Исследование влияния входных фильтров на динамические характеристики импульсных источников электропитания тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.12.04, кандидат технических наук Донкеев, Сергей Сергеевич

• Донкеев, Сергей Сергеевич
• кандидат технических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат технических наук Донкеев, Сергей Сергеевич

Введение.

Глава 1. Методы анализа динамических характеристик импульсных источников электропитания с входным фильтром

1.1. Постановка задачи. Устойчивость импульсных источников электропитания при наличии входного фильтра.

1.2. Аналитический вывод выражения входного сопротивления ИСН на основе метода переменных состояния по усредненным параметрам.

1.3. Оценка динамических характеристик импульсных источников электропитания при наличии входного фильтра методом логарифмических частотных характеристик.

1.4. Численные результаты.

1.5. Выводы.

Глава 2. Расчет цепей коррекции входного фильтра

2.1. Цепи коррекции входного фильтра.

2.2. Расчет RC корректирующей цепи однозвенного входного фильтра.

2.3. Расчет RL корректирующей цепи однозвенного входного фильтра.

2.4. Численные результаты.

2.5. Выводы.

Глава 3. Оценка устойчивости и коэффициента сглаживания системы электропитания

3.1. Постановка задачи. Многоканальная система электропитания

3.2. Анализ многоканальной системы электропитания методом логарифмических частотных характеристик.

3.3. Расчет двухзвенного входного фильтра.

3.4. Численные результаты.

3.5. Выводы.

Глава 4. Моделирование источника вторичного электропитания в среде MatLab-Simulink

4.1. Импульсная модель источника вторичного электропитания с входным фильтром в среде MatLab-Simulink.

4.2. Усредненная модель источника вторичного электропитания с входным фильтром в среде MatLab-Simulink.

4.3. Импульсная модель многоканальной системы электропитания в среде MatLab-Simulink.

4.4. Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование влияния входных фильтров на динамические характеристики импульсных источников электропитания»

Качественные показатели и надежность оборудования радиотехнических систем и систем связи в значительной мере определяются качеством функционирования и надежностью системы электропитания. Современная концепция развития устройств электроснабжения - блочно-модульный принцип построения систем, на котором основываются современные распределенные системы вторичного электропитания. Для сохранения работоспособности аппаратуры, при перерывах в электроснабжении, системы электропитания обычно оснащаются установками бесперебойного питания (УБП).

Для питания современной полупроводниковой аппаратуры используются постоянные напряжения различных номиналов. Причем, стабильность этих напряжений, как правило, должна быть выше стабильности напряжения на входе. Их удобно получать внутри каждого модуля, в зависимости от требований конкретной схемы.

Для питания отдельных модулей могут использоваться непрерывные или импульсные стабилизаторы. Достоинством непрерывных стабилизаторов являются меньшие, по сравнению с импульсными устройствами, пульсации выходного напряжения. Однако, импульсные стабилизаторы (ИС) имеют высокий к.п.д. и малые массогабаритные показатели. Указанные преимущества обусловили широкое применение импульсных источников электропитания.

Таким образом, система электропитания представляет собой совокупность взаимосвязанных преобразователей и стабилизаторов напряжения. Поскольку каждый стабилизатор является системой автоматического регулирования, а число стабилизаторов может достигать большого числа, анализ такой системы автоматического регулирования является сложной математической задачей.

Актуальность работы

Реализация постоянно возрастающих требований к качеству электроэнергии происходит при строгих ограничениях на устройства преобразования электроэнергии. Одно из возрастающих требований к качеству электроэнергии - качество потребляемого тока от первичного источника электропитания (аккумуляторной батареи в буфере с сетевым выпрямителем).

Импульсные источники электропитания нашедшие широкое применение имеют и ряд недостатков, к которым относится и значительная величина пульсаций в их входном токе на частоте коммутации силового ключа.

Если первичным источником электропитания, например, является УБП, то для уменьшения пульсаций тока с частотой коммутации ключа, способных проникать в цепь такого источника, на вход импульсного стабилизатора напряжения (ИСН) обычно включают входной Г - образный LC фильтр. В этом случае такие пульсации не попадают в первичную сеть электропитания и по этому не оказывают негативного влияния на работу других потребителей, также питаемых от этой сети электроснабжения. Расчет параметров такого входного фильтра, обеспечивающий требуемый коэффициент ослабления входных пульсаций, освещен в ряде литературных источниках, например [1,2].

