Обеспечение электроэнергетической совместимости транспортного электрооборудования с высоковольтным питанием тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.03, доктор технических наук Резников, Станислав Борисович

• Резников, Станислав Борисович
• доктор технических наук
• 2004

Оглавление диссертации доктор технических наук Резников, Станислав Борисович

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ ТРАНСПОРТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ С

АВТОНОМНЫМ ВЫСОКОВОЛЬТНЫМ ПИТАНИЕМ

1.1. Выбор критериев оценки электроэнергетической совместимости транспортного оборудования.

1.2. Систематизация узлов и элементов транспортных электроэнергетических комплексов и алгоритм их начального структурного синтеза.

1.3. Систематизация, обобщение, модернизация и разработка средств обеспечения совместимости электромашинных генераторов с сетью переменного тока стабильной частоты.

1.4. Разработка универсального способа обратимого деления постоянного напряжения (ОДПН) для обеспечения совместимости потребителей с высоковольтным питанием.

1.5. Распределенная подсистема генерирования постоянного повышенного напряжения на базе вентильных магнитоэлектрических генераторов и ОДПН.

1.6. Распределительные системы квазипостоянного повышенного напряжения (КППН) на базе ОДПН, совместимые с бездуговыми контакторами.

1.7. Базовая структура обратимого прямоходового двуполярного конвертора (ОПДК) для обеспечения двусторонней совместимости питающих каналов постоянного и (или) переменного тока.

1.8. Схемы бестрансформаторных инверторов с улучшенной формой напряжения на базе ОДПН и ОПДК.

1.9. Структуры и схемы трансформаторных конверторов с высоковольтным питанием и способ управления параллельными источниками.

1.10. Подсистема генерирования трехфазного переменного тока с распределенным преобразованием "переменная скорость-стабильная частота" (ПССЧ) на базе трехфазных циклоконверторов с ОПДК.

1.11. Обеспечение совместимости аккумулятора с сетью постоянного повышенного напряжения при пиковых нагрузках

1.12. Обеспечение стартер-генераторной совместимости.

1.13. Емкостно-модуляторный регулятор переменного тока для возбуждения реактивных и асинхронных машин.

Глава 2. ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ ТРАНСПОРТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ С СЕТЕВЫМ ВЫСОКОВОЛЬТНЫМ ПИТАНИЕМ.

2.1. Критерии эффективности обеспечения электроэнергетической совместимости тяговых схем.

2.2. Анализ путей повышения эффективности аварийных быстродействующих выключателей постоянного тока.

2.3. Существующие средства защиты от сетевых коммутационных высоковольтных импульсов и автоколебаний.

2.4. Разработка структур тягового привода с импульсным многорежимным регулированием.

2.5. Система питания вспомогательных цепей сетевого транспорта.

2.6. Схемы бездугового расцепления и устройства разгрузки контакторов.

2.7. Аварийный высоковольтный быстродействующий выключатель постоянного тока с активным форсирующим устройством и модернизированные электромагнитные контакторы.

2.8. Дугогасительные камеры с повышенной эффективностью.

2.9. Дифференциальный датчик постоянного тока на базе насыщаемого трансформатора в цепи резонансного контура.

2.10 Блок защиты от сетевых высоковольтных импульсов на базе силового реактора, варисторно-тиристорного столба и фильтрового конденсатора с блокирующим диодом.

Глава 3. УЛУЧШЕНИЕ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ МОЩНЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИМПУЛЬСОВ МОЛНИИ В ТРАНСПОРТНЫХ КОМПЛЕКСАХ.

3.1. Основные меры и средства улучшения качества электроэнергии транспортных комплексов

3.2. Нетрадиционные высокоэффективные способы улучшения качества электроэнергии в сети переменного тока.

3.3. Анализ и разработка вторичных источников импульсного питания (ВИИП), сохраняющих качество электроэнергии магистральной сети.

3.4. Разработка бестрансформаторных генераторов импульсов тока с демпфированием потребляемой мощности.

3.5. Средства прогнозирования мощных электромагнитных импульсов (ЭМИ) молнии и систематизация мер и средств защиты от них.

Глава 4. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И АЛГОРИТМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ

УСТРОЙСТВ И ПРОЦЕССОВ.

4.1. Разработка методик программно-вычислительного моделирования синхронных и вентильных машин, адекватного задачам управления в переходных режимах и анализа показателей качества электроэнергии.

4.2. Алгоритмы квазиинвариантного регулирования вентильных генераторов в автономных электроэнергетических системах.

4.3. Моделирование процессов снижения колебаний напряжения в автономных электроэнергетических системах с помощью демпфирующего симисторного коммутатора.

4.4. Математическое описание автономной системы электроснабжения с индуктивно-емкостным преобразователем, выпрямительной и стационарной нагрузками.

4.5. Методики моделирования и расчета пассивно-компенсирующих средств подавления возмущений качества питающей электроэнергии.

4.6. Моделирование и алгоритмы регулирования вторичных источников импульсного питания (ВИИП).

4.7. Квазиоптимальные по электроэнергетической экономичности алгоритмы импульсного управления разгоном тягового электропривода.

4.8. Расчетно-аналитическое моделирование и итоговый критерий эффективности дугогашения в контакторах и быстродействующих выключателях постоянного тока.

4.9. Расчетно-аналитическое моделирование быстродействующего выключателя с активным форсирующим устройством.

4.10. Расчетно-аналитическое моделирование дифференциального датчика постоянного тока.

4.11. Методики расчета индукционных магнитометрических и электрометрических датчиков и их метрологических характеристик.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обеспечение электроэнергетической совместимости транспортного электрооборудования с высоковольтным питанием»

Под электроэнергетической совместимостью (ЭЭС) транспортного электрооборудования (ТЭО) понимается его согласованность (взаимное функциональное соответствие) по видам, параметрам и качеству электропитания, по мощностным, энергетическим, надежностным и производственно-эксплуатационным показателям.

Исходной предпосылкой для формирования научных основ ЭЭС ТЭО явились работы Бертинова А.И., Конева Ю.И., Мизюрина С.Р., Синдеева И.М. и др., в которых система электрооборудования (СЭО) летательного аппарата (ЛА), в отличие от системы электроснабжения (СЭС), рассматривалась как комплекс взаимодействующих составляющих: от потребителей электроэнер-гиидо первичных источников.

Недостаточное внимание к проблемам ЭЭС (аналогично проблемам ЭМС) приводит к увеличению сроков и ухудшению качества проектирования и создания транспортных комплексов, а также — к неоправданным затратам времени и средств при их доработке, испытаниях и опытной эксплуатации.

