WWW.NEW.PDFM.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Собрание документов
 

Pages:   || 2 |

«Белов Антон Алексеевич ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС С ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ МОДУЛЯМИ И СТУПЕНЧАТО-МОДУЛИРОВАННЫМ ИНВЕРТОРОМ С УЛУЧШЕННЫМИ ТЕХНИЧЕСКИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ ...»

-- [ Страница 1 ] --

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

На правах рукописи

Белов Антон Алексеевич

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС С ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ

МОДУЛЯМИ И СТУПЕНЧАТО-МОДУЛИРОВАННЫМ ИНВЕРТОРОМ

С УЛУЧШЕННЫМИ ТЕХНИЧЕСКИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ

Специальность 05.09.03 – «Электротехнические комплексы и системы»

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель:

кандидат технических наук, доцент, Кашин Яков Михайлович Краснодар – 2016 ОГЛАВЛЕНИЕ Список основных сокращений и условных обозначений................ 6 Введение

Обзор состояния вопроса и постановка задач исследования......... .

Солнечная энергетика как перспективное направление 1.1 производства электроэнергии в Российской Федерации и мире .

Применение ЭТК с МФЭП для электропитания автономных объектов

Классификация инверторов ЭТК и способов формирования 1.2 выходного напряжения. ШИМ и СМ инверторы: достоинства и недостатки

Анализ массо-энергетических характеристик современных 1.3 инверторов ЭТК, преобразующих электроэнергию от МФЭП....... 26 Состояние вопроса в части стабилизации выходного 1.4 напряжения СМ-инверторов ЭТК при работе от МФЭП................ 28 Выбор параметров ступенчатых кривых и СМ-инвертора ЭТК 1.5 для исследования

Постановка научных задач исследования

1.6 34 Выводы главы

Исследование ступенчатых кривых. Определение промежутков стабилизации напряжения при расширении центральной ступени

Выбор ступенчатых кривых для исследования с различным

–  –  –

2.4 Уточненное исследование СК7 и определение промежутков стабилизации выходного напряжения при расширении центральной ступени. Окончательный выбор ступенчатой кривой для формирования и стабилизации выходного напряжения СМ-инвертора ЭТК

Выводы главы

3 Разработка принципиальной схемы и имитационной модели электротехнического комплекса на основе СМ-инвертора .

Исследование энергетических и массогабаритных характеристик, исследование переходных процессов

3.1 Разработка имитационной модели электротехнического комплекса

3.2 Исследование энергетических и массогабаритных характеристик, исследование переходных процессов разработанного СМ-инвертора ЭТК

Выводы главы

4 Исследование работы имитационной модели электротехнического комплекса на основе СМ-инвертора............. 115

4.1 Порядок экспериментов имитационного моделирования............... 115

4.2 Исследование работы электротехнического комплекса на основе СМ-инвертора без включения режима стабилизации при статическом и динамическом режимах работы нагрузки................ 116

4.3 Исследование работы электротехнического комплекса с включением режимов стабилизации СМ-инвертора

Выводы главы

5 Дальнейшее развитие принципов построения и применения СМинверторов и электротехнических комплексов на их основе......... 123





5.1 Возможности применения электротехнических комплексов на основе СМ-инверторов в различных областях производства и быта

5.2 Направления совершенствования структуры и принципов построения СМ-инверторов электротехнических комплексов....... 126 Выводы главы

Заключение

Список литературы

Приложение А (обязательное) Параметры современных инверторов ЭТК, преобразующих электроэнергию от МФЭП....... 164 Приложение Б (обязательное) Зависимость энергетических параметров современных инверторов от их номинальной мощности

Приложение В (обязательное) Результаты исследования ступенчатых кривых

Приложение Г (обязательное) Результаты уточненного исследования ступенчатой кривой СК7

Приложение Д (обязательное) Расчет координат ступеней и графики СК7у, СК7у2

Приложение Е (обязательное) Параметры современных МФЭП и их эквивалентные ВАХ

Приложение Ж (обязательное) Параметры примитивов СИМ Proteus ISIS, используемых для моделирования МФЭП................. 193 Приложение И (обязательное) Принципиальные схемы моделей МФЭП2 – МФЭП4 в СИМ Proteus ISIS

Приложение К (обязательное) Параметры ветвей блоков нагрузки

Приложение Л (обязательное) Принципиальные электрические схемы блоков нагрузки в СИМ Proteus ISIS

Приложение М (обязательное) Алгоритм управления нагрузкой в динамическом режиме работы

Приложение Н (обязательное) Разработанная принципиальная схема модулятора СМ-инвертора

Приложение П (обязательное) Схема выводов контроллера управления СМ-инвертора в СИМ Proteus ISIS и описание ее работы

Приложение Р (обязательное) Разработанный алгоритм управления СМ-инвертором ЭТК и описание его работы.............. 204 Приложение С (обязательное) Значения углов открытия/закрытия транзисторов СМ-инвертора ЭТК

Приложение Т (обязательное) Значения коэффициента заполнения графика работы силовых ключей модулятора............. 214 Приложение У (обязательное) Результаты исследования КПД СМ-инвертора ЭТК

Приложение Ф (обязательное) Расчет параметров нагрузки инвертора и углов начальной фазы, используемых для исследования переходных процессов

Приложение Х (обязательное) Результаты исследования переходных процессов

Приложение Ц (обязательное) Разработанные печатные платы СМ-инвертора ЭТК

Приложение Ш (обязательное) Результаты исследования работы имитационной модели ЭТК на основе СМ-инвертора

Приложение Щ (обязательное) Результаты исследования гармоник ряда Фурье выходного напряжения СМ-инвертора ЭТК инструментом Fourier Analysis СИМ Proteus ISIS

Приложение Э (справочное) Обозначение проведенных экспериментов с указанием сопротивлений нагрузки

Приложение Ю (справочное) Скан-копии актов внедрения........... 256 Приложение Я (справочное) Скан-копии свидетельств об официальной регистрации программ для ЭВМ

СПИСОК ОСНОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

АЦП – аналогово-цифровой преобразователь (микроконтроллера) .

АКБ – аккумуляторная батарея .

ВАХ – вольт-амперная характеристика .

ВИЭ – возобновляемые источники энергии .

ВЧ – высокая частота; высокочастотный .

ГАМ – графо-аналитический метод (определения гармоник ряда Фурье ступенчатой кривой напряжения) .

ККМ – корректор коэффициента мощности .

КПД – коэффициент полезного действия .

МК – микроконтроллер .

МФЭП – модуль фотоэлектрических преобразователей (элементов) .

ПП – переходный процесс .

РСК2 – равноугловая ступенчатая кривая, симметричная относительно начала координат (симметрия II рода) .

РСК3 – равноугловая ступенчатая кривая, симметричная относительно оси абсцисс (симметрия III рода) .

РСК4 – равноугловая ступенчатая кривая, обладающая симметрией II и III рода одновременно .

СИМ – (программная) среда имитационного моделирования .

СК – ступенчатая кривая (выходного напряжения инвертора) .

СМ – ступенчатая модуляция .

СМ-инвертор – ступенчато-модулированный инвертор .

СМ-инвертор ЭТК – ступенчато-модулированный инвертор электротехнического комплекса .

СЭС – система электроснабжения .

ТММ – точка максимальной мощности (модуля фотоэлектрических преобразователей) .

ЦС – центральная ступень (ступенчатой кривой напряжения) .

ШИМ – широтно-импульсная модуляция .

ШИМ-инвертор – инвертор широтно-импульсной модуляции .

ШР – широтное регулирование .

ЭТК – электротехнический комплекс .

Di – коэффициент заполнения графика работы силового элемента инвертора .

Кг – коэффициент гармоник напряжения .

Ku – суммарный коэффициент гармонических составляющих напряжения .

Kuск3, Kuск4, Kuск4д, Kuск5д, Kuск6д, Kuск7, Kuск8д – суммарный коэффициент гармонических составляющих напряжения инвертора при форме ступенчатой кривой СК3, СК4, СК4д, СК5д, СК6д, СК7д, СК8д соответственно .

L – количество ступеней за четверть периода (без учета ступеней U=0) .

Minv – масса инвертора .

N – номер ступени .

Pinv – потери мощности в СМ-инверторе .

Pном – номинальная мощность инвертора .

Т/2 – полупериод выходного напряжения инвертора .

Uhh – амплитудное значение выходного напряжения инвертора при холостом ходе .

UN – напряжения ступени СК .

Uвх – амплитудное значение входного напряжения от МФЭП .

Uвых – действующее значение выходного напряжения инвертора .

Uвыхск3, Uвыхск4, Uвыхск4д, Uвыхск5д, Uвыхск6д, Uвыхск7, Uвыхск8д – действующее значение выходного напряжения инвертора при форме ступенчатой кривой СК3, СК4, СК4д, СК5д, СК6д, СК7д, СК8д соответственно .

Uномвх – номинальное амплитудное значение входного напряжения от МФЭП .

Uномвых – номинальное действующее значение выходного напряжения инвертора .

Uцс – напряжение центральной ступени .

Vinv – общий объем инвертора .

U% – отклонение напряжения в процентах .

– ширина аналитического промежутка ГАМ .

– ширина центральной ступени ступенчатой кривой .

– ширина каждой ступени ступенчатой кривой, кроме центральной .

– прирост ширины центральной ступени (шаг стабилизации) .

– коэффициент полезного действия .

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность и степень разработанности избранной темы .

В настоящее время применение автономных объектов (т.е. объектов, не подключенных к стационарным системам электроснабжения), с питанием от возобновляемых источников энергии находит все большее распространение в России и мире. К автономным объектам относятся, в том числе, локальные промышленные и сельскохозяйственные объекты [60, 62]. В этой связи особый интерес представляет собой использование солнечной энергии для электропитания автономных объектов .

Солнечная энергетика и ее часть – солнечная электроэнергетика являются перспективными и экологически чистыми направлениями электроэнергетической отрасли промышленности [50, 51, 207, 2018, 231, 265, 267]. По данным EPIA, рынок альтернативной солнечной энергетики вырос более чем в 2 раза – с 2,9 ГВт в 2007 г. до 5,95 ГВт в 2008 г. (годовой рост 110%). При этом на европейские страны приходится 81% от общей доли рынка альтернативной солнечной энергетики [231]. В Российской Федерации наибольший теоретический потенциал, более 2000 млрд. тонн условного топлива, имеет солнечная энергия. Количество солнечной энергии, поступающей на территорию России за неделю, превышает энергию всех российских запасов нефти, газа, угля и урана [217], что указывает на высокую перспективность и востребованность в будущем солнечной энергетики в нашей стране .

В электротехнических комплексах преобразование солнечной энергии в электрическую осуществляется при помощи модулей фотоэлектрических элементов (преобразователей) и преобразователей постоянного напряжения (тока) в переменное напряжение (ток) – инверторов .

В настоящее время преобразование электроэнергии от фотоэлектрических элементов осуществляется при помощи инверторов, работающих, главным образом, по принципу широтно-импульсной модуляции [115, 183–189, 213] .

Основные достоинства ШИМ-инверторов следующие [13, 101, 178]: 1) гибкое управление значением выходного напряжения и его частотой; 2) применение высокочастотных трансформаторов, что уменьшает массогабаритные показатели по сравнению с блоками питания с низкочастотными трансформаторами; 3) высокая проработанность схем и систем управления ШИМ .

Однако, наряду с указанными достоинствами, у ШИМ-инверторов имеются следующие недостатки [95, 153, 214]: 1) ухудшение массогабаритных характеристик и КПД из-за необходимости применения фильтров на входе и выходе; 2) снижение КПД из-за двойного или тройного преобразования электроэнергии; 3) с ростом частоты переключения транзисторов растут в них потери, а при уменьшении частоты происходит рост амплитуд ближайших к основной гармоник на выходе и увеличение массогабаритов высокочастотного трансформатора; для управления гармониками более высокой частоты необходимо повышать частоту ШИМ, что ведет к увеличению потерь в транзисторах; 4) увеличение высокочастотных помех при повышении мощности инвертора .

С момента появления преобразователей постоянного тока в переменный и до настоящего времени включительно, существует необходимость снижения потерь, повышения КПД, снижения массы и объема инверторов, в том числе, преобразующих электроэнергию от модулей фотоэлектрический элементов (МФЭП). Особенно это актуально при электропитании автономных объектов .

Альтернативой ШИМ-инверторам, лишенной указанных выше недостатков ШИМ, являются ступенчато-модулированные инверторы (СМинверторы).

С другой стороны, у СМ-инверторов также имеются недостатки:

1) зависимость качества выходного напряжения от количества и уровней напряжений первичных источников питания инвертора; 2) малый процент увеличения выходного напряжения при допустимом согласно ГОСТ 32144-2013 суммарном коэффициенте гармонических составляющих .

Современные методы построения СМ-инверторов ЭТК, в т.ч .

формирования и стабилизации их выходного напряжения, не позволяют разработать СМ-инвертор ЭТК с высоким процентом увеличения выходного напряжения в процессе его стабилизации при суммарном коэффициенте гармонических составляющих, входящем в допустимые пределы ГОСТ 32144-2013, а также с повышением КПД, уменьшением массы и объема инвертора .

Здесь необходимо заметить, что МФЭП являются по своей сути изначально дискретными источниками электроэнергии, что позволяет активно применять СМ-инверторы в части преобразования электроэнергии от МФЭП .

При этом количество первичных МФЭП можно сделать достаточно большим для получения высоких показателей качества электроэнергии. В работах [95, 214] обосновывается, что количество первичных источников питания для СМинверторов должно быть не менее трех. Это же число принято в данной работе .

Четвертый источник МФЭП является дополнительным и включается при падении выходного напряжения .

Существенный вклад в развитие теории построения ступенчатомодулированных (многоуровневых) инверторов внесли: Гречко Э.Н., Донской Н., Заславец С.А., Иванов А., Кулешов Ю.Е., Кумаков Ю.А., Лазарев Г., Матисон В., Репьев Ю.Г., Соболев С.А., Тонкаль В.Е., Ушаков И., Шавелкин А.А. и др .

Рассмотренные в работах вышеприведенных авторов способы фазного и широтного регулирования позволяют при коэффициенте гармоник не более 10 % получить увеличение действующего значения напряжения для его стабилизации не более 12%, что недостаточно; использование метода изменения амплитуды на входе инвертора или его выходе ведет к ухудшению его массо-энергетических характеристик .

Анализ данных работ показал, что совершенствование ЭТК с фотоэлектрическим модулями и ступенчато-модулированным инвертором путем улучшения его технических характеристик является актуальным .

Таким образом, диссертационное исследование, направленное на улучшение технических характеристик электротехнического комплекса с фотоэлектрическим модулями и ступенчато-модулированным инвертором, является актуальным .

Тема диссертации связана с планом научной работы Кубанского государственного технологического университета «Электромагнитные преобразователи энергии» .

Объект исследования: электротехнический комплекс с фотоэлектрическими модулями и ступенчато-модулированным инвертором со стабилизацией выходного напряжения .

Предмет исследования: параметры качества ступенчатой кривой выходного напряжения, энергетические и массогабаритные характеристики ступенчато-модулированного инвертора электротехнического комплекса:

действующее значение выходного напряжения, отклонение напряжения в процентах, суммарный коэффициент гармонических составляющих напряжения, коэффициент полезного действия, масса, объем, а также зависимость этих параметров от ширины центральной ступени ступенчатой кривой выходного напряжения .

Цель диссертационной работы .

Улучшение технических характеристик электротехнического комплекса с фотоэлектрическим модулями и ступенчато-модулированным инвертором .

Задачи исследования. Для достижения указанной цели в работе поставлены и решены следующие задачи .

1. Разработана методика исследования параметров ступенчатых кривых при расширении центральной ступени .

2. Определены промежутки стабилизации напряжения для СК с лучшими характеристиками .

3. Разработана модель ЭТК в программной среде имитационного моделирования, включающая в себя МФЭП, СМ-инвертор и подключенные к выходу инвертора блоки нагрузки .

4. Разработан алгоритм управления СМ-инвертором ЭТК .

5. Разработана методика исследования энергетических характеристик СМ-инвертора ЭТК .

6. Проведено исследование переходных процессов разработанного СМинвертора ЭТК .

7. Разработаны методики исследования массогабаритных характеристик СМ-инвертора .

8. Определены способы защиты инвертора от сверхтоков и перенапряжений .

9. Проведено исследование разработанной имитационной модели ЭТК .

10. Предложены рекомендации по дальнейшему применению и совершенствованию ЭТК на основе СМ-инверторов .

Методология и методы диссертационного исследования. Методика исследования ступенчатых кривых основана на графоаналитическом методе определения гармоник ряда Фурье. Расчет переходных процессов проведен классическим методом. Исследование параметров имитационных моделей МФЭП, СМ-инвертора и нагрузки, а также характеристик разработанного СМинвертора ЭТК проведено численными методиками с применением специализированного математического программного обеспечения .

Экспериментальное исследование основано на применении метода имитационного моделирования и проведено в программной среде Proteus ISIS фирмы Labcenter Electronics Ltd (Великобритания) .

Степень достоверности. Достоверность полученных результатов подтверждается сходимостью результатов теоретических исследований и экспериментов имитационного моделирования: 1) сходимость по частоте выходного напряжения (99,5 %) – теоретически 0,02 с, экспериментально 0,0199 с; 2) сходимость по амплитудному значению напряжения центральной ступени СК7у2 при холостом ходе (98,8%) – теоретически 341,04 В, экспериментально 337,0 В; 3) сходимость по суммарному коэффициенту гармонических составляющих напряжения кривой СК7у при холостом ходе, с учетом аналитической выборки (99,6 %) – теоретически 11,66%, экспериментально на ЭВМ 11,704 %. Разработанные программы расчета для ЭВМ проверены на тестовых задачах .

Научная новизна .

1. Разработана методика исследования параметров СК напряжения, отличающаяся тем, что в ней учитываются зависимости количества и ширины аналитических промежутков от количества ступеней в полупериоде СК, учитывается вид симметрии СК, математическим описанием приращения ширины центральной ступени .

2. Разработана методика моделирования моделей МФЭП с заданными ВАХ в СИМ Proteus ISIS, отличающаяся тем, что в нее введены новые зависимости параметров ВАХ МФЭП от их номинальной мощности и номинального выходного напряжения, применены новые зависимости параметров примитивов модели МФЭП в СИМ от параметров ВАХ МФЭП, схема модели МФЭП в СИМ Proteus соединена таким образом, что выходное напряжение МФЭП соответствует рассчитанной ВАХ .

3. Разработана модель ЭТК, включающая в себя МФЭП и СМ-инвертор в СИМ Proteus ISIS, отличающаяся введением в нее новых моделей МФЭП, учетом изменения ширины ступенчатой кривой вида СК7у, а также введением комбинированного режима стабилизации выходного напряжения ЭТК .

4. Разработан алгоритм управления СМ-инвертором, отличающийся учетом заданной формы ступенчатой кривой выходного напряжения инвертора вида СК7у, включением четвертого источника МФЭП при использовании комбинированного режима стабилизации выходного напряжения ЭТК .

5. Разработана методика исследования КПД СМ-инвертора, отличающаяся тем, что в ней учтен процесс расширения ЦС ступенчатой кривой, выраженном в коэффициенте заполнения графика работы силовых элементов .

6. Обоснованы преимущества использования трех первичных источников МФЭП и четвертого дополнительного источника МФЭП для электропитания автономного объекта при построении ЭТК на основе СМ-инверторов со стабилизацией выходного напряжения перед ШИМ-инверторами .