Если первичным источникам электропитания ИСН является сетевой выпрямитель, то на его выходе необходим сглаживающий LC фильтр. Широко применяемый в настоящее время в бестрансформаторных источниках питания чисто емкостной фильтр на выходе сетевого выпрямителя, имеет большой недостаток из-за существенно несинусоидального характера потребляемого входного тока промышленной частоты.

Как показывает практика, входной емкостной фильтр при /уПоых = 10% имеет в спектральном составе входного тока большие гармонические искажения из-за присутствия в нем значительных по амплитуде нечетных гармоник (Зш, 5м, 7Ш, и.т.д.), а также весьма невысокий эквивалентный коэффициент мощности cos ср = 0,5 + 0,6. Входной LC фильтр обеспечивает значительно меньшие гармонические искажения в кривой входного тока, потребляемого от промышленной сети, и значительно больший coscp = 0,85 +0,9. Так, например, бестрансформаторный выпрямитель с импульсной стабилизацией типа ВБВ 60/50 имеет на выходе схемы Ларионова сглаживающий LC фильтр, являющийся входным для импульсного стабилизатора этого блока питания, и cos ф = 0,9. Расчет параметров сглаживающего LC фильтра на выходе сетевого выпрямителя промышленной частоты широко представлен в технической литературе [3].

Пульсации тока с частотой коммутации силового ключа, проникающие от ИСН в цепь сетевого выпрямителя, в этом случае, обычно легко блокируются значительными величинами L и С сглаживающих фильтров на выходе таких сетевых выпрямителей, и поэтому не проникают в сеть переменного тока промышленной частоты. В то же время коммутационные процессы, возникающие при переключении транзисторных ключей, создают помехи в диапазоне радиочастот, которые не должны проходить в сеть промышленной частоты. Поэтому, для их подавления устанавливают специальные помехоподавляющие фильтры. Такие фильтры не влияют на устойчивость работы импульсных источников электропитания.

В последнее время, для уменьшения гармонических искажений входного тока, потребляемого от первичного источника электропитания промышленной частоты, стали применять корректоры коэффициента мощности, позволяющие наряду с высоким coscp получать малый процент гармонических искажений [4].

Международная электротехническая комиссия (МЭК) и Европейская организация по стандартизации в электротехнике (CENELEC) приняли стандарты IEC555 и EN60555, устанавливающие ограничения на содержание гармоник во входном токе вторичных источников электропитания. В [4] приводятся требования оценки величины гармонических искажений по спецификации IEC555 до 15ш гармоники включительно, предъявляемые к современным первичным источникам электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Аналогичные спецификации разрабатываются и для отечественной аппаратуры, причем требования к величине допустимых гармонических искажений потребляемого тока имеет повсеместную тенденцию к ужесточению.

Обычно корректор коэффициента мощности представляет собой импульсный стабилизатор повышающего типа (с параллельным ключевым элементом) со сложной схемой управления, силовая часть которого реализует как бы входной LC фильтр.

Таким образом, при любой схеме первичного источника электропитания ИСН: УБП или сетевого выпрямителя, для поддержания первичного источника электропитания в экологически относительно чистом состоянии по отношению к гармоническим искажениям входного потребляемого тока промышленной частоты или помехам с частотой коммутации силового ключа, необходим входной сглаживающий LC фильтр. И, следовательно, появляется связанная с этим проблема анализа импульсного источника электропитания при наличии входного фильтра на устойчивость. При этом, естественно полагается, что для самого ИС уже была обеспечена устойчивость его работы, как выбором его рабочих параметров, так и применением соответствующих цепей коррекции.

Понятие устойчивости состояния (равновесия или движения) системы автоматического регулирования (САР) связано с ее способностью вновь возвращаться в состояние равновесия после исчезновения внешних сил, которые вывели ее из этого состояния. В принципе, для того, чтобы система автоматического регулирования считалась устойчивой, необязательно, чтобы она возвращалась в то же состояние, в котором была до начала действия указанных сил.

Для нормального функционирования системы или устройства электропитания необходимо, чтобы после прекращения возмущающего воздействия, рассматриваемая система или устройство возвращались в исходное состояние. Таким образом, для нормальной работы оборудования необходимо, чтобы система электропитания была асимптотически устойчивой.

Для линейных систем автоматического регулирования, отсутствие асимптотической устойчивости означает, что после возмущающего воздействия, система перейдет в новое состояние. Причем, если система неустойчива, отклонение от первоначального состояния будет со временем увеличиваться. Если же линейная система, в принципе, устойчива, система перейдет в новое состояние, которое будет сохраняться до появления следующего возмущения. Если после окончания действия возмущающего воздействия система с некоторой погрешностью вернется в предыдущее состояние, имеет место асимптотическая устойчивость.

