на основе последовательно-параллельного соединения ячеек. ■-М&жвуз. сб. тр.: Вопроса разработки и эксплуатации полупроводниковых преобразователей для подвижного состава. -Харьков, 1935. (Харьк. гос. акад. железнодор. трансп., 1995). -С. 3-14.

3. КОМАРОВ Н.С., КРАВЧЕНКО В.В. Неравномерность распределения напряжений на последовательно соединенных инверторах у источнике электропитания с фазоимпульсной модуляцией. -Киев, 1993. (Препр./ Ин-т электродинамики АН Украины; J6 747).

4. A.c. ■& I823I08 (СССР), МКИ К02М 3/337. Преобразователь постоянного напряжения / Н.С.Комаров, В.В.Кравченко, ¡О.Д.Миронов.- Опубл. в Б.И., 1953, Я 23.

5. КРАВЧЕНКО В.В Выравнивание напряжений на последовательно вклю-.ченных инверторах с фазоимпульсной модуляцией .'/ Проблемы преобразовательной техники: Тез. докл. Y Всесоюз. научн.-техн. конф. (Киев, .септ. 1991 г.). -Киев: Ин-т электродинамики АН УССР. -1991. -Ч. 2. -С. 198-200.

Личный вклад. Основные научные результаты опубликованы в двух работах, написанных автором самостоятельно, и трех работах, написанных в соавторстве. Из последних в [2] автором выполнено моделирование ^электромагнитных процессов в преобразователе с ШИМ; в {3] автором выполнено моделирование электромагнитных процессов в преобразователе с ФИМ и получены аналитические выражения, бписыващие 'величину разброса напряжений на последовательно соединенна: инверторах в функции от параметров элементов схемы и режима ее работы; в [4] автором выполнена обоснование предложенного схемотехнического решения преобразователя и описание работы схемы.

ICravchenko V.V. Transistorized converters for modular power supplies of electro.echnological plants.

The dissertation is presented for Ph. D degree in spe^'-'ify 05.09.12 - "Semiconductor converters of electric energy". Institute of electrodynamics of Ukrainian National Academy of Sciences, Kiev, 1996.

5 scientific works гге submitted which contain studies of voltage distribution in transistorized converters with phase-pulse modulation and width-pulse modutalion built on the base of series junction of half-bridge inverter units, and also studies of conditions of appearance of subh<*srmonicai osci"afions in power supplies with volbxje end current feedbacks. Proposed recommendations on increasing of power supplies reli?bi!;iy has been implemented by working out of several devices on enterprises of Ukraine end CIS.

Красченко B.B. Транзистор::, перетворюзач") для модульних джерел жизлення електротехнопопчних установок.

Дисертац1я у вигляд'1 рукопису на здобуття наукосиго ступеня кандидата техжчних наук за спецйшьшспо 05.09.12 -"Нзп1впроБ1ДНихоЫ перетворювач) електроенергн". ¡нститут електродинамми НацюнальноУ академн наук УкргУни, КиУэ, 1996.

Захищэ:оться 5 наукових робгг, як! включають доавджемня розподшу напруг в тргнзисторних перетворювачах з фазо^м-пульсн0!0 i широтно-!мпульсною модуляцию, побудозаних на основ) посг>чДосного по входу з'еднлння наптмостозих ¡нсертор-них ячеек, а також досящження умов виникнення субгармошчних колнвань о джерел ах електроживлення ¡з зворотними зв'язкамм по напруз'| i струму. Заиропоновано рекомендаци по пщвищги-нк> нздйност! джерел електрожиалення ревизован! при розробц! кшькох пристрою на пщприемствах Украши та СНД.

Кгаочов! слова: транзисторний перетворюзач электроенер-rii, нап1вмостова жверторна ячейка, розподш напруг жиолення, субгармошчн"» колиоання, система п'щпорядкованого регупюван-ня.

Подписано к печати zt.os. iS96 г, Формат 60x84/16 Бумага офсетная. Усл.-печ. лист. Уч.-изд. лист/(С, Тираж юо. Заказ 2/3. Цека договорная

Полиграф, уч-к Института электродинамика НАН Украины 253057, Киев-57,. проспект Победы,56.