При разработке перспективных транспортных электротехнических комплексов особое внимание уделяется использованию высоковольтного (в/в) питания, позволяющему существенно снизить транспортируемую массу оборудования (с учетом добавления массы корпуса, топлива, системы охлаждения и др.) и массу контактной сети (в случае сетевого питания) за счет снижения тепловых потерь в проводах и полупроводниковых приборах, а также снижения удельной массы емкостных накопителей энергии.

На рис. 1 упрощенно показаны структуры перспективных транспортных электротехнических комплексов с автономным и сетевым высоковольтным питанием.

Объектом исследований являются преобразовательная и защитно-коммутационная аппаратура ТЭО, содержащая:

- высоковольтную подсистему генерирования и стартеры;

- устройства защиты и коммутации;

- распределительную сеть;

- централизованные и групповые преобразователи;

- индивидуальные вторичные источники питания (ВИП) и импульсного питания (ВИИП).

Однако при высоковольтном питании возникает существенное противоречие между стремлением к снижению транспортируемой массы (а следовательно и приведенной стоимости) и необходимостью сохранения высокой надежности транспортных комплексов, содержащих, в основном, относительно низковольтные потребители или низковольтные входные цепи вторичных источников импульсного (высоковольтного) питания. вУв контактная сеть

Высокое г— батарея

Рис. 1. Структуры перспективных транспортных электротехнических комплексов с автономным и сетевым высоковольтным питанием

Устранение указанного противоречия представляется важнейшим аспектом теории электроэнергетической совместимости транспортного оборудования.

Разработкой перечисленного оборудования занимались многочисленные отечественные и зарубежные организации и фирмы, в частности: АКБ "Якорь" г. Москва), МАЗ "Дзержинец" (г. Москва), ВЭИ (г. Москва), МЭИ (г. Москва), МИИТ (г. Москва), МИИГА (г. Москва), РТИ им. акад. Минца (г. Москва), ЗАО "Спецремонт" (г. Москва), НПО "Астрофизика" (г. Москва), УОМЗ (г. Екатеринбург), ВНИИЖТ (г. Москва), ABB (Швейцария), Siemens (Германия), NASA Marshall Space Flight Center (США), Martin Marietta Astronautics Group (США), и др. Указанным проблемам посвятили свои научные труды следующих ученых (помимо выеупомянутых): И.И. Алексеев, Б.Л. Алиевский, Д.Э. Брускин, В.П. Булеков, Д.А. Бут, С.И. Вольский, Б.И. Гринштейн, Б.С. Зечихин, JI.A. Квасников, JI.K. Ковалев, Б.П. Константинов, В.И. Кривенцев, H.H. Лаптев, Э.Я. Лившиц, В.Л. Лотоцкий, Г.М. Малышков, Е.В. Машуков, B.C. Моин, В.Т. Моро-зовский, Г.М. Мустафа, Б.И, Петленко, В.А. Полковников, В.А. Постников, Ю.К. Розанов, В.В. Синайский, И.Н.Соловьев, А.Ю. Черкашин, В.Р. Чорба, М.М. Юхнин и др.

Однако, несмотря на значительное количество публикаций, посвященных отдельным частным вопросам и разрозненным удачным разработкам, к настоящему времени следует констатировать неразработанность единой проблемы обеспечения электроэнергетической совместимости высоковольтного и низковольтного оборудования транспортных электротехнических комплексов, а именно - отсутствием систематизации средств обеспечения ЭЭС ТЭО, а также критериев оценки их эффективности. Поэтому наблюдается превалирование попыток применения традиционных структур и схем, иногда в ущерб их адекватности высоковольтному питанию. Необходимо пересмотреть многие прежние подходы и приступить к широкому внедрению высоковольтной силовой электроники на транспортных объектах. Однако для этого нужны систематизация и модернизация известных средств обеспечения ЭЭС ТЭО, а также нетрадиционные схемотехнические, конструктивные и алгоритмические разработки более эффективных средств.

В связи с вышесказанным решение проблемы обеспечения ЭЭС ТЭО при высоковольтном питании представляется актуальной научно-технической задачей, имеющей важное народно-хозяйственное значение.

К специфике работы можно отнести вынужденный охват обширной номенклатуры систем, подсистем и узлов, связанный с вышеуказанным комплексным подходом к проблеме ЭЭС ТЭО и затрудняющий доведение сравнительного анализа многочисленных разработок до конкретных числовых значений в оценке эффективности.

В качестве примеров конкретных объектов в диссертации рассматриваются электротехнические комплексы следующих гипотетических транспортных средств: трех ЛА, соответствующих общеизвестной перспективной концепции "ЛА с полностью электрифицированным оборудованием (ЛА с ПЭО)", имеющих в качестве основных распределительных систем сети: а) постоянного повышенного напряжения (СППН, 750 В), б) трехфазного напряжения 380/220 или 208/115 В, 400 Гц (без пневмо- и гидропривода постоянной частоты вращения) и в) - комбинированные; железнодорожных электропоездов с питанием от высоковольтных сетей постоянного (3*1 кВ) или переменного (25 кВ, 50 Гц) тока, а также дизель-электропоезда с распределительной системой 750 В. Рассмотренные электротехнические комплексы могут иметь самостоятельное значение и быть рекомендованы для перспективных транспортных средств; однако использованы в работе в качестве наглядных примеров применения результатов исследований.

Представленная диссертация выполнена на базе многолетних НИР, проведенных Московским авиационным институтом по хозрасчетным и госбюджетным темам для следующих предприятий авиационной, оборонной, транспортной, электротехнической и радиотехнической промышленности.

Цель диссертационной работы - систематизация, модернизация и разработка высокоэффективных средств обеспечения электроэнергетической совместимости (ЭЭС) транспортного электрооборудования (ТЭО) с высоковольтным питанием (автономным или сетевым) для сокращения сроков и повышения качества проектирования и создания перспективных электротехнических комплексов.

Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:

1. Систематизация и повышение эффективности средств обеспечения совместимости ТЭО по видам и параметрам электропитания, по мощност-ным и энергетическим показателям, в частности - разработка универсальных способов, схемотехнических решений и законов регулирования обратимого, многорежимного, энергоэкономичного преобразования и бездуговой коммутации с учетом высоковольтного питания.