Реальные системы и устройства электропитания всегда нелинейны. Неустойчивость в них, может проявляться в виде периодических колебаний вокруг состояния равновесия, или в виде перехода в крайнее возможное состояние. Для стабилизаторов напряжения или тока крайними возможными состояниями являются режимы, при которых напряжение (ток) на выходе устройства или уменьшается до нуля или достигает максимальной величины, которую может обеспечить данное устройство. Как правило, неустойчивость состояния в системе проявляется в виде устойчивых автоколебаний вокруг состояния равновесия. Данный режим называют также самовозбуждением или генерацией.

Система электропитания может быть неустойчивой как вследствие неустойчивости состояния отдельных устройств, так и вследствие неоптимального сочетания параметров отдельных частей системы при устойчивости каждой из них при автономной работе.

Причиной неустойчивости ИС при автономной работе, как правило, является не оптимальность параметров контура регулирования. Если при разработке ИС не принимаются в расчет технологические, температурные, временные и другие изменения параметров элементов и их влияние на устойчивость устройства, указанные факторы могут привести к самовозбуждению.

Система может быть неустойчивой и при использовании ИС устойчивых при автономной работе. Это объясняется тем, что ИС характеризуются практически постоянной величиной мощности, потребляемой от первичного источника. Из-за этого входное дифференциальное сопротивление ИС является отрицательной величиной, и в таких системах при определенных условиях возможно самовозбуждение [5,6]. Физически это можно объяснить известным положением теории нелинейных электрических цепей, что при подключении к источнику напряжения или тока с отрицательным входным сопротивлением (например ИСН) пассивного реактивного четырехполюсника (входного фильтра) с малым демпфированием, т.е. малым коэффициентом затухания, в системе может возникнуть режим автогенерации.

Повышение коэффициента затухания входного фильтра за счет увеличения активного сопротивления его элементов (что, однако снижает к.п.д.) или применение специальных цепей коррекции, рассматриваемых в дальнейшем в работе, повышающих коэффициент затухания, устраняет возможность появления автоколебаний.

Поскольку работоспособность аппаратуры может быть нарушена вследствие любой причины возникновения автоколебаний, для нормальной работы системы электропитания необходимо выполнение двух условий:

1. Устойчивость каждого стабилизатора напряжения, как системы автоматического регулирования, охваченной цепью обратной связи.

2. Отсутствие возбуждения системы электропитания вследствие отрицательного значения входного сопротивления ИС.

Для исключения неустойчивости системы, в процессе проектирования необходимо проводить анализ устойчивости, как отдельных стабилизаторов, так и системы электропитания в целом.

Вопрос устойчивости ИС, как системы автоматического регулирования охваченной цепью обратной связи, широко представлен в технической литературе [7, 8], и в данной работе не рассматривается.

Основополагающими работами, посвященные анализу устойчивости импульсных источников электропитания вследствие отрицательности входного сопротивления ИС можно считать труды Миддлбрука Р.Д. [9], Митчелла Д.М. [10]. В них рассмотрен метод основанный на отношении выходного сопротивления входного фильтра и входного сопротивления ИС. Данный подход не позволяет применить логарифмический частотный критерий Найквиста и количественно оценить запасы устойчивости импульсного источника электропитания при наличии входного фильтра. Метод качественно определяет устойчивость рассматриваемой системы. В отечественной литературе влияние входных фильтров на устойчивость ИС отображено в работах Дмитрикова В.Ф. [11], Бушуева В.М., Цыганкова И.Л. [12].

Приведенные выше работы выявляют причины потери устойчивости ИС при наличии входного фильтра и рассматривают вопрос уменьшения влияния входного фильтра на динамические характеристики ИС.

В работах Миддлбрука Р.Д. [9, 13] рассмотрены основные методы демпфирования входного фильтра, позволяющие уменьшить величину выходного сопротивления (выходного импеданса) входного фильтра. Представлены результаты влияния цепей коррекции входного фильтра на устойчивость ИС. Продолжение развития выше указанных работ можно считать следующие труды Яна Ю, Ф. Ли [14] и Эриксона Р.В. [15]. В отечественной литературе данный вопрос рассматривался крайне мало и представлен в последнее время работами Крючкова В.В., Соловьева И.Н. [16], Простотина В.В. [17].