Теоретическая и практическая значимость работы .

1. Разработанная методика исследования ступенчатых кривых позволяет исследовать кривые различной сложности .

2. Результаты исследования ступенчатых кривых, найденные три промежутка стабилизации СК7, могут быть использованы при разработке СМинверторов ЭТК со стабилизацией выходного напряжения различной конфигурации и различных видов первичных источников электропитания .

3. Разработанные шесть программ расчета, имеющих удобный, интуитивно-понятный интерфейс, позволяют, соответственно для каждой из них, рассчитывать параметры МФЭП, количество аналитических промежутков, коэффициент заполнения графика работы силовых элементов инвертора, его КПД, параметры блоков ветвей нагрузки .

4. Разработанные алгоритм управления, принципиальная электрическая схема и модель в СИМ Proteus ISIS блоков нагрузки различных видов (активной, активно-индуктивной и активно-емкостной), способной работать в статическом и динамическом режимах, позволяют исследовать характеристики работы различных моделей устройств на нагрузку различного вида, как в среде имитационного моделирования, так и в виде физического блока нагрузок .

5. Разработанная методика моделирования моделей МФЭП в СИМ Proteus ISIS позволяет получить ВАХ, параметры примитивов, схему и модель МФЭП в СИМ Proteus ISIS при двух начальных задаваемых параметрах - номинальной выходной мощности и номинальном выходном напряжении МФЭП .

6. Модель СМ-инвертора ЭТК, его принципиальная электрическая схема, разработанный алгоритм управления, а также программы управления для микроконтроллеров, могут быть использованы для: 1) разработки и промышленного изготовления СМ-инверторов и ЭТК на их основе;

2) дальнейшего исследования возможностей СМ-инверторов различных схем и форм выходного напряжения, близких к СМ-инвертору, разработанному в данного работе; 3) разработки и исследования СМ-инверторов ЭТК другой мощности и напряжений (при количестве первичных источников от двух до четырех включительно) .

7. Разработанные методики исследования энергетических и массогабаритных характеристик, а также последовательность и результаты расчета переходных процессов работы СМ-инвертора ЭТК, позволяют исследовать аналогичные характеристики инверторов различных мощностей и напряжений .

8. Предложенные рекомендации применения, совершенствования структуры и принципов построения ЭТК на основе СМ-инверторов, в т.ч. для автономных объектов, могут быть использованы при разработке ЭТК на основе СМ-инверторов различных назначений, напряжений и мощностей .

Практическая значимость подтверждена Актами внедрения .

Реализация результатов. Результаты диссертационной работы использованы: 1) в Краснодарском филиале ПАО «Ростелеком» при создании систем электроснабжения на основе модулей фотоэлектрических элементов двух объектов электросвязи; 2) в учебном процессе кафедры «Электротехники и электрических машин» института «Нефти, газа и энергетики» ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет». Скан-копии Актов внедрения приведены в Приложении Ю .

Положения, выносимые на защиту .

1. Методика исследования параметров ступенчатых кривых напряжения .

2. Методика моделирования моделей МФЭП в СИМ Proteus ISIS .

3. Модель ЭТК, включающая в себя МФЭП и СМ-инвертор в СИМ Proteus ISIS .

4. Алгоритм управления СМ-инвертором .

5. Методика исследования КПД СМ-инвертора ЭТК .

6. Обоснование преимуществ использования трех первичных источников МФЭП и четвертого дополнительного источника МФЭП для электропитания автономного объекта при построении ЭТК на основе СМ-инверторов со стабилизацией выходного напряжения перед ШИМ-инверторами .

Апробация результатов работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на: «II Международной научной конференции ТТС-10» (г. Краснодар, 2010 г.), V Международной научно-практической конференции «Наука в современном мире» (г. Таганрог, 2011 г.), XI Международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы современной науки» (г. Таганрог, 2011 г.), IV-V всероссийской НТК «Информационная безопасность – актуальная проблема современности .

Совершенствование образовательных технологий подготовки специалистов в области информационной безопасности» (г. Краснодар, 2012 г.), III Международной научно-практической конференции «Научные чтения имени профессора Н.Е. Жуковского» (г. Краснодар, 2012 г.), «VI Международной научной конференции ТТС-14» (г. Краснодар, 2014 г.), VII Международном зимнем симпозиуме «Инновации в современной науке» (г. Таганрог, 2015 г.), XV Международной научно-практической конференции «В мире научных открытий» (г. Таганрог, 2015 г.), «VII Международной научной конференции ТТС-15» (г. Краснодар, 2015 г.), на расширенном заседании кафедры «Электротехники и электрических машин» ФГБОУ ВПО «КубГТУ»

(г. Краснодар, 2015 г.), на расширенном заседании кафедры «Электроснабжения и электропривода» ФГБОУ ВПО «ЮРГПУ (НПИ) имени М.И. Платова» (г. Новочеркасск, 2015 г.). На VI Международном конкурсе работников образовательной сферы «Инновационные технологии XXI века» и V Международном конкурсе «На вершине научного Олимпа» результаты работы отмечены дипломами I степени и медалями (г. Таганрог, 2015 г.) .

Публикации. Основное содержание работы

опубликовано в 27 научных работах, в том числе 3 - в издании, рекомендованном ВАК, 9-ти свидетельствах о государственной регистрации программ для ЭВМ, 15 – в материалах Международных и Всероссийских научных и научно-практических конференций .

Структура и объем работы .

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 270 наименований и 25 Приложений. Общий объем работы составляет 266 страниц машинописного текста, включая 51 рисунок, 3 таблицы и 103 страницы Приложений .

В первой главе приведен обзор состояния вопроса и постановка задач исследования. Приведен анализ использования электроэнергии, полученной от МФЭП в мире и в России. Рассмотрены обобщенные схемы ЭТК и модуляционного инвертора. Рассмотрены основные виды модуляции, применяемые в инверторах (ШИМ и СМ) ЭТК. Приведены их достоинства и недостатки. Проведен анализ современных существующих инверторов. Все они работают по принципу ШИМ. С учетом норм ГОСТ 32144-2013 определены основные критерии оптимизации процессов формирования и стабилизации выходного напряжения СМ-инвертора: 1) отклонение действующего значения напряжения и его уменьшение; 2) выходная частота напряжения и уменьшение ее отклонения; 3) суммарный коэффициент гармонических составляющих напряжения и его уменьшение; 4) увеличение КПД СМ-инвертора ЭТК;

5) уменьшение массо-габаритных характеристик инвертора ЭТК. Произведен выбор вида СК выходного напряжения СМ-инвертора ЭТК (равноугловая СК, симметричная относительно оси абсцисс – обозначена РСК3). В конце главы приведены рамки и задачи исследования работы .

Вторая глава посвящена разработке и исследованию ступенчатых кривых. Произведен выбор ступенчатых кривых для исследования с различным количеством и положением уровней напряжения СК. На основе графоаналитического метода определения гармоник ряда Фурье разработана методика исследования ступенчатых кривых. Определено количество аналитических промежутков. Сделано заключение о необходимости проведения уточненного исследования ступенчатой кривой семи уровней напряжения СК7. Проведено уточненное исследование СК7. Определены промежутки стабилизации напряжения при расширении ЦС, при которых, наряду с увеличением Uвых, возможна его стабилизация. По результатам исследований разработаны ступенчатые кривые с неравноугловыми начальными параметрами (обозначены СК7у, СК7у2). В виду высоких показателей в части качества электроэнергии и промежутков стабилизации выходного напряжения, а также требований к первичным источникам питания, СК7у принята в качестве основной для разработки СМ-инвертора с возможностью комбинированной стабилизации напряжения. Определен шаг стабилизации .

Третья глава посвящена разработке и расчету параметров модели электротехнического комплекса с МФЭП и СМ-инвертором. Для управления СМ-инвертором разработан алгоритм управления формированием выходного напряжения инвертора согласно параметров СК7у. Разработаны модели СМинвертора, МФЭП и модель блоков нагрузки, способной работать в динамическом и статическом режимах. Для решения данной задачи разработаны методики моделирования МФЭП в СИМ Proteus ISIS, исследования КПД и массогабаритных характеристик инвертора. Модели разработаны в системе имитационного моделирования Proteus ISIS. Для каждой из моделей разработаны структурная (блок-схема) и принципиальная (электрическая) схемы. Проведена расстановка приборов учета в имитационной модели. Проведено исследование КПД СМ-инвертора при стабилизации выходного напряжения методом ШР. Разработанный инвертор имеет КПД выше, чем у аналогов той же мощности. Проведен расчет переходных процессов СМ-инвертора для различных видов и уровней нагрузки .

Рассмотрены способы защиты СМ-инвертора от перенапряжений и сверхтоков при переходных процессах и коротких замыканиях. Проведено исследование массогабаритных характеристик разработанного СМ-инвертора ЭТК .

Массогабаритные характеристики разработанного СМ-инвертора ЭТК положительно превосходят аналоги ШИМ той же мощности .

В четвертой главе изложены результаты экспериментального исследования работы имитационной модели электротехнического комплекса, включающей в себя модели МФЭП, СМ-инвертора и нагрузки. Полученные данные при компьютерном эксперименте формы и графика гармоник Фурье выходного напряжения инвертора, подтвердили рассчитанные значения амплитудного значения и действующего значения напряжения, суммарного коэффициента гармонических составляющих напряжения СМ-инвертора ЭТК .

В пятой главе приведены рекомендации применения электротехнических комплексов на основе СМ-инверторов в различных СЭС и для различных назначений. Составлены структурные схемы работы электротехнических комплексов на основе СМ-инверторов в обобщенном виде и при работе от источников электропитания от ВИЭ. Определены направления дальнейшего повышения КПД и уменьшения массогабаритных размеров СМинверторов ЭТК. Определены направления обеспечения электроэнергетической и электромагнитной совместимости ЭТК на основе СМ-инверторов .

Определены направления повышения надежности СМ-инверторов. Рассмотрена возможность применения коррекции коэффициента мощности в СМинверторах ЭТК .

В Заключении приведены основные выводы по результатам работы .

Благодарность. Выражаю благодарность за помощь и поддержку при работе над диссертацией: Беловой Наталье Ивановне, Арушанян Альвине Арустамовне, Боровских Александру Владимировичу, Власенко Александре Владимировне, Гайтову Багаудину Хамидовичу, Даценко Петру Григорьевичу, Дмитриевой Елене Анатольевне, Кашину Якову Михайловичу, Колесниченко Янине Ивановне, Коробейникову Борису Андреевичу, Ловгиновой Светлане Михайловне, Пономаренко Владимиру Андреевичу, Смаглиеву Александру Михайловичу, Ставило Андрею Юрьевичу, Черкашину Максиму Петровичу, Шевченко Жанне Ивановне, Шихранову Геннадию Васильевичу, Шутилову Федору Валерьевичу .

Глава 1 Обзор состояния вопроса и постановка задач исследования

1.1 Солнечная энергетика как перспективное направление производства электроэнергии в Российской Федерации и мире. Применение ЭТК с МФЭП для электропитания автономных объектов Увеличение объемов мирового и отечественного промышленного производства создает необходимость в увеличении генерируемых электромощностей. В соответствии со Стратегией развития электроэнергетики России рост потребления электроэнергии в 2030 г. (по отношению к 2010 г.) удвоится [55, 175]. Вместе с тем ухудшающаяся экологическая обстановка [67, 94, 267], обязательства России в соответствии с Киотским протоколом [67], а также исчерпаемость топливно-энергетических ресурсов (при этом стоимость разрабатываемых будет резко увеличиваться из-за удаленности месторождений) [49, 94] создает необходимость разрабатывать и активно внедрять возобновляемые экологически чистые источники электроэнергии [195, 224] .

Солнечная энергетика и ее часть – солнечная электроэнергетика являются перспективными и экологически чистыми направлениями электроэнергетической отрасли промышленности [50, 207, 231, 267]. По данным EPIA, рынок альтернативной солнечной энергетики вырос более чем в 2 раза – с 2,9 ГВт в 2007 г. до 5,95 ГВт в 2008 г. (годовой рост 110%). При этом на европейские страны приходится 81% от общей доли рынка альтернативной солнечной энергетики [231] .

В настоящее время 20% мирового производства энергии основывается на сжигании древесины, энергии рек и ветровой энергии [51], основой которых является солнечная энергия [218] .

В 2030 г. прогнозируемая установленная мощность СЭС, использующих фотоэлектрический метод преобразования солнечной энергии в мире, составит 300 ГВт при стоимости 1000 евро/кВт и стоимости электроэнергии 0,05-0,12 евро/кВтч [265] .

В Российской Федерации солнечная энергия имеет теоретический потенциал более 2000 млрд. тонн условного топлива. Несмотря на такой большой потенциал, в новой энергетической программе России вклад возобновляемых источников определен в очень малом объеме [55, 59, 61, 117, 124, 175, 231]. Количество солнечной энергии, поступающей на территорию России за неделю, превышает энергию всех российских запасов нефти, газа, угля и урана [217]. Несмотря на то, что в России солнечная энергетика пока мало востребована, потенциал для ее использования в России есть, особенно это касается Краснодарского края и Ставрополья, восточных регионов (Якутии, Магаданской области). Во многих областях Сибири и на юге страны число солнечных дней в году достигает трехсот. Этот показатель сопоставим с климатическим состоянием Южной Европы, где фотоэлектрические установки используются активно. Вместе с тем на территории России выпадает не так уж мало солнечных часов – от 1500 до 2000 и более в год. Причем в Сибири и на Дальнем Востоке их не меньше, чем в Краснодарском крае [231] .

Большее внедрение солнечной электроэнергетики позволит решить проблемы удаленного и автономного электроснабжения различных объектов сектора промышленности и бытовых нагрузок России, улучшить экологическую ситуацию, уменьшить потери при передаче электроэнергии [47, 110, 143, 149, 164]. Из этого всего следует то, что для нашей страны широкое использование фотоэнергетики имеет большое значение (что также указано в законодательных актах [195, 224]) .

В настоящее время применение автономных объектов (т.е. объектов, не подключенных к стационарным системам электроснабжения), с питанием от возобновляемых источников энергии находит все большее распространение в России и мире. К автономным объектам относятся, в том числе, локальные промышленные и сельскохозяйственные объекты [60, 62] .

Локальные промышленные объекты в поселках и малых городах России представляют собой, как правило, небольшие предприятия, использующие электроэнергию для освещения, привода производственных механизмов, электротехнологии, водоснабжения, кондиционирования воздуха и т.д. При этом они могут быть расположены ближе к источникам сырья и удалены от центральных электросетей [60, 62] .

Локальные сельскохозяйственные объекты используют электроэнергию для освещения, для привода электронасосов, для полива сельскохозяйственных культур, для привода различных машин, перерабатывающих сельскохозяйственную продукцию и т.д. Небольшие сельскохозяйственные предприятия также могут находиться вдали от центральных сетей [60, 62] .

В этой связи особый интерес представляет собой использование солнечной энергии для электропитания автономных объектов [119] .

В электротехнических комплексах преобразование солнечной энергии в электрическую осуществляется при помощи модулей фотоэлектрических элементов (преобразователей) и преобразователей постоянного напряжения (тока) в переменное напряжение (ток) – инверторов. В настоящее время преобразование электроэнергии от фотоэлектрических модулей осуществляется при помощи инверторов. Обобщенная схема электротехнического комплекса электроснабжения автономного объекта с питанием от МФЭП приведена на рисунке 1.1 .

Рисунок 1.1 - Обобщенная схема электротехнического комплекса электроснабжения автономного объекта с питанием от МФЭП Рассмотрим подробнее современные инверторы электротехнических комплексов, преобразующие электроэнергию от МФЭП .

Классификация инверторов ЭТК и способов формирования 1.2 выходного напряжения. ШИМ и СМ инверторы: достоинства и недостатки В настоящий момент в ЭТК, в подавляющем большинстве, используются инверторы модуляционного типа [13, 95, 107, 171, 173, 205, 214, 222] .

Инверторы модуляционного типа работают по принципу электронного коммутатора, состоящего из нескольких (или одного) электронных, обычно транзисторных, ключей [214]. Обобщенная схема современного инвертора модуляционного типа, используемого в ЭТК, показана на рисунке 1.2 [163] .

Рисунок 1.2 - Обобщенная схема современного модуляционного инвертора, используемого в ЭТК Формирование выходного напряжения преобразователя происходит за счет открытия/закрытия транзисторов мостового инвертора .

Данный преобразователь может изменять входные постоянные / переменные токи и напряжения и преобразовывать их в постоянные / переменные токи и напряжения заданной амплитуде и частоты (то есть, осуществлять преобразования AC-DC, DC-DC, DC-AC, AC-DC-AC) .

Классификация инверторов модуляционного типа согласно [95, 214, 222] показана на рисунке 1.3 .

Рисунок 1.3 – Классификация инверторов модуляционного типа При время-импульсной модуляции (ВИМ) ширина импульсов постоянна, ширина промежутков между ними изменяется (рисунок 1 .

4а). Напротив, при широтно-импульсной модуляции промежутки между импульсами постоянны, импульсы – переменны (рисунок 1.4б) [31, 95, 98, 214, 222, 243]. Также применяются смешанные варианты, где основной алгоритм построен на ШИМ, ВИМ при этом слабо выражена. На рисунке 1.4 и – ширина импульса в угловых координатах, п – ширина промежутка между импульсами в угловых координатах .

Принцип формирования напряжения в инверторах постоянной амплитуды при ВИМ и при ШИМ показан на рисунке 1.4. При этом формирование напряжение на выходе производится путем изменения длительности импульсов (и) или промежутков между ними. Для увеличения напряжения на выходе ШИМ-инвертора применяется высокочастотный трансформатор [31, 214]. При этом частоты работы ШИМ обычно составляют от 1 кГц и более .

ВИМ также иногда называется частотно-имульсной модуляцией (ЧИМ) [163]. С другой стороны, в рассмотренных работах (например, в [79, 125-127, 144, 162, 166, 180, 193, 232, 233, 238]) описывается ШИМ. При этом и ВИМ и ШИМ называются одним понятием: ШИМ. О применении ВИМ или переходе ШИМ в ВИМ ничего не говорится (например, в режиме регулирования или стабилизации). В связи с этим, в дальнейшем примем равенство указанных понятий для данной работы: ВИМ, ЧИМ и ШИМ будем определять как ШИМ .

Рисунок 1.4 – Формирование напряжения в инверторах постоянной амплитуды: а) при время-импульсной модуляции; б) при широтно-импульсной модуляции Определим достоинства и недостатки ШИМ и СМ .

Основные достоинства ШИМ-инверторов следующие [13, 101, 178]:

1) гибкое управление значением выходного напряжения и его частотой;

2) применение высокочастотных трансформаторов, что уменьшает массогабаритные показатели по сравнению с блоками питания с низкочастотными трансформаторами;

3) высокая проработанность схем и систем управления ШИМ (технология начала развиваться в шестидесятых годах XX века) [122] .

Вместе с тем у ШИМ-инверторов имеются следующие недостатки [95, 153, 214]:

1) ухудшение массогабаритных характеристик и КПД из-за необходимости применения фильтров на входе и выходе;

2) снижение КПД из-за двойного или тройного преобразования электроэнергии;

3) с ростом частоты переключения транзисторов растут в них потери, а при уменьшении частоты происходит рост амплитуд ближайших к основной гармоник на выходе и увеличение массогабаритов высокочастотного трансформатора; для управления гармониками более высокой частоты необходимо повышать частоту ШИМ, что ведет к увеличению потерь в транзисторах;

4) увеличение высокочастотных помех при повышении мощности инвертора .

