WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 ||

Характер изменения выходных токов РЯ и их спектральные составы значительно зависят от индуктивности нагрузки и частоты модуляции системы управления. На рис.12 представлены диаграммы выходных токов в установившемся режиме при работе РЯ с КК, не содержащим перегоревших ламп, в режиме 100% и 1% яркости горения огней. Диаграммы выходных токов в установившемся режиме при работе РЯ с КК при содержании в КК 30% перегоревших ламп представлены на рис.13. Гармонические искажения выходных токов РЯ вызваны модуляцией на частоте 1000Гц, они возрастают с уменьшением рабочей яркости и снижаются с увеличением числа перегоревших ламп в КК. Основным критерием при выборе частоты модуляции являлся КПД РЯ, поскольку коммутационные потери в электронных приборах высокого класса напряжения составляют значительные величины, а в разработанных РЯ являются определяющими.

Точность регулирования и стабилизации выходного тока является высокой и токовая ошибка по действующему значению составляет сотые доли процента, но следует отметить, что на практике достичь такой точности не удастся в силу ограниченной точности оцифровки сигнала. Точность регулирования и стабилизации в реальной системе будет составлять порядка 2%.

Рис.12. Диаграммы тока КК в установившихся режимах при работе РЯ с КК не содержащим перегоревших ламп: а) РЯ1600, б) РЯ9600, в) РЯ19200

Рис.13. Диаграммы тока КК в установившихся режимах при работе РЯ с КК

содержащим 30% перегоревших ламп: а) РЯ1600, б) РЯ9600, в) РЯ19200

Исследование динамических режимов показало, что быстродействие СУ является достаточным и даже избыточным, поскольку тепловые процессы в лампах накаливания протекают гораздо дольше электромагнитных. На рис.14 представлены кривые тока задания и фактического тока нагрузки для КК, содержащего 30% перегоревших ламп, при включении РЯ1600 в режим 100% яркости, переходе из режима 100% в режим 1% яркости, и переходе из режима 1% в режим 100% яркости.

Поскольку на практике сопротивление холодной лампы в разы меньше сопротивления лампы, находящейся в номинальном рабочем режиме (при подключении холодной лампы накаливания к сети возникают токи перегрузки, примерно в 8 раз превышающие номинальный, которые спадают примерно за 150мс), было проведено отдельное моделирование работы РЯ при активном сопротивлении нагрузки на порядок меньше номинального. Полученные результаты не приводятся, поскольку переходный процесс завершался быстрее, чем процессы, представленные на рис.14, а по точности в статике не уступал им. Таким образом, предложенная СУ ведет себя адекватно во всем диапазоне изменения нагрузки и не теряет работоспособности в пусковых режимах.

Рис.14 Кривые тока задания (гладкая) и реального тока нагрузки(с пульсациями) для РЯ1600 при работе с КК, содержащим 30% перегоревших ламп: а) включение на 100% яркость, б) переключение со 100% на 1% яркость, в) переключение с 1% на 100% яркость.

В целях ориентировочной оценки эффективности предложенных РЯ была разработана модель расчета потерь в полупроводниковых приборах, учитывающая потери проводимости в диодах, потери проводимости в транзисторах и коммутационные потери в транзисторах, которые для приборов высокого класса напряжения являются определяющими.

На рис.15 отражены данные расчета полных потерь для ключей S1 и S2 (рис.3), проведенных для транзисторов IXEL40N400 фирмы IXYS. Отличительная особенность данных транзисторов заключается в том, что при высоком классе напряжения 4000В они рассчитаны на работу с относительно низким номинальным током до 40А. Для транзисторов S4 и S3 (рис.3) графики потерь выглядят аналогично.

Рассчитанные по предложенной методике суммарные потери в ключах РЯ9600 и РЯ19200 составляют порядка 164Вт и 225Вт соответственно и практически не зависят от мощности, передаваемой в нагрузку.

Графики, отражающие зависимость КПД РЯ от мощности, передаваемой в нагрузку, для РЯ9600 и РЯ19200 представлены на рис.16. Зависимости рассчитаны с допущением, что КПД трансформатора является постоянным и равным 0,96 и потери в приборах также являются неизменными.

Рис.15. Результаты расчёта мощности потерь транзисторов (марки IXEL40N400) S1 и S2 в РЯ9600 (рис.3):

Токи, протекающие через приборы а) S1 б) S2;

Потери проводимости в транзисторах в) S1 г) S2;

Энергия коммутационных потерь при включении транзисторов д) S1 е) S2;

Энергия коммутационных потерь при выключении транзисторов ж) S1 з) S2;

Полные потери в транзисторах и) S1 к) S2;

Рис.16. Зависимости КПД РЯ от мощности, передаваемой в нагрузку

В диапазоне мощностей, составляющем 30-100% от номинальной КПД обоих типов РЯ превышает 0,9. В области мощностей, составляющих 10-30% от номинальной, КПД начинает снижаться, но не опускается ниже 0,8. Дальнейшее уменьшение мощности, передаваемой в нагрузку, сопровождается резким снижением КПД, но работа в этом диапазоне мощностей возможна только в случае выхода из строя значительного числа ламп в КК, то есть в режиме близком к аварийному, который может не учитываться при оценке общей эффективности РЯ.

В заключении сформулированы основные результаты и выводы по диссертационной работе:

  1. Созданы схемотехнические решения новых видов РЯ с улучшенными технико-экономическими показателями на базе 12-фазного выпрямителя и многоуровневого инвертора, который позволяет снизить гармонические искажения токов, потребляемых из питающей сети до 10-15%, и токов, передаваемых в нагрузку, до 10-20% а также обеспечить коэффициент мощности в районе 0,96-0,98 для любого режима работы, включая предаварийные режимы, характеризующиеся высокой индуктивной составляющей сопротивления КК.

2. Исследовано влияние параметров Г-образного LC-фильтра на токи питающей сети, на их гармонические искажения и коэффициент мощности. Разработаны рекомендации по подбору параметров реактивных элементов, входящих в состав РЯ, позволяющие минимизировать массо-габаритные показатели этих устройств.

3. Разработан современный принцип управления РЯ на основе ШИМ с обратной связью по току, позволяющий обеспечить высокое качество регулирования и стабилизации тока нагрузки, а также заданное качество выходного тока при воздействии помех и изменении параметров КК в широком диапазоне.

4. В программном комплексе MATLAB разработаны математические модели РЯ, его СУ и эквивалента нагрузки, соответствующего различным состояниям КК, которые позволили оценить эффективность работы РЯ в статических и динамических режимах, а также обеспечить корректировку параметров силовой части регулятора. На основе модели были изучены быстродействие и точность регулирования СУ.

Основные положения диссертационной работы изложены в печатных трудах:

1. Розанов Ю.К., Мамедов Т.Т. Регуляторы яркости с улучшенными энергетическими характеристиками для питания аэродромного светосигнального оборудования // Электротехника. 2008. №6. С. 52-58.

2. Мамедов Т.Т., Григорьев В.А. Повышение коэффициента мощности в энергоснабжении аэродромного светосигнального оборудования // XI-я международная конференция «Электромеханика, электротехнологии, электротехнические материалы и компоненты» МКЭЭЭ – 2006: Тез. докл. – Алушта, 2006.- С. 217-218.

3. Розанов Ю.К, Мамедов Т.Т. Регулятор тока для аэродромного светосигнального оборудования // Техническая электродинамика. – 2006, Часть 5. – Тематический выпуск сентябрь 2006. – С. 60-61.

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»