В последнее время появились работы, в которых устойчивость ИС рассматривается с помощью моделирования устройств с применением ПЭВМ [12, 18, 19]. Как правило, в качестве среды моделирования выбирают программы семейства SPICE (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis). В настоящее время наиболее распространены программы семейства PSpice фирмы "MicroSim Corp." [20], они имеют наиболее полную библиотеку математических моделей полупроводниковых компонентов, которая увеличивается с каждым годом.

Альтернативной средой моделирования САР может служить среда MatLab [21]. По сравнению с классическим моделированием импульсных устройств в среде SPICE, пакет MatLab имеет следующие преимущества: ИС может быть разбит на электрическую и неэлектрическую часть, которая в свою очередь, описывается любыми математическими функциями. Так как полупроводниковые элементы идеализированы, не перегружены параметрами, то моделирование происходит быстрее, но появляется существенный недостаток, как невозможность моделирование процессов внутри периода коммутации, резонансные процессы относительно периода коммутации и т.д.

Подводя итог анализу состояния вопроса, можно сделать следующие основные выводы:

1. Для исключения неустойчивости системы, в процессе проектирования необходимо проводить анализ устойчивости, как отдельных стабилизаторов, так и системы электропитания в целом.

2. Методы анализа импульсных источников электропитания при наличии входных фильтров основываются, в основном, на труды Миддлбрука Р.Д. Данный подход не позволяет применить логарифмический частотный критерий Найквиста и затрудняет количественно оценить динамические характеристики ИС.

3. Расчет параметров входного фильтра должна соответствовать следующим требованиям:

- уменьшение значения выходного сопротивления фильтра, вследствие чего уменьшается влияние фильтра на устойчивость импульсного источника электропитания;

- уменьшение пикового выброса в выражении коэффициента сглаживания импульсного источника электропитания, вследствие чего увеличивается степень подавления входных низкочастотных пульсаций;

- коэффициент ослабления высокочастотных пульсаций с частотой коммутации силового ключа в первичную цепь электропитания должен составлять не менее -40+-60 дБ;

4. Возможно применение среды моделирования MatLab с целью анализа динамических характеристик импульсных источников электропитания при наличии входного фильтра.

Цель работы

Целью диссертационной работы является разработка методов анализа динамических характеристик импульсных источников электропитания при наличии входного фильтра и систем электропитания в целом.

Создание алгоритма рационального расчета параметров однозвенного и двухзвенного входного фильтра. В соответствии с этим решаются следующие задачи:

- проектирование входного фильтра, при котором обеспечивается устойчивая работа импульсного источника электропитания;

- увеличение степени подавления входных низкочастотных пульсаций импульсным источником электропитания;

- увеличение подавления входным фильтром высокочастотных пульсаций в первичной сети электропитания.

Методы исследования

В работе использован метод усреднения и линеаризации дискретно-нелинейных систем, метод матричных уравнений, метод частотных характеристик петлевого усиления контура цепи отрицательной обратной связи для исследования запасов устойчивости. Вычислительные алгоритмы реализованы на ПЭВМ в интегрированной среде MathCad. Результаты моделирования импульсной и усредненной модели импульсного стабилизатора напряжения при наличии входного фильтра получены с применением ПЭВМ в среде MatLab-Simulink.

Научная новизна диссертации:

- для анализа динамических характеристик импульсного источника электропитания при наличии входного фильтра применен метод логарифмических частотных характеристик, позволяющий количественно оценить запасы устойчивости;

- проведен расчет однозвенных входных фильтров с различными цепями коррекции, при котором обеспечивается устойчивая работа импульсного источника электропитания;

- предложен метод расчета двухзвенного входного фильтра с оценкой «корректирующего фактора»;

- с использованием метода усреднения и линеаризации получено выражение входного сопротивления импульсного стабилизатора напряжения понижающего типа;

- на основе импульсной модели многоканальной системы электропитания в среде MatLab-Simulink получены пусковые характеристики вторичных источников электропитания.

Обоснованность и достоверность результатов работы

Достоверность результатов исследований, полученных в работе, обеспечена совпадением результатов при использовании двух аналитических способов решения одной и той же задачи, и совпадение результатов при схемотехническом моделировании импульсной и усредненной модели импульсного стабилизатора напряжения в среде MatLab-Simulink.

