WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


 

На правах рукописи

Кириенко Владимир Петрович

Регулируемые преобразователи систем

импульсного электропитания

Специальность 05.09.12 Силовая электроника

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Чебоксары 2008

Работа выполнена на кафедрах «Промышленная электроника» и «Электро­привод и автоматизация промышленных установок» Нижегородского госу­дарствен­ного технического университета им. Р.Е. Алексеева.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Розанов Юрий Константинович

доктор технических наук, профессор Дмитриев Борис Федорович

доктор технических наук, профессор Иванов Александр Григорьевич

Ведущая организация – ОАО «Электровыпрямитель» (г. Саранск)

Защита состоится 17 октября 2008 г. в 15 часов в аудитории В-310 на заседании диссертационного Совета Д 212.301.02 при ФГОУ «Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова».

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ЧГУ им. И.Н. Ульянова.

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу: Чувашская республика, 428015, г. Чебоксары, Московский просп., 15.

Автореферат разослан «____» __________ 2008 г.

Ученый секретарь

диссертационного Совета

д.т.н., профессор                                                                        Г.П. Охоткин

общая характеристика работы

Актуальность проблемы. Системы импульсного электропитания (СИП) широко используются в различных областях современной науки и техники благодаря преимуществам импульсного способа подачи энергии в нагрузку перед непрерывным. Это со­временные технологии обработки материалов, установки экспериментальной физики, радиолокационные станции, промышленные озонаторы, установки с использованием электрогидравлического эффекта для генерирования ударных волн, измельчения различных материалов и ряд дру­гих устройств.

СИП преобразуют поток энергии первичного источника электропитания (ИП) в электрические импульсы с заданными параметрами в нагрузке, мощность которых может значительно превышать мощность ИП. Обя­зательным элементом СИП являются накопители энергии (НЭ), в качестве ко­торых чаще всего применяют емкостные накопители.

С целью повышения эффективности накопления энергии и уровня электромагнитной со­вместимости (ЭМС) СИП с сетью в его структуре имеется зарядный преобразователь (ЗП), который включают между ИП и НЭ. Для преобразования и передачи в нагрузку накопленной в НЭ энергии в состав СИП вводят разряд­ный преобразователь (РП), который позволяет получить в нагрузке импульсы тока и напряжения с задан­ными параметрами.

Топология и схемотехника ЗП и РП определяются различными факторами и, прежде всего, областью применения и функциональным назначением СИП.

Одна из этих областей – радиолокационные станции (РЛС), где СИП ис­пользуются для питания передающих устройств антенны (ПУ). Для РЛС, работающих в диапазоне субмиллиметровых волн, предложены и разработаны СИП на базе регуляторов переменного напряжения и формирующих линий. Они нашли широкое применение в серийно выпускаемых устройствах, используемых сегодня в комплексах ПВО. Переход РЛС на новые принципы построения и более высокие частотные диапазоны, создание антенн с активной фазированной решеткой позволяют повысить эффективность средств ПВО. Вместе с этим возникает задача разработки СИП иных мощностей и схемных вариантов и, как следствие, поиск новых подходов к построению ЗП и РП.

Другим направлением применения СИП являются системы генерирова­ния озона, применяемого в качестве сильного окислителя в различных областях промышленности, станциях водоочистки сточных и питьевых вод. Особенно актуальной становится задача разработки и совершенствования СИП повышенной частоты, что позволяет увеличить производительность озонаторных установок и снизить удельные энергозатраты на производство озона.

Широкое использование в различных отраслях промышленности находят электротехнологии с применением методов воздействия на вещество электри­ческими импульсами. Интенсивное развитие нашли электроэрозионная, магнитно-импульсная, электрогидравлическая, светолучевая и другие технологии обра­ботки материалов. Применение их позволяет получить недостижи­мые другими способами виды и точность обработки. Исследования проводятся как в направлении расширения областей применения методов, так и поиска новых способов оперативного регулирования параметров импульсов энер­гии, вводимой СИП в рабочую зону технологической установки.

Решение ряда фундаментальных задач экспериментальной физики, энергетики, разработки ускорительных систем, стендовых установок термоядерного синтеза требует непрерывного совершенст­вования импульсных систем электрофизической аппаратуры.

Структура и схемные решения СИП в каждом из перечисленных случаях применения определяются также средним значением мощности в цикле зарядки НЭ, характером и видом нагрузки, диапазоном регулирования парамет­ров выходных импульсов, требованиями ЭМС, массой и габаритами, исполь­зуемой элементной базой и другими требованиями. Вместе с тем, общность сущности решаемых за­дач обусловливает часто идентичность подходов в построении и схемотехнике узлов СИП различного функционального назначения, значительно отличаю­щихся по уровню выходных параметров.

Основными направлениями разработки и совершенство­вания СИП, в части ЗП и РП, остаются вопросы повышения КПД, снижения массы и габаритов, повышения уровня ЭМС с ИП, надежности и стабильности выходных параметров. В последнее время все большее внимание уделяется вопросам расширения функциональных воз­можностей СИП за счет оперативного регулирования параметров энергии им­пульса в нагрузке.

Разработке СИП различного назначения по­священо значительное число научных исследований таких организаций нашей страны, как ФГУП «Всероссийский электротехнический институт им. В.И. Ленина», ОАО «ВНИИЭТО», АО «Электротермосварка», концерн ПВО «Алмаз-Антей» (г. Москва), Институт проблем электрофизики РАН (г. Санкт-Петер­бург), Институты ядерной физики и сильноточной электроники СО РАН (г. Томск), Институт прикладной физики (ИПФ) РАН (г. Н.Новгород), ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ» (г. Саров), ООО НПП «ТЕХОЗОН» (г. Дзержинск) и др. Среди вузов отметим МЭИ, ЛЭТИ, государственные технические универси­теты г.г. Санкт-Петербург, Томск, Н.Новгород и др.

Общее признание в области управляемых преобразователей для СИП получили работы Булатова О.Г., Васильева А.С., Волкова И.В., Грехова И.В., Закревского С.И., Ивашина В.В., Кныша В.А., Короткова С.В., Кофмана Д.Б., Месяца Г.А., Опре В.М., Пентегова И.В., Розанова Ю.К., Рубцова В.П., Тугова Н.М. и ряда других ученых.

Работы по исследованию и разработке СИП ведутся и за рубежом. Хоро­шо известны полупроводниковые преобразователи для СИП различного назна­чения Института электродинамики (Украина), фирм Siemens и Jessler und Gsell (Германия), Schneider Electric (Франция), ABB (Швейцария), Mitsubishi Electric (Япония), Spellmann (США), Union Pumps (Канада), Water Corporation (Австра­лия) и ряда других фирм.

Анализ существующей ситуации в исследовании и разработке СИП позволяет сделать вывод о несомненной актуальности продолжения работ в направлениях, связанных с появлением новых устройств импульсного потребления энергии, развитием элементной базы, повышением требований к ЭМС СИП с ИП, надежности и поиска новых подходов к управлению. Эти вопросы исследованы недостаточно.

В диссертации автор обобщает результаты проведенных им многолетних исследований СИП для различных типов устройств, разрабатываемых и нахо­дящихся в эксплуатации в ряде организаций г. Н.Новгорода и ре­гиона: РЛС, промышленных озонаторов, технологических лазеров, установок физического эксперимента, которые создали предпосылки для решения задач оптимизации СИП, ориентированных на указанные классы нагрузок, и создания на этой основе новых управляемых преобразователей параметров электроэнергии. Решение этих задач возможно лишь при обобщении и развитии теории, алгоритмов, специализированных методов расчета и проектирования, позволяющих с единых позиций проанализировать работу СИП с учетом элементов, входящих в систему преобразования и регулирования параметров электроэнергии, а также электромагнитных, тепловых процессов в СИП и физических и электрохимических – в нагрузке. Поэтому обобщение и даль­нейшее развитие теории высокоэффективных СИП, разработка новых устройств с расширенными функциональными, улучшенными энергетическими и массогабаритными показателями и методов управлениями ими являются актуальной научной проблемой.

Цель работы и задачи исследования

Цель диссертационной работы – обобщение и развитие теории систем им­пульсного электропитания многофункционального назначения на базе регулируемых преобразователей и создание новой техники для РЛС, озонных, лазерных технологий и физических установок.

Для достижения этой цели в работе были поставлены и решены следующие основные задачи:

1. Анализ режимов работы импульсных электропотребителей и определение требований к СИП.

2. Разработка специализированного матрично-топологического математического описания многовариантных СИП.

3. Совершенствование управляемых преобразовательных устройств СИП с целью расширения их функциональных возможностей и повышения технико-экономических показателей.

4. Математическое моделирование стационарных и динамических режимов комплексов «ИП – СИП – нагрузка» для определения устойчивой работы комплекса, анализа взаимного влияния преобразовательных устройств СИП и создания алгоритмов обеспечения автоматизированного проектирования СИП.

5. Разработка новых устройств повышения электромагнитной совместимости СИП с сетью, в том числе и для автономных объектов.

6. Разработка систем управления СИП по оперативному регулированию формы генерируемых импульсов с использованием нейросетевых методов, а также систем управления устройствами повышения ЭМС СИП с ИП.

Методы исследования

В работе использовались метод кусочно-линейной аппроксимации при описании вольтамперных характеристик полупроводниковых приборов, резистивных и реактивных элементов, представление СИП электрическими схемами с переменной и постоянной структурами. Методы сопряжения интервалов, классический, операторный, переменных состояния применялись при расчете переходных процессов, нахождении схемных функций для мгновенных значений токов и напряжений, интегральных характеристик укрупненных блоков СИП, оптимизации трансформаторных модулей, расчете режимов полупроводниковых приборов и конденсаторов. Матрично-топологические методы использовались при описании электромагнитных процессов в системах управляемого каскадного преобразования параметров электроэнергии для импульсных нагрузок. Методы численного интегрирования дифференциальных уравнений взяты за основу нахождения динамических процессов в кусочно-линейных системах СИП. При исследовании электромагнитных, электрохимических и тепловых процессов высокоуровневые системы дифференциальных уравнений СИП формировались и решались с использованием среды компьютерной математики MATLAB, пакетов ее расширения – визуального моделирования (Simulink) и символьной математики (Symbolic Math). Методы спектрального анализа, подсистема имитационного моделирования в реальном масштабе времени (Real Тime Windows) положены в основу нахождения условий ЭМС СИП с ИП, разработки САУ корректором коэффициента мощности (ККМ).

