Анализ и расчет корректоров коэффициента мощности на базе современных микросхем управления тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.12, кандидат технических наук Серебрянников, Александр Владимирович
- Специальность ВАК РФ05.09.12
- Количество страниц 183
Оглавление диссертации кандидат технических наук Серебрянников, Александр Владимирович
ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА 1. ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА КОРРЕКТОРА КОЭФФИЦИЕНТА МОЩНОСТИ С ДВУХКОНТУРНОЙ СИСТЕМОЙ УПРАВЛЕНИЯ
1.1. Описание схемы ККМ на базе микросхемы UC
1.2. Идеализированные обобщенные соотношения для ККМ.
1.3. Расчет силовой части ККМ
1.4. Расчет параметров внешних резистивных компонентов нелинейного блока микросхемы.
1.5. Расчет параметров внешних компонентов регулятора тока (РТ).
1.6. Расчет параметров внешних компонентов регулятора напряжения (РН)
1.7. Усреднение расчетной динамической модели контура напряжения ККМ за полпериода питающей сети
Выводы по первой главе.
ГЛАВА 2. ИСКАЖЕНИЯ ВХОДНОГО ТОКА КОРРЕКТОРА
КОЭФФИЦИЕНТА МОЩНОСТИ С ДВУХКОНТУРНОЙ
СИСТЕМОЙ УПРАВЛЕНИЯ И СПОСОБЫ ИХ УМЕНЬШЕНИЯ.
2.1. Процессы в токовом контуре ККМ при идеальном задающем воздействии.
2.2. Расчет процессов в токовом контуре ККМ по усредненным моделям
2.3. Влияние дополнительной второй гармоники входного тока
ККМ на гармонический состав тока питающей сети.
2.4. Искажения входного тока ККМ, вызванные дополнительными вторыми гармониками задающего сигнала токового контура.
Выводы по второй главе.
ГЛАВА 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ КОРРЕКТОРА КОЭФФИЦИЕНТА МОЩНОСТИ С ОТПИРАНИЕМ СИЛОВОГО ТРАНЗИСТОРА ПРИ НУЛЕ ТОКА.
3.1. Анализ работы микросхемы UC
3.2. Обоснование соотношений для расчета силовой части ККМ.
3.3. Расчет параметров силовой части ККМ и внешних компонентов микросхемы UC
3.4. Обоснование и исследование динамической модели ККМ.
3.5. Усредненные динамические модели ККМ с отпиранием силового транзистора при нуле тока.
3.6. Моделирование ККМ с отпиранием силового транзистора при нуле тока в среде Matlab+Simulink
Выводы по третьей главе.
ГЛАВА 4. МОДЕЛИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ КОРРЕКТОРА КОЭФФИЦИЕНТА МОЩНОСТИ С УПРОЩЕННОЙ
ДВУХКОНТУРНОЙ СИСТЕМОЙ УПРАВЛЕНИЯ
4.1. Упрощенная двухконтурная система управления ККМ, работающим в режиме непрерывного тока с постоянной частотой.
4.2. Динамические модели ККМ с упрощенной двухконтурной системой управления
4.3. Расчет ККМ с системой управления на базе микросхемы IR
Выводы по четвертой главе
Рекомендованный список диссертаций по специальности «Силовая электроника», 05.09.12 шифр ВАК
Исследование и разработка сетевых выпрямителей с активной коррекцией коэффициента мощности1999 год, кандидат технических наук Нечагин, Михаил Анатольевич
Высокоэффективные импульсные преобразователи напряжения с ШИМ и распределенные системы электропитания на их основе2005 год, кандидат технических наук Шушпанов, Дмитрий Викторович
Регулятор качества электроэнергии для однофазных локальных систем электроснабжения2006 год, кандидат технических наук Корчагин, Александр Владимирович
Исследование и разработка импульсных преобразователей напряжения с широтным регулированием с улучшенными динамическими и массогабаритными характеристиками2001 год, кандидат технических наук Самылин, Игорь Николаевич
Разработка и исследование статических преобразователей электрической энергии с дроссельно-конденсаторным инвертором2008 год, кандидат технических наук Серёгин, Дмитрий Андреевич
Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Анализ и расчет корректоров коэффициента мощности на базе современных микросхем управления»
Внедрение силовых электронных устройств на первых этапах развития энергетической электроники вызвало такие негативные явления, как искажения формы кривых токов и напряжений питающих сетей переменного тока, что, в свою очередь, привело к возникновению неактивных мощностей (реактивных на основной гармонике переменного тока и мощностей искажения на частотах высших гармоник) [1]. Решению этих проблем было посвящено много работ отечественных ученых, среди которых на первом этапе следует отметить работы О.А. Маевского, Ф.И. Бутаева и E.JI. Эттингера. Однако инерционность и неполная управляемость используемых в то время ртутных вентилей и тиристоров не позволяли эффективно решать задачи по устранению указанных негативных явлений.
В настоящее время повсеместное использование источников вторичного электропитания (ИВЭП), электронных устройств с импульсными источниками питания (ИИП), включение в сеть различных нелинейных нагрузок приводит к тому, что сетевой ток, потребляемый этими устройствами, при отсутствии специальных устройств коррекции носит импульсный характер [2-7]. Это приводит к существенному увеличению потерь мощности и недопустимым помехам в питающей сети. Кроме того генерируемые такими устройствами гармонические и нелинейные искажения тока отрицательно влияют на проводку электросети и подключенные к ней электроприборы, из-за чего появляется проблема их электромагнитной совместимости (ЭМС). В трехфазных сетях это влияние может выражаться также и в перегреве нейтральной линии, так как при протекании в нагрузках токов со значительными гармоническими составляющими ток в нейтральном проводе (который при симметричной нагрузке практически равен нулю) может увеличиться до критического значения [2]. Коэффициент мощности таких устройств обычно не превышает 0,7 (при единичном значении в идеале).