Практическая ценность работы

Для анализа импульсных источников электропитания при наличии входного фильтра в работе предложен метод логарифмических частотных характеристик, позволяющий количественно оценить запасы устойчивости. Предложенный в диссертации метод расчета входных фильтров с различными цепями коррекции, позволяет осуществить проектировку входного фильтра обеспечивающий устойчивый режим работы ИС. Разработанные модели импульсных источников электропитания в среде MatLab-Simulink позволяют существенно упростить разработку и проектирование систем электроснабжения, например ЭПУ ЭАТС.

Положения, выносимые на защиту:

1. Расчет однозвенных и двухзвенных входных фильтров импульсного источника электропитания при различных цепях коррекции.

2. Анализ устойчивости и коэффициента сглаживания импульсных источников электропитания при наличии входного фильтра методом логарифмических частотных характеристик.

3. Анализ многоканальной системы электропитания с "п" выходных каналов методом логарифмических частотных характеристик.

4. Усредненная и импульсная модель источника вторичного электропитания для анализа временных и частотных характеристик системы и синтеза параметров входного фильтра в среде MatLab-Simulink.

5. Импульсная модель многоканальной системы электропитания для анализа временных и частотных характеристик системы и синтеза параметров входного фильтра в среде MatLab-Simulink.

Апробация работы

Материалы диссертации докладывались на VII, VIII, IX, X, XI, XII, XIII научной конференции профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов ПГАТИ (Самара, февраль 2000, февраль 2001, февраль 2002, февраль 2003, февраль 2004, февраль 2005, февраль 2006); на I, II, III, Международных научно-технических конференциях «Физика и технические приложения волновых процессов» (Самара, сентябрь 2001, сентябрь 2003; Волгоград, сентябрь 2004).

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 17 работ, в том числе 5 статей и 12 тезисов докладов на различных научно-технических конференциях.

Содержание работы

Во введении определена цель диссертационной работы, показана ее актуальность и практическая значимость, определена новизна и обоснована достоверность полученных результатов, представлены основные положения, выносимые на защиту, кратко изложено содержание диссертации.

В первой главе описаны причины возможной неустойчивой работы импульсного источника электропитания при наличии входного фильтра. Для анализа устойчивости импульсного стабилизатора напряжения с входным фильтром рассмотрен метод основанный на отношении выходного сопротивления входного фильтра и входного сопротивления ИСН.

В главе проведен аналитический вывод выражения входного сопротивления ИС на основе метода переменных состояния по усредненным параметрам, который применен при анализе устойчивости источника вторичного электропитания.

Для анализа устойчивости импульсных источников электропитания при наличии входного фильтра в главе применен метод логарифмических частотных характеристик, позволяющий количественно определить запасы устойчивости, по фазе и усилению. Предложен метод исследования влияния входного фильтра на коэффициент сглаживания ИС низкочастотных пульсаций.

В главе представлены численные результаты, полученные с помощью вышеуказанных методик, оценки динамических характеристик импульсного источника электропитания, и проведено качественное сравнение результатов исследования.

Во второй главе рассмотрены методы улучшения динамических характеристик рассматриваемой системы с помощью различных цепей коррекции входного фильтра. Описаны наиболее распространенные способы демпфирования входного фильтра.

В главе представлены методы расчета цепей коррекции с нахождением минимального выходного сопротивления входного фильтра. Рассмотрено два типа корректирующих цепей, позволяющие, увеличить запасы устойчивости и коэффициент сглаживания импульсного стабилизатора напряжения.

В главе приведены численные результаты оценки динамических характеристик импульсного источника электропитания с входным фильтром при наличии корректирующих цепей.

В третьей главе описана структура многоканальной системы электропитания и используется метод логарифмических частотных характеристик для анализа динамических характеристик импульсных источников электропитания в составе системы электроснабжения.

В главе предложен метод расчета двухзвенного входного фильтра, основанный на теореме Миддлбрука о дополнительном элементе. Представлена количественная оценка «корректирующего фактора» и проведен расчет двухзвенного входного фильтра.

В главе приведены численные результаты оценки устойчивости и коэффициента сглаживания импульсного источника электропитания, как части системы электроснабжения, при наличии двухзвенного входного фильтра. Рассмотрено влияние корректирующих цепей входного фильтра на динамические характеристики исследуемой системы.

В четвертой главе описаны методы и сделан обзор программного обеспечения для схемотехнического моделирования. Разработана импульсная модель вторичного источника электропитания с входным фильтром в среде MatLab-Simulink. Приведены результаты моделирования и сделаны выводы.