Экспериментальные исследования проводились на опытных и промышленных образцах СИП с использованием современных методов проведения автоматизированных измерений и анализа полученных данных, в том числе программной среды LabView.

Достоверность полученных в диссертационной работе результатов обеспечивается корректным использованием математического аппарата, совпадением результатов расчетов одних и тех же процессов различными методами, а также подтверждением многочисленными экспериментами на лабораторных, опытно-промышленных образцах и серийных установках.

Связь темы диссертации с научно-техническими программами

Работа выполнялась в рамках следующих программ:

1) ведомственной научно-технической программы министерства образования и науки РФ «Развитие научного потенциала высшей школы» на 2005–2010 г.г. (Подпрограмма 2 «Прикладные исследования и разработка по приоритетным направлениям науки и техники». Раздел 2.1 «Прикладные исследования». Направление «Энергетика». Проект «Разработка нового поколения полупроводниковых преобразователей и автоматизированных систем управления для повышения энергетической эффективности специальных электротехнологических и электромеханических комплексов»);

2) программы фундаментальных научных исследований ИПФ РАН (г. Н.Новгород) по направлению «Разработка источников электропитания физических установок», в том числе в рамках ОКР «Разработка и изготовление системы заряда, управления и диагностики для стенда «Силовой усилитель» установки ИСКРА-6» для Российского Федерального ядерного центра «РФЯЦ-ВНИИЭФ» (г. Саров);

3) программы новых разработок концерна ПВО «Алмаз–Антей» (г. Москва), проводимых НГТУ совместно с ФНПЦ «Нижегородский НИИ радиотехники» в рамках создания серийно-выпускаемых РЛС («НЕБО-СВ», «НЕБО-У», «НЕБО») с пассивной фазированной антенной решеткой (ПАР) и РЛС «НЕБО-СВУ» с активной фазированной антенной решеткой (АФАР);

4) программы фундаментальных научных исследований отделения информационных технологий и вычислительных систем РАН (ОИТВС РАН, г. Москва) «Новые физические и структурные решения в инфотелекоммуникациях» по направлению № 2 «Нейро-оптические принципы и системы обработки информации», а также совместных исследований, проводимых НГТУ и Институтом оптико-нейронных технологий РАН на тему «Разработка генератора обучающей выборки адаптивной нейросетевой системы управления» (2005 г.); НГТУ и ИПФ РАН на тему «Разработка имитационной модели зарядного устройства емкостного накопителя энергии» (2006 г.).

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Структуры и схемы построения силовой части и систем импульсного электропитания для ПУ РЛС, генераторов озона (ГО), технологических лазеров (ЛТУ), электрофизических установок (ЭФУ) с улучшенными статическими, динамическими, массогабаритными, функциональными и технико-экономическими показателями, отвечающие повышенным требованиям к электромагнитной совместимости СИП с первичным источником электропитания.

2. Обобщение и развитие теории СИП применительно к недостаточно исследованной в литературе структуре «питающая сеть – зарядный преобразователь – накопитель энергии – разрядный преобразователь с нагрузкой» и широкому кругу схем, выполненных по этой структуре, на основе агрегатирования и покаскадного синтеза СИП различного назначения в стационарных и динамических режимах работы.

3. Уточненные математические модели ряда вариантов СИП в составе комплекса «питающая сеть – зарядный преобразователь – накопитель энергии – разрядный преобразователь с нагрузкой», и результаты исследований на моделях (проверка результатов аналитического исследования, полученных ранее по упрощенным моделям), описание электромагнитных процессов и основных характеристик.

4. Результаты теоретических исследований и математического моделирования, устанавливающие закономерности взаимовлияния структур и параметров ИП, управляемых преобразователей СИП в совокупности с нагрузкой, в том числе особенностей процессов циркуляции энергии между блоками СИП, а также между СИП и нагрузкой; тепловых процессов в полупроводниковых приборах СИП с ЗП на IGBT и самовозбуждения колебаний в СИП с нелинейным высокочастотным трансформатором.

5. Корректоры коэффициента мощности (ККМ) СИП, состоящие из трансформаторно-вентильного или вентильного корректора коэффициента сдвига (ККС) и транзисторного корректора коэффициента искажения (ККИ), результаты имитационного моделирования трансформаторно-вентильного ККС и транзисторного ККИ, а также определение их параметров.

6. Метод управления СИП для формирования импульсов тока сложной формы, основанной на нейросетевых принципах. Математические модели и микропроцессорные системы управления устройствами повышения электромагнитной совместимости СИП с источником питания (трехфазными трансформаторно-вентильными ККС и транзисторными ККИ). Алгоритм управления электроприемниками системы электропитания радиолокационных станций.

Научная новизна

1. Предложенные и обоснованные в работе структуры и схемы построения силовой части СИП, состоящих из зарядного преобразователя, накопителя энергии и разрядного преобразователя с нагрузкой, отличаются новизной технических решений, реализуемых на современной элементной базе, подтвержденных 7-ю авторскими свидетельствами на изобретения и 7-ю патентами на полезную модель, глубиной теоретической проработки, наиболее полно удовлетворяют требованиям, предъявляемым к СИП в основных областях их применения.

2. Новым в обобщении и развитии теории СИП, выполненных в работе, является разработка методов анализа и расчета СИП, отличающихся от известных в силовой электронике в связи со спецификой структур СИП, синтезируемых из каскадно соединяемых функциональных групп, и разнообразием схем основных блоков СИП.

3. Используемые модели отличаются сочетанием в них моделей, взятых из библиотеки MATLAB Simulink, и обоснованных автором специализированных моделей, полученных на базе электрических схем замещения СИП, отсутствием ряда упрощающих допущений, принимаемых при аналитическом расчете электромагнитных процессов и основных характеристик зарядного и разрядного преобразователей. Их новизна подтверждена семью свидетельствами об официальной регистрации программ для ЭВМ. Моделирование позволило проанализировать ряд интегральных характеристик всего комплекса «питающая сеть – зарядный преобразователь – накопитель энергии – разрядный преобразователь с нагрузкой» (энергетические, регулировочные, динамические), режимы работы компонентов в стационарных и динамических режимах, уточнить требования к параметрам схем и влияние СИП на питающую сеть.

4. Научно обоснована целесообразность расширенного использования энергообмена между отдельными блоками СИП, а также СИП и нагрузкой. Показаны новые области применения нерегулируемого и предложены варианты регулируемого энергообмена, что позволяет повысить технико-экономические показатели СИП. Разработан метод комплексного исследования, отличающийся учетом взаимосвязи одновременно протекающих электромагнитных процессов в силовых цепях СИП и тепловых процессов в полупроводниковых приборах, а также электрохимических процессов в ГО, на основании которого получены соотношения параметров, обеспечивающие повышение эффективности использования оборудования СИП.

5. Предложены новые устройства для повышения электромагнитной совместимости СИП с сетью: трансформаторно-вентильный и вентильный ККС, а также транзисторный ККИ. На вентильный вариант ККМ получен патент на полезную модель.

6. Предложен способ оперативного управления СИП, отличающийся применением нейросетевых методов, позволяющий формировать импульсы заданных сложных форм в нелинейной нагрузке. Выполнено математическое обоснование разработанных принципов управления корректорами коэффициента сдвига и коэффициента искажения, отличающихся высоким быстродействием в динамических режимах и позволяющих обеспечить заданный уровень электромагнитной совместимости СИП с сетью при изменении режима работы СИП.

Практическая ценность работы

1. На основе предложенных принципов построения, новых технических решений, методов управления разработаны СИП для ПУ РЛС, ГО, ЛТУ, ЭФУ с расширенными функциональными и улучшенными технико-экономическими показателями, нашедшие применение в различных научных организациях и промышленности.

2. Предложенная обобщенная теория агрегатирования и покаскадного синтеза СИП, а также комплекс математических моделей и специализированных программ для исследования многовариантных СИП используются при выполнении НИОКР СИП РЛС, ГО, ЛТУ, ЭФУ.

3. Результаты исследований и анализа особенностей протекания физических процессов и циркуляции энергии в системе «ИП – СИП – нагрузка», включающей в себя СИП различных структур, позволяют повысить эффективность и надежность их работы и дают необходимый материал для инженерного выбора топологического и схемного решений.

4. Выявленные функциональные зависимости между параметрами основных элементов преобразователей и их рациональные соотношения являются основой инженерной методики проектирования СИП различного назначения.

5. Результаты разработок новых технических решений СИП, математические модели и специализированные программы используются в учебном процессе.

Реализация результатов работы

Научные положения диссертационной работы, а также результаты теоретических, экспериментальных исследований и практические разработки внедрены в следующих организациях: 1) ФНПЦ «Нижегородский НИИ радиотехники» (г. Н. Новгород) – система импульсно-фазового управления вентильно-электромагнитным регулятором напряжения в трех серийно выпускаемых РЛС с ПАР; высокочастотный преобразователь для СИП передающего устройства и общая система электропитания РЛС в серийно выпускаемых РЛС с АФАР;

2) научно-производственном предприятии «ТЕХОЗОН» (г. Дзержинск, Нижегородской обл.) – системы импульсного питания для двух серий озонаторов ТМ, ТС; 3) ИПФ РАН (г. Н. Новгород) – в высоковольтных зарядных устройствах для ЭФУ, в разрядных устройствах на базе комбинированных накопителей энергии для питания соленоидов импульсных магнитных полей и специализированных лазеров; 4) в учебном процессе в Волжской государственной академии водного транспорта (г. Н. Новгород), в НГТУ им. Р.Е.Алексеева (г. Н.Новгород) в виде учебно-методических пособий «Разрядные устройства силовых импульсных преобразователей с комбинированным накопителем энергии» (4,5 п.л.), «Системы импульсного электропитания озонаторов» (5,0 п.л.), «Математическое моделирование систем импульсного электропитания» (5,5 п.л.), «Зарядные преобразователи систем импульсного электропитания» (7,0 п.л.).