В целях предотвращения подобных негативных воздействий на питающие сети с 80-х годов прошлого века во многих странах начали действовать специальные стандарты и нормы, которые последовательно ужесточаются. Придерживаться этих стандартов должны все производители электронных устройств, выходящие на международный рынок. Это вызвало необходимость принятия специальных мер и подтолкнуло разработчиков оборудования к разработке различных вариантов схем, обеспечивающих повышение коэффициента мощности.
Самым современным из международных стандартов по ЭМС является IEC 61000-3-2:2005 с дополнениями в 2008 и 2009 годах [8]. В России в настоящее время действует стандарт ГОСТ Р 51317.3.2-2006, требования которого практически совпадают с международными [9]. В табл. 1 приведены регламентированные перечисленными стандартами уровни каждой гармоники тока частоты сети до 40-й включительно.
Таблица 1. Требования стандартов к гармоникам тока питающей сети
Номер гармоники Относительный допустимый ток, мА/Вт Максимально п допустимый ток, А
Нечетные гармоники
3 3,4 2,30
5 1,9 1,14
7 1,0 0,78
9 0,5 0,40
11 0,35 0,33
13 0,3 0,21
15 < л < 39 3,85 In 0,15x157/7
Четные гармоники
2 1,8 1,08
4 0,7 0,42
6 0,5 0,30
8 < п < 40 3 In 1,80/и
Следует отметить, что выполнение требований к допустимым искажениям тока сети, регламентируемым международными стандартами, является сложной технико-экономической задачей, решение которой требует совместных усилий как поставщиков, так и потребителей электроэнергии. Современная элементная база с использованием принципов импульсной модуляции позволяет обеспечить близкий к единице коэффициент мощности преобразователей электроэнергии (за счет устранения реактивной мощности) в широком диапазоне изменения частоты переключений, что дает значительный энергосберегающий эффект [10]. В большинстве практических случаев значение коэффициента мощности 0,99 является достаточным для того, чтобы считать влияние потребителя на питающую сеть несущественным.
Корректоры коэффициента мощности (ККМ) во всех промышленно развитых странах представляют собой одно из важнейших направлений в разработке энергосберегающих технологий силовой электроники [10]. На практике это означает, что во входную цепь практически любого электронного устройства с импульсными преобразователями необходимо включать специальную схему ККМ, обеспечивающую увеличение коэффициента мощности.
В настоящее время происходит непрерывное расширение номенклатуры и совершенствование структур микросхем управления ККМ, выпускаемых ведущими производителями электронных компонентов для силовой электроники (Texas Instruments [11], International Rectifier, Infineon, ON Semiconductor, Micro Linear и др.) [12]. Эти микросхемы реализуют различные методы коррекции коэффициента мощности, каждый из которых имеет определенные преимущества и недостатки, влияющие на выбор микросхемы, но основными являются следующие: 1) схемы с двухконтурной системой управления; 2) схемы с включением силового транзистора при нуле тока силового дросселя; 3) схемы с упрощенной двухконтурной системой управления.
Обилие микросхем управления ККМ очень сильно затрудняет проектирование ККМ. Сложной проблемой является даже выбор структуры ККМ и микросхемы управления. Трудно дать однозначный ответ, какая микросхема будет наиболее эффективна для применения в каждом конкретном случае. Но, несмотря на это, можно отметить, что типичной микросхемой управления ККМ первой группы является микросхема UC3854 [13, 14], ККМ второй группы - микросхемы UC3852 компании Texas Instruments [15, 16] и NCP1605 компании ON Semiconductor [17], и ККМ третьей группы - микросхема IR1150 компании International Rectifier [18-21].
Для сравнения в табл. 2 приведены основные параметры ККМ, построенных с использованием микросхем различных производителей [21], где приняты следующие обозначения: ООС - режим управления в течение одного периода; ССМ - режим непрерывного тока дросселя ККМ; DCM - режим прерывистого тока; АСМ — режим на границе непрерывного тока; ZVT — включение силового транзистора при нуле напряжения.
Таблица 2. Сравнение ККМ с ИС различных производителей
Наименование производителя Наименование ИС Мощность ККМ, Вт Корпус Ток запуска, мкА Коэффициент мощности Режим работы Частота ШИМ, кГц Ток управления драйвера, А Рабочая температура, °С
International Rectifier IR1150 754500 DIP-8 SOIC-8 17,5 0,999 ОСС ССМ 50-200 1,5 -25. +85
Texas Instruments различные типы 505000 различные типы 0,993 АСМ, ССМ, ZVT 125600 0,750 -40. +105
ON Semiconductor NCP1653 1003000 DIP-8 SOIC-8 18 0,998 ССМ 65-100 1 -40. +125
STMicro-electronics L6562 25-375 DIP-8 SOIC-8 70 0,998 ССМ 20-400 0,6 -40. +150
Infineon Technologies TDA4862 10-275 DIP-8 SOIC-8 75 0,99 ССМ 20-500 0,08 -40. +125
Freescale MC68HC908LB8 DIP-20 SOIC-20 12 8-битн. МК прогр. нет драйвера -40. +120
Atmel AT90PWM2/3 SO-24/32 8-битн. МК прогр. нет драйвера -40. +105
AUK Semiconductor S6500 150 DIP-8 30 0,99 DCM 50 0,5 -25. +125
Также имеются схемы многофазных ККМ (по числу параллельно работающих преобразовательных ячеек), которые строятся на базе однофазных ККМ и позволяют получить ряд преимуществ. Многофазные понижающие импульсные преобразователи рассматривались еще в начале 70-х годов прошлого века [22, 23]. В настоящее время в связи с построением ККМ на базе двухфазного повышающего импульсного преобразователя [24, 25] интерес к многофазным импульсным преобразователям снова стал повышаться.