Перспективным направлением в развитии силовой электроники является применение схем со ступенчатым (многоуровневым) выходным напряжением [20, 122, 222]. С ростом числа уровней становится возможным формировать ступенчатое напряжение, которое аппроксимирует синусоидальное напряжение с точностью, определяемой числом уровней [95, 153, 214]. Таким образом, становится возможным, изменяя число уровней в выходном напряжении, осуществить ступенчатую модуляцию, сохраняя возможность одновременно осуществлять и ШИМ [153] .

Ступенчатая модуляция является частным случаем амплитудноимпульсной модуляции. При этом формирование выходного напряжения происходит за счет прямоугольных импульсов в общем случае различной ширины и амплитуд без промежутков между ними, что является наиболее перспективным с точки зрения гармонического состава формируемого напряжения [1-3, 95, 191, 192, 214, 222, 248] .

График формирования СМ показан на рисунке 1.5 [31, 95, 214] .

Рисунок 1.5 – Формирование напряжения в СМ-инверторах .

Ось ординат – напряжение, В; ось абцисс – угловая координата ступеней, рад .

На рисунке 1.5 представлены следующие обозначения:

T – период формируемого напряжения, с-1, Т/2 – полупериод формируемого напряжения, с-1, i – угловая координата ступени, рад., i – номер угловой координаты ступени, i = {1, 2, 3,....}, i – ширина углового интервала ступени, рад., L – количество ступеней за четверть периода, Ui – амплитуда ступени, В .

Отметим основные достоинства СМ-инверторов:

1) достаточная простота схема исполнения;

2) меньшие потери мощности по сравнению с ШИМ [153, 214];

3) с увеличением L коэффициент гармоник уменьшается [95, 153, 214];

4) возможность модулировать выходное напряжение с Ku8 % без применения выходного фильтра (при L 3) [95, 214] .

Вместе с тем основными недостатками СМ-инверторов являются [122]:

1) зависимость качества выходного напряжения от количества и уровней напряжений первичных источников питания инвертора [214];

2) малый процент увеличения выходного напряжения при допустимом согласно ГОСТ 32144-2013 суммарном коэффициенте гармонических составляющих .

Использование метода изменения амплитуды на входе инвертора или его выходе ведет к ухудшению его массо-энергетических характеристик [95, 214] .

Следовательно, применение СМ-инверторов в ЭТК позволяет устранить недостатки, присущие ШИМ-инверторам, особенно при изначально дискретных источниках входного питания, таких как МФЭП [20, 122]. Важным аспектом при этом является разработка метода стабилизация выходного напряжения в СМ-инверторах при преобразовании электроэнергии от МФЭП .

1.3 Анализ массо-энергетических характеристик современных инверторов ЭТК, преобразующих электроэнергию от МФЭП Исходя из анализа оборудования современной силовой электроники и систем преобразования электроэнергии от МФЭП [5, 46, 57, 58, 113, 115, 152, 179, 183-189, 212, 213, 232, 242-245] можно сделать вывод о том, что подавляющее большинство инвертеров работает по принципу ШИМ, недостатки которого указаны выше .

Рассмотрим современные инверторы ЭТК, преобразующие электроэнергию от МФЭП .

В настоящее время в качестве инверторов для указанных выше целей применяются инверторы следующих ведущих фирм, представленных в России:

Steca, Outback, Xantrex, СибКонтакт, Mobilen, Simin [5, 183, 186] .

Инверторы вышеназванных фирм в зависимости от модели, имеют следующие параметры: а) мощность от 3 кВт до 8 кВт, б) входное напряжение от 12 В до 48 В, в) выходное напряжение 220 В +/- 10%, г) частоту выходного напряжения от 48 Гц до 52 Гц, д) коэффициент нелинейных искажений от 5% до 0 (по утверждению фирм-производителей), е) КПД от 85% до 96% (по утверждению фирм-производителей). Их параметры изложены в Приложении А .

Данные инверторы имеют различную мощность, сложность внутренней структуры, массогабаритные размеры и работают по принципу ШИМ .

Определим зависимости КПД, объема и массы инверторов от их мощности. При этом необходимо учитывать следующие аспекты: а) разные инверторы имеют различные номиналы (диапазоны) входного напряжения – 12, 24, 48; при этом с повышением напряжения массогабаритные размеры снижаются; б) при рассмотрении на сайтах производителей и поставщиков инверторов параметров КПД было обнаружено, что КПД может быть обозначено при полной нагрузке, при импульсной перегрузке, исчислен «по европейским нормам»; при этом многие фирмы не уточняют как считался КПД указанных инверторов; все это заставляет с осторожностью относиться к заявленным значениям данного параметра; в) не указано охлаждение – принудительное или естественное; это важно, т.к. массогабаритные размеры от этого достаточно сильно зависят; г) в ряде модельных рядов объем инверторов при разных мощностях одинаков; это свидетельствует об использовании того же типа корпуса для инвертора более высокой (или низкой) мощности; д) ряд инверторов имеют встроенный контроллер заряда АКБ, другие нет, что также влияет на КПД и массогабаритные размеры [115, 183-189] .

В связи с изложенным, при определении зависимости КПД, объема и массы инверторов от их мощности, усредним их значения в пределах одинаковых мощностей, затем проведем аналитическую выборку (т.к. в некоторых случаях наблюдается слишком большой разброс; также сравнивая результаты с подобными зависимостями работы [95]). Указанные значения сведены в таблицу Приложения Б. Полученные зависимости отобразим на графике рисунка 1.6 .

Рисунок 1.6 – Зависимость объема (а), массы (а) и КПД (б) современных инверторов ШИМ от номинальной активной мощности Как видно из полученных зависимостей, при увеличении номинальной активной мощности инверторов, их объем и масса возрастают, а КПД, напротив, снижается [123] .

Следовательно, для выбранной мощности массо-энергетические характеристики разрабатываемого СМ-инвертора ЭТК должны положительно превосходить параметры современных аналогов ШИМ .

1.4 Состояние вопроса в части стабилизации выходного напряжения СМинверторов ЭТК при работе от МФЭП Исследований проблемы стабилизации выходного напряжения СМинверторов (или как иногда их именуют – многоуровневых инверторов) ЭТК при работе от МФЭП в литературных источниках найдено не было. Более того, проблема стабилизации выходного напряжения в СМ-инвертора практически не исследована (в научной литературе и патентном поиске материалов по указанной тематике найдено не было) .

С другой стороны, в работах, посвященных СМ-инверторам, встречается понятие регулирование выходного напряжения [10, 41, 78, 87, 95, 102, 139, 153, 214, 232, 233]. Данные работы были рассмотрены, т.к. стабилизация напряжения является частным случаем регулирования .

Во многих названных работах указывается лишь возможность стабилизации (регулирования) напряжения инвертора методом ШР (или ШИМ), не поясняя его алгоритм, требования к первичным источникам напряжения, требования к ступенчатым кривым и критериям, по которым должна происходить стабилизация напряжения [10, 41, 78, 87, 102, 139, 232] .

Обобщенная классификация способов стабилизации (регулирования) напряжения СМ-инвертора ЭТК приводится в работах [95, 214]:

1) регулирование напряжения, подводимого к инвертору;

2) внутреннее регулирование в инверторе;

3) регулирование напряжения, сформированного инвертором, на его выходе .

К этой классификации можно добавить указание работы [95] на возможность стабилизации напряжения СМ-инверторов методом включения дополнительного источника (определим это 4-м методом регулирования напряжения) .

При использовании методов 1 и 3 схема инвертора усложняется, удорожается, значительно снижается КПД [95, 214] .

Внутреннее регулирование в инверторе, в свою очередь, разделяется на два вида [214]: широтное регулирование (в работе не поясняется какие ступени увеличивают ширину, а какие уменьшают) и фазное регулирование (в работе иногда называется -регулированием). Данные виды регулирования позволяют добиться стабилизации выходного напряжения не меняя параметров схемы или требований к первичным источникам питания. Также в работе [214] указано, что наибольшими возможностями как для широтного, так и для фазного регулирования имеет ступенчатая кривая, обладающая симметрией II и III рода одновременно, для которой и были произведены в [214] исследования возможностей стабилизации (регулирования) напряжения. Отметим также, что общий вид уравнения напряжения для данной кривой UN=Umax•sin(/N+), где

– угол регулирования .

Метод стабилизации широтным регулированием работы [214] позволяет увеличить выходное напряжение до 23% при Кг10% и до 12% от номинального значения при Кг10% .

Существенными недостатками фазного регулирования являются:

а) низкий процент регулирования (т.е. стабилизации) напряжения/тока (в пределах 6% при Кг10% [95, 214] и 10% при Кг10% [214]); б) высокая зависимость процента регулирования от количества первичных источников .

Все это затрудняет использование фазного регулирования .

Вместе с тем широтное регулирование позволяет снизить зависимость от количества первичных источников и уровней их напряжений [139, 214]. При этом, на определенном угловом промежутке, снижаются показатели качества выходного напряжения/тока [153] .

Метод стабилизации за счет применения дополнительного источника является перспективным и востребованным при инвертировании силового сигнала от дискретных источников электроэнергии в ЭТК, например, таких как МФЭП .

Также необходимо отметить, что в научной литературе исследований стабилизации напряжения при одновременном использовании методов СМ, ШР и использования метода включения дополнительного источника обнаружено не было .

Исходя из изложенного видно, что в найденных источниках, возможности стабилизации выходного напряжения без ухудшения качества выходного напряжения не превышают 12%. В связи с этим проблема стабилизации выходного напряжения СМ-инверторов ЭТК при преобразовании электроэнергии от МФЭП является актуальной и требующей решения .

1.5 Выбор параметров ступенчатых кривых и СМ-инвертора ЭТК для исследования 1.5.1 Выбор критериев исследования способов формирования и стабилизации ступенчатых кривых выходного напряжения СМ-инвертора ЭТК При использовании методов стабилизации выходного напряжения СМинвертора ЭТК возникает вопрос выбора критериев, по которым можно оценивать целесообразность применения режимов стабилизации и использования того или иного вида ступенчатой кривой. Очевидно, что данные критерии должны иметь отношение к качеству выходного напряжения .

В п.

4.2, 4.3 ГОСТ 32144-2013 [77] перечислены следующие основные нормы качества электроэнергии:

1) отклонение напряжения U% (отрицательное и положительное);

2) кратковременная доза фликера Pst;

3) длительная доза фликера Plt;

4) отклонение частоты f;

5) коэффициенты гармонических составляющих напряжения до 40-го порядка Ku(n);

6) суммарный коэффициент гармонических составляющих напряжения Ku .

В работе [162] основными показателями работы инверторов являются коэффициент гармоник по напряжению и минимизация высших гармоник .

В [173] основными параметрами выходного напряжения названы следующие: а) выходная частота и ее допуск, б) выходное напряжение и его допуск, в) амплитуда пульсаций напряжения на выходе; г) коэффициент гармоник по напряжению; д) КПД, е) влияние на массо-габаритные характеристики инвертора .

В [64] основными параметрами выходного напряжения названы следующие: а) КПД, б) диапазон регулирования выходного напряжения;

в) точность стабилизации при изменении (мощности) нагрузки; г) пульсации выходного напряжения .

В [95, 214] основными критериями оптимизации формирования и регулирования выходного напряжения являются: а) выходная частота и минимизация ее отклонения, б) выходное напряжение (действующее и амплитудное) и минимизация его отклонения, в) коэффициент гармоник по напряжению и его минимизация; г) коэффициент гармоник по току и его минимизация; д) увеличение КПД .

Исходя из изложенного, определим следующие основные критерии оптимизации процессов формирования и стабилизации выходного напряжения

СМ-инвертора ЭТК:

1) отклонение действующего значения напряжения и его уменьшение;

2) выходная частота напряжения и уменьшение ее отклонения;

3) суммарный коэффициент гармонических составляющих напряжения и его уменьшение;

4) увеличение КПД СМ-инвертора ЭТК;

5) уменьшение массо-габаритных характеристик инвертора ЭТК .

Отклонение напряжения U% в процентах равно (при U0Um) [77]:

U0U () U% = 100%, (1.1) U0 где U0 – напряжение, равное стандартному номинальному напряжению Uном или согласованному напряжению;

Um(-), Um(+) – значения напряжения электропитания, меньшие U0 и большие U0 соответственно, усредненные в интервале времени 10 мин в соответствии с требованиями ГОСТ 30804.4.30, подраздел 5.12 [77] .

Отклонение частоты f равно 77]:

–  –  –

где Uk – действующее значение k-й гармонической составляющей напряжения, В, U1 – действующее значение основной частоты, В, M – количество учитываемых гармонических составляющих, M40 .

Для напряжения 0,4 кВ нормально допустимое и предельно допустимое значения Ku равны 8% и 12% соответственно [77] .

Также важным фактором является расчет действующего значения выходного напряжения инвертора.

В общем случае [42]:

Uвых = U0 + Um1 /2 + Um2 /2 + Um3 /2+... +UmM /2, (1.4) где U0 - квадрат составляющей постоянного тока, В2, Um1 … UmM - квадраты амплитудных составляющих гармоник от 1 до M соответственно .

Перейдем к выбору количества уровней выходного напряжения и вида ступенчатой кривой СМ-инвертора ЭТК .

1.5.2 Выбор количества первичных источников МФЭП В работах [87, 95, 153, 202, 214, 232] количество первичных источников варьируется от 1 до 7. Необходимо учитывать, что большое количество первичных источников усложняет схему и повышает требования к параметрам первичных источников. Либо требует применения входного дискретизатора, значительно снижающего КПД. Вместе с тем в работах [95, 214, 232] указывается, что достаточное число первичных источников для получения высоких энергетических показателей равно трем. Исходя из этого, выберем число первичных основных МФЭП равным трем, плюс четвертый МФЭП, используемый при стабилизации в качестве дополнительного источника питания .

1.5.3 Выбор вида ступенчатой кривой формируемого напряжения СМ-инвертора ЭТК

Прежде всего, выберем соотношение углов ступеней (рисунки 1.5, 1.7) из двух основных видов: 1) при равноугловой модуляции [87, 95, 214] (все углы ступеней равны между собой), 2) при неравноугловой модуляции [153, 173]. На практике применяются оба указанных вида модуляции. Вместе с тем в работах [95, 214] доказывается, что параметры качества выходного напряжения (в частности, Kг) при равноугловой модуляции выше, чем при неравноугловой .

Учитывая изложенное, выберем равноугловой способ модуляции как начальный до стабилизации методом ШР .

Выберем вид ступенчатой кривой формируемого напряжения инвертора .

Для этого воспользуемся следующей классификацией ступенчатых кривых работ [95, 214]: а) равноугловые кривые, симметричные относительно начала координат (симметрия II рода) – обозначим их РСК2 (равноугловые ступенчатые кривые 2-го типа, в работах названы СМС2), б) равноугловые кривые, симметричные относительно оси абсцисс (симметрия III рода) – обозначим их РСК3 (в работах названы СМС1), в) равноугловые кривые, обладающие симметрией II и III рода одновременно – обозначим их РСК4 (в работах названы СМС3). Графики данных кривых показаны на рисунке 1.7 .

Рисунок 1.7 – Графики равноугловых ступенчатых кривых СМинверторов [95, 214]: а) РСК2, б) РСК3, в) РСК4 .

Ось ординат – напряжение, В;

ось абцисс – время, мс В [214] указывается, что с точки зрения гармонического состава лучшей из кривых РСК является РСК 3 (рисунок 1.7б) .

Учитывая изложенное, а также условие (1.5), выберем вид ступенчатой кривой РСК 3 .

Эта же форма напряжения принята базовой в работах [10, 87]. Однако в них не приводится обоснование данного выбора .

1.5.4 Выбор методов стабилизации СМ-инвертора ЭТК при использовании в качестве первичных источников МФЭП Исходя из изложенного, определим следующие методы стабилизации

СМ-инвертора при использовании в качестве первичных источников МФЭП:

1) с использованием ШР;

2) с использованием метода включения дополнительного источника;

3) комбинированным способом – включение дополнительного источника, затем использование ШР .

1.6 Постановка научных задач исследования

Учитывая изложенное выше, определим рамки исследования данной работы:

1) разрабатываемый в данной работе электротехнический комплекс должен состоять из источников питания – МФЭП и СМ-инвертора с подключенной к нему нагрузкой;

2) необходимо определить угловой промежуток центральной ступени ступенчатой кривой, на котором Ku12%; обозначим его – первый промежуток стабилизации выходного напряжения;

3) необходимо определить угловой промежуток центральной ступени ступенчатой кривой, на котором Ku12% (для требовательных к качеству напряжения потребителей необходимо применение выходного фильтра;

обозначим его – второй промежуток стабилизации выходного напряжения;

4) необходимо определить угловой промежуток центральной ступени ступенчатой кривой, на котором Ku8%); обозначим его – третий промежуток стабилизации выходного напряжения;

5) исследование ступенчатых кривых и разработка инвертора ЭТК проводятся при трех первичных основных источниках МФЭП и четвертом дополнительном;

6) исследуемые ступенчатые кривые должны быть вида РСК3 по начальному расположению ступеней до начала процесса расширения центральной ступени (т.е. стабилизации), но не по напряжению как в СМС1 [95, 214];

7) разрабатываемый инвертор должен иметь следующие номинальные электрические параметры: выходное однофазное переменное действующее напряжение 220 В, частота выходного напряжения 50 Гц, выходная активная мощность 3000 Вт .

8) расчет емкости и напряжений АКБ, методов и структуры их зарядки, влияния на процесс стабилизации напряжения, а также расчет и разработка блока питания цепей управления при разработке СМ-инвертора в задачу данной работы не входят .

Исходя из цели работы, а также изложенных выше рамок исследования, определим следующие задачи исследования данной работы .

1. Разработать методику исследования параметров ступенчатых кривых при расширении центральной ступени .

2. Определить промежутки стабилизации напряжения для СК с лучшими характеристиками .

3. Разработать модель ЭТК в программной среде имитационного моделирования, включающую в себя МФЭП, СМ-инвертор и подключенные к выходу инвертора блоки нагрузки .

4. Разработать алгоритм управления СМ-инвертором ЭТК .

5. Разработать методику исследования энергетических характеристик СМ-инвертора ЭТК .

6. Исследовать переходные процессы разработанного СМ-инвертора ЭТК .

7. Разработать методики исследования массогабаритных характеристик СМ-инвертора .

8. Определить способы защиты инвертора от сверхтоков и перенапряжений .

9. Исследовать работу разработанной имитационной модели ЭТК .

10. Разработать рекомендации по дальнейшему применению и совершенствованию ЭТК на основе СМ-инверторов .

Выводы главы

1. С точки зрения качества электроэнергии (суммарный коэффициент гармонических составляющих напряжения, амплитудное и действующее значение напряжения, частота), поступающей в нагрузку, важнейшей составляющей электротехнического комплекса является инвертор. Анализ показывает, что практически все современные инверторы, преобразующие электроэнергию от МФЭП, работают по принципу ШИМ .

2. Альтернативой ШИМ-инверторов являются инверторы ступенчатой модуляции. Преимуществами СМ-инверторов перед ШИМ-инверторами являются более лучшие показатели качества выходного напряжения, КПД, массогабаритные характеристики. Основными недостатками СМ-инверторов являются зависимость от количества первичных источников питания и сложность стабилизации выходного напряжения .