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на III, IV, V Всесоюзных конференциях «Проблемы преобразовательной техники» (Киев, 1983, 1987, 1991 г.г.); I Всесоюзной конференции «Импульсные источники энергии для физических и термоядерных исследований» (Москва, 1983 г.); межотраслевой конференции «Применение полупроводниковых преобразователей для экономии металлов в машиностроении» (Уфа, 1983 г.); Всесоюзной конференции «Применение преобразовательной техники в энергетике и электротехнологических установках» (Тольятти, 1984 г.); V Всесоюзной конференции «Автоматизация новейших электротехнических процессов в машиностроении на основе применения полупроводниковых преобразователей (Уфа, 1984 г.); III и IV Международных (XIV и XV Всероссийских) конференциях по автоматизированному электроприводу (Н. Новгород – 2001 г., Магнитогорск – 2004 г.); Всероссийских конференциях с международным участием «Проблемы электроники, электроэнергетики и электротехнологии» (Тольятти, 2004, 2007 г.г.); VIII, IX, X Всероссийских конференциях по электромагнитной совместимости (Санкт-Петербург, 2004, 2006, 2008 г.г.); Всемирном электротехническом конгрессе ВЭЛК – 2005 (Москва, 2005 г.); конференциях «Состояние и перспективы развития электротехнологии» (Иваново, 2005, 2007 г.г.); XI Международной конференции «Электромеханика, электротехнология, электротехнические материалы и компоненты» (Алушта, 2006 г.); Международной конференции «Проблемы автоматизации в технических системах» (Пенза, 2007 г.); I Всероссийской конференции по средствам электропитания (Санкт-Петербург, 2007 г.); VII Международной молодежной конференции «Будущее технической науки» (Н. Новгород, 2008 г.); отраслевой конференции «Радиолокация. Теория и практика» (Н. Новгород, 2008 г.).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 108 работ, в том числе 1 монография, 12 работ в ведущих рецензируемых изданиях, реферируемых ВАК, 23 работы в материалах всесоюзных, всероссийских и международных конференций, 7 авторских свидетельств на изобретения, 8 патентов на полезную модель, 7 свидетельств об официальной регистрации программ для ЭВМ и 4 учебно-методических пособия.

Структура и объем диссертации

Основное содержание диссертации изложено в 6 главах на 397 страницах, в том числе 202 рисунка, 4 таблицы и список литературы из 233 наименований. Приложение содержит 75 страниц.

Основное содержание работы

В первой главе рассмотрены особенности режимов работы и сформулированы требования, предъявляемые к СИП, предназначенным для электропитания нагрузок различного вида.

Структура СИП (рис. 1) включает в себя энергетический канал (ЗП, НЭ, РП), отвечающий за преобразование потока электрической энергии и информационный канал, формирующий сигналы управления (uу1, uу2) ЗП и РП на основе информации (uос1…uос4) обратных связей.

Тип применяемого НЭ, структуры РП и ЗП определяются особенностями нагрузок, различающихся по виду вольтамперной характеристики, уровню выходного напряжения и его стабильности, требованиями к изменению параметров импульсов, а также специфичными требованиями РЛС, ГО, ЛТУ, ЭФУ.

СИП радиолокационных станций. РЛС находят широкое применение в средствах воздушно-космической обороны и в навигационных системах. Конструктивно РЛС размещается на наземных передвижных средствах и, с точки зрения электроснабжения, относятся к автономным объектам.

По условиям эксплуатации РЛС в основном используется в дежурном режиме, поэтому основным режимом работы СИП РЛС является стационарный, а одним из важнейших вопросов становится ЭМС всех электротехнических устройств РЛС.

Основными нагрузками электростанции РЛС являются: СИП ПУ, потребляющая в среднем до 35% всей мощности РЛС; система вентиляции – до 30%;

системы управления, контроля, приема и обработки информации – до 20% и система электропривода вращения антенны – до 15%, причем мощности нагрузок соизмеримы между собой и с установленной мощностью синхронного генератора (СГ) электростанции РЛС. При работе РЛС около 97…98% потребляемой от СГ мощности рассеивается в электрических цепях, приводя к образованию высокого уровня помех излучения и проводимости широкого спектра частот, оказывающих неблагоприятное влияние на все потребители. Определяющее влияние на ЭМС систем РЛС оказывают узлы СИП ПУ (рис. 2).

В РЛС с ПАР антенна является одним общим излучателем радиосигнала ПУ, а основная функция СИП в этом случае заключается в формировании мощных видеоимпульсов с требуемыми параметрами для работы генераторной лампы (ГЛ) ПУ. Кроме того, для нормального функционирования ГЛ РЛС в различных режимах ЗП должен обеспечить регулирование выходного напряжения в пределах (50…100)% от номинального значения и его стабилизацию с заданной точностью, а также ограничение пусковых токов зарядки конденсатора фильтра, входящего в состав СИП.

В новом поколении РЛС с АФАР приемно-передающие модули (ППМ), каждый из которых работает на индивидуальный излучатель радиосигнала (ИИР), расположены на полотне решетки антенно-мачтового устройства. Это обусловливает повышение требований к массогабаритным показателям, КПД и надежности СИП, количество каналов которой определяется числом ППМ и возрастает на 1–2 порядка по сравнению с вариантом ПАР. ИИР представляет для СИП активную линейную низковольтную нагрузку с жесткими требованиями к динамической нестабильности напряжения накопительного конденсатора (НК), ведущей к амплитудно-фазовой нестабильности выходных СВЧ радиоимпульсов канала ПУ и существенно влияющей на селекцию движущихся объектов.

В СИП РЛС с обоими типами антенн одинаковы требования к высокой стабильности параметров генерируемых импульсов, в частности, к их частоте (fвых = 150–200 Гц), соизмеримой с частотой напряжения первичного источника питания (f1 = 50 Гц или 400 Гц), и амплитуде. Оба типа антенн представляют для СИП активную линейную высоковольтную (при ПАР) или низковольтную (при АФАР) нагрузку. Выходные импульсы СИП ПУ у рассматриваемых антенн не требуют оперативного регулирования длительности и формы, а частота их следования неизменна при заданном режиме работы РЛС. В обоих случаях важнейшими требованиями для СИП являются высокие надежность, КПД, малые массы, габариты при заданном уровне ЭМС с другими нагрузками и ИП. Это определяет одинаковые подходы к выбору типов ЗП и РП.

СИП озонаторов. В промышленных масштабах озон получают в специальных технологических устройствах – озонаторах. Производительность озонатора зависит от амплитуды и частоты приложенного к нему напряжения, что дает возможность регулирования ее путем изменения этих параметров. Применение повышенной частоты позволяет снизить напряжение на ГО с (16–18) кВ при промышленной частоте 50 Гц до (8–10) кВ на частотах (400–600) Гц, повысить надежность ГО и сократить затраты на эксплуатацию установки.

ГО с электрической точки зрения является для СИП высоковольтной нелинейной активно-емкостной нагрузкой. Процессы «заряд–разряд» в ГО происходят как в СИП с многозвенным НК, роль которого выполняют емкости газового промежутка. Длительность множественных разрядных импульсов очень мала (несколько наносекунд), а их частота произвольна и значительно превышает как частоту сети, так и частотно-регулируемого СИП. Так как процесс пробоя озоносодержащего газа происходит естественным путем, в схеме нет специальных коммутирующих элементов. Отсутствуют требования по формированию геометрии импульса тока разряда при средних требованиях к стабильности интегральных характеристик за период приложенного напряжения. При этом амплитуда импульсов тока определяется параметрами озоносодержащего газа (влажность, наличие примесей и т.д.), а также величиной зазора между электродами ГО.

В целом, СИП ГО должна обеспечивать:

  • получение высокого переменного напряжения, необходимого для пробоя озоносодержащего газа при частоте выходного напряжения выше частоты питающей сети с возможностью ее регулирования для изменения производительности озонатора;
  • высокие энергетические показатели с учетом вентильного характера нагрузки для сети и мощности озонатора.

СИП лазерно-технологических установок. Интенсивное развитие и массовое внедрение лазерных технологий в промышленное производство позволяет реализовать технологические процессы, недостижимые другими способами, и, одновременно, требует повышения эффективности ЛТУ.

ЛТУ, работающие в импульсно-периодическом режиме, применяются в лазерной сварке и резке, лазерном термоупрочнении, моно- и многоимпульсной прошивке отверстий и размерной обработке (раскрое) листовых металлов и диэлектриков. Основными технологическими параметрами при этом являются энергия излучаемых импульсов, их амплитуда, длительность, форма, так как тепловое воздействие лазерного излучения на материалы определяется не только пространственным распределением теплового потока, но и временной структурой излучения.

Идеализированные варианты форм импульсов лазерного излучения q(t), характерные для различных лазерных технологий размерной обработки материалов, даны на рис. 3. В связи с тем, что форма импульса лазерного излучения практически повторяет форму импульса тока в лампе накачки (ЛН), возникает необходимость в СИП с широкими возможностями оперативного регулирования формы, амплитуды и длительности импульсов тока ЛН, при этом глубина модуляции импульсов находится в пределах , где Imax, Imin – максимальное и минимальное значения амплитуды импульса тока, соответственно. В этой части требований СИП ЛТУ существенно отличаются от РЛС и озонаторов.

Газоразрядная ЛН (или группа ЛН) твердотельных лазеров представляет для СИП активную и, в общем случае, нелинейную нагрузку со средними, в пределах единиц процентов, требованиями к нестабильности импульсов. По уровню выходного напряжения она может быть низковольтной (до 1 кВ) или средневольтной (до 5 кВ).

Наряду с указанными требованиями к СИП ЛТУ предъявляются такие  требования как:

– низкая стоимость, технологичность изготовления, малые масса, габариты и, соответственно, небольшие производственные площади, необходимые для ЛТУ;

– возможность автоматизации управлением СИП и всем технологическим циклом.

СИП электрофизических установок. В решении целого ряда фундаментальных научно-технических задач важная роль принадлежит крупномасштабным ЭФУ, включающим в себя сильноточные СИП. Эти СИП предназначены для формирования импульсных магнитных и электрических полей устройств СВЧ электроники, питания мощных специализированных лазерных систем, исследования электрогидравлического эффекта и других целей.

Несмотря на многообразие не только мелкосерийных, но и уникальных по своим техническим характеристикам ЭФУ, общими требованиями для СИП, как правило, являются:

– высокие уровни накапливаемой в НК энергии (до сотен МДж) и напряжений зарядки (до десятков кВ);

– высокие значения мощности импульсов в нагрузке порядка (1-10) МВт при средней мощности СИП (103–105) Вт;

– наличие нескольких НК с различными значениями емкости и зарядного напряжения;

– многообразие режимов: моноимпульсный – с периодичностью 1–2 единичных разряда в день (рис. 4, а); пачкоимпульсный – с периодичностью 1–2 пачки импульсов в день и частотой импульсов внутри пачки от единиц до сотен Гц (рис. 4, б); длительный импульсно-периодический – с частотой импульсов от единиц до сотен Гц с частичным или полным разрядом НК (рис. 4, в) и ряд других;

– повышенные требования к надежности, энергетическим и массогабаритным показателям, возможность автоматизации управления СИП.