В главе разработана усредненная модель импульсного источника электропитания при наличии входного фильтра в среде MatLab-Simulink. Приведены результаты моделирования и представлены логарифмические частотные характеристики ИС при разомкнутой цепи обратной связи.

В главе разработана импульсная модель многоканальной системы электропитания. Приведены результаты моделирования и показано влияние параллельных каналов электропитания друг на друга.

В заключении сформулированы основные научные и практические результаты диссертационной работы.

Автор глубоко признателен научному руководителю доц. О.А. Коржавину за постановку интересных задач, постоянную помощь в проведении научных исследований и моральную поддержку.

Заключение диссертации по теме «Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения», Донкеев, Сергей Сергеевич

4.4. Выводы

1. Разработана импульсная модель источника вторичного электропитания с входным фильтром в среде MatLab-Simulink. Показано, что ИСН с входным фильтром без цепей коррекции с параметрами заданные в главе 1 имеет на графике (осциллограмме) выходного напряжения устойчивые автоколебания, т.е. ИСН является неустойчивым. При наличии цепей коррекции, с параметрами рассчитанные в главе 2, ИСН не имеет таких автоколебаний, т.е. является устойчивым.

2. Расчетные соотношения по оценке устойчивости, теоретически выведенные в главе 1, 2, подтверждены результатами схемотехнического моделирования.

3. Разработана усредненная модель источника вторичного электропитания с входным фильтром в среде MatLab-Simulink, основанная на классическом методе усреднения переменных состояния импульсной системы. Построенные логарифмические частотные характеристики усредненной модели подтверждают неустойчивость ИСН с входным фильтром без цепей коррекции и устойчивость при их введении.

4. Разработана импульсная модель многоканальной системы электропитания в среде MatLab-Simulink, подтверждающая влияние входного фильтра на динамические характеристики источника вторичного электропитания.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

К основным результатам и выводам диссертации следует отнести следующее:

1. Исследовано влияние входного фильтра на устойчивость импульсных источников вторичного электропитания.

2. С использованием метода логарифмических частотных характеристик проведен анализ устойчивости, расчет коэффициента сглаживания входных низкочастотных пульсаций и подавления пульсаций с частотой работы силового ключа в первичной цепи импульсных источников электропитания при наличии входного фильтра.

3. Предложен метод расчета входного фильтра при наличии различных цепей коррекции позволяющие обеспечить требуемые запасы устойчивости по фазе и усилению, получение максимально возможного коэффициента сглаживания входных низкочастотных пульсаций в требуемом частотном диапазоне, получение максимально возможного подавление пульсаций с частотой работы силового ключа в первичной цепи источника электропитания.

4. Использован метод логарифмических частотных характеристик для анализа динамических характеристик импульсных источников электропитания в составе многоканальной системы электропитания.

5. Предложен метод расчета двухзвенного входного фильтра. Количественно оценен «корректирующий фактор» влияния дополнительного звена на выходное сопротивление входного фильтра.

6. Разработана модель импульсного источника электропитания в среде MatLab-Simulink. Проведено качественное сравнение результатов моделирования импульсной и усредненной схем ИВЭП с аналитическими методами анализа устойчивости импульсных источников электропитания при наличии входного фильтра.

7. Разработана модель многоканальной системы электропитания в среде MatLab-Simulink и рассмотрено влияние входного фильтра на динамические характеристики источника вторичного электропитания.

8. Применение корректирующих цепей входных фильтров импульсных источников электропитания позволило:

- получить запас устойчивости по фазе Лф = 16°, по усилению а(дБ) = 30 > 0;

- уменьшить спад коэффициента подавления входных низкочастотных пульсаций и сдвинуть его в область частот от 700 Гц и выше;

- получить ослабление пульсаций с частотой работы ключевого элемента ИС, проникающих в первичную цепь источника электропитания, до величины -40^-80 дБ.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Донкеев, Сергей Сергеевич, 2006 год

1. Бирзниекс JI.B. Импульсные преобразователи постоянного тока. — М.: Энергия, — 1974.

2. Хусаинов Ч.И. Расчет входного фильтра импульсного стабилизатора // Полупроводниковая электроника в технике связи / под ред. Ныколавского И.Ф. — 1977, — Вып. 18. — С.136-140.

3. Kumaee В.Е., Бокуняее А.А. Расчет источников электропитания устройств связи. — М.: Связь, — 1979.

4. Philip С. TODD UC3854 Controlled power factor correction circuit design // Unitrode Application Note U-134. — P.3-268-3-269

5. Dan Sheegan Designing a regulator's LC input filter: "Ripple" method prevents oscillation woes. // Electronic Design. — 1979. — №16. — P. 102-104.