2. Систематизация и повышение эффективности средств улучшения качества электроэнергии на зажимах первичного и вторичного питания, а также линейных, нелинейных и импульсно-циклических нагрузок, в частности выявление типовых и разработка универсальных способов, схем и законов управления.

3. Выбор и обоснование комплексов типовых средств обеспечения ЭЭС для перспективных самолетных систем электроснабжения с повышенной суммарной установленной мощностью (в частности - в соответствии с концепцией "самолетов с полностьютя электрифицированным оборудованием" (СПЭО)).

4. Выбор и обоснование комплексов типовых средств обеспечения ЭЭС для перспективных импульсных систем управления бортовыми исполнительными электроприводами и высоковольтными стартер-генераторами, а также тяговыми электроприводами сетевого транспорта.

5. Систематизация, модернизация и разработка высокоэффективных схемотехнических и конструктивных решений для средств защиты ТЭО от аварийных режимов и мощных электромагнитных импульсов (ЭМИ молнии и коммутационных).

6. Разработка методик математического моделирования, расчета основных характеристик и алгоритмов оптимального регулирования рабочих и переходных процессов в устройствах обеспечения ЭЭС ТЭО.

7. Практическая реализация теоретических, схемотехнических и конструктивных решений, экспериментальные исследования, разработка рекомендаций по проектированию и опытно-промышленное освоение высоковольтной преобразовательной, защитно-коммутационной и измерительно-диагностической аппаратуры.

Методы исследования. При решении вышеуказанных задач использованы: общепринятые в электротехнике и теории электрических цепей аналитические методы, включая теорию поля, теорию четырехполюсника, метод переменных состояний, классический и операторный методы расчета переходных процессов, методы гармонических составляющих и спектрального анализа; общепринятые в теории автоматического регулирования аналитические методы, включая методы вариационного исчисления и обеспечения инвариантности. Достоверность основных теоретических положений, расчетов и результатов аналитического и компьютерного моделирования (программно-вычислительного и "квазианалогового") подтверждена экспериментальными исследованиями на физических макетных моделях и опытных образцах, проведенными на испытательных стендах и полигонах, а также путем анализа работы промышленных образцов в условиях эксплуатации.

Научная новизна. Обобщенным конечным новым научным результатом диссертационной работы является развитие теории электроэнергетической совместимости транспортного электрооборудования в аспекте высоковольтности питания, а именно - систематизация, обобщение и многокритериальный анализ эффективности, разработка методик моделирования и законов регулирования высоковольтной преобразовательной, защит-но-коммутацион-ной и измерительно-диагностической аппаратуры.

На базе анализа существующих подсистем и узлов ТЭО выбраны и обоснованы критерии оценки эффективности, систематизированы средства обеспечения ЭЭС, выделены типовые из них для каждого вида транспорта, выявлены недостатки базовых средств, сдерживающие совершенствование ТЭО, разработаны нетрадиционные универсальные высокоэффективные способы преобразования, коммутации, защиты и соответствующие базовые структурные решения; предложены расчетно-аналитические, программно-вычислительные, модельно-компьютерные методики анализа процессов и алгоритмы оптимального регулирования динамических режимов, адекватные задачам разработчиков и исследователей.

При этом получены следующие конкретные новые научные результаты: -выбраны, сгруппированы и обоснованы критерии оценки ЭЭС ТЭО с высоковольтным автономным и сетевым питанием;

-произведена систематизация подсистем, узлов и элементов транспортных электроэнергетических комплексов и предложен вариант алгоритма их начального структурного построения, соответствующий задачам ЭЭС;

-разработан новый универсальный способ обратимого деления (умножения) постоянного и переменного напряжения путем последовательной импульсной перекачки энергии (транс-портировки заряда) по звеньям емкостного делителя, позволяющий с помощью относительно низковольтных ключей осуществить двустороннюю связь между каналами с произвольно изменяющимися уровнями знакопостоянного напряжения;

-предложены новые принципы обеспечения бездугового расцепления в сетях постоянного (квазипостоянного) повышенного напряжения (КППН): с плавающими потенциалами;

-предложены новые принципы плавного регулирования эквивалентной электроемкости конденсаторных батарей переменного тока для регулируемой компенсации реактивной мощности, самовозбуждения реактивных и асинхронных электрических машин, регулирования (самонастраивания) резонансных фильтров;

-разработаны новые универсальные способы многорежимного обратимого прямоходового двуполярного конвертирования (циклоконверирова-ния) для обеспечения энергоэкономичной двусторонней совместимости питающих каналов постоянного и (или) переменного тока;

-систематизированы и проанализированы причинно-следственные связи показателей качества электроэнергии с источниками возмущений и характеристиками СЭС, а также меры и средства их улучшения, позволяющие осуществить системный подход к их применению и оценке эффективности;

-предложено использование поперечной емкостной компенсации для обеспечения параметрической стабилизации (инвариантности) напряжения при глубоком варьировании нагрузки;

-проведены систематизация и многокритериальный анализ известных и разработанных структур вторичных источников импульсного питания, обеспечивающих сохранение качества сетевого напряжения, сформулированы критерии их оценки и выявлены рациональные структуры;

-предложены способ повышения чувствительности и точности измерения магнитных полей гальванометрическим методом, основанным на эффекте Суля, а также способ его использования для трехкоординатных измерений вектора Пойнтинга;

-систематизированы и проанализированы методы индукционного измерения стационарных электрических полей с электромеханическим модулированием; разработан способ трехкоординатного измерения вектора напряженности при сферической форме зонда;

-систематизированы меры и средства обеспечения ЭМС и стойкости к мощным ЭМИ электрооборудования автономных систем, имеющие и самостоятельное значение;

-предложено нетрадиционное программно-вычислительное моделирование синхронных и синхронно-вентильных машин с учетом емкостной компенсации, адекватное задачам управления в переходных режимах и анализа показателей качества электроэнергии;

-предложены математические модели процессов снижения колебаний напряжения в автономных электроэнергетических системах с помощью демпфирующего симисторного коммутатора;