Серийно выпускаются микросхемы управления двухфазными ККМ с отпиранием силового транзистора при нуле тока типа UCC28060 [26], работающие на границе режима непрерывного тока (РНТ), и для двухфазного ККМ, работающего в РНТ, типа UCC28070 [27]. Вместе с тем инженерные методики расчета подобных ККМ до сих пор до конца не разработаны.
Многие фирмы-производители микросхем управления ККМ выпускают руководства по применению, включающие методики расчета схем корректоров коэффициента мощности для конкретных микросхем, рекомендации по выбору компонентов и особенностям их использования [13-19]. Но, несмотря на это, методы расчета внешних компонентов микросхем управления ККМ до сих пор недостаточно обоснованы, что объясняется сложностью задачи синтеза систем управления ККМ, содержащей, кроме микросхемы и силовой части, достаточно много внешних компонентов. Недостаточно разработаны теоретические основы синтеза таких систем. Методики расчета схем управления, приводимые в рекомендациях по применению микросхем управления ККМ [14, 16, 17, 19], содержат предельно упрощенные расчетные соотношения без пояснения принятых при упрощении допущений и пределов применимости этих соотношений.
Большинство существующих публикаций по корректорам коэффициента мощности носит описательный, рекламный характер, повторяя, часто с искажениями, сведения, полученные из фирменной документации, и совершенно недостаточны для задач анализа, синтеза и проектирования ККМ [28-37]. Во многих публикациях рассматриваются схемы и основные характеристики силовой части ККМ, а системы управления ККМ практически не затрагиваются (например, [37]). Работ, посвященных строгому обоснованию математических моделей, методов расчета переходных процессов и синтеза контуров управления, недостаточно [38-47].
Диссертационных работ, посвященных однофазным ККМ, мало [48, 49]. Например, в работе [48] выполнено рассмотрение общих вопросов по однофазным ККМ и создание однофазного высокочастотного ККМ на основе теоретического анализа, моделирования и разработки новых алгоритмов управления. Работа [49] посвящена только разработке математических моделей и программного комплекса для исследования динамики ККМ и повышающего импульсного преобразователя.
Есть также диссертации по исследованию трехфазных ККМ [50, 51]. Значительно больше работ посвящено статическим компенсаторам реактивной мощности (статкомам) [52-57] и активным фильтрам [58-61], которые также являются устройствами для увеличения коэффициента мощности.
В работах по анализу режимов работы, проектированию и расчету ККМ на базе современных микросхем управления предложены строгий метод расчета процессов в ККМ с двухконтурной системой управления [62], который, однако, сложен для практического использования; предложен также метод синтеза системы управления ККМ, основанный на известном из теории автоматического управления методе коэффициента ошибок [63], метод синтеза контура тока, основанный на предварительном определении эквивалентного синусоидального воздействия контура [64] и метод усреднения [65]. Проведено сравнение однофазного и двухфазного ККМ с отпиранием силовых транзисторов при нуле токов дросселей [66, 67]. Для двухфазных ККМ также получены динамические модели силовой части [68] и выполнен анализ пульсаций входного тока и выходного напряжения [69].
Диссертационная работа посвящена подробному анализу и классификации принципов построения, существующих и улучшенных методик проектирования, расчета переходных и установившихся режимов, расчета гармонического состава тока питающей сети ККМ, основанных на трех основных структурах систем управления: 1) двухконтурной; 2) одноконтурной (с отпиранием силового транзистора при нуле тока силового дросселя); 3) упрощенной двухконтурной.
Целью работы является анализ, обоснование, дополнение и уточнение с учетом современных достижений в силовой электронике методик проектирования ККМ, приводимых в рекомендациях по применению компаний-изготовителей микросхем управления ККМ, а также расчет переходных, установившихся режимов и показателей качества ККМ, основанных на трех основных структурах систем управления: двухконтурной, одноконтурной (с отпиранием силового транзистора при нуле тока силового дросселя) и упрощенной двухконтурной.
Поставленная цель потребовала решения следующей задачи:
1. Аналитический обзор микросхем, реализующих аналоговое управление однофазными ККМ трех основных групп схем, анализ принципов построения, методик проектирования и процессов в активных ККМ, построенных на базе этих микросхем.
2. Анализ, дополнительное обоснование, уточнение методик проектирования ККМ, приводимых в рекомендациях по применению компаний-изготовителей микросхем управления ККМ, а также методик расчета переходных, установившихся режимов и показателей качества ККМ, основанных на трех основных структурах систем управления.
3. Разработка и исследование математических моделей ККМ и программ компьютерного имитационного моделирования.
4. Проведение экспериментальных исследований ККМ на реальном макете.
Методы исследования. Улучшение методик проектирования ККМ достигается за счет их более строгого обоснования эффективными точными и приближенными методами, такими как методы припасовывания, разделения движений, усреднения, структурных моделей и компьютерное моделирование.