3. Проведен выбор критериев исследования процесса формирования и стабилизации ступенчатых кривых выходного напряжения СМ-инвертора ЭТК .

В качестве критериев выбран ряд параметров ГОСТ 32144-2013 «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения» .

4. Определены рамки исследования работы .

5. Сформулированы задачи исследования диссертационной работы .

Глава 2 Исследование ступенчатых кривых. Определение промежутков стабилизации напряжения при расширении центральной ступени

2.1 Выбор ступенчатых кривых для исследования с различным количеством и расположением ступеней напряжения

–  –  –

что приводит, при стабилизации методом расширения ЦС, к неравномерному потреблению мощности от первичных источников; 2) количество ступеней за четверть периода определяется выражением (2.6), что существенно увеличивает требования к количеству первичных источников питания .

Выражение (2.2) является видом функции распределения по двоичному закону [95, 214] (в практической части). СК с данным видом распределения обладают достаточно высокими показателями качества выходного напряжения [95, 214]. Напряжение центральной ступени равно сумме ячеек за четверть периода (2.5). Количество первичных источников определяется выражением (2.7). Основной недостаток данного метода формирования напряжения – повышенные требования к количеству первичных источников питания (невозможно использовать выражение вида (2.8)) .

Выражение (2.3) применяется в работах [10, 87, 102, 139, 153, 233]. При этом зависимость количества ступеней за четверть периода определяется выражениями (2.6) или (2.7), что также увеличивает требования к количеству первичных источников питания. Метод формирования вида (2.3) имеет меньший уровень качества выходного напряжения, по сравнению с (2.1), однако позволяет стабилизировать выходное напряжение без неравномерного распределения мощности от первичных источников питания. Нужно отметить, что в рассмотренной научной литературе применения зависимости вида (2.8) найдено не было, несмотря на возможность удвоения количества ступеней выходного напряжения без увеличения количества первичных источников (при Кист 3). В связи с этим примем данный вид зависимости для ступенчатой кривой СМ-инвертора ЭТК с Кист = 3 .

Учитывая изложенное, выберем при трех первичных источниках и СК равноугловой модуляции (кривая типа РСК 3) для исследования от L=3 до L=8 следующие виды кривых .

1. Ступенчатая кривая L=3; Кист ; = о ; ЦС = = ( ), =

–  –  –

Для удобства обозначим данную кривую как ступенчатую кривую трех уровней напряжения (СК3). График полупериода равноугловой ступенчатой кривой показан на рисунке 2.1 .

Рисунок 2.1 – Полупериод равноугловой ступенчатой кривой СК3

–  –  –

Уровни напряжений U1, U2, U3 являются выходными напряжениями МФЭП1- МФЭП3 соответственно. U4 = 310 В – напряжение общей ступени .

Для удобства обозначим данную кривую как ступенчатую кривую четырех уровней напряжения (СК4). График полупериода равноугловой ступенчатой кривой показан на рисунке 2.2 .

Рисунок 2.2 – Полупериод равноугловой ступенчатой кривой СК4

–  –  –

Данная кривая исследуется для инверторов с источниками первичного питания более трех. Так как она не удовлетворяет условию применения трех первичных источников с равномерным распределением выходной мощности при работе на нагрузку, обозначим ее как СК4д – дополнительная для исследования ступенчатая кривая четырех уровней напряжения. График полупериода равноугловой ступенчатой кривой показан на рисунке 2.3 .

Рисунок 2.3 – Полупериод равноугловой ступенчатой кривой СК4д

–  –  –

Данная кривая исследуется для инверторов с источниками первичного питания более трех. Так как она не удовлетворяет условию применения трех первичных источников, обозначим ее как СК5д – дополнительная для исследования ступенчатая кривая пяти уровней напряжения. График полупериода равноугловой ступенчатой кривой показан на рисунке 2.4 .

Рисунок 2.4 – Полупериод равноугловой ступенчатой кривой СК5д

Ступенчатая кривая обозначена промежутками U1, U2, U3, U4, U5, 0. По оси ординат отложено напряжение. Ось абсцисс построена в единицах следующего соотношения: 1 дел. = /10. Полупериод функции начинается в точке (/20; 0) и заканчивается в точке (+/20; 0).

Огибающая функция Uог() имеет следующий вид:

–  –  –

Данная кривая исследуется для инверторов с источниками первичного питания более трех. Так как она не удовлетворяет условию применения трех первичных источников, обозначим ее как СК6д – дополнительная для исследования ступенчатая кривая шести уровней напряжения. График полупериода равноугловой ступенчатой кривой показан на рисунке 2.5 .

Рисунок 2.5 – Полупериод равноугловой ступенчатой кривой СК6д

Ступенчатая кривая обозначена промежутками U1, U2, U3, U4, U5, U6, 0 .

По оси ординат отложено напряжение. Ось абцисс построена в единицах следующего соотношения: 1 дел. = /12. Полупериод функции начинается в точке (/24; 0) и заканчивается в точке (+/24; 0).

Огибающая функция Uог() имеет следующий вид:

–  –  –

Уровни напряжений U1, U2, U4 являются выходными напряжениями МФЭП1-МФЭП3 соответственно. U3, U5, U6 – напряжения, составленные из U1, U2 и U4 при помощи модулятора. U7 – напряжение общей ступени (также составляется модулятором) .

Для удобства обозначим данную кривую как ступенчатую кривую семи уровней напряжения (СК7). График полупериода равноугловой ступенчатой кривой показан на рисунке 2.6 .

Рисунок 2.6 – Полупериод равноугловой ступенчатой кривой СК7

–  –  –

Данная кривая исследуется для инверторов с источниками первичного питания более трех. Так как она не удовлетворяет условию применения трех первичных источников, обозначим ее как СК8д – дополнительная для исследования ступенчатая кривая восьми уровней напряжения. График полупериода равноугловой ступенчатой кривой показан на рисунке 2.7 Рисунок 2.7 – Полупериод равноугловой ступенчатой кривой СК8д

–  –  –

Исследуем пределы стабилизации СК3, СК4, СК4д, СК5д, СК6д, СК7, СК8д относительно Ku и Uд. Лучшую из них с точки зрения возможностей (промежутков) стабилизации и качества выходного напряжения для 3-х МФЭП применим в разрабатываемом СМ-инверторе .

2.2 Разработка методики исследования ступенчатых кривых Введем обозначения и раскроем смысл стабилизации выходного ступенчатого напряжения СМ-инвертора ЭТК методом ШР, исследуемой в данной работе .

При нагрузке, превышающей номинальную мощность источников МФЭП, неблагоприятных погодных условиях, изменении времени суток на более темное, начинает понижаться выходное напряжение МФЭП, которое, следовательно, необходимо стабилизировать. При стабилизации методом ШР ширина ЦС начинает увеличиваться на величину, равную сумме уменьшения ширины каждой из ступеней, включая нулевую. При этом действующее значение выходного напряжения инвертора начинает увеличиваться. Также меняется Ku. Частота напряжения остается неизменной. Подобная стабилизация проводится вплоть до превращения СК в меандр, если не выполняется условие U% 10%. Если требуемый уровень действующего выходного напряжения достигнут, расширение ЦС останавливается .

Необходимо заметить, что ЦС выбрана как ступень для расширения при стабилизации, т.к. она имеет наибольшую амплитуду в СК вида РСК3 .

Введем необходимые обозначения и изобразим графически принцип данного метода при равноугловой стабилизации на примере СК4д - рисунки 2.8 – 2.9 .

Рисунок 2.8 – Полупериод равноугловой ступенчатой кривой СК4д при уменьшении напряжения МФЭП перед стабилизацией методом ШР .

Ось ординат – напряжение, В; ось абцисс – угол ступеней, рад .

На рисунке 2.8 показана СК4д, а также понижение напряжения ступеней МФЭП (Uп). Падение напряжение выделено штриховой областью. Здесь и далее будем полагать, что падение напряжения всех ступеней одинаково (из-за равного распределения мощности между МФЭП и, принятого нами, предполагаемого практически равного влияния погодных условий на все МФЭП СМ-инвертора) .

Введены следующие обозначения:

– ширина каждой ступени кроме центральной, рад.,

– ширина ЦС, рад.; до стабилизации методом ШР = .

/2 – ширина нулевой ступени (U=0 В) полупериода (две на полупериод), рад .

Рисунок 2.9 – Полупериод кривой СК4д при уменьшении напряжения МФЭП в процессе стабилизации методом ШР .

Ось ординат – напряжение, В;

ось абцисс – угол ступеней, рад .

При стабилизации ШР каждая из ступеней уменьшается на шаг стабилизации. При этом каждая из двух нулевых ступеней /2 уменьшается на /2. При этом ширина ЦС увеличивается на 7 (для СК4д), что увеличивает величину действующего напряжения Uвых. Частота напряжения остается при этом неизменной .

В общем случае ширина ЦС при расширении равна:

–  –  –

Отметим, что в данной работе «стабилизация методом ШР» была вначале обозначена как «стабилизация методом ШИМ». Уточнение названия произведено, т.к. в полупериоде нет промежутков между импульсами (т.е .

ступенями) .

При стабилизации четвертым дополнительным источником к каждой ступени добавляется напряжение дополнительного источника МФЭП (силовой транзистор данного дополнительного МФЭП включает его постоянно). При этом необходимо учесть достаточность величины мощности четвертого дополнительного источника МФЭП .

Учитывая изложенное, разработаем методику для расчета Ku, Uвых, Uу для указанных ступенчатых кривых .

Основными методами анализа несинусоидальных функций в электротехнике являются [4, 42, 234]: 1) изображение несинусоидальных напряжений (токов) с помощью разложения в ряды Фурье аналитически (аналитический метод) или графически (графо-аналитический метод);

2) применение интеграла Фурье; 3) спектральный (частотный) метод .

В условиях ступенчатых функций различного количества N, различной амплитуды UN и различной угловой ширины ступеней (при расширении ЦС), второй и третий методы, а также изображение несинусоидальных напряжений (токов) с помощью разложения в ряды Фурье аналитически являются громоздкими и в данном случае малоэффективными .

В связи с этим в качестве основы для разработки методики исследования ступенчатых кривых напряжения выберем метод изображения несинусоидальных напряжений (токов) с помощью разложения в ряды Фурье графоаналитическим методом (ГАМ) .

Необходимо также отметить, что указанный метод достаточно точен при достаточно большом разбиении графика на интервалы .

Известно, что любая функция f() с периодом 2, удовлетворяющая условию Дирихле (данная функция удовлетворяет названному условию [42, 172]), может быть разложена в следующий ряд Фурье:

–  –  –

Однако в чистом виде применить данный метод разложения невозможно, т.к. возникают сложности при составлении математических выражений, описывающих ступенчатые кривые, в том числе при расширении ЦС .

Определим порядок расчета при использовании ГАМ .

ГАМ основан на замене определенного интеграла расчета амплитуд составляющих гармоник ступенчатой функции суммой конечного числа слагаемых. С этой целью период функции f, равный 2, разбивают на n равных частей шириной = 2/n каждая.

Интегралы при этом заменяются следующими суммами [42]:

–  –  –

где р – угловая координата при которой f принимает значение f р, рад., n – количество разбиений (т.е. аналитических промежутков) периода, p – порядковый номер ординаты при р .

При использовании ГАМ для исследования ступенчатых кривых напряжения при его стабилизации необходимо учесть следующие важные аспекты:

1) все рассматриваемые ступенчатые кривые СК3 – СК8д являются кривыми, симметричными относительно оси абсцисс, следовательно, Ao = A2 = A4 = A6 = … = 0 (постоянная составляющая и четные гармоники отсутствуют);

2) учитывая требования выражений (1.4) и (1.7), а также отсутствие четных гармоник, примем номер конечной из рассматриваемых гармоник равной (k = 43) (M = 40);

3) строгих указаний на то, где должна располагаться координата р внутри отрезка нет; обычно применяется расположение – вначале, в середине или в конце [42] (соответственно начальная, серединная или конечная координата (); выберем р как конечную координату ;

4) количество разбиений n также нигде строго не оговаривается, в [42] принято, что достаточное количество разбиений (аналитических промежутков) на период n=24, однако, учитывая сложность поставленной задачи (изменение ширины ступеней на ), данного количества оказывается явно не достаточным; в связи с изложенным, для повышения точности расчетов и возможностей исследования метода стабилизации напряжения ШР, примем расчет n в зависимости от следующего условия (в полупериоде по 5 с каждой стороны ступени с U=0 В и, соответственно, по 10 во всех остальных ступенях до начала стабилизации):

–  –  –

где L+1 – количество уровней напряжения с учетом ступени U=0 в полупериоде;

рассчитанные n для каждой из ступенчатой кривой показаны в таблице 2.1; для решения данной задачи была разработана и зарегистрирована «Программа расчета количества аналитических промежутков периода равноугловой ступенчатой функции для применения графоаналитического метода определения гармоник ряда Фурье» [32];

–  –  –

5) учитывая симметрию ступенчатых кривых относительно оси абсцисс, нет необходимости производить расчет Ak на всем периоде, достаточно рассмотрения полупериода;

Исходя из учета указанных аспектов (заменяя f р на U р ), получим выражения для определения амплитуды k-й гармоники Uk:

–  –  –

Таким образом, математический аппарат разработанной методики исследования ступенчатых кривых определяется выражениями (1.3, 1.4, 2.23, 2.30, 2.31). Из которых (2.23, 2.30) разработаны автором .

2.3 Исследование ступенчатых кривых. Определение промежутков стабилизации напряжения ступенчатых кривых при расширении центральной ступени и включении дополнительного четвертого источника МФЭП Применив разработанную методику исследования СК, определим зависимости Ku, Uвых, U%() для каждой из рассматриваемых кривых при различных уровнях напряжения от величины входного номинального напряжения инвертора (Uномвх): 120%, 110%, 100%, 90%, 75%, 50%, 25%. При этом =2. Это позволит выявить промежутки стабилизации выходного напряжения при различных уровнях входного напряжения, а также необходимость применения выходного фильтра. Отметим, что Ku для различных уровней напряжений для одной СК одинаков .

Укажем также, что исследований зависимостей Ku, Uвых, U%() ступенчатых кривых в научной литературе обнаружено не было .

Исследование возможностей применения четвертого дополнительного источника МФЭП выражается, прежде всего, в исследовании указанных зависимостей f() при различных уровнях входного напряжения .

Расчет проводился в табличном процессоре Microsoft Excel 2007 .

Полученные результаты (в том числе графики зависимостей для каждой из кривых) приведены в Приложении В .

Сведем полученные значения в обобщенные графики, в которых Ku( = ), U%, 100%Uномвх приводятся значения Uвых, 100%Uномвх = для исследуемых СК при и 0,46875 (Т/2) .

При втором шаге расширения ЦС; для СК3 =0,5 (Т/2) и с увеличением n, данный коэффициент, показывающий отношение к полупериоду, уменьшается и при СК8д составляет =0,4375 (Т/2); в связи с этим, для определения обобщенной зависимости Ku() при различных СК, взято среднее значение, равное 0,46875). Данные графики показаны на рисунках 2.10-2.12 [17] .

Рисунок 2.10 – График зависимостей Ku( = ) и Ku( 0,47 (Т/2)) для различных СК

–  –  –

Учитывая полученные результаты, можно сделать следующие выводы:

1) с увеличением L коэффициент Ku уменьшается; при равноугловом расположении ступеней, Ku12%, т.е. выходит за рамки допустимых значений [18, 77, 219]; при 0,47 (Т/2) у всех СК наблюдается снижение Ku вплоть до 6,96 % (СК7) и 6,90 % (СК8д), что позволяет при формировании напряжения не использовать фильтр на выходе инвертора;

2) при L6 и его дальнейшем повышении, темпы уменьшения Ku снижаются (например, Ku(L=8)=0,99•Ku(L=7), Ku(L=7) = 0,87•Ku(L=6));

3) при равноугловом формировании ступенчатых кривых у всех СК UвыхUном и U% (min ±10%); при увеличении количества ступеней Uвых и U% снижаются;

4) при расширении, Uвых и U% увеличиваются; при этом приближенные пределы стабилизации при Uвх 75%Uномвх следующие:

[0,64 (Т/2); Т/2] (0,64 (Т/2)среднее между СК3 =0,66 (Т/2) и СК8 =0,625 (Т/2)); предел падения напряжения составляет 75% Uномвх, ниже данного предела условие (1.7) не выполняется, если стабилизация производится только методом ШР;

5) при увеличении n точность расчетов Uвых, U% и Ku возрастает;

примем ее достаточной для определения промежутков формирования и стабилизации напряжения для каждой из СК (например, Ku=47,707% при =Т/2 и n=120, Ku = 47,224% при =Т/2 и n=320);

6) при трех МФЭП в качестве основных источников напряжения можно сформировать СК3, СК4 и СК7; из них наихудшими показателями обладает СК4, наилучшими СК7;

7) параметры СК7 и СК8д мало различаются между собой по параметрам уровня и качества напряжения; при = Kuск7=13,71%, Kuск8д=13,35% различие в 2,62% относительно Kuск7, Uвыхск7(100%Uвх)=179,73 В, Uвыхск8д(100%Uвх)=179,54 В – различие в 0,105% относительно Uвыхск7;

при 0,47 (Т/2) Kuск7=6,96%, Kuск8д=6,90% - различие в 0,86% относительно Kuск7; Uвыхск7(100%Uвх)=240,33В, Uвыхск8д(100%Uвх)=240,27 В – различие в 0,025% относительно Uвыхск7;

8) учитывая изложенное в предыдущих пунктах выводов, а также высокие требования СК8д к количеству первичных источников питания (необходимо количество источников больше трех), выберем СК7 для дальнейших исследований в части уточнения зависимостей Ku, Uвых, Uу%() и определения промежутков стабилизации выходного напряжения методом ШР относительно условия (1.7) .

2.4 Уточненное исследование СК7 и определение промежутков стабилизации выходного напряжения при расширении центральной ступени .

Окончательный выбор ступенчатой кривой для формирования и стабилизации выходного напряжения СМ-инвертора ЭТК Для задачи уточненного исследования СК7 увеличим количество разбиений периода. Как уже отмечалось выше, рекомендаций по данному вопросу в литературных источниках найдено не было. В связи с изложенным, увеличим точность исходя из следующего условия: 15 шагов расширения ЦС вместо 5. Для этого увеличим количество разбиений периода до n=840. При этом =/420, =/14, = /210, k = 1, 3, 5, 7 … 43 .

Полученные результаты приведены в Приложении Г и на рисунках 2.13–2.15 .

Рисунок 2.13 – Исследование зависимости Ku СК7 при n=840, =/420, =/14, = /210, k = 1, 3, 5, 7 … 43 .

Показаны промежутки стабилизации при расширении ЦС при Ku12 % и Ku8% Рисунок 2.14 – Исследование зависимостей U%, Uвх СК7 при n=840, =/420, =/14, = /210, k = 1, 3, 5, 7 … 43 Рисунок 2.15 – Исследование зависимостей Uвых, Uвх СК7 при n=840, =/420, =/14, = /210, k = 1, 3, 5, 7 … 43 Учитывая полученные результаты уточненных исследований СК7, можно сделать следующие выводы (=/14, = /210) [17]:

1) при n = 840 против n = 280 точность полученных значений повысилась;

Ku снизился min Ku(n=840) = 5,944 %, min Ku (n=280) = 6,96 %;

2) при [ + 19,5; + 94,9] Ku12% (значения получены с учетом линейного характера изменений между координатами графика), т.е .