К теоретическим результатам, полученным расчетно-аналитически-ми методами и рекомендуемым для использования при проектировании и исследовании следует отнести следующие законы и соотношения: о упрощенное эквивалентное уравнение Коши для переходного процесса в синхронном генераторе с продольной емкостной компенсацией и его частное решение для процесса подключения к выпрямительно-емкостной нагрузке; о алгоритмы квазиинвариантного регулирования одно-, двух- и трехкас-кадных синхронно-вентильных генераторов, обеспечивающие высокую стабильность выходного напряжения при коммутациях нагрузки; о квазиоптимальные законы управления демпфирующим симисторным коммутатором, позволяющие упростить и повысить эффективность снижения колебаний напряжения; о расчетно-аналитические соотношения и выражения для основных характеристик пассивно-компенсирующих средств подавления возмущений качества электроэнергии - фильтрокомпенсатора и разветвляющего компенсирующего трансформатора; о оптимальный по КПД закон управления комбинированным ВИИП -как результат решения вариационной задачи с помощью уравнения Эйлера; о квазиоптимальный по электроэнергетической экономичности алгоритм двухканального импульсного управления разгоном тягового привода постоянного тока с ограничением потребляемой мощности, позволяющий минимизировать установленную мощность двигателя и преобразователя и повысить коэффициент их использования; о выражение для итогового энергетического критерия эффективности ду-гогашения при размыкании цепей постоянного тока; о приближенное выражение для импульсной силы воздействия на размыкающий якорь аварийного активного быстродействующего выключателя; о выражения для основных метрологических характеристик датчиков электромагнитной обстановки: порогового дифференциального датчика постоянного тока и трехкоординатных индукционных датчиков ЭМИ и электростатического поля.

Практическая ценность работы. Обобщенным практическим результатом является модернизация и повышение эффективности схемотехнической базы для проектирования высоковольтной преобразовательной, защитно-коммутационной и измерительно-диагностической транспортной аппаратуры. Это позволяет сократить сроки и повысить качество проектирования и создания перспективных электротехнических комплексов, устранив противоречие между снижением транспортируемой массы (а следовательно - приведенной стоимости) и сохранением высокой надежности ТЭО. Разработаны рекомендации по проектированию подсистем и узлов, а также выбору схем и конструкций элементов, включая вновь разработанные, компьютерных моделей, расчетных выражений и алгоритмов управления. Реализованы и испытаны макетные и опытно-промышленные образцы, созданы испытательные стенды. Часть устройств внедрены в серийное производство и в учебный процесс.

Более конкретно это заключается в следующем: разработан ряд новых типовых устройств, обеспечивающих: а) совместимость относительно низковольтных потребителей, резервных аккумуляторов и полупроводниковых ключей, а также бездуговых контакторов с высоковольтными цепями питания; б) совместимость каналов обратимого питания с произвольными уровнями и формами напряжения, включая т-фазные синусоидальное; в) плавное регулирование эквивалентной электроемкости конденсаторных батарей переменного тока; г) рекуперацию энергии в широком диапазоне скоростей, а также малые пульсации или нелинейные искажения напряжений на обмотках приводных электромашин (снижение тепловых потерь); предложена структура высоковольтного понижающего составного конвертора на базе параллельных автономных секций, содержащих последовательно-закольцованные нерегулируемые трансформаторно-инверторные ячейки, позволяющая по сравнению с известными моноблочными и этажерочно-модульными аналогами: а) гибко наращивать установленную мощность; б) обеспечить надежное и динамически устойчивое самовыравнивание напряжений ячеек; в) обеспечить взаиморезервирование секций, высокие живучесть и ремонтопригодность; г) исключить "сквозные сверхтоки" в транзисторных парах; д) повысить помехозащищенность; схемы нерегулируемых трансформа-торно-инверторных ячеек имеют самостоятельное значение, в частности - в варианте повышающего конвертора с коллекторно-щеточным ключом, позволяющим в несколько раз снизить тепловые потери при питании от низковольтного аккумулятора;

-разработана нетрадиционная структура нелинейно-статической схемы управления параллельными регуляторами тока, обеспечивающая по сравнению с известными схемами статического регулирования более высокую точность самовыравнивания токов (порядка 3-5%), более высокое быстродействие (несколько мс), более широкую зону динамической устойчивости и может быть рекомендована для управления параллельной работой каналов генерирования или нескольких ВИЛ;

-существенно модернизированы и вновь разработаны следующие средства улучшения качества электроэнергии: а) фильтрокомпенсирующий повторитель переменного напряжения; б) трансформаторный и непосредственный вольтодобавочные стабилизаторы сетевого переменного напряжения; в) обратимый выпрямительно-емкостный ограничитель всплесков переменного напряжения; г) разветвляющий компенсирующий трансреактор; д) двухрежимный корректор-регулятор мощности, которые способны улучшить известные показатели качества электроэнергии не только на распределительных устройствах, но и в подсистеме регулирования;

-разработан ряд вторичных источников импульсного питания, обеспечивающих сохранение качества сетевого напряжения в заданных нормах, их основные характеристики сведены в сравнительную таблицу, рекомендованную для разработчиков; помимо них разработаны три нетрадиционные схемы бестрансформаторных генераторов мощных импульсов тока с секционированным емкостным накопителем, демпфирующие потребляемую из сети мощность, обладающие высокой массо-энергетической и надежностной эффективностью и высокой точностью регулирования; они могут быть рекомендованы для применения в бортовых лазерах, ионно-плазменных двигателях, системах зажигания, антиобледенительных вибраторах, источниках питания проблесковых огней и средствах радиоэлектронной борьбы;

-разработаны три варианта структур авиационных систем электроснабжения с распределенным преобразованием для перспективных самолетов с большой электроэнерговооруженностью (в соответствии с известной концепцией "самолетов с полностью электрифицированным оборудованием"), которые помимо известных достоинств аналогичных структур - отсутствие гидро- и пневмопривода постоянной частоты вращения, малая транспортируемая масса, способность параллельного включения каналов питания - имеют по сравнению с аналогами следующие дополнительные преимущества: рекуперация энергии торможения электроприводов; высокое качество электроэнергии в статических и динамических режимах; унификация структурных и схемных решений; бездуговая и безыскровая коммутация в цепях постоянного повышенного напряжения; минимальные реактивные мощности и тепловые потери; замена высоковольтных, но низкочастотных тиристоров относительно низковольтными /С5Г-транзисторами(снижение массы моточных элементов); эффективное резервирование и подпитка пиковых нагрузок с помощью низковольтных аккумуляторов; исключение энергоемких фильтров (снижение массы и пожароопасности); разработаны и обоснованы комплексы средств обеспечения ЭЭС для перспективных систем импульсного управления исполнительными электродвигателями, тяговыми приводами сетевого транспорта и высоковольтными стартер-генераторами, удовлетворяющие следующим выбранным базовым критериям: а) обратимость преобразования (рекуперативное и динамическое торможение, генераторный режим) в широком скоростном диапазоне; б) минимальные значения коэффициентов пульсации и несинусоидальности напряжения (для минимизации тепловых потерь в двигателях); в) исключение пусковых резисторов, громоздких низкочастотных трансформаторов и энергоемких фильтров; г) защита двигателей от сверхтоков и перенапряжений, но без ограничительного шунтирования питающей сети постоянного тока (сохранение способности дугогашения в контакторах); помимо использования на ЛА предложенные схемы могут найти применение в электропоездах, в частности - в перспективных высокоскоростных;две из предложенных структур являются универсальными в силу пригодности для обеих железнодорожных сетей, применяемых в РФ и странах СНГ (¿З*1 кВ и 25 кВ, 50 Гц);