Кроме общих требований есть ряд специфичных, обусловленных особенностями разновидностей ЭФУ, при этом рейтинг общих требований может изменяться. Например, в соленоидах, которыми создается фокусирующее импульсное магнитное поле (ИМП) в СВЧ-приборах, важнейшим для СИП выступает требование обеспечения высокой стабильности импульсов тока заданной формы (квазипрямоугольных, квазитрапецеидальных, квазисинусоидальных) со степенью неравномерности вершины и отклонениями амплитуды импульсов не более 0,1%.

В специализированных твердотельных лазерных ЭФУ эти требования менее жесткие, но более актуально расширение диапазона и оперативности регулирования технологических параметров импульсов (формы, длительности, амплитуды). Это позволяет изменять энергию накачки по заданному закону или сохранять ее неизменной, а также достигать оптимального соотношения между КПД и коэффициентом усиления лазера. В то же время в ряде лазерных установок исследовательских электрофизических стендов, где в течение длительного времени генерируется пачка импульсов, становится актуальным, как и в соленоидах ИМП СВЧ-приборов, требование высокой равномерности вершины импульса накачки.

Соленоиды систем генерирования ИМП представляют для СИП индуктивную нагрузку среднего по уровню напряжения. Газоразрядные лампы накачки прецизионных лазеров ЭФУ – это активная нелинейная нагрузка. По уровню выходного напряжения в зависимости от типа применяемых ламп, их количества и схемы соединения такая нагрузка может быть – от низковольтной до высоковольтной.

В главе рассмотрены и развиты математические методы исследования СИП. Изучение и критический обзор научных работ, посвященных СИП различного назначения, показали многовариантность их структур, схемотехнических решений, многообразие подходов к расчету стационарных и динамических режимов. Исследование электромагнитных процессов выполнено, как правило, отдельно для ЗП или РП, входящих в состав СИП, а работы, посвященные анализу стационарных и динамических режимов полного тракта преобразования параметров электроэнергии в комплексе, состоящем из первичного источника электропитания, ЗП, НЭ, РП, нелинейной нагрузки, достаточно редки и не систематизированы. Построение высокоэффективных СИП выдвигает требования обобщения их схемотехнических решений, разработки уточненных математических моделей и электрических схем замещения, развития системного подхода к анализу многочисленных вариантов СИП.

В работе показано, что развитие и модернизацию теории СИП наиболее рационально вести в направлении сочетания численных, численно-аналити­ческих методов анализа и имитационного моделирования в среде высокоуровневых систем компьютерной математики. Это дает возможность рассчитывать электромагнитные процессы в СИП,  имеющих сложную конфигурацию электрических схем замещения, и рассмотреть физические процессы, которые ранее учитывались в неполной мере. Обосновано использование среды моделирования MATLAB при исследовании СИП и комплексов, включающих в себя ИП, СИП и нагрузку с импульсным характером энергопотребления. На основе принципа множественности моделей разработана методика имитационного моделирования, которая позволяет провести совместное исследование электромагнитных процессов и процессов электрохимического преобразования в СИП для озонных технологий, электромагнитных и тепловых процессов в силовых транзисторах СИП ЭФУ.

Для исследования и проектирования СИП предложен способ матрично-топологического описания конфигурации электрических схем замещения. Сформулированы на функциональном физическом уровне принципы синтеза электрических схемы замещения СИП, которые относятся к классу расчетных схем с постоянной или переменной структурой и ориентированы на машинное формирование уравнений переменных состояния в матричной форме. 

Показано что, несмотря на разнообразие функционального назначения СИП, их схемотехнические структуры можно рассматривать как каскадное соединение типовых блоков: ЗП, НЭ и РП, причем эти блоки состоят, в общем случае, из нескольких различных функциональных групп. Часть из них является общей для различных СИП (выпрямитель, электрический фильтр, инвертор, трансформатор и др.), остальные – специфичны для одной или нескольких СИП (ГО, размагничивающее устройство трансформатора и др.).

В диссертации научное программирование для ЭВМ базируется на создании электрических схем замещения, математических моделей, алгоритмов расчета типовых электрических и электронных блоков. Сформулированы ограничения на подмножество электронных схем СИП, для которых разрабатывается математическое описание. При построении математических моделей используется кусочно-линейная аппроксимация вольтамперных характеристик силовых полупроводниковых приборов.

Разработано математическое оформление уравнений СИП на основе записи узловых матриц для каждой каскадно-соединенной функциональной группы (подсистемы) АФГ, позволяющее обеспечить последующий синтез на их основе матриц АСИП многовариантных структур СИП. Матричные структуры блоков легко диагностируются, в большинстве случаев подготовлены и проверены на математических моделях СИП. Компьютерная технология синтеза полных узловых матриц СИП оформлена в виде программы в среде MATLAB.

В диссертации разработана модификация приемов и вычислительных алгоритмов машинного преобразования системы алгебраических и интегро-дифференциальных уравнений, описывающих электрические схемы замещения постоянной или переменой структуры СИП, к системе уравнений переменных состояния в матричной (1), (2) или развернутой формах с численными и символьными коэффициентами

.                        (1)

Здесь

,

H11 = –D24 ⋅ ZI ⋅ D14Т,

H12 = –D24 ⋅ ZI ⋅ D24Т,        

H13 = D24 ⋅ ZI ⋅ D34Т ⋅ Z33 ⋅ D35 – D25,                                 (2)

H21 = D15Т – D35Т ⋅ YI ⋅ D34 ⋅ Y44 ⋅ D14Т,

H22 = D25Т – D35Т ⋅ YI ⋅ D34 ⋅ Y44 ⋅ D24Т,

H23 = –D35Т ⋅ YI ⋅ D35,

где D, Z, Y, C, L –  матрицы, состав которых определяется конфигурацией и параметрами ветвей электрической схемы замещения СИП.

Предложены стратегия и алгоритмы разработки специализированных программ в среде математического ядра MATLAB для автоматизированного проектирования СИП, позволяющих оптимизировать параметры вычислительного процесса за счет учета особенностей конфигурации схем, режимов, математического описания, алгоритмов машинного формирования и функционирования компьютерных моделей СИП.

Вторая глава посвящена исследованию вариантов ЗП для СИП различного функционального назначения. Выполнен анализ состояния и перспектив их развития на основе классификации по способу регулирования параметров потока энергии, передаваемой от ИП в НЭ.

Все ЗП разделяются на нерегулируемые (НЗП) и регулируемые (РЗП). Для первых характерна простая схемотехника и неравномерный характер потребления мощности в процессе накопления энергии в НЭ. Это обусловило целесообразность применения таких ЗП при частотах разряда НЭ, близких к частоте питающей сети или значительно превышающих ее.

В настоящее время основное внимание специалистов направлено на разработку и исследование РЗП с различными типами модуляции напряжения (тока) в цепи зарядки НЭ: амплитудно-импульсной, широтной и широтно-импульсной, частотно-импульсной и комбинированной. Они обеспечивают высокий уровень ЭМС СИП с ИП при низких частотах следования зарядных циклов НЭ, возможность активного воздействия на ее работу, а также малые массу, габариты при высоких энергетических показателях.

Наибольший интерес среди устройств этого класса вызывают ЗП на основе автономных инверторов (АИ) и нерегулируемой дозой энергии, передаваемой в НЭ за период тактовой частоты АИ, а также ЗП с дозирующими конденсаторами (ДК), для которых характерны простота силовой схемы и алгоритма управления при минимальном воздействии на ИП.

Анализ схемотехнических вариантов ЗП с ДК позволил выявить общие свойства различных по схеме устройств в зависимости от наличия и места расположения согласующего трансформатора в силовой схеме ЗП и области целесообразного применения каждого из них.

Определены и обоснованы топологические варианты, а также схемные решения ЗП для рассматриваемых в диссертации СИП РЛС, ГО, ЛТУ и ЭФУ с учетом требований и особенностей этих областей применения.

СИП радиолокационных станций с пассивной антенной решеткой. Наиболее полно требованиям, сформулированным к РЛС с ПАР, отвечает структура СИП (рис. 5), содержащая СГ, ЗП с широтной модуляцией на базе трехфазного вентильно-электромагнитного регулятора напряжения (ВЭМРН) с магнитной связью обмоток, регулирующего мощность видеоимпульса и зондирующего радиоимпульса РЛС, выпрямительного устройства с трансформатором, выпрямителем и электрического фильтра (Ф). Сформированный импульсным модулятором (ИМ) видеоимпульс подается на ПУ и далее выходной радиоимпульс – на антенну РЛС.

Проведенные исследования электромагнитных процессов на основе разработанных математических моделей ЗП с ВЭМРН позволили определить оптимальное значение коэффициента взаимоиндукции его обмоток k = 0,3...0,4, при котором обеспечивается требуемый диапазон регулирования выходного напряжения при 1,5…2,0 кратном снижении уровня генерируемых высших гармоник и высоком уровне ЭМС СИП с ИП. При этом эффективно (до 65%…70% от номинального значения) ограничены начальные токи зарядки конденсатора С1 и токи короткого замыкания, а масса ВЭМРН не превышает 40%…50% массы трансформатора.

Исследованы процессы в ЗП, обусловленные влиянием на его работу ИМ. Определены рациональные соотношения параметров элементов Ф, обеспечивающие требуемый уровень модуляции напряжения СГ при минимальных массе и габаритах Ф.

СИП радиолокационных станций с активной фазированной антенной решеткой. Переход РЛС на СВЧ диапазон для обнаружения низколетящих высокоскоростных целей привел к существенному изменению конструкции антенн, топологии систем их электропитания и вызвал необходимость разработки высоконадежных модулей СИП относительно небольших значений мощности (200…250) Вт и выходного напряжения (28 В), питающихся от автономного трехфазного СГ частотой 50 Гц или 400 Гц, напряжением 380 В и имеющих малые массу и габариты.

В главе выполнены аналитические исследования и имитационное моделирование разработанного модуля СИП для АФАР на базе ЗП с ШИМ, реализованного по схеме однотактного прямоходового импульсного преобразователя. Выполненный анализ процессов и особенностей работы ЗП позволил получить обобщенные расчетные соотношения для обоснованного выбора его элементов.