Достоверность полученных результатов следует из адекватности и корректности примененных в работе теоретических методов и сравнения теоретических результатов с результатами компьютерного моделирования и экспериментальной проверки.
Основные научные положения, выносимые на защиту:
1. Анализ структур и режимов работы ККМ с двухконтурной системой управления, с отпиранием силового транзистора при нуле тока и с упрощенной двухконтурной системой управления, существующих методик расчета параметров силовой части и внешних компонентов микросхем управления.
2. Точные и приближенные математические модели ККМ с указанными тремя структурами систем управления и уточнение методик синтеза контуров регулирования тока и напряжения.
3. Расчет переходных процессов в ККМ с двухконтурной системой управления и с отпиранием силового транзистора при нуле тока и разработка на этой основе рекомендаций по уменьшению искажений тока питающей сети.
Научная новизна.
1. Новым в анализе структур и режимов работы ККМ является выявление их основных особенностей, сравнительных характеристик, что позволило разделить ККМ на три указанные группы и обосновать уточненные методики расчета параметров внешних компонентов микросхем управления.
2. Точные математические модели включают в себя математические соотношения, полученные решением дифференциальных уравнений ККМ на участках их линейности, по которым с использованием метода припасовыва-ния разработаны программы расчета переходных процессов; обоснованы линейные импульсные модели ККМ; новыми являются также структурные модели, полученные двукратным усреднением (за период переключений и за полпериода питающей сети).
3. Предложенная методика расчета переходных процессов, основанная на методах припасовывания и разделения движений, намного проще известной из литературы.
Практическая ценность диссертационной работы заключается в следующем.
1. Выполненный анализ структур, режимов работы ККМ и методик расчета внешних компонентов микросхем управления существенно облегчает выбор той или иной микросхемы управления ККМ и расчет параметров схемы.
2. Разработанные математические модели упрощают расчет переходных и установившихся режимов ККМ и синтез контуров управления в соответствии с требованиями практики.
Реализация результатов работы. Результаты исследования ККМ были использованы:
1) при разработке методик расчета и проектировании ККМ по темам: «Динамика, анализ и синтез систем управления энергосберегающими импульсными преобразователями электроэнергии» (Грант РФФИ, проект № 0808-97014 «рПоволжьеа»); «Исследование динамики и синтез энергосберегающих полупроводниковых преобразователей электроэнергии с современными высокоэффективными системами управления» (НИР № 1.3.07 в рамках тематического плана вуза);
2) в учебном процессе в виде инженерных методик расчета ККМ на кафедре промышленной электроники Чувашского государственного университета имени И. Н. Ульянова.
Апробация работы. Основные положения, результаты и выводы диссертационной работы были доложены и обсуждены на следующих научно-технических конференциях: V, VI, VII Всероссийских научно-технических конференциях "Информационные технологии в электротехнике и электроэнергетике" (ИТЭЭ-2004; ИТЭЭ-2006; ИТЭЭ-2008); VIII Всероссийской научно-технической конференции "Динамика нелинейных дискретных электротехнических и электронных систем" (ДНДС-2009).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 печатных работ.
Похожие диссертационные работы по специальности «Силовая электроника», 05.09.12 шифр ВАК
Широтное регулирование напряжения автономных инверторов резонансного типа с прямой коммутацией входным напряжением (разработка и исследование)1984 год, доктор технических наук Кулик, Валентин Данилович
Моделирование статического компенсатора реактивной мощности и мощности искажений на базе каскадного многоуровневого инвертора2012 год, кандидат технических наук Карнавский, Иван Александрович
Бестрансформаторные повышающе-понижающие регуляторы переменного напряжения в электротехнических системах кондиционирования качества электрической энергии2003 год, кандидат технических наук Обухов, Алексей Евгеньевич
Исследование и разработка высокоэффективных импульсных преобразователей напряжения с ШИМ и систем электропитания на их основе2010 год, кандидат технических наук Кобелянский, Алексей Евгеньевич
Разработка структуры, анализ и экспериментальное исследование тиристорно-транзисторных преобразователей переменного напряжения в стабилизированное постоянное1983 год, кандидат технических наук Иванов, Александр Михайлович
Заключение диссертации по теме «Силовая электроника», Серебрянников, Александр Владимирович
Выводы по четвертой главе
1. Новая микросхема IR1150, собранная в восьмивыводном корпусе, реализует упрощенную двухконтурную систему управления ККМ, в которой используется пропорциональный регулятор тока дросселя, отсутствует цепь прямого регулирования по входному напряжению; регулятор напряжения строится на транскондуктивном усилителе, при этом корректирующий двухполюсник включен не в цепи обратной связи, а между выходом усилителя и землей.
2. Для обеспечения пропорциональности максимального значения тока дросселя на периоде переключения и входного напряжения ККМ требуется поддержание равенства постоянной времени интегратора Гн и периода переключений Т. При неточном выполнении этого равенства появляется ошибка регулирования тока дросселя.
3. Обоснованы динамические модели ККМ с упрощенной двухконтур-ной системой управления: линеаризованная импульсная модель, которую целесообразно использовать для анализа устойчивости контура тока, и усредненная структурная модель, которая отличается от аналогичных моделей ККМ с двухконтурной системой управления и с отпиранием силового транзистора при нуле тока только выражениями для коэффициента усиления контура и возмущающего воздействия.