-модернизированы и разработаны заново следующие схемотехнические и конструктивные средства защиты ТЭО от аварийных режимов, позволяющие предотвратить или существенно ослабить действие коротких замыканий, импульсных перенапряжений, перегрузок, перерывов питания и утечек тока в изоляции: а) схемы бездугового расцепления и устройства разгрузки контакторов для высоковольтных цепей тягового электропривода, позволяющие существенно увеличить срок службы высоковольтной коммутационной аппаратуры, повысить их надежность и снизить эксплуатационные расходы; б) схема активного форсирующего устройства для аварийного высоковольтного быстродействующего выключателя (БВ) с блоком ранней диагностики, позволяющие существенно (втрое и более) снизить время отключения, причем в обоих направлениях питания, а главное — предотвратить пожары и короткие замыкания по сигналу утечек в изоляции; в) схемно-конструктивные способы повышения эффективности дугогасительной камеры БВ позволяющие существенно (вдвое и более) повысить предельную и снизить критическую коммутационную способность, повысить износостойкость камер и продлить их срок службы; г) распределенный блок защиты от коммутационных и молниевых ЭМИ;

-предложены средства прогнозирования и диагностики ЭМИ молнии, использующие информацию о пространственном и временном изменении вектора напряженности электрического поля вблизи транспортного средства, а также о направлении и динамике изменения интенсивности ЭМИ от импульса к импульсу, которые позволяют проектировать простые и надежные бортовые датчики указанных параметров для определения электромагнитной грозовой обстановки и принятия решения о защите от ЭМИ; к ним относятся индукционные трехкоординатные магнитометрические, электрометрические и электромеханические датчики;

-предложены расчетно-аналитические, программно-вычислительные, "квазианалоговые" компьютерные модели, методики анализа процессов и алгоритмы оптимального регулирования динамических режимов в рассматриваемых устройствах при их взаимодействии, позволяющие выбирать из них наиболее адекватные задачам исследования и проектирования ТЭО с высоковольтным питанием; по сравнению с известными моделями они позволяют существенно сократить сроки моделирования, обеспечивая достаточную точность;

-предложены расчетные соотношения и рекомендации по проектированию предлагаемых устройств; созданы макетные и опытные образцы исследованных устройств для нужд авиационной, оборонной и железнодорож-но-транспортной техники, а также для использования в учебном процессе; подготовлены к серийному производству: а) авиационно-бортовые вторичные источники импульсного питания; б) высоковольтные транзисторные статические преобразователи (конверторы) для электропоездов постоянного тока; в) активные форсирующие устройства (АФУ) и модернизированные дугогасительные камеры аварийных высоковольтных быстродействующих выключателей (БВП-105ТС); г) ВИЛ для непрерывных лазеров.

Полученные результаты легли в основу 20 внедренных изобретений, новизна и положительный эффект которых подтверждены патентами Российской Федерации.

Реализация результатов работы. Результаты диссертационной работы легли в основу опытного и серийного выпуска и ОКР следующих отечественных комплексов: авиационные дальномеры и прицельные системы для самолетов; системы электроснабжения самоходных наземных комплексов и широкофюзеляжных самолетов; высоковольтная коммутационная аппаратура и вторичные источники электропитания для электропоездов постоянного тока, стационарные высоковольтные вторичные источники питания импульсных и непрерывных лазеров, имитаторы и измерители параметров мощных электромагнитных импульсов молнии и поверхностно-электризационных разрядов, бортовые источники преднамеренных электромагнитных возмущений, системы распознавания подвижных объектов по электромагнитным излучениям и др.

Результаты работы являются основой курса "Электротехническая совместимость комплексов ЛА" и смежных курсов, читаемых на кафедре "Теоретическая" электротехника" МАИ, входят в состав курсовых и дипломных работ и использованы аспирантами и соискателями, руководимыми автором, вошли в материалы учебного пособия с грифом Минобразования РФ и семи учебных пособий (издательство МАИ).

Апробация работы. Теоретические положения диссертационной работы апробированы на 23 международных и отечественных научно-технических симпозиумах и конференциях:

1) X Международный Вроцлавский симпозиум по ЭМС "ЭМС-1990". (г. Вроцлав, 1990).

2) Electrotechnicky casopis, Rocnic 42, 1991, Bratislava.

3) Proceedings of the First MAI/BUAA International Symposium on Automatic Control, Beijing, China, 1992.

4) Международный симпозиум по электромагнитной совместимости ЭМС 93 (г. Санкт-Петербург, 1993).

5) Международная конференция "Авиация - пути развития" (г. Москва, 1993 г.).

6) Всероссийская научно-практическая конференция "Высшая школа России и конверсия" (г. Москва, 1993 г.).

7, 8) International Symposium on Automatic Control; Control Systems (Moscow, MAI/BUAA, 1993, 1997).

9) Международный симпозиум по системам автоматики (Пекин, ноябрь, 1995 г.).

10) Третий международный симпозиум по ЭМС и электромагнитной экологии (г. Санкт-Петербург, 1997 г.).

11) Научные чтения, посвященные 150-летию со дня рождения Н.Е. Жуковского (г. Москва, 1997 г.).

12, 13) Международный симпозиум по электромагнитной экологии "ЭМС-95-ЭМЭ" (г. Санкт-Петербург, 1995 г., 1997 г.).

14-19) Международный научно-технический семинар "Современные технологии в задачах управления, автоматики и обработки информации (г. Алушта, Украина, 1996 г., 1997 г., 1998 г., 1999 г., 2002 г., 2004 г.).

20) Пятая российская научно-техническая конференция "Электромагнитная совместимость технических средств и биологических объектов" ЭМС-98 (г. Санкт-Петербург, 1998 г.).

21) Международная конференция и выставка "Авиация и космонавтика-2003" (г. Москва, ноябрь 2003 г.).

22) 15th International Zurich Symposium Technical Exhibition on electromagnetic Compatibility (Zurich, 2003, February).