СИП озонаторов. Основным элементом озонаторов является ГО, схема замещения которого представляет последовательное соединение конденсаторов газового промежутка Спj и диэлектрического барьера Сбj, а эквивалентная электрическая схема имеет вид (рис. 6).

Процессы в ГО идентичны процессам в СИП с многозвенным НК, роль которых выполняют электрические емкости газового промежутка Сп1…Спn. Индуктивность рассеяния трансформатора исключает высокочастотную модуляцию потребляемого из сети тока, который имеет только гладкую составляющую, определяемую макропараметрами ГО. С учетом специфики ГО как электрической нагрузки и требований, предъявляемых к системам генерирования озона, наиболее целесообразной является структура СИП на базе ЗП с резонансным инвертором (АИР), что позволяет реализовать частотное регулирование производительности озонатора при максимальном коэффициенте мощности СИП, снизить напряжение на ГО, повысить надежность ЗП и сократить затраты на эксплуатацию установки. Разработанные математические модели и выполненные исследования дали возможность получить обобщенные характеристики озонатора и сформировать базу данных, которая использована при разработке СИП озонаторов серий ТМ и ТС.

Предложены усовершенствованные варианты ЗП с регулированием обратного потока энергии, что увеличивает выходное напряжение ЗП и повышает энергетические показатели СИП (рис. 7).

СИП лазерно-технологических установок. С учетом сформулированных требований к СИП ЛТУ, при относительно невысоком уровне напряжения зарядки НК и частоты зарядных циклов, в ЗП целесообразно применять бестрансформаторные тиристорно-конденсаторные преобразователи (ТКП) с каскадным соединением ДК (рис. 8).

Выполненный анализ электромагнитных процессов ЗП выявил неравномерное распределение напряжений ДК в процессе их разряда из-за падения напряжения на тиристорах и диодах цепей зарядки и технологического разброса емкостей ДК. Установлено наличие фазовой задержки отпирания тиристоров звеньев ЗП, наибольшее значение которой растет с увеличением числа звеньев (рис. 9), относительного разброса емкостей и пороговых напряжений вентилей.

Получены интегральные характеристики, позволяющие выполнить электромагнитный расчет ЗП, произвести оценку массогабаритных показателей и сопоставить их различные схемные варианты. Предложена IGBT модификация каскадного ЗП с ДК.

СИП электрофизических установок. С учетом параметров ЭФУ и требований, предъявляемых к СИП, обосновано использование трансформаторных ЗП с ДК.

Исследованы разновидности ЗП на различной элементной базе. Выполнен анализ устойчивости процессов коммутации в тиристорных ЗП с ДК, даны рекомендации, повышающие надежность работы ЗП в режиме прерывистого и непрерывного тока, а также исключающие возможность одностороннего насыщения высоковольтного трансформатора.

Разработаны математические модели и выполнены исследования одновременно протекающих электромагнитных и тепловых процессов IGBT с бестоковой коммутацией в ЗП с ДК (рис. 10), позволившие выявить динамику процессов нагрева структуры IGBT.

В третьей главе рассмотрены принципы построения, схемные решения и электромагнитные процессы в РП СИП. Установлена связь топологии и схемотехники РП с особенностями нагрузок, различающихся по характеру, виду ВАХ, уровню выходного напряжения и стабильности параметров импульсов энергии, требованиям к изменению или оперативному регулированию параметров импульсов. Выполнена классификация РП, согласно которой наиболее перспективны регулируемые РП, как обладающие значительно более широкими функциональными возможностями. Дана характеристика импульсных нагрузок рассматриваемых в работе СИП, позволяющая обоснованно подходить к выбору типа и схемы РП.

Особое внимание уделено РП каскадного типа на основе емкостных НЭ с последовательным и параллельным соединением звеньев.

Разработаны математические модели каскадных РП с последовательным соединением звеньев, позволившие выполнить исследование этих устройств и установить основные закономерности их работы в составе СИП, содержащей IGBT ЗП с ДК. Определены соотношения параметров РП из условия получения наименьшей относительной разности напряжений НК звеньев при их зарядке (рис. 11).

Предложены и исследованы новые варианты РП рассматриваемого типа, обладающие расширенными функциональными возможностями за счет лучших частотных свойств, способности регулирования длительности формируемых им­пульсов (рис. 12) и исключения перезарядки НК при работе РП на индуктивную нагрузку.

Рис. 12. Модульный вариант РП

с последовательным соединением звеньев

Другая разновидность РП каскадного типа – преобразователи с параллельным соединением звеньев, которые подключаются к нагрузке через токоформирующий элемент (ТФЭ), представляющий собой дроссель, соединенный последовательно с нагрузкой, либо реактивный L–C четырехполюсник. Важное достоинство рассматриваемого типа РП – возможность формирования импульсов тока, гладкая составляющая которых при соответствующем управлении ЗП и тиристорами РП изменяется по заданному закону.

В главе впервые исследуются разновидности таких РП с многозвенным индуктивным ТФЭ (рис. 13), характеризующиеся пониженной скоростью нарастания тока в тиристорных коммутаторах и улучшенной формой генерируемых импульсов.

На базе разработанных математических моделей данного типа РП исследовано влияние величины индуктивностей ТФЭ на формирование импульсов тока в нагрузке. Установлена закономерность характера изменения и величины пульсаций вершины генерируемых импульсов тока от параметров силовой цепи РП. Определено оптимальное соотношение параметров, обеспечивающее минимальную энергоемкость, массу и габариты ТФЭ (С – емкость звена РП).

Наряду с РП на основе емкостных НЭ в СИП находят применение преобразователи с комбинированными накопителями энергии (КНЭ), позволяющие формировать в нагрузке высокостабильные выходные импульсы тока квазитрапецеидальной, квазипрямоугольной и квазиполусинусоидальной форм при питании от относительно низковольтных нестабилизированных ЗП. Зарядка высоковольтных конденсаторов в этих РП осуществляется за счет энергии, запасенной в индуктивном элементе КНЭ и индуктивности нагрузки.

РП с КНЭ обладают достаточно широкими возможностями регулирования формы и параметров выходных импульсов при отсутствии осцилляций кривой импульсов тока с произвольным соотношением активной и индуктивной составляющих полного сопротивления нагрузки. Они могут быть выполнены в различных модификациях (рис. 14), причем наиболее применяемы структуры с последовательным и параллельным соединением емкостной и индуктивной компонент КНЭ (далее РП с КНЭ последовательного и параллельного типа).

а

б

Рис. 14. Электрические схемы РП с КНЭ
последовательного (а) и параллельного (б) типов

Разработанные математические модели РП с КНЭ позволили выполнить исследование электромагнитных процессов в этих РП, выявить их характерные особенности, выработать рекомендации по выбору параметров и определить области предпочтительного применения каждого из вариантов. Установлено, что РП см КНЭ последовательного типа следует применять для питания мощных соленоидов систем формирования ИМП, обладающих увеличенными значениями относительного индуктивного сопротивления цепи нагрузки. Структура параллельного типа наиболее целесообразна при увеличенном значении относительного активного сопротивления (R) цепи нагрузки, что характерно для СИП ЛН твердотельных лазеров ЭФУ.

В четвертой главе рассмотрены результаты исследований особенностей электромагнитных процессов в СИП, входящих в комплексы, которые состоят из ИП, ЗП, НЭ, РП, нагрузки и системы управления. Анализ режимов базируется на математическом моделировании комплексов.

На основе экспертных оценок выполнен многовариантный синтез структур и схем силовой электрической части СИП. Проведен анализ обширного массива электрических схем на базе методологии, в соответствии с которой принципиальные, электрические схемы замещения и математические модели СИП представлены каскадным соединением функциональных групп.

Введены универсальные электрические схемы силовой части комплексов, предназначенные для составления электрических схем замещения и разработки математического описания процессов в многовариантных СИП. Электрические схемы СИП РЛС, ГО, ЛТУ, ЭФУ ориентированы на разработку математических моделей более 30 вариантов схемотехнических решений.

Электрическая схема перспективной СИП РЛС с АФАР (рис. 15, а) представляет собой каскадное соединение выпрямителя, электрического фильтра, преобразовательного устройства, состоящего из силового высокочастотного транзисторного ключа и размагничивающего блока, трансформатора, высокочастотного выпрямителя с электрическим фильтром, НК, транзистора, включенного в разрядный контур между НК и нагрузкой, эквивалентной передающему модулю активной антенны.

Электрическая схема СИП ГО (рис. 15, б), принятая для разработки математических моделей, обобщает традиционные и новые, разработанные автором диссертации варианты электрической части озонаторов. Имитационное моделирование СИП ГО без энергообмена, с нерегулируемым и c регулируемым энергообменом между ГО и конденсатором фильтра реализуется на базе одной электрической схемы, которая содержит выпрямитель, электрический фильтр, инвертор, мост обратного тока на тиристорах, вспомогательный регулируемый источник, трансформатор и ГО.

Электрическая схема силовой части СИП ЛН технологических лазеров с АИР (рис. 15, в) подготовлена таким образом, что она позволяет разработать имитационные модели для сравнительного анализа известных и разработанных в диссертации вариантов. Базовая электрическая схема СИП содержит АИР. В усовершенствованной – инвертор дополнен полупроводниковым ключом, снижающим напряжения на элементах ЗП.

СИП соленоида (рис. 15, г) представлена каскадным соединением ЗП, выполненного по оригинальной схеме на базе высокочастотного резонансного инвертора на IGBT с бестоковой коммутацией, и РП на основе КНЭ. На схемы рис.15, а и б, а также на ЗП схемы рис.15, г автором получены патенты на полезные модели.

Для СИП разработаны обобщенные электрические схемы замещения, адекватно отражающие сущность процессов преобразования параметров электрической энергии. Электрические схемы замещения синтезированы каскадным соединением одинаковых функциональных групп, входящих в состав СИП различного назначения, и отличающихся, которые определяют специфику конкретной системы. К одинаковым группам СИП отнесены ИП, выпрямитель, электрический фильтр, трансформатор. Отличающимися функциональными группами являются высокочастотный выпрямитель с фильтром, разрядный преобразователь в СИП РЛС и ГО, РП в СИП лазера, РП с КНЭ в СИП соленоида. Разработанные электрические схемы замещения и полные узловые матрицы каскадно соединяемых функциональных групп СИП представлены в диссертации в табличной форме.

