Вы здесь

Дослідження багатофазних імпульсних перетворювачів із ШІМ-регулюванням та розробка методики їх проектування

Автор: 
Русаловський Віктор Борисович
Тип работы: 
Дис. канд. наук
Год: 
2004
Артикул:
3404U000220
99 грн
(320 руб)
Добавить в корзину

Содержимое

Раздел 2
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В
МНОГОФАЗНЫХ ИМПУЛЬСНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯХ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ С
ШИМ-РЕГУЛИРОВАНИЕМ
Особенностью построения многофазных импульсных преобразователей (МИП)
постоянного напряжения является то, что одновременно с уменьшением размеров и
массы силовой части усложняется схема МИП и его конструкция. С одной стороны,
МИП характеризуется новыми принципами схемотехники и новыми способами
управления, а с другой — спецификой электрических процессов [54], которые, как
правило, отражаются отдельной, специально разработанной математической моделью
в соответствии с конкретной схемой преобразователя электрической энергии и
режимами его работы [10, 12, 25, 27, 28, 45]. С увеличением количества
анализируемых схем и режимов их работы пропорционально увеличивается количество
описывающих их математических моделей. Это приводит к значительному усложнению
программных комплексов, увеличению временных и аппаратных ресурсов
вычислительной техники, используемых при исследованиях, анализе и
проектировании преобразователей. Следовательно, выявление разработка и
использование адекватных математических моделей, одновременно описывающих как
можно больше схемотехнических решений и режимов их работы, и удобных с точки
зрения применения ЭВМ, повышает эффективность процесса разработки, решения
задач анализа, исследования и проектирования систем (устройств) с многофазным
принципом преобразования электроэнергии.
Поэтому, в соответствии с задачами исследования, в настоящем разделе (п.2.1)
рассмотрено состояние вопроса по проблемам исследования и проектирования МИП,
представлен критический обзор существующих математических моделей, описывающих
электрические процессы в МИП постоянного напряжения. На основании
сопоставительного анализа различных математических моделей электрических
процессов и энергетических соотношений основных схем импульсных
преобразователей постоянного напряжения (ППН), в качестве исходных базовых (для
дальнейших исследований) обоснованы и выбораны обобщенные математических
моделей электрических процессов МИП: одна — на основе использования временного,
другая — спектрального методов анализа, позволяющих проводить требуемый
комплекс расчетов при решении задач исследования и проектирования.
На основании выявленных особенностей базовой модели, описывающей электрические
процессы МИП во временной области, в п.2.2 выполнен анализ электрических
процессов импульсных ПЭЭ с широтно-импульсным методом (ШИМ) регулирования с СК
понижающего, повышающего и инвертирующего типов, и разработана обобщенная
математическая модель, описывающая электрические процессы в силовых каналах
указанного типов при разрывном, граничном и безразрывном режимах работы во
временной области.
На основании особенностей гармонической математической модели в п.2.3
разработана методика исследования электрических процессов в частотной области в
импульсных ППН с ШИМ-методом регулирования.
С использованием разработанной модели в п. 2.4 предложены энергетические
соотношения, обобщенные к режиму работы и типу СК; представлены расчеты потерь
в элементах силовой части ППН; представлены результаты исследования по проверке
точности разработанной математической модели.
2.1. Обоснование математического обеспечения для исследования электрических
процессов многофазных импульсных преобразователей

Из различных методов анализа электрических процессов импульсных ППН наиболее
общепринятыми являются метод электронных эквивалентных схем для установившихся
состояний по средним значениям, используемый в [14, 28], метод управляемой
инжекции тока, рассмотренный в [68], и модифицированный метод анализа - метод
эквивалентной схемы с инжекцией тока [49]. Недостаток этих методов —
сравнительно сложные и громоздкие расчеты по математическим моделям, получаемым
в результате использования этих методов — вызван тем, что специфика
рассматриваемых конкретных схем преобразователей электрической энергии и
режимов их работы отражается отдельной, специально разработанной математической
моделью [41, 68].
Анализ электрических процессов, происходящих на входе и выходе МИП с
однотактными понижающими СК, выполненный на основе непосредственного
суммирования токов всех СК, представлен в [59]. В [12, 56] представлены
аналогичные исследования, выполненные с помощью аппарата разностных уравнений.
Использование для анализа электрических процессов в МИП аппарата разностных
уравнений с последующим применением метода переменных состояний [12] приводит к
повышению трудоемкости исследований [54].
Результаты данных работ позволяют определять параметры силовых фильтров или
оценить переменные составляющие в силовых цепях МИП при безразрывных токах
дросселей СК. Однако сохранение безразрывных токов в силовых фильтрах в МИП не
является принципиально необходимым для обеспечения требуемых режимов
функционирования. В зависимости от предъявляемых к МИП требований может
оказаться предпочтительным режим разрывных токов дросселей СК [54, 76, 84].
Например, для миниатюризации МИП целесообразно уменьшение индуктивности
дросселя силового фильтра, что приводит к разрывным токам в силовом канале.
Силовые каналы МИП могут быть выполнены по любой известной схеме традиционного
однофазного импульсного преобразователя (ОИП) [54], а за основу математической
модели электрических процессов СК можно принять соответствующую математическую
модель ОИП. При этом желательно, чтобы получаемые математические расчетные
соотношения были компактными, удобными для программирования на ЭВМ, и
обеспечи