23) Восьмая российская научно-техническая конференция "Электромагнитная совместимость технических средств и электромагнитная безопасность." ЭМС-2004 (г. Санкт-Петербург, сентябрь 2004 г.).

Опытные и серийные образцы разработанных устройств участвовали в 3х международных и всероссийских выставках:

1) Выставка Всероссийской научно-практической конференции "Высшая школа России и конверсия" (г. Москва, 1993 г.).

2) Iя Международная специализированная выставка "ИнтерСвет^З" (jr. Москва, ноябрь 1995 г.).

3) Trans Russia-2001 (г. Москва, март 2001 г.).

Публ и ка ц и и. Основные материалы диссертационной работы опубликованы в 81 печатных работах, в их числе 21 патент РФ на изобретение. Их список (кроме публикаций в сб. трудов перечисленных симпозиумов и конференций) приведен в конце автореферата.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4х глав, заключения, списка использованных источников и 4х приложений. Основная часть диссертации содержит 390 страниц машинописного текста, включая 136 рисунков и 11 таблиц. Список литературы включает 63 наименования, в том числе 5 на иностранных языках. Приложения имеют объем 100 страниц. Общий объем диссертационной работы составляет 498 страниц.

Заключение диссертации по теме «Электротехнические комплексы и системы», Резников, Станислав Борисович

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Конечным результатом исследований является систематизация, модернизация и разработка высокоэффективных средств обеспечения электроэнергетической совместимости (ЭЭС) транспортного электрооборудования (ТЭО) с высоковольтным автономным или сетевым питанием, позволяющие сократить сроки и повысить качество проектирования и создания перспективных электротехнических комплексов.

Указанный результат развивает теорию ЭЭС ТЭО в аспекте высоковольт-ности питания и позволяет устранить противоречие между снижением транспортируемой массы (а следовательно - приведенной стоимости) и сохранением высокой надежности оборудования.

К промежуточным и дополнительным результатам, имеющим и самостоятельное значение относятся следующие (в соответствии с перечисленными во введении задачами):

1. Разработанные универсальные способы, схемы и законы регулирования обратимого, многорежимного, двуполярного и энергоэкономичного преобразования и бездуговой коммутации постоянного тока с учетом высоковольтного питания повышают по сравнению с известными средствами-прототипами эффективность обеспечения совместимости ТЭО по видам и параметрам электропитания, по мощностным и энергетическим показателям.

1.1. Они позволяют реализовать ряд новых типовых устройств, обеспечивающих: а) совместимость относительно низковольтных потребителей, резервных аккумуляторов и полупроводниковых ключей, а также бездуговых контакторов с высоковольтными цепями питания; б) совместимость каналов обратимого питания с произвольными уровнями и формами напряжения, включая "/«"-фазное. Наибольшую значимость указанные способы, схемы и законы регулирования имеют при обеспечении совместимости высоковольтных синхронных генераторов подсистем автономного питания, а так же питающих сетей постоянного или переменного тока с относительно низковольтными приводными электродвигателями, включая тяговые и стартерные, т.к. не только обеспечивают рекуперацию энергии в широком диапазоне скоростей, но и малые пульсации или нелинейные искажения напряжений на обмотках электромашин (снижение тепловых потерь).

1.2. Предложенная структура высоковольтного понижающего составного конвертора на базе параллельных автономных секций, содержащих последовательно-закольцованные нерегулируемые трансформаторно-инверторные ячейки, помимо гальванической развязки позволяет по сравнению с известными моноблочными и этажерочно-модульными аналогами: а) гибко наращивать установленную мощность; б) обеспечить надежное и динамически устойчивое самовыравнивание напряжений ячеек; в) обеспечить взаиморезервирование секций, высокие живучесть и ремонтопригодность; г) исключить "сквозные сверхтоки" в транзиторных парах; д) исключить размещение трудноизолируемых и помеховосприим-чивых цепей централизованного управления под высокими осциллирующими потенциалами (повысить помехозащищенность). 2. Систематизированные и модернизированные известные и вновь разработанные способы и схемотехнические решения, включая универсальные, указанные в п. 1, способны существенно улучшить известные показатели качества электроэнергии не только на распределительных устройствах, но и в подсистеме генерирования, что также играет важную роль в обеспечении ЭЭС ТЭО с высоковольтным питанием.

2.1. Из существенно модернизированных и вновь предлагаемых средств улучшения качества электроэнергии наибольшей эффективностью отличаются следующие: а) фильтрокомпенсирующий повторитель переменного напряжения; б) трансформаторный и непосредственный вольтодобавочные стабилизаторы сетевого переменного напряжения; в) обратимый выпрямительно-емкостный ограничитель всплесков переменного напряжения; г) разветвляющий компенсирующий трансреактор; д) двухрежимный корректор-регулятор мощности.

2.2. Особое внимание в аспекте качества электроэнергии уделено разработке вторичных источников импульсного питания (ВИИП). Проведенные на базе многолетних НИР систематизация, многокритериальный анализ и обобщения известных, модернизированных и вновь разработанных структур ВИИП, обеспечивающих сохранение качества сетевого напряжения в заданных нормах, позволило свести основные характеристики ВИИП в сравнительную таблицу, рекомендованную для разработчиков. Они могут быть рекомендованы для применения в бортовых лазерах, ионно-плазменных двигателях, системах зажигания, антиобледенитель-ных вибраторах, источниках питания проблесковых огней и средствах радиоэлектронной борьбы.

3. Приведенные в работе три варианта структур авиационных систем электроснабжения для перспективных самолетов с большой энерговооруженностью (в соответствии с известной концепцией "самолетов с полностью электрифицированным оборудованием"): а) с распределенным преобразованием типа "переменная скорость-стабильная частота"; б) с распределенной подсистемой генерирования "квазипостоянного повышенного напряжения"; в) с комбинированной системой распределения постоянно-переменного тока служат обобщающими примерами решения основных задач обеспечения ЭЭС ТЭО с автономным высоковольтным питанием.

3.1. Помимо известных достоинств аналогичных структур - отсутствие гидро- или пневмопривода постоянной частоты вращения, малая транспортируемая масса, способность параллельного включения каналов питания - благодаря результатам проведенных исследований и разработок вышеуказанные системы электроснабжения приобрели по сравнению с аналогами следующие дополнительные преимущества: рекуперацию энергии торможения электроприводов; -высокое качество электроэнергии на распределительных устройствах и якорных обмотках электромашин в статических и динамических режимах;

-бездуговую и безыскровую коммутацию в цепях постоянного повышенного напряжения; минимальные реактивные мощности и тепловые потери; -эффективное резервирование и подпитку пиковых нагрузок с помощью низковольтных аккумуляторов; исключение энергоемких фильтров(снижение массы и пожаро-опасности).