6. Козляев Ю.Д., Лоечиков СЛ. Определение устойчивости импульсных систем электропитания // Электросвязь. — 1989. — №3. — С. 55-58.

7. Коржавин О.А. Динамические характеристики стабилизирующих источников электропитания и их расчет с применением ЭВМ. Учебно-методическое пособие. — М.: Московский институт связи, — 1990.

8. Розанов Ю.К. Полупроводниковые преобразователи со звеном повышенной частоты. — М.: Энергоатомиздат, — 1987.

9. Middlebrook R.D. Input Filter Considerations in Design and Application of Switching Regulators // IEEE Power Electronics Specialists Conference. — 1977. — P. 36-57.

10. Mitchell D.M. Power Line Filter Design Considerations for dc-dc Converters // IEEE Industry Applications Magazine. — November/December, — 1999. — P. 16-26.

11. Дмитриков В.Ф., Сергеев В.В., Самылин КН. Повышение эффективности преобразовательных и радиотехнических устройств. — М.: Радио и Связь, Горячая линия-Телеком, — 2005.

12. Бушуее В.М., Цыганков И.Л. Оценка устойчивости систем электропитания предприятий связи, содержащих импульсные стабилизаторы напряжения и тока // Электросвязь. — 1998. — №8. — С.30-32.

13. Middlebrook R.D. Design Techniques for Preventing Input-Filter Oscillations in Switched-Mode Regulators // Proc. Fifth National Solid-State Power Conversion Conference. — 1978. — P. A.3.1-A.3.16.

14. Fred C. Lee, Yuan Yu Input-Filter Design for Switching Regulators // IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems. — 1979. — Vol.AES-15. — № 5. — P.627-634.

15. Erickson R.W. Fundamentals of Power Electronics. — New York.: Chapman and Hall, —1997.

16. Крючков В.В., Соловьев КН. Входные фильтры импульсных источников питания // Практическая силовая электроника. — 2005. — №20. — С.2-5.

17. Простотин В.В. Устойчивость системы электропитания аппаратуры связи // Электросвязь. ■— 1982. — №2. — С.31-35.

18. Jang Y., Erickson R. W. Physical Origins of Input Filter Oscillations in Current Programmed Converters // IEEE Transactions on Power Electronics. — 1991. — Vol.7.—№4. —P.725-733.

19. Четти П. Проектирование ключевых источников электропитания. Пер. с англ. С.Ф. Коняхина / под ред. B.C. Моина. — М.: Энергоатомиздат, — 1990.

20. Разееиг В.Д Применение программ P-CAD и PSpice для схемотехнического моделирования на ПЭВМ. Вып.1: Общие сведения. Графический ввод схем. — М.: Радио и связь, — 1992.

21. Овчинников Д.А., Кастров М.Ю., Лукин А.В., Малышков Г.М., Герасимов А.А. Моделирование повышающего преобразователя в среде Matlab-Simulink // Практическая силовая электроника. — 2002. — №8. — С. 17-22.

22. Y.Yu, J.J. Biess Some design aspects concerning input filters for dC-dC converters // IEEE Power Electronics Specialists Conference Record (DESC71, Record). —1971,—P. 66-76.

23. Тяжев А.И. Основы теории управления и радиоавтоматики. — М.: Радио и связь, — 1999.

24. Mitchell D.M. An analytical investigation of current-injected control for constant frequency switching regulator // IEEE Transactions on Power Electronics. — 1986. — Vol.PE-1. — №3. — P. 487-502.

25. Мелешин В.И. Получение непрерывной линейной модели силовой части импульсного преобразователя как начальный этап проектирования его динамических свойств // Электричество. — 2002. — №10. — С. 38-43.

26. Александров Ф.И., Сиваков А.Р. Импульсные преобразователи и стабилизаторы. — J1.: Энергия, — 1970.

27. Коржаеин О.А. Оценка устойчивости однотактного преобразователя напряжения с обратным диодом и с обратными связями по току и напряжению // Электросвязь. — 1993. — С. 34-37.

28. Коржаеин О.А. Улучшение динамических параметров стабилизатора напряжения с двухзвенным сглаживающим фильтром и параллельным звеном коррекции // Сборник статей Электронная техника в автоматике. — М.: Радио и связь. — 1993. — Вып. 17. — С. 34-37.