Электрические схемы замещения СИП положены в основу создания трех вариантов математических моделей. В первом варианте это имитационные модели в среде MATLAB Simulink. Во втором они представлены развернутыми формами систем интегро-дифференциальных уравнений. В третьем – матрично-топологические модели, базирующиеся на синтезированной полной матрице СИП и машинном преобразовании уравнений в среде математического ядра MATLAB к форме переменных состояния. Матрично-топологические модели являются основой специализированных программ компьютерного расчета, ориентированных на автоматизированное проектирование СИП.

а)

б)

в)

г)

Рис. 15. Электрические схемы: а – СИП РЛС с АФАР; б – СИП ГО;
в – СИП технологического лазера; г – СИП соленоида ЭФУ

Исследования на имитационных моделях СИП РЛС с АФАР позволили: изучить динамические режимы, вызванные подключением СИП к ИП; уточнить условия обеспечения линейных режимов высокочастотного (100–150) кГц трансформатора при однополярном намагничивании в процессе стабилизации параметров импульсов в нагрузке; проанализировать степень влияния параметров второго порядка малости (межобмоточные емкостные связи в трансформаторе, индуктивности и емкости монтажных электрических цепей изделия) на уровень перенапряжений и потерь в полупроводниковых приборах.

Выполнено имитационное моделирование структур СИП ГО без обмена и с обменом энергией между ГО и конденсатором фильтра, позволившее выявить особенности каждого из вариантов. Подтверждено, что разработанные в диссертации новые варианты СИП ГО с регулируемым обменом энергии обеспечивают повышенную устойчивость режимов озонатора при одновременном улучшении массогабаритных показателей. Установлено, что лучшие показатели имеет СИП, содержащий симисторный мостовой преобразователь, в котором объединены функции инвертора и регулируемого моста обратного тока. Обоснована возможность повышения технико-экономических параметров СИП, реализованных на базе АИР с диодным мостом обратного тока, при введении в схему регулируемого источника постоянного напряжения. Показано, что регулирование в СИП ГО следует проводить за счет варьирования частоты при неизменной амплитуде первичного напряжения трансформатора.

Исследована эффективность преобразования параметров электрической энергии в СИП озонатора и взаимосвязанных электрохимических преобразований в ГО (рис.16). Развиты методические аспекты оптимизационных исследований при моделировании озонаторов с замкнутыми САУ, составленными интеграцией разработанной модели датчика производительности в имитационную модель СИП ГО.

а

б

Рис. 16. Зависимости потребляемой активной мощности (а)
и относительной производительности (б) ГО от амплитуды и частоты напряжения

Результаты сравнительных исследований на имитационных моделях СИП технологических лазеров, реализованных на базе АИР, позволили установить преимущества схемотехнических решений, предложенных в диссертации по сравнению с известными. В работе на основе анализа электромагнитных процессов в предложенных вариантах СИП ЛТУ показана эффективность устранения перенапряжений в АИР, снабженных устройствами циклического вывода энергии конденсатора С2 в НК (рис. 15, в). Получена информация об уровне искажений напряжений и токов ИП при генерировании импульсов большой мощности.

Проведены исследования разработанной в диссертации СИП соленоида ЭФУ. Структурная схема имитационной модели СИП состоит из математических блоков ИП, фильтра, транзисторного ЗП с ДК и РП с КНЭ (рис.17). По результатам вычислительных экспериментов на имитационной модели проведена оценка влияния параметров соленоида на форму выходных импульсов тока (рис. 18).

Рис. 17. Структурная схема имитационной модели СИП соленоида ЭФУ

а)

б)

Рис. 18. Формы вершины импульса тока при изменении параметров соленоида:

а) индуктивности; б) активного сопротивления

Определены алгоритмы изменения параметров реактивных элементов КНЭ и работы системы управления универсальной СИП ЭФУ для создания ИМП.

В перспективных СИП различного функционального назначения на математических моделях исследованы: аспекты ЭМС СИП с ИП; режимы стабилизации формы импульсов тока в нагрузке; условия возникновения перенапряжений и экстратоков при коммутации полупроводниковых приборов; влияние феррорезонансных явлений. Результаты исследований стационарных и динамических режимов позволили повысить точность расчетов на стадии проектирования и обеспечить надежность работы СИП в эксплуатационных условиях.

Для ряда оригинальных СИП разработаны матрично-топологические модели, внедрены в практику проектирования специализированные компьютерные программы и методики автоматизированного расчета.

Пятая глава посвящена разработке устройств повышения ЭМС СИП с ИП. СИП является регулируемой вентильной нагрузкой, содержащей входной выпрямитель. Один из главных показателей ЭМС СИП с ИП – коэффициент мощности КМ = КС ⋅ КИ.

Емкостные компенсаторы реактивной мощности (повышение КС) критичны к высшим гармоникам тока. Пассивные фильтры высших гармоник (повышение КИ) могут вызывать к резонансные явления в системе и дополнительные искажения токов и напряжений.

Предложено новое эффективное комплексное устройство – трансформа-торно-вентильный корректор коэффициента мощности (ТВККМ), состоящий из трансформаторно-тиристор­но­го корректора коэффициента сдвига (ККС), компенсирующего реактивную мощность СИП, и транзисторного корректора коэффициента искажения (ККИ), компенсирующего мощность искажения. ККС представляет собой трансформаторно-тиристор­ный модуль (ТТМ) (рис. 19), работающий в режиме компенсатора QСИП, а ККИ, мощность которого равна мощности искажения СИП и значительно меньше мощности ККС, выполнен на IGBT.

Разработана модель ККС на базе метода структурного моделирования. Показано, что достоинством ККС на базе ТТМ является высокое значение максималь- ной компенсируемой реактивной мощности, благодаря использованию однооперационных силовых тиристоров.

Разработана дискретная математическая модель ККИ (3) – (5) в синхронной системе dq-координат, ориентированной по вектору напряжения питающей сети. В ней используются предварительные значения , тока (предсказания), определяемые по (3)

(3)

              (4)

                (5)

где Rf , Lf  – параметры входного фильтра; ωs – круговая частота напряжения сети; переменные с индексом «*» соответствуют опорным значениям, а без индекса – фактическим; k – номер временной выборки; ТВ – период выборки.

Осциллограммы тока СИП, ККИ и сети, полученные в результате математического моделирования, приведены на рис. 20

Разработанная имитационная модель позволяет найти оптимальные параметры как элементов силовой схемы ТВККМ, так и его системы управления.

Предложена методика определения минимальных значений индуктивности согласующего Lf2 -фильтра и емкости конденсатора в цепи постоянного тока ККИ.

В качестве развития варианта ТВККМ предложен вентильный корректор коэффициента мощности (ВККМ) (рис. 21), состоящий из двух полупроводниковых силовых блоков (Б1 и Б2). Компенсация реактивной мощности (функция ККС) осуществляется блоком Б1, а компенсация мощности искажения (функция ККИ) – блоком Б2. На этот вариант вентильного ККМ (ВККМ) автором полу

чен патент на полезную модель.

Основными достоинствами Б1 как компенсатора реактивной мощности являются:

  • возможность генерирования и регулирования реактивной мощности как емкостного, так и индуктивного характера при одном типе накопителя энергии на стороне постоянного тока;
  • практически синусоидальная форма тока во всем диапазоне регулирования мощности;
  • высокое быстродействие, относительно небольшие массы и габариты.

Показано, что одним из перспективных решений повышения коэффициента мощности СИП как вентильной нагрузки является одновременная компенсация реактивной мощности и мощности искажения за счет применения активного выпрямителя.

В шестой главе рассмотрены системы управления СИП с нерегулируемой и регулируемой формой импульсов, а также устройствами повышения ЭМС СИП с ИП.

РЛС и озонаторы работают с нерегулируемыми по форме импульсами в нагрузке. Вопросы управления в СИП РЛС с ПАР сводятся к обеспечению оперативного (длительного) режима поддержания требуемой мощности радиоимпульсов путем регулирования напряжения в пределах (0,7–1,0)Uн и технологического (кратковременного) режима для восстановления вакуума ГЛ изменением напряжения в пределах (0,5–1,0)Uн. Актуальными при этом являются ограничение начальных токов зарядки конденсаторов фильтра при включении СИП, минимальные массогабаритные показатели и высокий уровень ЭМС с автономным СГ и другими потребителями. Наиболее полно этому комплексу требований отвечает предложенный вариант системы управления ВЭМРН, который был принят для серийных изделий.

В РЛС с АФАР, в связи с изменением топологии схемы электропитания СИП антенны и РЛС в целом, актуальными стали вопросы управления, обеспечивающие высокую стабильность напряжения НК каждого ППМ. Предложенные рекомендации по совершенствованию систем управления СИП ППМ, а также потребителями электроэнергии, входящими в комплекс РЛС, позволили уменьшить ошибку в определении расстояния до цели с 10% до 1%, а также на (10…20)% увеличить дальность ее обнаружения.

В СИП озонаторов обоснованы рекомендации по управлению процессами в ГО в статических и динамических режимах работы установки, совершенствованию функционирования каналов энергообмена между ГО и конденсатором фильтра, регулированию производительности озонатора путем изменения амплитуды и частоты напряжения СИП.

Особое место при разработке систем управления СИП занимают вопросы формирования выходных импульсов тока заданных форм, что актуально для ЛТУ и ЭФУ. В общем случае управление СИП ЛТУ и ЭФУ является сложной задачей вследствие нелинейности математического описания СИП и нагрузки, неопределенности или качественного характера связи между параметрами электрического импульса и конечным продуктом технологического или электрофизического процессов. Предложено в этих условиях использовать нейросетевые принципы управления СИП.

В диссертации приведен пример синтеза нейронной системы управления (НСУ) СИП, формирующей выходные импульсы тока заданных форм (рис. 22). Проведенные исследования (рис. 23) иллюстрируют принципиальную возможность построения систем управления РП на базе НСУ, что позволяет отрабатывать заданные импульсы с относительной погрешностью не более 3% в воспроизведении контролируемых параметров. Установлено, что для решения поставленной задачи в СИП с пятизвенным РП оптимальной, с точки зрения топологии, является трехслойная нейронная сеть с прямыми связями с количеством нейронов в слоях – 6, 18, 10.