Ku( + 19,5)=11,66%, Ku( + 94,9)=11,62%; + 19,5 = = /14 + 19,5/210 = 23/140 рад. = 23/14000 сек. = 1,62 мс.;

+ 94,9 = /14+94,9 /210 = 1099/2100 рад. = 1099/210000 сек. = = 5,23 мс.; данный промежуток показан на рисунке 2.13;

3) при [ + 19,5; + 94,9] Uвых Uвх = 120%Uномвх 302,2 В], Uвых Uвх = 110%Uномвх [216,25 В; 277,01 В], [235,90 В;

Uвых Uвх = 100%Uномвх [196,59 В; 251,83 В], Uвых Uвх = 90%Uномвх [176,93 В; 226,65 В], Uвых Uвх = 75%Uномвх [147,44 В; 188,87 В];

4) при [ + 19,5; + 94,9] U% Uвх = 120%Uномвх 37,36%], U% Uвх = 110%Uномвх [1,71%; 25,91%], [7,23%;

U% Uвх = 100%Uномвх [10,64%; 14,47%], U% Uвх = 90%Uномвх [19,58%; 3,02%], U% Uвх = 75%Uномвх [32,98%; 14,15%];

5) Uвых ( = + 94,9)= 128,1 % от Uвых ( = + 19,5);

Uвых( = + 94,9)= 140,13% от Uвых ( = ); Uвых ( = + +19,5)=109,38% Uвых( = ); Uвых( =)= от =171,68% от Uвых ( = ); Uвых ( = ) = 156,95 % от Uвых ( = + +19,5); Uвых ( = ) = 122,52 % от Uвых ( = + 94,9);

6) при дальнейшем увеличении 1099/2100 Ku (11,62%; 47,163%];

при = Uвых увеличивается до 171,68% от Uвых ( = ), что приводит к необходимости применения выходного фильтра для требовательных к качеству напряжения потребителей;

7) если разделить промежутки расширения ЦС [ + 39; + 52] и [ + 78; + 91] на четыре отрезка каждый и обозначить точки на них с Ku8 %, то получим третий промежуток стабилизации СК7; при этом координаты данных точек следующие: а) первая координата – = + 39 +13 /4= 229/840 рад., 38/140 рад., Ku = 8,436% – 0,491% = 7,945 %, Uвых (100%Uномвх) = 212,262 В + 2,698 В = =214,96 В; б) вторая координата – = + 78 +13 /4= 385/840 рад .

64/140 рад., Ku = 6,957% + 0,839% = 7,996 %, Uвых (100%Uномвх) = = 240,327 В + 2,175 В = 242,502 В; данный промежуток приведен на рисунке 2.13;

8) исходя из изложенного очевидно, что неравноугловое формирование СК имеет более лучшие параметры как по качеству (Ku), так и по уровню (Uвых, U%) выходного напряжения относительно равноуглового; при этом должны выполняться следующие условия: а) начальная ширина ЦС равна = 23/140 рад., б) для нивелирования несовпадения ступенчатой и огибающей кривых желательно выбирать Uвх = 110%Uномвх; обозначим кривую с = 23/140 рад. до начала стабилизации методом ШР как СК7у (ступенчатая кривая с семью уровнями напряжения уточненная);

9) разработаем ступенчатую кривую с Ku8 % с шириной ЦС до начала процесса стабилизации, равной = 38/140 рад.; обозначим данную кривую СК7у2 (ступенчатая кривая с семью уровнями напряжения уточненная с Ku8 %); при этом, расширяя ЦС до = 64/140 рад. возможно увеличить Uвых на 242,502 В/214,96 В = 12,81 % [29, 30];

10) примем СК7у в качестве основной для разработки электротехнического комплекса на основе СМ-инвертора с возможностью комбинированной стабилизации напряжения исходя из следующего:

а) возможности стабилизации СК7у (увеличение U вых на 28,1% при Ku12%) превосходят СК7у2 (увеличение U вых на 12,81% при Ku8%), б) возможность использования СК7у без применения выходного фильтра для потребителей, требования к качеству выходного напряжения определяются неравенством Ku12% или в 5% времени работы электротехнического комплекса;

в) промежуток стабилизации СК7у2 находится внутри промежутка стабилизации СК7у, что возможно учесть в алгоритме управления СМинвертором;

11) распределение гармоник СК7у до начала стабилизации методом ШР показано на рисунке 2.16 (ряд показан для = + 26, что приближено по гармоническому составу к = + 19,5); распределение гармоник СК7у2 до начала стабилизации методом ШР показано на рисунке 2.17 (ряд показан для = + 39, что приближено по гармоническому составу к = + 42,25);

12) при разработке модели СМ-инвертора и алгоритма управления примем шаг стабилизации для СК7у равный /14 = /2940 рад. 3 мкс., что составляет 0,03 % от времени полупериода .

Расчет координат ступеней СК7у и СК7у2 до начала стабилизации методом ШР, и их графики приведены в Приложении Д .

–  –  –

Как видно из рисунка 2.16, значительными по величине амплитуды паразитными гармониками являются следующие: 3, 5, 29, 31, 33. Амплитуды остальных, по сравнению с первой, незначительны .

–  –  –

Как видно из рисунка 2.16, значительными по величине амплитуды паразитными гармониками являются следующие: 3, 7, 9, 35. Амплитуды остальных, по сравнению с первой, незначительны .

–  –  –

1. Выбраны семь ступенчатых кривых разного количества уровней напряжения для исследования вида UN = Uо N (для СК3, СК4, СК5д – СК8д) и UN = Uо 2N1 (для СК4д) .

2. Описан принцип стабилизации выходного напряжения СМ-инвертора ЭТК при работе от трех основных источников МФЭП методами ШР и включения четвертого дополнительного источника МФЭП .

3. Разработана методика исследования ступенчатых кривых, позволяющая проводить исследования кривых при меняющейся ширине ЦС и различных амплитудах ступеней .

4. Исследование ступенчатых кривых показало следующее:

а) с увеличением L коэффициент Ku уменьшается; б) при L6 и его дальнейшем увеличении, темпы уменьшения Ku снижаются (при сравнении (Ku(L=8)))=(Ku(L=7)-0,06%); при сравнении (Ku(L=7)) = (Ku(L=6)-1,01%));

в) при 0,47 (Т/2) ЦС у всех СК наблюдается снижение Ku вплоть до 6,96% (СК7) и 6,90% (СК8д), что позволяет при формировании напряжения не использовать фильтр на выходе инвертора; г) при равноугловом формировании ступенчатых кривых у всех СК UвыхUном и U% (min ±10%); при увеличении количества ступеней Uвых и U% снижаются; д) при расширении, Uвых и U% увеличиваются; при этом приближенные пределы стабилизации при Uвх 75%Uномвх следующие [0,64 (Т/2); Т/2];

е) предел падения напряжения составляет 75% Uномвх, ниже данного предела условие (1.7) не выполняется, если стабилизация производится только методом ШР; ж) при трех МФЭП в качестве основных источников питания можно сформировать СК3, СК4 и СК7; из них наихудшими показателями обладает СК4, наилучшими СК7 .

5. Параметры СК7 и СК8д мало различаются между собой по параметрам уровня и качества напряжения. С другой стороны, СК8д требует первичных источников питания больше трех. СК7 – только три. Поэтому для дальнейшего уточненного исследования выбрана СК7 .

6. Уточненное исследование СК7 показало, что равноугловой метод формирования СК уступает неравноугловому как по уровню напряжения выходного действующего напряжения, так и по его качеству .

7. Определен первый промежуток стабилизации выходного напряжения методом ШР для СК7: при ширине ЦС [23/140; 1099/2100] Ku12%, Uвых Uвх = 100%Uномвх [196,59 В; 251,83 В]. При этом расширение ЦС от 23/140 до 1099/2100 позволяет увеличить величину действующего напряжения на 28,1%. Для сравнения в работах [95, 214] указано только 12% при Кг10% .

8. При дальнейшем расширении ЦС (второй промежуток стабилизации) 1099/2100 Ku (11,62%; 47,163%]; при = Uвых увеличивается на 71,68% от Uвых ( = ). Для сравнения в работах [95, 214] указано только 23% при Кг10% .

Определен третий промежуток стабилизации: при 9 .

[ + 42,25; + 81,25] Ku8%, Uвых(Uвх=100%Uномвх) [214,96 В; 242,502 В]. Следовательно, при данном расширении ЦС действующее значение выходного напряжения возможно увеличить на 12,81 % .

10. Кроме СК7 разработаны ступенчатые кривые СК7у и СК7у2 с начальной шириной ЦС 23/140 рад. и 38/140 рад. соответственно. СК7у принята в качестве основной для разработки электротехнического комплекса на основе СМ-инвертора с возможностью комбинированной стабилизации напряжения исходя из следующего: а) возможности стабилизации СК7у (увеличение U вых на 28,1% при Ku12%) превосходят СК7у2 (увеличение Uвых на 12,81% при Ku8%), б) возможность использования СК7у без применения выходного фильтра для потребителей, требования к качеству выходного напряжения определяются неравенством Ku12% или в 5% времени работы электротехнического комплекса; в) промежуток стабилизации СК7у2 находится внутри промежутка стабилизации СК7у, что возможно учесть в алгоритме управления СМ-инвертором .

11. Определен шаг стабилизации для СК7у равный 3 мкс, что составляет 0,03 % от времени полупериода .

12. При рассмотрении гармонического ряда СК7 (приближенного к СК7у) при = 23/140 рад. значительными по величине амплитуды паразитными гармониками являются следующие: 3, 5, 29, 31, 33. Амплитуды остальных, по сравнению с первой, незначительны .

13. При рассмотрении гармонического ряда СК7 (приближенного к СК7у2) при = + 39 рад. значительными по величине амплитуды паразитными гармониками являются следующие: 3, 7, 9, 35. Амплитуды остальных, по сравнению с первой, незначительны .

14. Возможности увеличения действующего значения напряжения в найденных промежутках стабилизации можно повысить за счет включения четвертого дополнительного источника питания МФЭП необходимых параметров мощности и выходного напряжения .

Глава 3 Разработка принципиальной схемы и имитационной модели электротехнического комплекса на основе СМ-инвертора. Исследование энергетических и массогабаритных характеристик, исследование переходных процессов

3.1 Разработка имитационной модели электротехнического комплекса 3.1.1 Структура модели Разработаем блок-схему модели ЭТК (рисунок 3.1) .

–  –  –

Из рисунка видно, что имитационная модель состоит из трех блоков:

источников питания, инвертора и нагрузки .

В качестве источников питания используются модели МФЭП с учетом особенностей зависимости выходного напряжения от тока .

Стабилизация выходного напряжения в модели инвертора осуществляется путем сравнения уровня выходного напряжения с выбранным опорным .

Модель нагрузок позволяет исследовать работу инвертора в статическом (сопротивление нагрузки Z не меняется) и динамическом режимах (сопротивление нагрузки Z меняется через определенную выдержку времени) .

Нагрузка представлена следующими видами: активной, активно-емкостной и активно-индуктивной .

Важная роль в моделировании и исследовании отведена программированию контроллеров, управляющих названными элементами моделей .

3.1.2 Выбор программной среды имитационного моделирования Определим следующие требования к программным средам имитационного моделирования должна обладать следующими основными возможностями:

1) наглядное представление электрических компонентов и схем;

2) большой выбор моделируемых электрических компонентов, соответствующих реальным образцам;

3) моделирование работы различного типа МК;

4) работа МК по алгоритмам разработанных программ управления [165];

5) высокая точность расчетов и относительная их быстрота;

6) интуитивно-понятный интерфейс .

В настоящее время существует множество имитационных сред, позволяющих моделировать работу электрических схем. Основные из них, представленные в России: Electronics Workbench, Proteus ISIS, MatLAB Simulink, LTspice, Multisim, Microcap .

Все рассмотренные СИМ, исключая Proteus ISIS, обладают основным недостатком в сложности моделирования контроллеров, включая их программирование .

В связи с изложенным, в качестве СИМ был выбран программный комплекс Proteus ISIS, удовлетворяющий вышеназванным требованиям к СИМ .

СИМ Proteus ISIS разработана фирмой Labcenter Electronics (Великобритания) и представляет собой систему схемотехнического моделирования, базирующуюся на основе моделей электронных компонентов принятых в PSpice (разработана на основе ядра PSpice3F5 университета Berkeley) [146, 268]. СИМ Proteus ISIS может моделировать работу различных контроллеров. В числе прочих: ATMega, 8051, ARM7, AVR, Motorola, PIC, MSP430, Basic Stamp. Указанная СИМ включает в себя более 6000 аналоговых и цифровых моделей устройств (компонентов) [206]. Библиотека компонентов содержит справочные данные .

3.1.3 Разработка методики моделирования моделей МФЭП с заданными ВАХ в СИМ Proteus ISIS 3.1.3.1 Разработка системы уравнений для имитационной модели МФЭП Методики, позволяющей моделировать МФЭП необходимого напряжения и мощности, имеющей те же зависимости, что и у современных образцов, при рассмотрении научных источников найдено не было. В том числе в СИМ Proteus ISIS. В статье [108] описана модель МФЭП и показана схема модели в системе MatLAB. Однако главный упор сделан на зависимость выходных параметров напряжения МФЭП от освещенности. Алгоритм моделирования МФЭП также не поясняется. Другие модели [227, 235, 260, 261, 264, 266] являются исследованием работы различных полупроводниковых кристаллов в МФЭП. В связи с этим возникла необходимость в разработке математической и имитационной модели МФЭП в соответствии с параметрами современных образцов (т.к. в СИМ Proteus ISIS примитива МФЭП не имеется) .

Важной особенностью при моделировании и исследовании МФЭП являются их зависимость от выходного тока и освещенности [9, 19, 141] .

Типовые характеристики МФЭП показаны на рисунках 3.2 (зависимость выходной мощности от освещенности) и 3.3 (вольт-амперная характеристика) [9, 19, 108, 141] .

Рисунок 3.2 – Зависимость выходной мощности МФЭП от освещенности Зависимость выходной мощности от уровня освещенности является линейной [9, 108, 141] и учитывается при выборе номинального значения напряжения .

Рисунок 3.3 – Вольт-амперная характеристика МФЭП МФЭП может работать при любой комбинации напряжения и тока, расположенных на его ВАХ [255] .

Уровни тока и напряжения модуля в определенный момент времени зависят от электрических характеристик цепи, к которой данный модуль подключен .

Напряжение, при котором ток равен нулю, называется напряжением холостого хода (Uхх) [19, 76]. С другой стороны, ток, при котором напряжение равно нулю, называется током короткого замыкания (Iкз). В этих крайних точках ВАХ мощность МФЭП равна нулю [262, 256, 269]. Лучшее сочетание тока и напряжения называется точкой максимальной мощности [254] .

Соответствующие напряжение и ток обозначаются как Uном (номинальное напряжение) и Iном (номинальный ток). Именно для этой точки определяются номинальная мощность (Pном) и КПД МФЭП [76, 270]. Названные параметры (Uхх, Iкз, Uном, Iном, Pном) в обязательном порядке указываются производителями на корпусах МФЭП .

Из ВАХ рисунка 3.3 видно, что при росте тока нагрузки МФЭП, напряжение на его выходе медленно снижается до точки с Iном. При токе, большем Iном, напряжение на выходе начинает резко снижаться до нуля (в точке Iкз) [9, 108, 141] .

Следовательно, для упрощения моделирования кривая ВАХ (рисунок 3.2) может быть эквивалентно заменена двумя прямыми вида f(x) = kx + b, пересекающимися в точке (Iном, Uном) .

Подобная замена показана на рисунке 3.3 .

Рисунок 3.3 – Вольт-амперная характеристика МФЭП и ее эквивалентная замена двумя прямыми вида f(x) = kx + b Таким образом, система уравнений для имитационной модели МФЭП будет иметь следующий вид:

–  –  –

Составим модель МФЭП для СИМ Proteus ISIS .

Примем номинальное значение выходного напряжения четвертого дополнительного источника МФЭП равным 10% от 310 В. При разработке промышленных образцов данное значение может быть увеличено .

Учитывая параметры СК7у, изложенные во второй главе, уровни напряжений МФЭП будут следующие:

–  –  –

108, 141], а также в соответствии с действующими нормами качества электроэнергии [74, 75, 77], результатами исследования СК7у, большей наглядности работы инвертора в режиме стабилизации напряжения примем:

–  –  –

Параметры ВАХ k1, k2, b1, b2 находятся из выражений (3.5 - 3.8) .

Для удобства расчета параметров МФЭП была разработана на языке высокого уровня Delphi 6.0 и зарегистрирована «Программа расчета параметров моделируемого модуля фотоэлектрических элементов» [24]. Рассчитанные значения указаны в таблице 3.1. ВАХ разработанных МФЭП показаны на рисунке 3.4 .

–  –  –

Рисунок 3.4 – Эквивалентные ВАХ моделируемых МФЭП .

Ось ординат – выходное напряжение МФЭП, В; ось абцисс – выходной ток МФЭП, А На основании полученных уравнений и ВАХ разработаем модели МФЭП1-МФЭП4 в СИМ Proteus ISIS .

3.1.3.2 Разработка структурной и принципиальной схемы имитационной модели МФЭП

Выражение (3.1) имеет следующий физический смысл:

–  –  –

Из (3.14) и (3.15) следует, что МФЭП может быть представлен двумя ветвями с источником ЭДС и резистором каждая. Обе ветви соединяются параллельно, источник и резистор в каждой из ветвей соединяются последовательно. При этом включение ветвей на модулятор зависит от тока нагрузки (выражения (3.14, 3.15)). Подобная схема показана на рисунке 3.5 .

Рисунок 3.5 – Структурная схема МФЭП с использованием контроллера

Из рисунка 3.6 видно, что контроллер включает идеальные ключи ИК1п и ИК2п (один ключ замкнут, один разомкнут) в зависимости от выходного тока (поступает от датчика тока) согласно выражений (3.14) и (3.15). Диод VD препятствует движению тока в обратном направлении и необходимость его применения обусловлена полупроводниковым характером МФЭП. Блок-схема алгоритма управления МФЭП показана на рисунке 3.6 .

Рисунок 3.6 – Блок-схема алгоритма управления МФЭП

Подача управляющего сигнала к силовым ключам в данном алгоритме осуществляется в зависимости от заданного условия сравнения величины тока I на выходе МФЭП и номинального тока Iном .

Для разработки имитационной модели по схеме рисунков 3.1 и 3.5 в СИМ Proteus ISIS имеются все необходимые средства. Вместе с тем существует возможность моделирования МФЭП без использования контроллеров, что позволяет уменьшить время обработки расчетов СИМ Proteus ISIS (уменьшает количество контроллеров на четыре штуки – по одному на каждый МФЭП). Это возможно сделать, применяя примитивы управляемых резисторов (меняют свое сопротивление в зависимости от величины тока (управляются током) или напряжения (управляются напряжением)) и управляемых ЭДС (управляются также от тока или напряжения) [63, 118] .

Разработанная принципиальная схема в среде СИМ Proteus ISIS показана на рисунке 3.7. Схема показана для модели МФЭП1. Схемы для МФЭП2МФЭП4 различаются только параметрами примитивов относительно схемы МФЭП1 .