4. При разработке и обосновании комплексов средств обеспечения ЭЭС для перспективных систем импульсного управления исполнительными электроприводами, тяговыми приводами сетевого транспорта и высоковольтными стартер-генераторами в качестве основных критериев эффективности выбраны следующие: а) обратимость преобразования (рекуперативное и динамическое торможение, генераторный режим) в широком скоростном диапазоне; б) минимальные значения коэффициентов пульсации и несинусоидальности напряжения (для минимизации тепловых потерь в двигателях); в) исключение пусковых резисторов, громоздких низкочастотных трансформаторов и энергоемких фильтров; г) защита двигателей от сверхтоков и перенапряжений, но без ограничительного шунтирования питающей сети постоянного тока (сохранение способности дугогашения в контакторах).

4.1. Разработанные нетрадиционные многорежимные схемы импульсного регулирования высоковольтной машины постоянного тока, обеспечивающие благодаря переменной структуре прямоходовые режимы понижения и повышения напряжения в двигательном и генераторном режимах, позволяют обеспечить стартер-генераторную совместимость электроэнергетических узлов (вспомогательных силовых установок ЛА, силовых установок дизель-электро-поездов и т.п.), оптимизировать их параметры, разгрузить контакторы и аварийный выключатель, обеспечить защиту от пробоев и коммутационных импульсов, ускорить переключения и обеспечить выбор общего или раздельных каналов прямого и обратного питания.

4.2. Предложенные нетрадиционные структуры и схемы многорежимных импульсных тяговых электроприводов предусматривают: а) поэтапно-преемственный (с минимальным риском внедрения) переход к импульсному регулированию тяги и торможений (рекуперативного и динамического); б) применение группы высоковольтных или относительно низковольтных двигателей; в) применение бесколлекторных двигателей. Предложенные схемы могут найти применение в электропоездах, в частности - в перспективных высокоскоростных. Две из предложенных структур являются универсальными в силу пригодности для обеих железнодорожных сетей, применяемых в РФ и странах СНГ (=3±1 кВ и ~25 кВ, 50 Гц), причем не содержат громоздких низкочастотных трансформаторов, обеспечивают минимальную реактивную мощность и сохранение синусоидальности сетевого напряжения (коррекцию мощности). 5. Модернизированные и разработанные заново схемотехнические и конструктивные средства защиты ТЭО от аварийных режимов и от мощных электромагнитных импульсов (ЭМИ) позволяют предотвратить или существенно ослабить действие коротких замыканий, импульсных перенапряжений, перегрузок, перерывов питания, утечек тока в изоляции, а также обеспечить прогнозирование и диагностику ЭМИ молнии.

5.1. Разработанные схемы бездугового расцепления и устройств разгрузки контакторов для высоковольтных цепей тягового электропривода постоянного тока позволяют существенно увеличить срок службы высоковольтной коммутационной аппаратуры, повысить их надежность и снизить эксплуатационно-ремонтные расходы.

5.2. Предложенные способ автоматического выключения постоянного тока, схема активного форсирующего устройства для аварийного высоковольтного быстродействующего выключателя (БВ) с блоком ранней диагностики и схемно-конструктивные способы повышения эффективности дугогасительной камеры позволяют не только существенно (втрое и более) снизить время отключения короткого замыкания и перегрузки, причем в обоих направлениях питания, а главное - предотвратить пожары и короткие замыкания по сигналу утечек в изоляции, существенно (вдвое и более) повысить предельную и снизить критическую коммутационную способность, повысить износостойкость камер и продлить их срок службы.

5.3. Предложенные средства прогнозирования и диагностики ЭМИ молнии позволяют проектировать простые и надежные бортовые датчики параметров для определения электромагнитной грозовой обстановки и принятия решения о защите от ЭМИ; к ним относятся индукционные трехкоординатные магнитометрические, электрометрические и электромеханические датчики.

Систематизация и обобщение технических мер и средств обеспечения ЭМС, защищенности от ЭМИ (в частности - распределенного блока защиты с силовым реактором) и стойкости к мощным ЭМИ электрооборудования автономных бортовых систем, проведенные на базе анализа видов и причин возможных нарушений аппаратуры при воздействиях ЭМИ, а также опыта исследований в области ЭМС, позволяет объединить ряд задач обеспечения ЭЭС и ЭМС и дать совместные общие рекомендации для разработчиков.

6. Предложенные расчетно-аналитические, программно-вычислительные, "квазианалоговые" компьютерные модели, методики анализа процессов и алгоритмы оптимального регулирования динамических режимов в рассматриваемых устройствах при их взаимодействии позволяют выбирать из них наиболее адекватные задачам исследования и проектирования ТЭО с высоковольтным питанием. По сравнению с известными моделями они позволяют при решении задач обеспечения ЭЭС ТЭО существенно сократить сроки моделирования, обеспечивая достаточную точность.

6.1. К теоретическим результатам, полученным расчетно-аналитическими методами и рекомендуемым для использования при проектировании и исследовании средств обеспечения ЭЭС ТЭО с высоковольтным питанием, следует отнести следующие:

- упрощенное эквивалентное дифференциальное уравнение Коши для переходного процесса в синхронном вентильном генераторе с продольной емкостной компенсацией и его частное решение для процесса подключения к выпрямительно-емкостной нагрузке;

- алгоритмы квазиинвариантного регулирования одно-, двух- и трехкаскадных синхронно-вентильных генераторов, обеспечивающие высокую стабильность выходного напряжения при коммутациях нагрузки; при этом однокаскадные генераторы выигрывают по сравнению с трехкаскадными в быстродействии: по выходу на режим - в 7,1 раза, по восстановлению после сброса нагрузки - в 13 раз; квазиоптимальные законы управления демпфирующим сими-сторным коммутатором, позволяющие повысить эффективность устройств снижения колебаний напряжения в автономных электроэнергетических системах переменного тока. расчетно-аналитические соотношения и выражения для выбора основных параметров пассивно-компенсирующих устройств подавления возмущений качества электроэнергии в системах электропитания переменного тока: фильтрокомпенсатора и разветвляющего компенсирующего трансформатора;