29. Коржаеин О.А. Динамические характеристики импульсных полупроводниковых преобразователей и стабилизаторов постоянногонапряжения. Учебное пособие для ВУЗов связи. — М.: Радио и связь, — 1997.

30. Schoneman G.K., Mitchell DM. Closed-loop performance comparisons of switching regulators with current-injected control // IEEE Transactions on Power Electronics. — 1988. — Vol.3.— №1.— P. 575-593.

31. Riclly R.D. A new, continous -time model for current-mode control // IEEE Transactions on Power Electronics. — 1991. — Vol.6. — №2, — P. 121-139.

32. Коржавин О. А. Определение параметров переходного процесса импульсного стабилизатора напряжения // Труды учебных институтов связи, серия "Обработка информации в системах связи". — 1980. — С.40-42.

33. Иващенко Н.Н. Автоматическое регулирование. Теория и элементы систем. — М.: Машиностроение, — 1978.

34. Донкеев С.С., Коржаеин О.А. Оптимизация входного фильтра импульсных стабилизаторов // Тезисы докладов и сообщений III Международной научно-технической конференции «Физика и технические приложения волновых процессов». — Волгоград, — 2004. — С. 225-226.

35. Донкеев С.С., Коржаеин О.А. Оценка влияния входного фильтра на работу импульсных источников электропитания // Электросвязь. — 2005. — №10. —С. 23-26.

36. Пионтковский Б.А., Серякое Н.И. Электропитание предприятий проводной связи. —М.: Связь, — 1972.

37. ОАО «Связьинвест» Система электропитания ПС-60. Руководство по эксплуатации 864.100.002 РЭ. — Минск. — 2003.

38. ОАО «Связьинвест» Система электропитания ПС-60. Инструкция по монтажу, пуску и наладке 864.100.002 ИМ. — Минск. — 2003.

39. ОАО «Связьинвест» Станция автоматическая электронная цифровая телефонная АТСЭ Ф. Техническое описание 861.300.008 ТО. — Минск. — 2003.

40. Коржавин О.А., Донкеев С.С., Вороной А.А. Влияние дискретного характера работы И1ИМ на устойчивость однотактного преобразователя напряжения с дополнительной связью по току дросселя // Практическая силовая электроника. — 2005. — №20. — С. 10-15.

41. Коржавин О.А. Определение кривой переходного процесса в импульсном стабилизаторе напряжения методом припасовывания // Электронная техника в автоматике. — 1982. —№13. — С.35-39.

42. Донкеев С.С., Коржавин О.А. Влияние входного фильтра на систему электропитания // Тезисы докладов и сообщений III Международной научно-технической конференции «Физика и технические приложения волновых процессов». — Волгоград, — 2004. — С. 195-196.

43. MiddlebrookR.D. Null double injection and the extra element theorem// IEEE Transactions on Education. — 1989. — Vol.32. — № 3. — P. 167-180.

44. Middlebrook R.D. The two extra element theorem// IEEE Frontiers in Education. — 1991. — P.702-708.

45. Бессекерский В.А., Попов ЕЛ. Теория систем автоматического регулирования. —М.: Наука, — 1975.

46. Захаров В.Г. Метод расчета динамических режимов полупроводниковых преобразователей // Тезисы докладов межвузовской научно-технической конференции «Динамика нелинейных дискретных электротехнических и электронных систем». — Чебоксары. — 1995. — С. 85-87.

47. Овчинников Д.А., Кастров М.Ю., Карзов Б.И. Язык моделирования VHDL-AMS // Практическая силовая электроника. — 2002. — №5. — С. 1416.

48. Герман-Галкин С.Г. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в MatLab 6.0: Учебное пособие. — СПб.: КОРОНА принт, — 2001.

49. Дьяконов В.A. Simulink 4: Специальный справочник. — СПб.: Питер, — 2002.

50. Middlebrook R.D., Cuk S.A. A general unified approach to modeling switched-converter power stages// IEEE Power Electronics Specialists Conference. — 1976. — P.18-34.

51. Коржавин О.А., Донкеев С.С. Оптимизация входного группового фильтра электронной АТС // Тезисы докладов XIII юбилейной Российской научной конференции профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов. — Самара, — 2006. — С. 26.

52. Донкеев С.С., Коржавин О.А. Оценка влияния входного фильтра импульсных источников электропитания на устойчивость их работы и пути ее повышения с помощью цепей коррекции // Практическая силовая электроника. — 2006. — №22. — С.23-27.