Рисунок 3.7 – Принципиальная схема МФЭП в СИМ Proteus ISIS с использованием управляемых резисторов и управляемой ЭДС (показана схема МФЭП1) В схеме управляемые резисторы R1cn, R2cn (где n – номер МФЭП)) меняют свое сопротивление в зависимости от тока на выходе МФЭП при его прохождении по измерительным частям Изм1 и Изм2 соответственно .

Отметим также, что измерительные части управляемых резисторов (УР) имеют нулевое сопротивление. В данном случае выбраны УР, управляемые током .

Управляемый источник En (УИЭДС), управляемый напряжением, меняет значение величины ЭДС в зависимости от напряжения на измерительной части Изм3. Измерительная часть Изм3 соединена параллельно с цепью управления Rgn-Gn-R2Cn. Отметим, что измерительная цепь Изм3 имеет бесконечное сопротивление. Изменение напряжения на выходе цепи управления происходит из-за изменения сопротивления R2cn. Применение батареи G необходимо, т.к .

выбран источник УИЭДС, управляемый напряжением [251] .

При этом использованы следующие примитивы в СИМ Proteus ISIS:

1) R1cn, R2cn – Current control resistor model (CCR), из библиотеки Modeling primitives; 2) En – Voltage controlled voltage source model (VCVS) – из библиотеки Modeling primitives; 3) Egn – DC voltage source (DCVS) – из библиотеки Simulator primitives; 4) Rgn – Generic resistor symbol (GR) – из библиотеки Resistors; 5) VD – Generic diode (GD) - из библиотеки Diodes;

6) PORT(+), PORT(-) - выходы МФЭП (инструмент Terminals mode) .

Таким образом, схема модели МФЭП полностью удовлетворяет условиям (3.14) и (3.15) .

Для удобства расположения элементов на основной схеме применен принцип вложенных схемных блоков (инструмент Subcircuit Mode СИМ Proteus ISIS). Таким образом, каждый из модулей ФЭП представлен в виде двухполюсника с выводами PORT(+), PORT(-). Названия выводов блока двухполюсника при этом должны соответствовать названиям выводов вложенной схемы – рисунки 3.7, 3.8. Подобный принцип позволяет упростить общую схему, упорядочить, ввести модульность элементов и придать ей больший смысловой и логический порядок .

Рисунок 3.8 – Схема МФЭП в СИМ Proteus ISIS с использованием инструмента Subcircuit Mode

–  –  –

где U3 – напряжение на измерительной цепи Изм3 УЭДС, В, GAIN – коэффициент усиления напряжения УЭДС (параметр примитива УЭДС в СИМ Proteus ISIS; безразмерная величина) .

Определим параметры R1cn .

–  –  –

где n – номер МФЭП, k1, k2 – коэффициенты МФЭП согласно условиям таблицы 3.1, IOFF1 - ток до которого R1cn имеет сопротивление ROFF, ION1 - ток при котором (и более) R1cn имеет сопротивление RON .

Определим параметры R2cn .

Исходя из схемы рисунка 3.7:

–  –  –

Таким образом, математический аппарат разработанной методики моделирования моделей МФЭП с заданными ВАХ в СИМ Proteus ISIS определяется следующими выражениями (3.1, 3.5-3.8, 3.10-3.13, 3.15-3.18, 3.20) .

Все указанные выражения разработаны автором .

Для удобства расчета параметров примитивов моделирования МФЭП в СИМ Proteus ISIS была разработана на языке высокого уровня Delphi 6.0 и зарегистрирована «Программа расчета параметров примитивов СИМ Proteus ISIS, используемых для моделирования МФЭП» [25, 63, 118] .

Полученные значения параметров примитивов СИМ Proteus ISIS приведены в Приложении Ж. Схемы МФЭП2 – МФЭП4 показаны в Приложении И .

3.1.4 Разработка имитационной модели нагрузки инвертора

–  –  –

где Im - модуль комплекса амплитудного значения тока нагрузки, А, для каждой из ветвей нагрузки Im соответствует ImНx выражения (3.21), UmЦС - модуль комплекса амплитудного значения напряжения ЦС (равен сумме напряжений МФЭП при данном токе в соответствии с ВАХ), В, Z - модуль комплексного сопротивления ветви нагрузки, Ом .

Примем последовательное соединение сопротивления, индуктивности и емкости в каждой из ветви нагрузки в зависимости от ее вида (как в работе [99]). Соответственно, в полностью активной нагрузке Z = R, активноиндуктивной Z = R +XL, активно-емкостной Z = R +XC .

Определим параметры сопротивлений, индуктивностей и емкостей элементов ветвей нагрузки .

Известно [42], что (3.23) Z= Re Z + Im Z,

–  –  –

где – круговая частота, c-1, f – частота выходного напряжения (тока), Гц; f=50 Гц .

Полученные значения Z, R, L и С ветвей нагрузки в зависимости от вида приведены в Приложении К. Также отметим, что расчет ветвей проводился по принципу, когда для моделирования заданного уровня тока необходимо включение следующей ветви, при этом предыдущая отключается. Этот же принцип применим при разработке принципиальной схемы нагрузки .

Отметим, что задача моделирования блоков нагрузки с рассчитанными выше параметрами – показать работу МФЭП в соответствии с рассчитанными ВАХ, а также падение напряжения на инверторе при увеличении тока. При реальном физическом моделировании инвертора и МФЭП ток нагрузки не должен превышать (Iнагр)(IкзМФЭП1=19,98А). Превышение данного значения может привести к повреждению МФЭП .

Разработана программа расчета параметров ветвей нагрузки в зависимости от процента мощности инвертора при различных tgф [21] .

Исходя из изложенного, разработанная блок-схема нагрузки будет иметь вид, показанный на рисунке 3.9 .

Рисунок 3.9 – Общая блок-схема соединения ветвей блока нагрузки

На рисунке показана общая блок-схема нагрузки. Модели активной, активно-индуктивной и активно-емкостной нагрузок тождественны: элементы Z0 - Z7 заменяются на элементы R, RL, RC соответственно. Каждая ветвь может быть включена отдельно кнопкой SBв0-SBв7 или контролером управления при замыкании идеальных ключей ИК0-ИК7 (в динамическом режиме работы). Динамический режим работы включается кнопкой SBвклалг .

Кнопка SBвых подключает блок нагрузки к выходу инвертора. Схема соединения блоков нагрузок с инвертором показана на рисунке 3.10 .

Рисунок 3.10 – Схема соединения блоков нагрузки с инвертором

Перейдем к разработке принципиальной схемы нагрузки в СИМ Proteus ISIS .

В качестве управляющего контроллера выберем микроконтроллер ATmega8 фирмы Atmel Corporation (США) [249] как быстродействующий (для поставленных в работе задач), достаточно недорогой (при промышленном производстве или физическом моделировании), надежный, построенный на передовой AVRa RISC архитектуре, программируемый, имеющий внутреннюю flash-память, достаточно распространенный. Данный контроллер содержится в базе примитивом СИМ Proteus ISIS .

Нагрузки по видам объединены в блоки с помощью инструмента Subcircuit Mode (рисунок 3.11) и подключаются к инвертору согласно схемы рисунка 3.10 .

Рисунок 3.11 – Схемы блоков нагрузки ЭТК в СИМ Proteus ISIS с использованием инструмента Subcircuit Mode На рисунке кнопки SBvih A, SBvih AI, SBvih AE, (т .

е. SBвых) – кнопки подключения блока нагрузок к выходу инвертора. SW1 – SW8 – кнопки замыкания ветвей нагрузки вручную (ручной режим работы). OUT_L, OUT_R – выход блока нагрузок. Данные выходы подключены по схеме, изображенной на рисунке 3.10. A, AI, AE – вид блока нагрузок (активная, активно-индуктивная, активно-емкостная соответственно) .

В каждом блоке модели находятся управляющий контроллер (на каждый блок свой) и схема ветвей с нагрузками. Управляющий контроллер с назначением выводов, а также принципиальные электрические схемы ветвей нагрузок показаны в Приложении Л .

Учитывая вышеизложенные требования к порядку включения/отключения ветвей нагрузки, был разработан соответствующий алгоритм работы нагрузки в динамическом режиме. В соответствии с данным алгоритмом была разработана программа управления нагрузкой в динамическом режиме [26]. Данная программа написана на языке программирования высокого уровня – С («Си»). Указанной программой программируется после компиляции управляющий контроллер .

Алгоритм управления ветвями для каждого из видов нагрузок (А, АИ, АЕ) выбран одинаковым, т.к. имеется сходство поставленных задач и одинаковость расположения ветвей .

Блок схема алгоритма управления нагрузки в динамическом режиме работы приведена в Приложении М. Разработанная программа управления зарегистрирована в Роспатенте [26] .

Время подачи управляющего сигнала на ветвь принято 100 мс – т.е. пять периодов при частоте 50 Гц. Данная выдержка времени выбрана для более удобного анализа режимов работы при различных нагрузках.

Время начала подачи и исчезновения управляющего сигнала на ИК практически мгновенно:

около 1/16 мкс .

Результаты работы СМ-инвертора с блоками нагрузки в статическом и динамическом режимах приведены в главе 4 .

3.1.5 Выбор общей схемы СМ-инвертора

Схемы ШИМ-инверторов (например, [11, 56, 69, 80, 93, 111, 114, 190, 193, 194, 202, 212, 226]) не могут быть использованы для выполнения задач данной работы. Наибольший интерес при выборе схемы СМ-инвертора представляют работы [87, 95, 153, 154, 214, 232, 233] .

Подходы к построению схем инверторов, изложенных в указанных работах, можно разделить условно на два: 1) простое построение модулятора (рисунок 3.12) [214, 232]; 2) различные схемные решения многоуровневых инверторов [87, 95, 153, 214, 233] (рисунок 3.13). Здесь под модулятором подразумевается блок, включающий/отключающий источники напряжения (тока) от блока инвертирующего моста .

Преимуществом схем рисунка 3.13 являются большие возможности для рекуперации энергии [214]. Недостатком: более низкий КПД, необходимость использования большего количества силовых ключей и диодов - на два больше, чем в схеме рисунка 3.12 (например, для 4-х источников необходимы 10 ключей, для схемы рисунка 3.12 – 8 ключей), более сложная система управления силовыми ключами .

Исходя из изложенного, в качестве общей схемы построения СМинвертора выберем схему рисунка 3.12 [15, 63]. При этом выберем простую схему модулятора: вход питания - силовой ключ – диод (соединенный параллельно ключу и входу питания) .

Рисунок 3.12 – Блок-схема инвертора с совмещением модулятора и моста (для четырех источников питания) .

Км, К – силовые ключи .

Рисунок 3.13 – Блок-схемы многоуровневых инверторов: а) для четырех источников питания, б) для двух источников питания .

Км, К – силовые ключи .

Разработку принципиальной схемы СМ-инвертора и ее моделирование в СИМ Proteus ISIS разделим на два этапа [63]: 1) моделирование схемы модулятора; 2) моделирование схемы моста инвертора .

Отметим также отсутствие готовых решений схем модулятора и моста СМ-инвертора в СИМ Proteus ISIS .

3.1.6 Разработка и моделирование схемы модулятора Рассмотрим разработку и моделирование схемы модулятора .

В общем случае схема модулятора показана на рисунке 3.12. При выборе типа силовых транзисторов, схемы управления ими и ее соединения с контроллером было проанализировано множество вариантов. Рассмотрев современные модели транзисторов IGBT [8, 53, 72, 88, 156, 168, 177, 240, 245], их драйверов управления [36, 37, 44, 52, 62, 228, 246], транзисторов MOSFET [54, 73, 142, 156, 209, 245] и их драйверов управления [37, 44, 106, 246] в качестве силового ключа (КМ1 – КМ4, рисунок 3.13), был выбран N-канальный транзистор IGBT 4-го поколения IRG4BC30U фирмы International Rectifier (США) .

Его выбор был обусловлен следующими причинами: 1) сложности в проектировании и наладке стабильной работы четырех последовательно соединенных транзисторов; 2) малая база элементов новейших IGBT и MOSFET в СИМ Proteus ISIS (выбран IGBT 4-го поколения, а не 6-го);

3) невозможность применения для задач работы модулятора новейших драйверов управления, отсутствующих в базе СИМ Proteus ISIS; 4) управление IGBT напряжением; 5) параметры IGBT мало зависят от температуры; 6) низкое сопротивление канала CE при открытии; 7) быстрая скорость переключения (до 200 кГц); 8) высокие рабочие напряжения при больших линейных и нагрузочных изменениях, тяжлых рабочих циклах и низких выходных мощностях; 9) достаточная распространенность (доступность) транзисторов данной марки; 10) возможность пропускать ток до 16 А включительно (учитывая выходную мощность инвертора [83]); 11) несмотря на некоторое моральное устаревание, выбранный IGBT [259] и схема управления имеют высокие энергетические характеристики .

В качестве диодов, шунтирующих силовые ключи модулятора, выбраны быстродействующие кремниевые силовые выпрямительные диоды HFA140NH60R фирмы International Rectifier (США) [256]. Выбор данного типа диодов обусловлен (несмотря на новейшие образцы [54, 168, 245]) условиями схемы и нахождением модели данного типа диода в базе СИМ Proteus ISIS .

При разработке схемы передачи управляющего сигнала на ключи модулятора возникли сложности с применением драйверов главным образом из-за последовательного соединения управляемых транзисторов и специфики работы СМ-инвертора, а также некоторыми ограничениями СИМ Proteus ISIS (в базе нет моделей современных драйверов). В вязи с этим, в качестве системы передачи управляющего сигнала была выбрана схема с одноканальным оптроном (по одной на каждый ключ) [16, 63]. На рисунке 3.14 показан блок ключ-МФЭП (для МФЭП1) в СИМ Proteus ISIS .

В качестве источников реактивной мощности инвертора установлены конденсаторы: параллельно выходу каждого из МФЭП, а также выходу инвертора. Расчет их параметров не входит в задачи данной работы, равно, как и их учет в последующих исследованиях характеристик инвертора .

Рисунок 3.14 – Принципиальная схема блока модулятора ключ-МФЭП (для МФЭП1) Управляющий сигнал от контроллера поступает на вход L оптрона U, внутренний транзистор которого открывается (выводы 4, 5 оптрона U) .

Это позволяет получить открывающее напряжение базе VT2 (цепь: GB – U(4.5) – R2). После открытия VT2, создается потенциал на затворе VT1 (цепь: GB – VT2 – R3). VT1 открывается – МФЭП подключается к мосту инвертора. При пропадании управляющего напряжения на L, VT оптрона U, VT2, VT1 закрываются, МФЭП отключается от моста инвертора. Здесь GB – источник напряжения (источник питания управляющих цепей). При выбранных величинах сопротивлений R2 = 2 кОм, R3 = 1 кОм, принимаем UGB = 12 В .

Токоограничивающий R1 примем равным 50 Ом (данного значения достаточно для открытия транзистора оптрона U при подаче управляющего логического напряжения на L) .

В качестве оптрона в СИМ Proteus ISIS выбрана модель Optocoupler-NPN из библиотеки Optoelectronics Optocouplers. Данная модель является общей моделью одноканального оптрона NPN типа. Других оптронов NPN в базе указанной СИМ не имеется. Однако параметры данной модели очень схожи с действующими элементами оптронов типа CNY17-2 (или им подобным) фирмы Avago Technologies (США) [252], которые, при физическом моделировании схемы легко могут заменить обобщенную модель СИМ .

В качестве управляющего транзистора выбран распространенный кремниевый биполярный N-P-N транзистор 2N5551 фирмы ON Semiconductor (США) [247] .

Разработанная схема модулятора вместе с блоками МФЭП в СИМ Proteus ISIS приведена в Приложении Н .

3.1.7 Разработка и моделирование схемы моста инвертора

Рассмотрим разработку и моделирование схемы моста инвертора .

После проработки различных вариантов применения силовых транзисторов и схем управления ими [8, 37, 52, 54, 66, 88, 106, 240, 245] и, учитывая возможности моделирования СИМ Proteus ISIS, выбор был остановлен на быстродействующих MOSFET транзисторах N-типа с индуцированным каналом марки IRFPS37N50A фирмы International Rectifier (США). При этом в качестве системы управления выбраны драйверы с независимыми выходными каналами нижнего и верхнего уровней IR2101 той же фирмы. Выбор данного транзистора и драйвера управления обусловлен следующими причинами: 1) высокие энергетические характеристики как транзистора, так и драйвера [257, 258]; 2) наличие соответствующих моделей данных элементов в СИМ Proteus ISIS; 3) наличие типовых схем соединения драйвера с ключом [257, 258]; 4) способность транзисторов MOSFET к перегрузкам; 5) достаточно высокая доступность в продаже указанных элементов; 6) нечувствительность к отрицательным напряжениям драйвера при переходных процессах [257]; 7) высокая стойкость драйвера к скорости нарастания напряжения [257]; 8) выходы драйверов отличаются высоким импульсным током буферного каскада, что выполнено для минимизации встречной проводимости драйвера .

Разработанная принципиальная схема моста инвертора [63] показана на рисунке 3.15 .

Схема моста состоит из четырех транзисторов VT5 – VT8 (IRFPS37N50A) работающих в режиме силовых ключей. Управляющий сигнал поступает от контроллера на микросхемы - драйверы управления U5, U6 (IR2101), далее, через элементы согласования R13 – R16, C1 – C2, VD 5 – VD 6 (1N4005) к силовым ключам VT5 – VT8 следующим образом. При подаче положительного (т.е. относительно -GND) напряжения на вход (2) U5 открывается транзистор VT 5. Вход (2) U5 соединен со входом (3) U6, то U6 подает напряжение открытия на VT8, который открывается. Таким образом, верхнее плечо моста открыто (положительная полуволна). И наоборот, при подаче управляющего сигнала (через промежуток времени равный половине периода, т.е. 0,01 с) от контроллера на входы (3) U5, (2) U6 соответственно открываются VT7, VT6 .

При этом напряжение на входы (2) U5, (3) U6 прекращает подаваться (это происходит до начала подачи управляющего напряжения на (3) U5, (2) U6) .

Источник постоянного напряжения GB5 необходим для создания разности потенциалов на VT5 – VT8 между затвором и истоком для их открытия .

Выберем управляющий контроллер для задачи управления модулятором и мостом инвертора .

Данный контроллер должен отвечать следующим требованиям: 1) для минимизации схемы, разработки комплексного управления СМ-инвертором один контроллер должен управлять и модулятором и мостом; 2) должен быть программируемым и иметь постоянную помять для запоминания программы управления; 3) возможность получения и обработки извне аналогового сигнала (встроенный АЦП); 4) быть в базе СИМ Proteus ISIS; 5) быть реально существующей моделью контроллера (для проведения физического эксперимента и использования схемы в реальных условиях); 6) быть достаточно быстродействующим для переключения ключей СМ-инвертора; 7) быть распространенным в продаже и достаточно недорогим; 8) иметь возможность менять режимы работы в зависимости от положения кнопок управления (замкнуто – один режим/алгоритм, разомкнуто - другой); 9) иметь возможность ввода команд для изменения параметров (например, времени задержки открытия транзисторов) .

Всем этим требованиям в полной мере удовлетворяет уже названный выше микроконтроллер ATmega8 фирмы Atmel Corporation (США) [249], выбранный в качестве основного контроллера управления СМ-инвертором .