Рис. 22. Функциональная схема НСУ СИП

Рис. 23. Выходные импульсы тока СИП с НСУ: i3, i, ia – заданный, выходной
и аппроксимированный выходной импульсы тока СИП

Разработаны принципы построения микропроцессорных систем управления устройством повышения ЭМС СИП с ИП. В соответствии со структурой силовой схемы трансформаторно-вентильного ККМ предложена двухканальная система управления. В функциональной схеме (рис. 24) разработанной системы управления ККС реализовано преобразование трехфазных систем напряжений и токов к двухфазным ортогональным в α–β координатах. Вычисление управляющего воздействия ККС производится с учетом значений скалярных λ1n, λ2n, λ3n, λ4n и приведенных комплексных eabn(t), ebcn(t) коэффициентов для всех (n = 12) полнофазных стационарных режимов работы ТТМ в ККС, а также значения коэффициента трансформации ТТМ k, комплексного сопротивления фазы питающей сети и емкости конденсатора фазы ККС.

Рис. 24. Функциональная схема микропроцессорной системы управления ККС СИП

С целью упрощения системы управления ККИ, контуры регулирования токов по d и q осям сведены с помощью развязки по напряжению и метода сокращения нулей–полюсов к системам первого порядка. Получена структурная схема (рис. 25) и передаточные функции (6), (7) замкнутой системы управления ККИ

       ,                        (6)

       ,                        (7)

.

Определены граничные условия (8), (9) устойчивой работы ККИ

,                                          (8)

               (9)

Рис. 25. Структурная схема системы управления ККИ СИП

Созданы математические модели систем управления ККС, ККИ и проведено их имитационное моделирование в среде MATLAB Simulink. Найдены параметры, при которых достигается повышение КС, компенсация высших гармонических составляющих тока по фазам питающей сети и, как следствие, увеличение значения КИ, а также устойчивый режим работы замкнутых САУ.

Результаты моделирования подтверждены многочисленными экспериментальными исследованиями образцов устройств повышения ЭМС с привлечением программы автоматизированных измерений, обработки и анализа данных Lab View.

Основные результаты диссертации

В диссертации впервые решен комплекс вопросов, связанных с разработкой, исследованием и внедрением в производство новых типов высокоэффективных СИП антенн радиолокационных станций, генераторов озона, лазерных технологических и электрофизических установок и устройств генерирования импульсных магнитных полей.

Наиболее существенные научные и практические результаты работы:

1. Обоснована обобщенная теория анализа и синтеза СИП, включающая единое матрично-топологическое и структурное представление имитационных динамических моделей СИП, оригинальные алгоритмы агрегатирования и синтеза математических моделей многовариантных СИП, алгоритмы формирования математических моделей в форме уравнений переменных состояний.

2. Предложено единое представление многовариантного массива СИП в задачах проектирования в виде каскадно соединяемых подсистем. Определен состав моделей элементов СИП, необходимых для эффективного выполнения проектных процедур и операций.

3. Предложены новые принципы построения и схемные варианты, защищенные охранными документами, СИП радиолокационных станций с пассивной и активной фазированной решеткой, отличающиеся улучшенными массогабаритными показателями, обеспечивающие заданный уровень электромагнитной совместимости с системой электроснабжения.

4. Выработаны основные принципы построения и разработаны технические решения СИП генераторов озона, работающих на повышенной частоте, с регулируемым обменом энергии между генератором озона и и входными цепями, которые позволяют на 30% улучшить их массогабаритные показатели.

5. Обоснованы топологические варианты СИП технологических лазеров и электрофизических установок, а также предложены схемные решения, на основе которых разработаны установки для систем электрофизического и технологического назначения с улучшенными массогабаритными характеристиками, позволяющие в 1,5 раза уменьшить перегрев силовых ключей зарядных преобразователей при значениях коэффициента использования источника питания kИ = 0,9…0,95.

6. Предложен метод управления СИП, основанный на теории нейронных сетей. Разработаны математические модели микропроцессорных систем управления трехфазных активных фильтров и трансформаторно-тиристорных модулей, позволившие синтезировать замкнутую систему автоматического регулирования корректоров коэффициента сдвига и искажений, которые обеспечивают заданный уровень электромагнитной совместимости СИП с источником питания.

7. Предложены и разработаны схемотехнические варианты систем повышения электромагнитной совместимости мощных СИП с первичным источником электропитания, защищенные охранными документами, позволившие в 4…5 раз уменьшить действующее значение высших гармоник потребляемого тока. Предложены новые алгоритмы управления электроприемниками системы электропитания радиолокационных станций, разработаны СИП модульного типа для передающих устройств, что позволило уменьшить ошибку в определении расстояния до цели с 10% до 1%, а также на 10%...20% увеличить дальность ее обнаружения.

8. Для решения задачи конструирования моделей, ориентированных на выполнение НИОКР и проектирование СИП конкретного назначения, разработана и подтверждена практикой подготовки серийных промышленных установок модификация матрично-структурных преобразований. Для инструментальной поддержки новой технологии автоматизации исследования и проектирования СИП разработан набор компьютерных программ, авторство на которые защищено 7-ю свидетельствами об официальной регистрации.

9. Экспериментальная оценка результатов аналитических исследований, имитационного моделирования, компьютерных расчетов режимов и характеристик разработанных СИП подтвердила с допустимой погрешностью (в пределах 5%…10%) соответствие исследуемых явлений реальной физической природе, верность теоретических представлений о характере процессов в силовых цепях преобразователей. Установившиеся и переходные режимы в СИП реализуемы при параметрах, принятых в расчете, устойчивы и обеспечивают нормальную эксплуатацию установок.

10. Промышленные испытания и длительная эксплуатация созданных образцов СИП различного назначения подтвердили с необходимой достоверностью их работоспособность и высокие эксплуатационные показатели, возможность промышленного освоения полученных научных разработок с технико-экономическими данными на уровне заданных требований. Эффективность практической реализации научных выводов и рекомендаций работы подтверждена при:

– разработке и создании серий радиолокационных станций ПВО «НЕБО», «НЕБО-СВ», «НЕБО-УЕ», «НЕБО-СВУ», отмеченных тремя государственными премиями. В этих разработках использовано полученное авторское свидетельство на изобретение и 4 патента на полезную модель;

– разработке и создании двух серий (ТМ и ТС) частотно-регулируемых озонаторов мощностью 5–50 кВт, новые технические решения которых защищены двумя патентами на полезную модель;

– разработке промышленных образцов и серийных установок для лазерных и плазменных технологий, внедренных в ИПФ РАН (г. Н.Новгород), АН Молдавии, ПО «Азот» (г. Кемерово), НИИ двигателей (г. Москва). В технических решениях использованы 6 авторских свидетельств на изобретение, полученные автором;

– создании комплекса мощных зарядных преобразователей с напряжением до 25 кВ для Российского федерального ядерного центра («РФЯЦ–ВНИИЭФ» г. Саров).

Основное содержание диссертационной работы отражено в следующих публикациях

Книжные издания

  1. Кириенко В.П. Регулируемые преобразователи систем импульсного электропитания: монография / НГТУ. – Н. Новгород, 2008. – 617 с.
  2. Кириенко В.П. Разрядные устройства силовых импульсных преобразователей с комбинированным накопителем энергии: учеб. пособие / НГТУ. – Н.Новго­род. 2005. – 105 с.
  3. Кириенко В.П. Системы импульсного электропитания озонаторов: учеб. пособие / НГТУ. – Н.Новгород, 2006. – 89 с.
  4. Кириенко В.П. Математическое моделирование систем импульсного электропитания: учеб. пособие / НГТУ. – Н.Новго­род, 2007. – 135 с.
  5. Кириенко В.П. Зарядные преобразователи систем импульсного электропитания: учеб. пособие / НГТУ. – Н.Новгород, 2007. – 139 с.

Публикации в ведущих рецензируемых изданиях,
рекомендованных ВАК

  1. Шевчук С.Н., Кириенко В.П. Преобразователь с симметричными триодными тиристорами, включенными по трехфазной мостовой схеме // Электротехника. – 1980. – № 3. – С. 45–48.
  2. Кириенко В.П. Работа трехфазного преобразователя с симметричными тиристорами в инверторном режиме // Электротехника. – 1981. – № 3. – С. 11–13.
  3. Кириенко В.П., Наумов В.С. Зарядный вентильный преобразователь со звеном повышенной частоты для накачки импульсных оптических квантовых генераторов // Автометрия. – 1982. - № 5. – С. 83–84.
  4. Кириенко В.П., Наумов В.С. Анализ возможных способов построения зарядных устройств импульсных источников питания лазерных систем // Автометрия. – 1983. – № 5. – С. 91–95.
  5. Кириенко В.П., Стрелков В.Ф. Регулятор напряжения импульсного источника электропитания радиолокационной станции // Электротехника. – 2005. – № . – С. 49–54.
  6. Кириенко В.П., Копелович Е.А. Режимы работы высоковольтных зарядных устройств с дозирующими конденсаторами для электрофизических установок // Электричество. – 2006. – № 5. – С. 25–31.
  7. Кириенко В.П., Слепченков М.Н. Комплексное устройство компенсации реактивной мощности и мощности искажения в системах питания с управляемым выпрямителем / Электричество, 2006, № 11. С. 33 – 40.
  8. Кириенко В.П., Верховский С.Я. Генератор мощных регулируемых импульсов с комбинированным накопителем энергии последовательного типа. // Электричество. – 2007.– № 5. – С. 48–53.
  9. Кириенко В.П., Лоскутов А.Б., Ваганов С.А. Улучшение качества электроэнергии с помощью трансформаторно-тиристорного модуля с микропроцессорной системой управления при резкопеременном характере нагрузки / Промышленная энергетика 2007, № 5. – С. 42–46.
  10. Кириенко В.П., Ваняев В.В., Ваняев С.В. Генераторы импульсов тока с многозвенным токоформирующим элементом // Изв. вузов. Электромеханика. – 2008. – № 1. – С. 21–27.
  11. Кириенко В.П. Зарядное устройство накопительного конденсатора с бестоковой коммутацией ключей // Электричество. – 2008. – № 1. – С. 48–53.
  12. Кириенко В.П. Системы импульсного электропитания частотно-регули­руемых озонаторов // Электротехника. – 2008. – № 1. – С. 21–27.