4. На числовом примере рассмотрены особенности расчета параметров силовой части и внешних компонентов микросхемы IR1150.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1. Выполненный анализ схем и методик их расчета подтверждает целесообразность разделения ККМ на три основные группы: с двухконтурной системой управления; с отпиранием силового транзистора при нуле тока дросселя; с упрощенной двухконтурной системой управления. Схемы каждой из групп могут быть построены по однофазному и многофазному вариантам. Многофазные схемы позволяют при той же силовой элементной базе повысить в т раз (т - число фаз) выходную мощность, существенно снизить уровень высокочастотных пульсаций входного тока и выходного напряжения.
2. Расчет емкости выходного конденсатора во всех трех группах схем ККМ производится одинаково: либо из условия аварийного поддержания выходного напряжения на уровне не ниже заданного в течение некоторого интервала времени после исчезновения напряжения питающей сети, либо по заданному уровню низкочастотных пульсаций выходного напряжения. Амплитуда низкочастотных пульсаций выходного напряжения пропорциональна входной мощности ККМ, обратно пропорциональна удвоенной частоте питающей сети, емкости выходного конденсатора и выходному напряжению.
3. Исходные положения при расчете индуктивности силового дросселя ККМ в схемах с двухконтурной системой управления, работающим в РНТ с постоянным периодом переключений, и в схемах с отпиранием силового транзистора при нуле тока дросселя существенно отличаются: в схемах с двухконтурной системой управления индуктивность ограничена снизу, минимальное значение индуктивности обратно пропорционально максимально допустимому значению размаха пульсаций тока дросселя и частоте переключений, которая постоянная; в схемах с отпиранием силового транзистора при нуле тока значение индуктивности ограничено сверху и обратно пропорционально минимально допустимой частоте переключений. Для уменьшения серповидных искажений входного тока во всех схемах необходимо стремиться выбирать как можно большее значение частоты переключений, а для этого индуктивность дросселя должна быть как можно меньшей.
4. Разработанные динамические модели ККМ, основанные на методах разделения движений, припасовывания и усреднения, позволили обосновать и уточнить методики расчета, известные из фирменных рекомендаций по применению микросхем управления ККМ, выявить их недостатки и проблемы, требующие дальнейших исследований.
5. Выполненный методом припасовывания расчет переходных процессов в ККМ показал отсутствие в известных публикациях обоснований методик оценки серповидных искажений входного тока, недостаточную разработку методик расчета гармонического состава тока питающей сети. Этот расчет также показал целесообразность синтеза контура тока ККМ по условию реализации в контуре процессов конечной длительности, что возможно только с использованием дискретных моделей контура тока. Показано, что при использовании ПИ-регулятора тока постоянная времени числителя передаточной функции регулятора тока должно выбираться равной периоду переключений, а коэффициент усиления контура тока - равным отношению постоянной времени цепи силового дросселя к периоду переключений.
6. Усредненные за период переключений структурные модели контуров регулирования выходного напряжения отличаются тем, что коэффициент усиления разомкнутого контура изменяется пропорционально квадрату мгновенного значения входного напряжения ККМ, т. е. от 0 до максимального значения с удвоенной частотой питающей сети. Такая модель не может быть использована для синтеза контура известными инженерными методами.
7. Поскольку ток силового диода, представляющий собой последовательность импульсов сложной формы с длительностью, равной половине периода питающей сети, хорошо сглаживается выходным конденсатором достаточно большой емкости, то предложено использовать дополнительное усреднение тока силового диода за полпериода питающей сети, что незначительно искажает кривую выходного напряжения ККМ. Полученные таким образом структурные модели для схем трех групп отличаются только выражениями для коэффициентов усиления разомкнутого контура напряжения и возмущающего воздействия контура напряжения. Во всех трех схемах коэффициент усиления контура напряжения изменяется пропорционально квадрату действующего значения напряжения питающей сети, но в схеме с двухконтурной системой управления этот недостаток компенсируется введением цепи прямого регулирования по входному напряжению ККМ.
8. Ток нагрузки во всех схемах ККМ вызывает значительную статическую ошибку регулирования выходного напряжения, несмотря на наличие в контуре напряжения астатизма первого порядка. В схеме с упрощенной двухконтурной системой регулирования возмущающее воздействие оказывается существенно больше тока нагрузки, что дополнительно ухудшает точность регулирования выходного напряжения.
Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Серебрянников, Александр Владимирович, 2010 год
1. Розанов, Ю. К. Основные этапы развития и современное состояние силовой электроники / Ю. К. Розанов // Электричество. — 2005. № 7. - С. 52-61.
2. Григорьев, В. Коррекция коэффициента мощности во вторичных источниках электропитания / В. Григорьев, Е. Дуплякин // Электронные компоненты. 2000. - № 2. - С. 66-68.
3. Забровский, Д. Коррекция коэффициента мощности в импульсных источниках / Д. Забровский // Компоненты и технологии. 2000. - № 6.
4. Магазинник, А. Г. Коррекция коэффициента мощности вторичных источников питания / А. Г. Магазинник, Л. Т. Магазинник, Р. Г. Магазинник // Электротехника. 2001. - № 5. - С. 40-42.
5. Климов, В. П. Коэффициент мощности однофазного бестрансформаторного импульсного источника питания / В. П. Климов, В. Н. Смирнов // Практическая силовая электроника. 2002. — № 5. — С. 21-23.
6. Климов, В. П. Схемотехника однофазных корректоров коэффициента мощности / В. П. Климов, В. И. Федосеев // Практическая силовая электроника. 2002. - № 8. - С. 23-28.
7. Полищук, А. Методы измерения тока в активных ККМ / А. Полищук // Силовая электроника. 2005. - № 1. - С. 80-83.