Рисунок 3.15 – Схема моста СМ-инвертора в СИМ Proteus ISIS

Схема выводов контроллера управления СМ-инвертора, терминала ввода команд, кнопок управления, датчика выходного напряжения в СИМ Proteus ISIS и описание их работы приведены в Приложении П .

Вопросы расчета обратных токов от индуктивного типа нагрузки (токов рекуперации), возможности их появления и вызываемых ими перенапряжений в СМ-инверторе ЭТК, равно как и разработка и расчет параметров схемных решений для защиты от указанных перенапряжений в задачи данной диссертационной работы не входят. Общие рекомендации по защите от сверхтоков и перенапряжений изложены в подглаве 3.2.2.6. Из указанных работ в подглаве 3.2.2.6 по данному вопросу наиболее интересна работа [140] .

3.1.8 Разработка алгоритма управления СМ-инвертором ЭТК

Разработаем алгоритм управления СМ-инвертором ЭТК, отвечающий следующим требованиям:

1) требования задач исследования (несколько режимов работы со стабилизацией выходного напряжения и без; заданные электрические параметры инвертора); 2) требования главы 2 (выражение (2.23); выбранная в качестве основной для формирования напряжения ступенчатая кривая СК7у);

3) требования главы 3 (разработанная принципиальная схема СМ-инвертора в том числе в СИМ Proteus ISIS); 4) работа с обратной связью по уровню выходного напряжения; 5) возможность задания шага стабилизации .

Учитывая изложенное, обобщенная блок-схема разработанного алгоритма управления инвертором будет иметь вид, показанный на рисунке 3.16 .

Выбор режима работы инвертора может осуществляться программным (например, программа предлагает выбор режима) или аппаратным способами (при помощи переключателей/кнопок управления). Описание режимов работы приведено на рисунке 3.16 .

Рисунок 3.16 – Блок-схема алгоритма управления СМ-инветором ЭТК(в обобщенном виде)

Алгоритм для каждого из режимов работы разработан исходя из схемы инвертора, выбора языка программирования, обозначения и выбора переменных. Полное описание разработанного алгоритма управления СМинвертором приведено в Приложении Р .

В соответствии с разработанным алгоритмом и выбранной формой выходного напряжения СК7у была составлена программа управления для микроконтроллера. Программа написана на языке программирования высокого уровня – С («Си»). Указанной программой программируется после компиляции управляющий контроллер. На данную программу получено свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ [28] .

Также разработана и зарегистрирована программа управления инвертором при начальной форме выходного напряжения СК7 [27] .

Данная программа управления может быть использована для дальнейшего исследования равноугловых ступенчатых кривых в будущих исследованиях .

В дальнейшем под программой управления разработанного СМинвертора обозначается только программа с формой выходного напряжения СК7у .

Работа транзисторов VT1-VT8 (рисунки 3.14-3.15, Приложение Н) приведена на рисунке 3.17 .

Рисунок 3.17 – График работы транзисторов СМ-инвертора ЭТК .

Ось абцисс – угол работы транзисторов, рад .

На данном рисунке показан график работы транзисторов TV1-TV8 до начала стабилизации методом ШР .

Значения углов открытия/закрытия транзисторов СМ-инвертора приведены в Приложении С .

Результаты работы программы управления СМ-инвертором ЭТК изложены в главе 4 .

3.1.9 Расстановка приборов измерения в имитационной модели ЭТК Необходимые приборы измерения параметров напряжения, тока и мощности выходов МФЭП, модулятора и СМ-инвертора приведены в таблице

3.2. Установка приборов в таком порядке позволила бы в полной мере зафиксировать значения параметров выходных напряжений МФЭП и СМинвертора .

Таблица 3.2 – Необходимые приборы измерения № Элемент схемы

–  –  –

Однако при расстановке приборов пришлось столкнуться со следующими существенными ограничениями СИМ Proteus ISIS [120]:

1) в данной СИМ не имеется ваттметра, варметра, измерителя полной мощности и измерителя коэффициента мощности;

2) имеющиеся вольтметры и амперметры постоянного тока (библиотеки Virtual instruments, Voltage probe, Current probe) показывают только мгновенные значения; возможности измерения средних значений за период нет, вследствие чего они могут быть использованы только как индикаторные (исключение – вольтметры и амперметры постоянного тока выходов МФЭП);

3) имеющиеся вольтметры и амперметры переменного тока (библиотеки Virtual instruments, Voltage probe, Current probe) показывают только мгновенные значения; возможности измерения действующих значений переменного напряжения и тока нет; более того, при их установке на выход СМ-инвертора возникает ошибка и продолжение моделирования работы схемы становится невозможным;

4) применение анализаторов выходного сигнала (библиотека Simulation Graph Analogue analysis; в данном случае напряжения) и спектра Фурье (библиотека Simulation Graph Fourier analysis) достаточно удобно и позволяет: а) полностью отказаться от применения виртуального осциллографа;

б) измерять амплитуды и форму ступеней выходного напряжения; в) получить информацию о спектре Фурье выходного напряжения .

3.2 Исследование энергетических и массогабаритных характеристик, исследование переходных процессов разработанного СМ-инвертора ЭТК 3.2.1 Разработка методики исследования КПД СМ-инвертора ЭТК при стабилизации выходного напряжения методом ШР. Результаты исследования Разработаем методику исследования КПД СМ-инвертора ЭТК и на ее основе определим зависимость коэффициента полезного действия СМинвертора от ширины ЦС. Для этого примем следующие условия и допущения:

при расчетах пренебрежем внутренними емкостями и 1) индуктивностями силовых ключей и диодов (вследствие их чрезвычайно малой величины и малого влияния на показатели КПД), а также соединительных проводов (полагая, что их сечения достаточно для тока и длина мала и значительно не увеличивает их сопротивление);

2) исследование проведем при работе от трех источников МФЭП без стабилизации с помощью четвертого дополнительного;

3) при расчетах пренебрежем потерями переключения внутренних диодов MOSFET и IGBT (элементы выбраны быстродействующими и вследствие малой частоты переключения (50 Гц) потери переключения на внутренних диодах очень малы [134, 214]);

4) исследование проведем при полностью активной нагрузке, при этом не будем учитывать падение напряжения МФЭП при возрастании тока нагрузки;

5) исследование зависимостей КПД должно быть проведено для различных уровней потребляемых мощностей нагрузок;

6) исследование проведем при температуре 25 °C, что позволяет отказаться от температурных коэффициентов [214];

7) примем максимальную мощность нагрузки равной Pнагр=3000 Вт, при амплитудном выходном однофазном переменном напряжении инвертора 310 В 50 Гц;

8) при расчете мощности, отдаваемой в нагрузку примем неизменность выходного напряжения; при расчетах будем использовать его амплитудное значение, равное 310 В; величина тока нагрузки при расчетах также принята в виде амплитудной величины .

Учитывая разработанную схему, общие потери в инверторе будут равны:

–  –  –

где Pinv – общие потери в инверторе, Вт, Pmodulator – общие потери в модуляторе, Вт, Pbridge – общие потери в транзисторах моста, Вт .

Модулятор состоит из ключей транзисторов IGBT и шунтирующих их диодов, поэтому потери в нем будут равны:

Pmodulator = =1(PVT IGBTi + PVDi ), (3.29) где PVT IGBTi – потери в i-м транзисторе модулятора (VT1-VT3), Вт, PVDi – потери в i-м диоде модулятора (VD1-VD3), Вт .

Потери в каждом транзисторе модулятора равны:

–  –  –

где PSS IGBTi – потери проводимости в транзисторе модулятора, Вт, PSW IGBTi – потери коммутации в транзисторе модулятора, Вт .

Потери проводимости в транзисторе модулятора (IGBT) равны [214]:

–  –  –

где ILOAD – величина выходного тока инвертора, А, VCE ON – падение напряжения на включенном IGBT, VCE ON = 1,95 В [259], Di – коэффициент заполнения графика работы (величина, обратная скважности

S) i-го транзистора,

–  –  –

где t ONi – время работы i-го транзистора в открытом состоянии за время полупериода, с, T – период работы инвертора, T = 0,02 c, T/2 – полупериод работы инвертора, T/2 = 0,01 c .

Потери коммутации в транзисторе модулятора (IGBT) равны [134]:

–  –  –

где Np – количество ступеней в периоде, Np = 28, Fu – частота выходного напряжения инвертора, Fu = 50 Гц .

Потери в диодах модулятора (VD1-VD3) равны [214]:

–  –  –

где Pconi – потери диода проводимости в отрытом состоянии, Вт, Pcoffi – потери диода проводимости в закрытом состоянии, Вт, Pvdswi – потери диода при переключении, Вт .

При этом указанные потери будут равны [214]:

–  –  –

где Vfm – максимальное прямое падение напряжения на диоде, Vfm = 1,3 В [256], If – прямой ток через диод; равен току нагрузки инвертора ILOAD, А, t ONi, t OFFi – соответственно время включения и выключения диода, с; т.к. диоды шунтируют транзисторы, то их время открытия/закрытия совпадает,

–  –  –

где PSS MOSFETi – потери проводимости в транзисторе моста, Вт, PSW MOSFETi – потери коммутации в транзисторе моста, Вт, i = 2 – количество включенных транзисторов моста за половину периода .

Потери проводимости в транзисторе моста MOSFET равны [214]:

PSS MOSFET = ILOAD R ds ON Dbi, (3.39) R ds ON где – сопротивление транзистора в открытом состоянии, R ds ON = 0,13 Ом [258], Dbi– коэффициент заполнения i-го транзистора моста; т.к. половину периода включено два транзистора поплечно, то Dbi = 1 .

Из ряда методик расчета потерь коммутации транзисторов MOSFET [12, 95, 134, 169, 170, 214] выберем расчет с учетом величины тока нагрузки [214]:

Umax PSW MOSFETi = ILOAD EtsMOSFET Fc, (3.40) VDES где Umax – номинальное коммутируемое напряжение (амплитудное значение), принимаем Umax = 310 В, VDES – номинальное коммутируемое напряжение, VDES = 500 В [258], EtsMOSFET –общая энергия переключения, примем Ets = EAR = 44 мДж/А (энергия переключения взята с учетом нагрузки, т.е. за 1А) [214, 258], EAR – энергия переключения в режиме повторяющегося переключения при номинальных параметрах, Дж, Fcb – частота переключения транзистора моста; т.к. Dbi = 1, то Fcb = Fu = 50 Гц .

–  –  –

Исходя изложенного, определим зависимость потерь инвертора от выходного тока (ILOAD ) и коэффициента заполнения работы транзисторов и диодов модулятора.

После необходимых преобразований получим:

–  –  –

7) режим 100% мощности инвертора (ILOAD = 9,68 А) .

Определим Di при режиме стабилизации методом ШР. Для этого, учитывая (3.41), рассмотрим значения Di в абсолютных единицах. Примем общий полупериод как сумму времени каждой из ступеней графика СК7. Т.к .

до стабилизации ШР время открытия каждой из ступеней равны друг другу, то определим их равным 1 усл. ед.. При этом Т/2 = 14 усл. ед. .

Для расчета Di была разработана на языке высокого уровня Delphi 6.0 и зарегистрирована «Программа расчета коэффициента заполнения графика работы силовых ключей модулятора СМ-инвертора при стабилизации выходного напряжения методом ШИМ» [22] .

Рассчитанные значения Di приведены Приложении Т .

Из полученных данных видно, что при выбранном графике алгоритма формирования и стабилизации ШР:

–  –  –

Для расчета КПД была разработана на языке высокого уровня Delphi 6.0 и зарегистрирована «Программа расчета КПД СМ-инвертора при трех источниках МФЭП» [23] .

Результаты расчета значений КПД приведены на рисунках 3.18, 3.19 и в Приложении У .

Рисунок 3.18 – Зависимость КПД СМ-инвертора ЭТК от выходного тока при Di={0,5; 0,75; 1} Рисунок 3 .

19 – Зависимость КПД СМ-инвертора ЭТК от выходного тока при Di={0,5; 0,75; 1} с измененным масштабом оси ординат Значение КПД инвертора при максимальной нагрузке в сравнении с аналогами показано на рисунке 3.20 .

Рисунок 3.20 – Сравнение КПД разработанного инвертора (обозначен крестом) при максимальной нагрузке и Di=1 в сравнении с аналогами ШИМ

Из полученных данных видно следующее:

1) при увеличении выходного тока КПД инвертора изменяется: от 96,85% до 95,32% (100% нагрузка инвертора и Di=1), что объясняется большой зависимостью потерь проводимости силовых ключей и шунтирующих диодов от выходного тока;

–  –  –

где Pinv = 147,41 Вт (3.42) при тяжелом режиме работы и полной нагрузке (Pнагр = 3000 Вт, ILOAD = 9,68 А, Di = 1) .

Следовательно, падение напряжения будет равно:

–  –  –

Полученное значение падения напряжения (амплитудное значение) 15,23 В является 4,91% от 310 В. С учетом этого, первичные источники напряжения должны быть выбраны не на 10%, а на 14,91% выше номинального .

С другой стороны, выбранное 10% увеличение напряжения первичных МФЭП нивелирует данное падение напряжения .

3.2.2 Исследование переходных процессов СМ-инвертора ЭТК 3.2.2.1 Условия и допущения исследования переходных процессов разработанного СМ-инвертора ЭТК Определим исследование переходных процессов СМ-инвертора ЭТК как нахождение токов и напряжений на нагрузке при коммутации силовых ключей .

Проведем исследование переходных процессов в СМ-инверторе с учетом следующих условий и допущений:

1) пренебрежем внутренними сопротивлениями, емкостями и индуктивностями элементов инвертора, вследствие малых их величин и, соответственно, малого влияния на электрические процессы в инверторе;

2) расчет проведем на два вида нагрузки: активно-индуктивную и активно-емкостную; влияние выходного фильтра (при его использовании) не учитывается;

3) при исследовании пренебрежем гармоническими составляющими высших гармоник (из-за малого их влияния и т.к. реактивная нагрузка сама по себе является фильтром гармоник) и падением напряжения на МФЭП при увеличении тока нагрузки и примем выходное напряжение инвертора 310 В (амплитудное значение) частотой 50 Гц;

4) исследование проведем при 25%, 50%, 75%, 100% нагрузке инвертора;

5) примем нагрузку равную (Zнагрузки)2 = (R)2 + (X)2 (т.е. в общем случае сумма активной и реактивной составляющей), где X = 0,35R и, соответственно, R = |Z| / 1,0595;

6) для случая 100% нагрузки рассмотрим случай полностью реактивной нагрузки при Rнагр0, при этом R цепи выберем исходя из полученных значений потерь мощности Rцепи =U/Iload = 15,23 В/9,68 А = 1,57 Ом .

Полученные величины параметров нагрузки приведены в Приложении Ф .

3.2.2.2 Выбор метода исследования и определение параметров нагрузки при переходном процессе Основные методы исследования переходных процессов в линейных цепях следующие:

1) классический метод, заключающийся в непосредственном интегрировании дифференциальных уравнений, описывающих электромагнитное состояние цепи;

2) операторный метод, заключающийся в решении системы алгебраических уравнений относительно изображений искомых переменных с последующим переходом от найденных изображений к оригиналам;

3) частотный метод, основанный на нахождении спектральной плотности Фурье изображения сигнала;

4) метод расчета с помощью интеграла Дюамеля, используемый при сложной форме кривой возмущающего воздействия;

5) метод переменных состояний, основывающийся на упорядоченном составлении и решении системы дифференциальных уравнений первого порядка, которые разрешены относительно производных; количество переменных состояний, а следовательно, число уравнений состояния, равно числу независимых накопителей энергии .

Выберем классический метод исследования переходных процессов, как наиболее подходящий для перечисленных выше условий: высокая точность, малое количество математических операций [42] .

Схема замещения для обоих видов нагрузок представлена на рисунке 3.21 .

Рисунок 3.21 – Схема замещения для расчета переходных процессов: а) для активно-индуктивной нагрузки, б) активно-емкостной На рисунке ~U обозначает выходное переменное напряжение инвертора, выход которого замыкается на нагрузку ключом К .

Также показано падение напряжения на элементах схемы (uR t, uL t ) и положительное направление тока цепи .

3.2.2.3 Исследование переходных процессов СМ-инвертора на активноиндуктивную нагрузку

–  –  –

где u - начальная фаза напряжения в момент включения нагрузки, Um – амплитудное значение выходного напряжения, В; принимаем Um = 310 В .

Ток в цепи будет равен:

–  –  –

Как видно из выражения (3.51), при = 0 или = - свободной составляющей тока не возникает и в цепи сразу возникает установившийся режим: iуст t = Im sin t. Если = ±/2, то свободный ток может достичь максимального значения. При этом ток в цепи не может быть более удвоенной амплитуды установившегося тока. Степень его влияния на установившийся режим определяется отношением R/L .

Учитывая изложенное, проведем расчет i при которых принимает следующие значения: 0, /4, /2,, /2. При этом подразумевается, что если i 0, то нагрузка подключается к включенному инвертору. И наоборот соответственно. Расчет величины углов начальной фазы, сдвига фаз и их разности приведен в Приложении Ф .

Результаты исследования переходных процессов приведены в Приложении Х .

При анализе полученных результатов видно следующее:

1) с увеличением мощности нагрузки обнаруживается увеличение длительности ПП, что связано, прежде всего, с уменьшением активной составляющей цепи;

2) при нагрузке с tg 0,35 переходный процесс при любых i непродолжителен и не влияет на выходной ток и напряжение;

3) при полностью индуктивной нагрузке и 100% нагрузке инвертора (с малой активной составляющей) переходный процесс длится до 0,32 с; при этом ток может достигать 187% от номинального; это происходит при i = ±/2;

если инвертор был выключен до подключения нагрузки, то выходной ток составит 176% от номинального; подобное значительное превышение значения номинального выходного тока чревато появлением повышенного напряжения на активных элементах цепи, разрушениям проводников и выходом из строя элементов инвертора или нагрузки. С другой стороны, данный ток ограничен, прежде всего, мощностью источников МФЭП и их ВАХ .

3.2.2.4 Исследование переходных процессов СМ-инвертора на активноемкостную нагрузку

–  –  –

где uC 0 – напряжение на емкостном элементе до начала коммутации, В, uC 0 + – напряжение на емкостном элементе после начала коммутации, В, uC пр t – принужденная составляющая напряжения на емкостном элементе, В, uC св t – свободная составляющая напряжения на емкостном элементе, В, uC уст t – установившееся напряжение на емкостном элементе после окончания переходного процесса, В, XC – емкостное сопротивление, Ом,

- сдвиг по фазе, град.; для активно-емкостной нагрузки = arctg( ) .

RC

–  –  –

Как видно из (3.55) и (3.56), при = 0 или = - свободной составляющей тока и напряжения не возникает и в цепи сразу возникает установившийся режим: iуст t = Im sin t. Если = ±/2, то свободный ток (напряжение) может достичь максимального значения. При этом ток (напряжение) в цепи не может быть более удвоенной амплитуды установившегося тока (напряжения). Степень его влияния на установившийся режим определяется отношением XC /R .

Учитывая изложенное, исследуем uC t и i t при различных u (или i, т.к. предположим, что до начала коммутации u = i), при которых принимает следующие значения: 0, /4, /2, /2, /2. Также, учитывая полученные данные переходных процессов при активно-индуктивной нагрузке (равенство реактивных составляющих при равных процентах нагрузок, стремящихся к 0 значениях eR C t ), наиболее целесообразным будет проведение расчетов при 100% нагрузке инвертора и 100% нагрузке инвертора с Rнагр 0 .