- оптимальный по КПД закон управления комбинированным вторичным источником импульсного питания, а также условие минимизации промежуточного емкостного накопителя;

- квазиоптимальные по электроэнергетической экономичности алгоритмы двухканального импульсного управления разгоном тягового привода постоянного тока для двух итераций лимитирующих факторов: без ограничения и с ограничением потребляемой мощности -для исключения "кругового огня" и повышения ресурса щеточно-коллекторного узла; помимо этого вторая итерация позволяет минимизировать установленную мощность приводного двигателя и импульсного преобразователя, повысить коэффициент их использования, а также обосновано выбирать режимы движения транспорта с сетевым питанием;

- выражение для итогового энергетического критерия эффективности дугогашения при размыкании цепей постоянного тока с неза-шунтированной индуктивностью, позволяющее объективно оценивать коммутационную способность аварийных выключателей и контакторов, а также сформулировать задачи по их модернизации;

- приближенное выражение для импульсной силы воздействия на размыкающий якорь аварийного высоковольтного быстродействующего выключателя с активной форсирующим устройством, позволяющее сформулировать технические требования к проектированию схемы и механизма отключения;

- выражения для основных метрологических характеристик следующих датчиков электромагнитной обстановки: порогового дифференциального датчика постоянного тока; трехкоординатных импульсных индукционных магнито- и электрометрических датчиков (в зависимости от критериев сохранения формы или амплитуды измеряемого ЭМИ); трехкоординатных индукционных датчиков напряженности электростатического поля с электромеханической модуляцией, позволяющие проектировать защитную информационно-измерительную аппаратуру с повышенной точностью и расширенными амплитудно-частотными диапазонами. 7. Практическая реализация базовых теоретических, схемотехнических и конструктивных разработок, полунатурные, натурные и стендовые испытания, а также опыт эксплуатации некоторых устройств показали удовлетворительную сходимость модельно-расчетных и экспериментальных результатов (с погрешностью 5.8%) и справедливость основных теоретических положений. Опытно-промышленное внедрение подтверждает народнохозяйственное и оборонное значение работы, а также расширение области использования полученных результатов.

7.1. По состоянию на конец 2004 г. для нужд авиационной, оборонной и железнодорожно-транспортной техники изготовлено с использованием результатов проведенных исследований и серийно выпущено: более шести видов авиационно-бортовых вторичных источников импульсного питания (ВИИП) для оптико-электронных систем, имеющих на 20-30% меньшую массу по сравнению с предшествующими аналогами; более 515 шт. высоковольтных транзисторных статических преобразователей (конверторов) для электропоездов постоянного тока, которые успешно прошли испытания и эксплуатируются на 11 железных дорогах России, что позволило снизить на 27% эксплуатационные расходы на текущее обслуживание и плановый ремонт, а также существенно улучшить показатели по массе, объему и стоимости по сравнению с аналогичными устройствами известной фирмы "Siemens" (Германия);

-более 15 шт. модернизированных дугогасительных камер аварийных высоковольтных быстродействующих выключателей (БВ-105ТС)

7.2. К настоящему времени разработанные на базе результатов исследований активные форсирующие устройства (АФУ) для БВ электропоездов постоянного тока успешно прошли стендовые и натурные испытания, подтвердившие их ожидаемую эффективность.

Результаты исследований и изготовленные макетные и опытные образцы использованы в госбюджетных и хозрасчетных НИОКР предприятий УОМЗ (г. Екатеринбург), АКБ "Якорь" (г. Москва), МАЗ "Дзержинец" (г. Москва), ЦКБ "Геофизика" (г. Москва), РТИ им. академика А.Л. Минца (г. Москва), НПО "Астрофизика" (г. Москва), ЗАО "Спецремонт", (г. Москва), КБТМ (г. Москва), а также в учебном процессе и НИОКР Московского авиационного института (технического университета) и др.

391

Список литературы диссертационного исследования доктор технических наук Резников, Станислав Борисович, 2004 год

1. Разработанная система неоднократно обсуждалась на регулярных семинарах предприятий МАП, посвященных СЭС широкофюзеляжных самолетов (проводимых под руководством д.т.н., проф. И.М. Синдеева) и была рекомендована к ОКР на МАЗ "Дзержинец".

2. П.1.2. Макеты трансформаторных конверторных модулей для высоковольтного последовательно-модульного конвертора

3. Номинальная мощность стойки (последовательно-модульного конвертора): Р„ом = 13, 5 кВт, максимальная мощность в повторно-кратковременном режиме (25 сек от 0 до Ртах, 170 сек при Рн0м): Ртах = 27 кВт.

4. Напряжение питающей сети: 2200.4000 В с возможностью ступенчатых скачков и кратковременных импульсов напряжения до 13 кВ (до 10 мс).

5. КПД в номинальном режиме не менее 0,9.

6. Стояка содержит 8 последовательно по входу соединенных конверторных модулей.

7. Второй вариант конверторного модуля содержал нерегулируемый инвертор тока (по типу схемы на рис. 1.9.2в) с выходными трансформаторно-выпрямительными блоками и низковольтные ШИМ-стабилизаторы выходных напряжений.

8. Третий вариант реализовал схему нерегулируемого трансформаторного конвертора (НТК) на базе полумостового инвертора с защитным дросселем (ПИ-L), показанную на рис. 1.9.3.

9. Экспериментальные исследования вышеуказанных вариантов проявили следующее.

10. Второй и третий варианты конверторного модуля приблизительно равнозначны по КПД и надежности, однако третий вариант на 7-10% выигрывает по мае со габаритным показателям.

11. На рис. П.1.2.1 приведена фотография внешней поверхности кожуха рассмотренного конверторного модуля. Устройство экспонировалось на Международной выставке TRANS RUSSIA-2001, состоявшейся в марте 2001 г. в г. Москве.

12. Рисунок П.1.2.1. Общий вид трансформаторного конверторного модуля для высоковольтного последовательно-модульного конвертора

13. П.1.3. Опытно-промышленное освоение импульсных источников вторичного питания для бортовых лазеров, антиобледенителей и проблесковых огней

14. В настоящем приложении приведены результаты разработки и серийного выпуска импульсных источников вторичного питания (ИИВП) (см. таблицу П.1.1).

15. ИИВП типа "Бумеранг" конструктивно состоит из одного блока, в состав которого входят силовая схема, емкостный накопитель, устройство инициирования со схемой "дежурной дуги" и платы управления.

16. На рис. П.1.3.1-П.1.3.9 приведены общие виды перечисленных в таблице П.1.1 ИИВП.