8. IEC 61000-3-2:2005+А1:2008+А2:2009. Electromagnetic compatibility (EMC) Part 3-2: Limits - Limits for harmonic current emissions (equipment input current up to and including 16 A per phase).
9. ГОСТ P 51317.3.2-2006. Совместимость технических средств электромагнитная. Эмиссия гармонических составляющих тока техническими средствами с потребляемым током не более 16 А (в одной фазе). Нормы и методы испытаний.
10. Васильев, А. Анализ современных методов и технических средств коррекции коэффициента мощности у импульсных источников питания / А. Васильев, В. Худяков, В Хабузов // Силовая электроника. 2004. - № 2. - С. 72-77.
11. Power Management Guide. Texas Instruments. 3Q. 2008.
12. Микросхемы для импульсных источников питания и их применение. 2-е изд., испр. и доп. — М.: Издательский дом «Додэка-ХХ1», 2001. 608 с.
13. UC1854/UC2854/UC3854. High Power Factor Preregulator. Texas Instruments. - Data Sheet № 6/98. - http//www.ti.com/.
14. Todd, P. C. UC3854 controlled power factor correction circuit design / P. C. Todd // Product end applications Handbook 1995-96 / Integrated circuits Uni-trode, U-134. P. 10-303-10-322.
15. UC1852/UC2852/UC3852. High Power-Factor Preregulator. Texas Instruments. - Data Sheet № 10/94. - http//www.ti.com/.
16. Andreycak, B. Power factor correction using the UC3852 controlled on-time zero current switching technique / B. Andreycak // Product and Applications / Handbook 1995/96/Integrated Circuits Unitrode U-132. P. 10-269-10-284.
17. NCP1605, NCP1605A. Enhanced, High Voltage and Efficient Standby Mode, Power Factor Controller. ON Semiconductor NCP1605/D, April, 2009 -Rev. 7. — http://onsemi.com/.
18. IR1150(S)(PbF), IR1150I(S)(PbF). ^iPFC One Cycle Control PFC 1С. -International Rectifier. Data Sheet № PD60230 revC. - http://www.irf.com/.
19. Brown, R. PFC Converter Design with IR1150 One Cycle Control 1С. Application Note AN-1077 / R. Brown, M. Soldano. International Rectifier Technical Assistance Center.
20. Оливе, С. Применение микросхемы корректора коэффициента мощности (ККМ) IR1150 / С. Оливе // Электроника. № 12. - 2005. - С. 34-35.
21. Шевченко, В. ИС корректора коэффициента мощности производства компании International Rectifier / В. Шевченко // Chip News Украина. № 4 (64).-2007.-С. 2-4.
22. Белов, Г. А. Анализ многофазного импульсного преобразователя постоянного тока / Г. А. Белов // Вопросы применения тиристоров в преобразовательной технике. Чебоксары: Изд-во Чуваш, ун-та, 1972.
23. Глазенко, Т. А. Полупроводниковые преобразователи в электроприводах постоянного тока / Т. А. Глазенко. JL: Энергия, 1973. - 304 с.
24. О'Лохлин, М. Новые решения в области многофазной коррекции коэффициента мощности / М. О'Лохлин // Электронные компоненты. 2008. — №6.-С. 51-55.
25. Нейдорф, Б. Многофазность позволяет покорить новые высоты / Б. Нейдорф, Т. Льюис // Электроника Инфо. — 2009. — № 4.
26. UCC28060. Natural Interleaving Dual-phase transition-mode PFC controller. Texas Instruments. - Data Sheet SLUS767E - May 2007 - Revised November 2008. — http//www.ti.com/.
27. UCC28070. Interleaving Continuous Conduction Mode PFC Controller. -Texas Instruments. Data Sheet SLUS794B - November 2007 - Revised November 2008. - http//www.ti.com/.
28. Иванов, В. Типовые схемы корректоров коэффициента мощности / В. Иванов, Д. Панфилов // Chip News. 1997. - № 9-10. - С. 38-45.
29. Фролов, А. Однокаскадный корректор коэффициента мощности / А. Фролов, С. Лузанов, А. Рыбак // Схемотехника. 2001. - № 10. - С. 12-14.
30. Кастров, М. Однофазные корректоры коэффициента мощности в системах вторичного электропитания / М. Кастров, А. Герасимов, Г. Малышков // Электроника: Наука, Технология, Бизнес. 2004. - № 1. - С. 16-20.
31. Трехфазные корректоры коэффициента мощности в судовых системах электропитания / Б. Ф. Дмитриев и др. // Судостроение. 2004. -№6.-С. 49-51.
32. Барегамян, Г. В. Управление по вычисляемому прогнозу сетевым корректором коэффициента мощности / Г. В. Барегамян // Практическая силовая электроника. 2004. - № 16. - С. 20-26.
33. Чаплыгин, Е. Е. Виенна-выпрямитель трехфазный корректор коэффициента мощности / Е. Е. Чаплыгин, Минь Тьинь Во, Хоанг Ан Нгуен // Силовая электроника (приложение к журналу «Компоненты и технологии»). - 2006. - № 1. - С. 20-23.
34. Овчинников, Д. А. Высокочастотный выпрямитель с корректором коэффициента мощности и мягким переключением на всех ключах / Д. А. Овчинников // Практическая силовая электроника. — 2006. № 21. - С. 17-22.
35. Хэнкок, Д. Безмостовая схема корректора коэффициента мощности с повышенным КПД / Д. Хэнкок // Электронные компоненты. 2008. - № 10. -С. 79-82.