Публикации в материалах Всесоюзных, Всероссийских
и Международных конференций

  1. Ваняев В.В., Кириенко В.П., Шевчук С.Н. Высоковольтный импульсный источник энергии с накопительными конденсаторами / Проблемы преобразовательной техники: тез. докл. III Всесоюзн. науч.-техн. конф. – Киев, 1983, Ч. 2. – С. 250–252.
  2. Зарядный вентильный преобразователь импульсного источника энергии с емкостным накопителем / В.П. Кириенко, В.С. Наумов, Е.А. Копелович [и др.] // Импульсные источники энергии для физических и термоядерных исследований: тез. докл. Всесоюзн. конф. – М., 1983. – С. 154.
  3. Кириенко В.П., Ваняев В.В., Голицын Ю.В. Мощный источник питания для электроимпульсной обработки материалов // Автоматизация новейших электротехнических процессов в машиностроении на основе применения полупроводниковых преобразователей частоты с целью экономии материальных, трудовых и энергетических ресурсов: мат. V Всесоюз. науч.-техн. конф. – Уфа, 1984. – С. 21–22.
  4. Вопросы оптимизации полупроводниковых электроприборов / В.П. Кириенко, С.Н. Шевчук, С.В. Хватов [и др.] // Применение преобразовательной техники в энергетике, электроприводах и электротехнологических установках // Всеесоюз. науч.-техн. конф. – Тольятти, 1984. – С. 57.
  5. Бестрансформаторный зарядный преобразователь импульсного источника энергии / В.В. Ваняев, Ю.В. Голицын, В.П. Кириенко [и др.] // Проблемы преобразовательной техники: тез. докл. IV Всесоюз. науч.-техн. конф. – Киев, 1987, ч. 2. – С. 55–57.
  6. Кириенко В.П., Ваняев В.В., Голицын ЮВ., Карпенко А.И. Особенности зарядки дозирующих конденсаторов в каскадных преобразователях импульсных источников энергии // Проблемы преобразовательной техники: мат. V Всесоюз. науч.-техн. конф., ч. 2. – Киев. 1991. – С. 216–217.
  7. Кириенко В.П., Ваняев В.В., Шахов А.В. Широкодиапазонный стабилизатор переменного напряжения (тез. докл.) // Труды III Междунар. (XIV Всеросс.) конф. по автоматизированному электроприводу. – Н.Новгород, 2001. – С. 118 – 119.
  8. Кириенко В.П., Стрелков В.Ф. Особенности работы системы электропитания автономного объекта при импульсной нагрузке / Автоматизированный электропривод в XXI веке: труды IV Междунар. конф. по автомат. электроприводу. ч. 2. – Магнитогорск, 2004. – С. 143–144.
  9. Кириенко В.П., Ваняев В.В. Стабилизация выходного напряжения импульсных источников электропитания // Проблемы электроники, электроэнергетики и электротехнологий: сб. тр. Всерос. науч.-техн. конф. – Тольятти, 2004, ч. 2 – С. 92–93.
  10. Кириенко В.П., Ваняев В.В. Регулируемый источник импульсов тока // Автоматизированный электропривод в XXI веке: пути развития. Ч. 1: тр. IV Междунар. (XV Всерос.) конф. по автомат. электроприводу. – Магнитогорск, 2004. – С. 330–331.
  11. Кириенко В.П., Копелевич Е.А., Стрелков В.Ф. Преобразовательные устройства для систем электропитания импульсных нагрузок / мат. Всемирн. Электротехн. конгресса, ВЭЛК-2005. – М., 2005.
  12. Кириенко В.П. Влияние характера нагрузки на параметры генератора импульсов // Состояние и перспективы развития электротехнологии: мат. междунар. науч.-техн. конф. Т. 1. – Иваново, 2005. – С. 200.
  13. Кириенко В.П. Стрелков В.Ф. Электромагнитная совместимость ИВЭП // сб. докл. IX Всеросс. науч.-техн. конф. Электромагнитная совместимость технических средств и электромагнитная безопасности. – СПб. – 2006. – С. 281–283.
  14. Кириенко В.П., Копелович Е.А., Слепченков М.Н. Коррекция коэффициента мощности высоковольтных источников питания электрофизической аппаратуры / сб. докладов IX Росс. научн.-техн. конф. по электромагнитной совместимости технических средств и электромагнитной безопасности, ЭМС-2206, СПб, 2006. – С. 560–564.
  15. Kirienko V.P., Slepchenkov M.N. Two-module shunt power active filter for non-active power compensation in power grids with control rectifiers // XI th International Conference on Electromechanics, Electrotechnology and Electromaterial Science, Crimea, 2006, p. 221 – 222.
  16. Кириенко В.П. Концепция создания импульсных источников электропитания озонаторов // Проблемы электротехники, электроэнергетики и электротехнологии. мат. II Всеросс. науч.-техн. конф., Тольятти, 2007.
  17. Кириенко В.П., Ваняев С.В., Ваняев В.В. Зарядное устройство накопительного конденсатора // Проблемы электротехники, электроэнергетики и электротехнологии: мат. II Всеросс. науч.-техн. конф. – Тольятти, 2007. – С. 324–328.

Охранные документы

  1. А.с. 894838 СССР, МКл Н 03 К 3/53, Генератор высоковольтных импульсов / Кириенко В.П., Ваняев В.В. // Опубл. 30.12.81, Бюл. № 48.
  2. А.с. 991583 СССР, МКл Н 03 К 3/53, Генератор высоковольтных импульсов / Кириенко В.П., Ваняев В.В. // Опубл. 21.01.83, Бюл. № 3.
  3. А.с. 1003310 СССР, МКл Н 03 К 3/53, Генератор высоковольтных импульсов / Кириенко В.П., Ваняев В.В. // Опубл. 07.03.83, Бюл. № 9.
  4. А.с. 1307546 СССР, МКл Н 03 К 3/53, Генератор высоковольтных импульсов / Кириенко В.П., Ваняев В.В., Голицын ЮВ. // Опубл. 30.04.87, Бюл. № 16.
  5. А.с. 1417129 СССР, МКИ Н 02 М 1/08. Устройство для управления тиристорами статического преобразователя / Шевчук С.Н., Кириенко В.П., Стрелков В.Ф. // Опубл. 15.08.88, Бюл. № 30.
  6. А.с. 1765881 СССР, МКл Н 03 К 3/53, Устройство для зарядки накопительного конденсатора / Кириенко В.П., Ваняев В.В., Голицын Ю.В. // Опубл. 30.09.92, Бюл. № 36.
  7. А.с. 1772889 СССР, МКл Н 03 К 3/53 Устройство для зарядки накопительного конденсатора / Кириенко В.П., Ваняев В.В., Голицын Ю.В. // Опубл. 30.10.92, Бюл. № 40.
  8. Патент на полезную модель № 47146 РФ, МПК Н 02 М3/335. Высокочастотный преобразователь / Кириенко В.П., Стрелков В.Ф. // Опубл. 10.08.2005, Бюл. № 22.
  9. Патент на полезную модель № 58524 РФ, МПК С01В 13/11. Озонатор с импульсным источником электропитания / Кириенко В.П., Ваняев С.В., Кузнецов К.Ю. // Опубл. 27.11.2006, Бюл. № 33.
  10. Патент на полезную модель № 66324 РФ, МПК С01В 13/11. Озонатор с импульсным источником электропитания / В.П. Кириенко // Опубл. 23.04.2007, Бюл. № 25.
  11. Патент на полезную модель № 60803 РФ, МПК Н 02 J3/02. Система электропитания РЛС / Кириенко В.П., Стрелков В.Ф. // Опубл. 27.01.2007, Бюл. № 3.
  12. Патент на полезную модель № 63622 РФ, МПК Н 03 К 3/53. Зарядное устройство накопительного конденсатора / Кириенко В.П., Ваняев С.В. , Ваняев В.В. // Опубл. 27.02.2007, Бюл. № 15.
  13. Патент на полезную модель № 65695 РФ, МКИ Н 02 J3/02. Система электропитания радиолокационной станции / Кириенко В.П., Стрелков В.Ф. // Опубл. 10.08.2007, Бюл. №  22.
  14. Патент на полезную модель: 66619 РФ МПК Н03К3/53. Трехфазный корректор коэффициента мощности / Кириенко В.П., Слепченков М.Н. // Опубл. 10.09.2007, Бюл. № 25.
  15. Патент на полезную модель № 73559 РФ, МПК Н 02 J3/02. Система электропитания радиолокационной станции / Кириенко В.П., Стрелков В.Ф. // Опубл. 20.05.2008, Бюл. №  14.
  16. Свидетельство об офиц. регистр. программ для ЭВМ № 2005611472 РФ. Система моделирования полупроводникового преобразователя частоты с нелинейной импульсной нагрузкой / В.П. Кириенко, К.Ю. Кузнецов, И.А. Захаров. – Опубл. 20.09.2005, Бюл. №  3.
  17. Свидетельство об офиц. регистр. программ для ЭВМ № 2005612589 РФ. Имитационная математическая модель электротехнологической установки «Генератор импульсов напряжения – электрохимический преобразователь» / В.П. Кириенко, С.В. Ваняев, К.Ю. Кузнецов. – Опубл. 20.03.2006, Бюл. №  1.
  18. Свидетельство об офиц. регистр. программ для ЭВМ № 2006611552 РФ. Система моделирования зарядных устройств импульсного источника энергии / В.П. Кириенко. – Опубл. 20.09.2006, Бюл. №  3.
  19. Свидетельство об офиц. регистр. программ для ЭВМ № 2006611553 РФ. Система имитационного моделирования силовой части генератора электрических импульсов для устройств лазерной обработки материалов / В.П. Кириенко. – Опубл. 20.09.2006, Бюл. №  3.
  20. Свидетельство об офиц. регистр. программ для ЭВМ № 2006611554 РФ. Система моделирования импульсного источника энергии / В.П. Кириенко, С.А. Емельянов. – Опубл. 20.09.2006, Бюл. №  3.
  21. Свидетельство об офиц. регистр. программ для ЭВМ № 2006611721 РФ. Имитационная математическая модель системы «Импульсный генератор – электрофизическая установка» / В.П. Кириенко, С.В. Ваняев. – Опубл. 20.09.2006, Бюл. №  3.
  22. Свидетельство об офиц. регистр. программ для ЭВМ № 2006612688 РФ. Имитационная математическая модель системы «Транзисторный зарядный преобразователь – емкостный накопитель энергии» / В.П. Кириенко, В.В. Ваняев, С.В. Ваняев. – Опубл. 20.12.2006, Бюл. №  4.






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

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.