36. Климов, В. Корректоры коэффициента мощности однофазных источников бесперебойного питания / В. Климов, С. Климова, Ю. Карпиленко // Силовая электроника. 2009. - № 3. - С. 40-42.
37. Функциональное моделирование в MATLAB активного корректора коэффициента мощности / А. О. Васильев и др. // Exponenta Pro . 2003. -№2.-С. 67-70.
38. Каюков, Д. С. Анализ и проектирование корректора коэффициента мощности / Д. С. Каюков, И. Г. Недолужко // Практическая силовая электроника. -2003. -№ 11.-С. 20-25.
39. Чаплыгин, Е. Е. Спектральные модели корректоров коэффициента мощности с ШИМ / Е. Е. Чаплыгин // Практическая силовая электроника. -2003. -№ И.-С. 26-31.
40. Чаплыгин, Е. Е. Спектральное моделирование корректоров коэффициента мощности / Е. Е. Чаплыгин, Хоанг Ан Нгуен // Практическая силовая электроника. 2004. - № 15. - С. 23-28.
41. Малаханов, А. А. Модель однофазного корректора коэффициента мощности с интегрированием внутри такта / А. А. Малаханов // Вестник Брянского государственного технического университета. 2007. — № 1 (13). - С. 33-42.
42. Андриянов, А. И. Модель корректора коэффициента мощности с управлением внутри одного тактового цикла / А. И. Андриянов, А. А. Малаханов // Системы управления и информационные технологии. 2007. - № 1.1 (27).-С. 108-113.
43. Иванов, С.Ю. Модель корректора коэффициента мощности / С. Ю. Иванов, Р. В. Михайлов // Системы управления и информационные технологии. 2007. - № 6(29). - С. 109-114.
44. Михальченко, Г. Я. Математическая модель однофазного корректора коэффициента мощности / Г. Я. Михальченко, А. А. Малаханов // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. 2008. - Т. 2. - №. 2. - С. 143-149.
45. Краснов, И. Ю. Проектирование активного корректора коэффициента мощности и имитационное моделирование его работы / И. Ю. Краснов, В. Н. Черемисин // Известия Томского политехнического университета. -2009. Т. 314. - № 4. - С. 92-97.
46. Овчинников, Д. А. Разработка и исследование однофазных корректоров коэффициента мощности : дис. . канд. техн. наук : 05.09.12 / Овчинников Денис Александрович. Москва, 2004. - 153 с.
47. Малаханов, А. А. Математическое моделирование импульсно-модуляционных систем с коррекцией коэффициента мощности : дис. . канд. техн. наук : 05.13.18 / Малаханов Алексей Алексеевич. Брянск, 2007. - 175 с.
48. Нгуен, Хоанг Ан. Управление трехфазными выпрямителями с активной коррекцией коэффициента мощности : дис. канд. техн. наук : 05.09.12 / Нгуен Хоанг Ан. Москва, 2006. - 222 с.
49. Кондратьев, Д. Е. Трехфазные выпрямители с активной коррекцией коэффициента мощности и двунаправленной передачей энергии : дис. .канд. техн. наук : 05.09.12 / Кондратьев Дмитрий Евгеньевич. Москва: Моск. энергет. ин-т, 2008. — 194 с.
50. Конюхова, Е. А. Регулирование электропотребления промышленного предприятия при взаимосвязанном выборе режима и компенсации реактивной мощности : дис. . докт. техн. наук : 05.09.03 / Конюхова Елена Александровна. Москва, 1998. - 455 с.
51. Кирилина, О. И. Управление компенсацией реактивной мощности промышленных узлов нагрузки : дис. канд. техн. наук : 05.09.03 / Кирилина Ольга Ивановна. Красноярск, 2001. - 204 с.
52. Слепченков, М. Н. Комплексное устройство компенсации реактивной мощности и мощности искажения в системах питания с выпрямительной нагрузкой : дис. . канд. техн. наук : 05.09.12 / Слепченков Михаил Николаевич. Нижний Новгород, 2005. - 230 с.
53. Кошелев, К. С. Исследование и разработка средств защиты статического компенсатора реактивной мощности с цифровой системой управления : дис. . канд. техн. наук : 05.09.01 / Кошелев Константин Сергеевич. Москва: Моск. энергет. ин-т, 2008. - 191 с.
54. Лыонг, Тху Фонг. Компенсация реактивной и искажающей мощностей в судовых и корабельных электроэнергетических системах : дис. . канд. техн. наук : 05.09.01 / Лыонг Тху Фонг. Москва: Моск. энергет. ин-т, 2009. - 168 с.
55. Никитин, А. В. Полупроводниковые преобразователи с активными фильтрами для питания аппаратуры связи : дис. канд. техн. наук : 05.09.12 / Никитин Андрей Васильевич. Харьков, 1998. - 150 с.
56. Лозинова, Н. Г. Разработка и исследование способов активной фильтрации гармоник тока в воздушной линии постоянного тока : дис. канд. техн. наук : 05.14.02 / Лозинова Наталья Георгиевна. Санкт-Петербург, 2002. - 164 с.
57. Коваль, А. А. Система управления активным параллельным фильтром электроэнергии, адаптированная к электроприводу постоянного тока : дис. . канд. техн. наук : 05.09.03 / Коваль Алексей Анатольевич. Липецк, 2006.-211 с.
58. Сазонов, В. В. Универсальный регулятор качества электроэнергии на основе последовательного и параллельного активных фильтров : дис. . канд. техн. наук : 05.09.01 / Сазонов Владимир Валерьевич. Москва, 2007. - 171 с.
59. Белов, Г. А. Расчет процессов в широтно-импульсном корректоре коэффициента мощности / Г. А. Белов, А. А. Алексеев, А. В. Нестеров // Электричество. 2004. - № 9. - С. 48-56.
60. Белов, Г. А. Синтез системы управления широтно-импульсным корректором коэффициента мощности / Г. А. Белов // Электротехника. 2006. -№ 10.-С. 46-55.
61. Белов, Г. А. Структурные динамические модели и частотный метод синтеза двухконтурных систем управления импульсными преобразователями / Г. А. Белов, А. А. Павлова, А. В. Серебрянников // Силовая электроника. 2008. - № 3. - С. 98-106.
62. Белов, Г. А. Моделирование корректоров коэффициента мощности на основе метода усреднения / Г. А. Белов, Г. В. Малинин, А. В. Серебрянников // Нелинейный мир. 2009. - № 9. - Т. 7. - С. 675-683.
63. Белов, Г. А. Сравнение однофазного и двухфазного корректоров коэффициента мощности с отпиранием силовых транзисторов при нуле токов дросселей / Г. А. Белов, А. А. Павлова, А. В. Серебрянников // Силовая электроника. 2009. - № 3. - С. 36-39.
64. Белов, Г. А. Анализ пульсаций входного тока и выходного напряжения двухфазного повышающего импульсного преобразователя // Вестник Чувашского университета. 2009. - № 2. - С. 185-192.
65. Белов, Г. А. Структурные модели и исследование динамики импульсных преобразователей / Г. А. Белов // Электричество. 2008. — № 4. - С. 40-49.
66. Бронштейн, И. Н. Справочник по математике для инженеров и учащихся вузов / И. Н. Бронштейн, К. А. Семендяев. М.: Наука, 1967. - 608 с.
67. Белов, Г. А. Динамика импульсных преобразователей / Г. А. Белов. -Чебоксары: Изд-во Чуваш, ун-та, 2001. 528 с.
68. Белов, Г. А. Теория автоматического управления. Дискретные и нелинейные системы автоматического управления / Г. А. Белов. Чебоксары: Изд-во Чуваш, ун-та, 2009. - 448 с.
69. Попов, Е. П. Теория линейных систем автоматического регулирования и управления / Е. П. Попов. М.: Наука, 1978. - 256 с.
70. Теория автоматического управления : учеб. для вузов / С. Е. Душин и др.; под ред. В. Б. Яковлева. М.: Высш. шк., 2005. - 567 с.
71. Бесекерский, В. А. Цифровые автоматические системы / В. А. Бесе-керский. М.: Наука, 1976. - 576 с.
72. Цыпкин, Я. 3. Основы теории автоматических систем / Я. 3. Цып-кин. М.: Наука, 1977. - 560 с.
73. Белов, Г. А. Импульсные модели и устойчивость токовых контуров импульсных преобразователей с ПИ-регулятором тока дросселя / Г. А. Белов // Практическая силовая электроника. 2006. - № 22. - С. 37-43.
74. Белов, Г. А. Математическое моделирование и исследование динамики импульсных преобразователей / Г. А. Белов, Г. В. Малинин // Электричество. 2008. - № 6. - С. 40-52.
75. Белов, Г. А. Структурные и схемные динамические модели импульсных преобразователей / Г. А. Белов, А. В. Серебрянников, А. А. Павлова // Вестник Чувашского университета. 2008. - № 2. - С. 138-151.
76. Цыпкин, Я. 3. Теория линейных импульсных систем / Я. 3. Цып-кин. М.: Физматгиз, 1963. - 968 с.
77. Аррилага, Дж. Гармоники в электрических сетях / Дж. Аррилага, Д. Брэдли, П. Боджер; пер. с англ. — М.: Энергоатомиздат, 1990. 320 с.
78. Баскаков, С. И. Радиотехнические цепи и сигналы : учеб. для вузов / С. И. Баскаков. -М.: Высшая школа, 1988. 448 с.
79. Слепов, Н. Н. Широтно-импульсная модуляция / Н. Н. Слепов, Б. В. Дроздов; под общ. ред. А. А. Булгакова. -М.: Энергия, 1978. 192 с.
80. Белов, Г. А. Сигналы и их обработка в электронных устройствах : учеб. пособие для вузов / Г. А. Белов. Чебоксары: Изд-во Чуваш, ун-та,1998.-260 с.
81. Бесекерский, В. А. Теория систем автоматического регулирования / В. А. Бесекерский, Е. П. Попов. М.: Наука, 1966. - 992 с.
82. А. с. 537431 СССР. Устройство для управления вентильным преобразователем / В. А. Бизаков, Е. Е. Чаплыгин (СССР). 1976, Бюл. № 44.
83. Пат. 5278490 США. One-cycle controlled switching circuit / Keyue M. Smedley. № 07/926856 ; заявлено 08.06.1992 ; опубл. 01.11.1994.
84. Пейтон, А. Дж. Аналоговая электроника на операционных усилителях / А. Дж. Пейтон, В. Волш : Пер. с англ. М.: Бином, 1994. - 352 с.
85. LM13600 Dual Operational Transconductance Amplifiers with Linearizing Diodes and Buffers. National Semiconductor Corporation DS007980.1999. www.national.com.
86. Снижение электромагнитных излучений в импульсных преобразователях путем корректной разводки печатной платы // Новости электроники. -№ 10.-2005.-С. 13-16.
Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.