Расчет величины углов начальной фазы, сдвига фаз и их разности приведен в Приложении Ф .

Результаты исследования переходных процессов приведены в Приложении Х .

При анализе полученных результатов видно следующее:

1) с увеличением нагрузки обнаруживается увеличение длительности ПП, что связано, прежде всего, с уменьшением активной составляющей цепи;

2) при нагрузке с tg 0,35 и 100% нагрузки RC при различных ток переходного процесса может превышать номинальное значение на 21% (11,66 А против 9,68 А через 0,0047 с от момента коммутации; переходный процесс прекращается (iсв(t) 0,1 А) через 0,0321 с), что может привести к выходу из строя элементов инвертора или нагрузки; следовательно, при выборе силовых элементов инвертора необходимо учитывать 21% превышения по току;

3) при полностью емкостной нагрузке и 100% нагрузке инвертора (с малой активной составляющей) переходный процесс длится до 0,0011 с; при этом ток нагрузки Iнагр; длительность скачка составляет 0,0005 с (при самом неблагоприятном условии = 90°); подобное превышение значения номинального выходного тока чревато появлением повышенного напряжения на активных элементах цепи, разрушениям проводников и выходом из строя элементов инвертора или нагрузки; также укажем, что данный ток ограничен, прежде всего, мощностью источников МФЭП их ВАХ;

4) при самом неблагоприятном случае ( = 90°), переходный процесс изменения напряжения на емкостном элементе завершается через 0,0006 с и напряжение на элементе не превышает выходного установившегося .

3.2.2.5 Расчет тока короткого замыкания Проведем расчет тока короткого замыкания инвертора при Zнагр=0. По закону Ома для полной цепи ток короткого замыкания (Iкз инв) будет равен:

–  –  –

Ток короткого замыкания (действующее значение) равен 140 А и превышает номинальный выходной ток инвертора в 10,27 раз .

3.2.2.6 Способы защиты СМ-инвертора от перенапряжений и сверхтоков при переходных процессах и коротких замыканиях На основании проведенного исследования переходных процессов и анализе полученных результатов предложены способы защиты СМ-инвертора от перенапряжений и сверхтоков при переходных процессах и коротких замыканиях .

Основные способы защиты от перенапряжений и сверхтоков при переходных процессах и коротких замыканиях можно условно разделить на:

1) алгоритмические – без усложнения схемы инвертора - за счет алгоритма формирования выходного напряжения, его реагирования и быстродействия на сверхтоки и перенапряжения;

2) аппаратные – с усложнением схемы инвертора – за счет включения в схему инвертора дополнительных устройств и блоков .

Алгоритмические способы имеют следующие преимущества:

1) более высокий КПД;

2) более низкая стоимость схемы;

3) более низкая сложность схемы и, как следствие, высокая надежность .

Основным недостатком данного способа являются:

1) обязательность датчиков тока и напряжения на выходе инвертора (при этом, датчик тока может быть весьма дорогостоящим);

2) во время переходных процессов значительное снижение качества выходного напряжения и его амплитуды (действующего значения) .

В связи с этим, предлагаются следующие аппаратные способы защиты

СМ-инвертора от сверхтоков и перенапряжений:

1) применение современных драйверов силовых транзисторов с защитными функциями от различных перегрузок по току и напряжению [145, 228];

2) применение защитных диодов на входе (при работе от стационарных СЭС) и выходе [65, 132, 140] для защиты от импульсных перенапряжений;

3) применение новых типов разрядников (ограничителей перенапряжения) при работе СМ-инверторов в СЭС выше 1000 В для защиты от импульсных перенапряжений [103];

4) при работе в СЭС до 1000 В применение систем дифференциальных автоматов последнего поколения со встроенным устройство защитного отключения (УЗО); при этом функции дифференциального автомата может взять на себя микропроцессор инвертора [176];

5) применение систем электронных предохранителей (с выдержкой времени и без) [100, 104, 241];

6) применение систем тепловой защиты и мониторинга температуры силовых элементов [38, 81];

7) применение систем комбинированной защиты (включает в себя защиту от токов КЗ, импульсных сверхтоков, импульсных перенапряжений; может включать в себя УЗО) [7, 104, 210] .

Применение данных способов определяется выбранным уровнем выходного напряжения и мощности СМ-инвертора, параметрами нагрузки и выбранного алгоритма управления .

3.2.3 Разработка методики исследования массогабаритных характеристик СМ-инвертора. Результаты исследований Методики расчетного определения массогабаритных характеристик инверторов в научных источниках найдено не было .

Выберем расчет площади и объема радиатора охлаждения определяющим при разработке методики исследования объема и массы разработанного инвертора .

Вначале рассчитаем габарито-размеры инвертора .

Из [134] известно, что если выполняется условие

–  –  –

где Ts – температура теплостока, принимающего тепло от полупроводникового элемента, °С, Ta – температура окружающей среды, °С, Pi Di - средняя рассеиваемая мощность полупроводникового элемента, Вт, St – площадь излучающей поверхности теплостока (радиатора), см2 .

Примем условие, что перегрев поверхности радиатора над окружающей средой не превысит 35°С. Также примем Di=1 (т.е. тяжелый режим). Pi определим равным общей мощности потерь (рассеивания) инвертора Pinv. Это позволит спроектировать на все силовые полупроводниковые элементы радиатор необходимой площади. Также увеличим запас работы в окружающей среде, увеличив коэффициент пропорциональности 20 см2 /Вт до 25 см2 /Вт .

Радиатор будет проектироваться для конвекционного способа охлаждения (при принудительном возникает зависимость от надежности работы вентиляторов, радиатор забивается часто пылью) .

Учитывая изложенное, получим:

см2 (3.63) 147,41 Вт 1 = 3685 см2 .

St = 25 Вт В качестве радиатора охлаждения выберем два радиатора HS 115-300 (300х116х26,5 мм, 4 дюйма*градус/Вт) фирмы Kinsten Industrial (Тайвань) [198]. Радиаторы алюминиевые с черной поверхностью, имеют двенадцать ребер и удобны для крепления транзисторов.

Площадь охлаждающей поверхности (Srt) каждого из них составит:

Str = 12 2 30 см 2,65 см + 2 см 30 см = 1968 см2. (3.64)

При этом выполняется условие:

–  –  –

Stri – сумма площадей всех радиаторов силовых элементов .

где Отметим, что некоторые силовые элементы должны быть электрически изолированы друг от друга, и каждый должен иметь свой радиатор в соответствии с рассеиваемой мощностью, но общая площадь радиаторов при этом будет больше или равна St .

Учитывая параметры выбранных радиаторов, примем расположение радиаторов на верхней стенке корпуса. Выделим данное расположение радиаторов как определяющее габарито-размеров инвертора .

Учитывая изложенное, были разработаны две двусторонние монтажные платы СМ-инвертора с размерами 190х280х3 мм: силовая плата и плата управления. Платы имеют разъемы соединения с друг другом, блоком питания, терминалом, кнопками управления и силовыми разъемами на корпусе (подключения МФЭП и выхода инвертора). Отметим также, что ширина дорожек выбрана согласно [43, 136, 196] для прохождения тока силовых цепей до 16 А (1,5 мм при высоте дорожки в 0,7 мм), для цепей управления до 1 А (0,75 мм при высоте дорожки в 0,7 мм) .

Разработанные чертежи монтажных плат, в том числе в виде 3D моделей, и пояснения к ним, приведены в Приложении Ц .

При расчете объема инвертора примем следующие допущения:

1) внутреннее пространство инвертора распределим условно на три блока: силовой части, управляющей части и блока питания (БП) собственных нужд;

2) длина и ширина условных внутренних блоков будет равна длине и ширине радиаторов;

3) учитывая требования обеспечения электромагнитной совместимости [200, 201], а также необходимость охлаждения деталей и подключения штекеров в разъемы плат, расположения разъемов на корпусе подключения МФЭП, нагрузки и терминала, примем высоту силового блока в 10 см, блока управления в 5 см;

4) для расчета объема блока питания собственных нужд примем габариторазмеры импульсного блока питания 15 Вт БП15Б-Д2-24 (выходное напряжение 24 В) [45] с широким диапазоном входного напряжения (от 90 до 264 В) и габариторазмерами 36х90х58;

5) общей высоты инвертора будет достаточно для размещения силовых разъемов и разъема подключения терминала .

Исходя из изложенного, общий объем инвертора (Vinv) равен:

–  –  –

Таким образом, математический аппарат разработанной методики исследования объема СМ-инвертора определяется выражениями (3.61– 3.63, 3.65, 3.66). Из которых (3.63, 3.66-3.71) разработаны автором .

Рассчитанные размеры инвертора показаны на рисунке 3.22 .

Рисунок 3.22 – Рассчитанные размеры разработанного инвертора (в мм) Исследуем массу разработанного инвертора .

При расчете массы инвертора примем следующие допущения:

1) т.к. вес каждого из электронных компонентов обоих плат инвертора, за исключением четырех силовых диодов HFA140NH60R (по 26 г каждый), не превышает 10 г [247, 252, 256-259], то для удобства расчетов примем вес каждого компонента, включая разъемы на платах, по 10 г; всего данных деталей 58 шт.;

2) примем фольгированный гетинакс плотностью pg = 1,3 г/см3 в качестве материала для изготовления монтажных плат инвертора толщиной 3 мм каждая; массой фольги пренебрежем;

3) примем медь плотностью pm = 8,92 г/см3 в качестве материала изготовления силовых проводов и проводов управления инвертора;

4) примем следующие сечения проводов инвертора: для силовых (максимальный ток до 16 А) – 2 мм2, для проводов управления (максимальный ток до 1 А) – 0,5 мм2 ; всего силовых проводов 11 шт., проводов управления 37 шт.;

5) примем вес изоляции проводов (как силовых, так и управления) 100% весу медных жил данных проводов;

6) примем длину каждого из проводов внутри инвертора (силовых и проводов управления), его удвоенной высоте (каждый по 372 мм);

7) примем алюминий плотностью pal = 2,7 г/см3 в качестве материала корпуса толщиной равной 1,387 мм (выбор осуществлялся от 1 до 1,5 мм с учетом отверстий для вентиляции); при этом в расчетах отверстиями для вставки разъемов в корпус (к МФЭП, к нагрузке, к кнопкам управления, к терминалу) пренебрежем;

8) примем массу блока питания собственных нужд равной массе БП15БД2-24 130 г [45];

9) в качестве разъемов для подключения МФЭП к инвертору, а также подключения нагрузки выберем пять розеток типа 2Р+РЕ IP44 артикул PS-213-16-22 массой 150 г каждая [199];

10) массой подключения разъема терминала и кнопок управления пренебрежем .

Исходя из изложенного, и, учитывая известные формулы нахождения массы через объем и плотность [223], масса инвертора Minv будет равна:

–  –  –

где Mrad – масса радиаторов, г, Melem – масса электронных компонентов обоих плат, включая массу разъемов, г, Mprov – масса проводов, г, Mkorp – масса корпуса, г, Mbp – масса блока питания, г, Mraz – масса силовых разъемов корпуса инвестора, г, Mget – масса обоих плат, г .

Таким образом, математический аппарат разработанной методики исследования массы СМ-инвертора определяется разработанным автором выражением (3.72) и указанными выше допущениями .

Исходя из результатов исследований видно, что рассчитанный объем СМинвертора более чем на 50% меньше среднего объема инверторов ШИМ той же мощности (14790 см3 против 24780см3 ), а его масса более чем в четыре раза меньше массы современных аналогов (4,022 кг против 16,54 кг). Результаты сравнения показаны на рисунке 3.23 .

Рисунок 3.23 – Массо-габаритные характеристики разработанного инвертора по отношению к массо-габаритным размерам современных аналогов ШИМ (параметр инвертора показан крестом): а) сравнение объема (ось ординат – объем инверторов, м3), б) сравнение массы (ось ординат – масса инверторов, кг)

Выводы главы

1. В качестве среды имитационного моделирования ЭТК выбрана СИМ Proteus ISIS, обладающая всеми необходимыми функциями для моделирования принципиальной схемы, в том числе, удобной работой с контроллерами управления .

2. Исходя проведенного анализа современных моделей МФЭП, разработана методика, позволяющая получить ВАХ МФЭП любого выходного напряжения и мощности. Используя данную методику, согласно параметров кривой напряжения СК7у, получены ВАХ МФЭП1-МФЭП4 .

3. Учитывая полученные ВАХ МФЭП1-МФЭП4, разработаны структурная и принципиальные схемы имитационных моделей МФЭП1МФЭП4 в СИМ Proteus ISIS. Составлена программа для расчета параметров электронных компонентов моделей МФЭП1-МФЭП4 [24] .

4. Проведен расчет и разработана имитационная модель нагрузки СМинвертора согласно ВАХ МФЭП1-МФЭП3. Разработана программа управления нагрузкой динамическом режиме работы [26] .

5. Разработана принципиальная схема и схема имитационной модели СМинвертора в СИМ Proteus ISIS. Разработан алгоритмический метод управления СМ-инветором. На основе алгоритмического метода разработан алгоритм управления СМ-инвертором в различных режимах стабилизации напряжения согласно параметров СК7у. На основе данного алгоритма разработана и зарегистрирована программа управления СМ-инвертором [28] .

6. Проведена расстановка приборов учета в имитационной модели .

Учитывая сложный характер ступенчатой модуляции, а также возможности СИМ Proteus ISIS, в качестве основных выбраны анализаторы выходного напряжения (Analogue analysis) и спектра Фурье (Fourier analysis), позволяющие получить информацию об амплитуде ступеней выходного напряжения инвертора, его частоте и спектральном составе .

7. Разработана методика исследования КПД СМ-инвертора ЭТК. На основе разработанной методики проведено исследование КПД СМ-инвертора при стабилизации выходного напряжения методом ШР. Получены зависимости КПД разработанного инвертора от выходной мощности и коэффициента заполнения графика работы силовых ключей [22, 23]. Разработанный инвертор имеет высокий КПД: при 100% нагрузке и 100% ШР (Di=1) КПД=95,32%, что значительно превышает КПД большинства современных аналогов (91%) [109, 174]; при работе без стабилизации ШР (Di=0,5) КПД=96,65% .

8. Проведено исследование переходных процессов СМ-инвертора ЭТК для различных видов и уровней нагрузки. В большинстве режимов работы при tg 0,35 и 100% нагрузке инвертора токи и напряжения не превышают номинальных. Некоторое превышение наблюдается в случае работы на активно-емкостную нагрузку. Проведен расчет тока короткого замыкания. Ток короткого замыкания (140 А) превышает номинальный в 10,27 раз .

9. Рассмотрены способы защиты СМ-инвертора ЭТК от перенапряжений и сверхтоков при переходных процессах и коротких замыканиях .

10. Разработаны методики исследования массогабаритных характеристик СМ-инвертора. На основе разработанных методик проведено исследование массогабаритных характеристик разработанного СМ-инвертора. Рассчитанный объем СМ-инвертора значительно меньше среднего объема инверторов ШИМ той же мощности (14790 см3 против 24780см3 ), а его масса более чем в четыре раза меньше массы современных аналогов (4,02 кг против 16,54 кг) [109, 174] .

11. Разработаны печатные платы (силовая и управления) для монтажа электронных компонентов инвертора и их 3D модели. Из полученных результатов видно, что рассчитанного пространства корпуса инвертора достаточно для размещения данных плат .

Глава 4 Исследование работы имитационной модели электротехнического комплекса на основе СМ-инвертора

4.1 Порядок экспериментов имитационного моделирования Исследование работы имитационной модели электротехнического комплекса на основе СМ-инвертора заключается в исследовании параметров выходного напряжения СМ-инвертора при различных условиях работы: режиме холостого хода, работе на различные виды нагрузок (активную, активноиндуктивную и активно-емкостную в статическом и динамическом режимах работы), без включения и с включением режимов стабилизации выходного напряжения .

В связи с изложенным, проведем следующие эксперименты имитационного моделирования электротехнического комплекса:

1) режим работы комплекса без включения режимов стабилизации выходного напряжения СМ-инвертора:

а) работа СМ-инвертора ЭТК при холостом ходе; рассмотрение графика выходного напряжение и его сравнение с графиком кривой СК7у; нахождение спектра ряда Фурье выходного напряжения инвертора и его сравнение со спектром СК7у; обозначим данное исследование как эксперимент 1;

б) работа инвертора на активную, активно-индуктивную и активноемкостную нагрузки в статическом режиме работы; для удобства выберем следующие уровни нагрузки – Н2у (нормальный режим работы), Н5у (значительное падение напряжения МФЭП); обозначим данное исследование как эксперименты 2-4 соответственно перечисленным видам нагрузки;

в) работа инвертора на активную нагрузку в динамическом режиме работы; обозначим данное исследование как эксперимент 5;

2) режим работы комплекса с включением режимов стабилизации выходного напряжения СМ-инвертора:

а) работа инвертора при режиме стабилизации методом ШР; вид нагрузки – активная; эксперимент проведем для R=11,5 Ом, т.к .

(Uцс(Z=R=11,5 Ом)=215 В) (0,8•Uhh = 272 В); обозначим данное исследование как эксперимент 6;

б) работа инвертора при режиме стабилизации методом включения четвертого дополнительного источника; вид нагрузки – активная; эксперимент проведем для R=5,15 Ом, т.к. (Uцс(Z=R=5,15 Ом)=138 В) (0,8•Uhh = 272 В);

обозначим данное исследование как эксперимент 7 .

4.2 Исследование работы электротехнического комплекса на основе СМинвертора без включения режима стабилизации при статическом и динамическом режимах работы нагрузки 4.2.1 Эксперимент 1 Рассмотрим работу СМ-инвертора без включения режима стабилизации при статическом и динамическом режимах работы нагрузки. Алгоритм формирования – СК7У, нагрузка Z=R=7 МОм .

Результаты эксперимента 1 приведены в Приложении Ш (графики выходного напряжения), Приложении Щ (распределение напряжений гармоник по их частотам) и на рисунке 4.1 .

Рисунок 4.1 – Гармонический ряд выходного напряжения СМ-инвертора при k = 1, 2, 3, …,45 (эксперимент 1)

При этом необходимо отметить следующее:

1) работа инвертора начинается с 60 мс, что обусловлено разработанным алгоритмом для уменьшения переходных процессов в случае повторного включения инвертора на нагрузку, имеющую реактивное сопротивление;

2) существенные искажения формы сигнала ступеней, а также кратковременные всплески напряжения при переключении транзисторов;

важно отметить отсутствие закономерности появления всплесков и искажений;

при одинаковых условиях, уровни напряжений ступеней и их временные границы одинаковы – тем не менее, графики различаются по величинам всплесков и времени их появления (рисунки Ш.1 и Ш.2 Приложения Ш);

3) в СИМ Proteus ISIS отсутствует инструмент расчета Кu; в тоже время, программа имеет анализатор спектра Фурье (Fourier Analysis); графики названного анализатора в двух масштабах (0-2250 Гц и 0-300 Гц) для эксперимента 1 приведены Приложении Ш .

Полученные с помощью Fourier Analysis СИМ Proteus ISIS значения гармонического ряда по основным частотам, а также диаграмма распределения основных гармоник напряжения при эксперименте 1 приведены в Приложении Щ .

При анализе полученного гармонического ряда для эксперимента 1 необходимо отметить следующее:

1) наблюдается сдвиг частот гармоник: так, первая располагается не на 50 Гц, а 48 Гц, что свидетельствует о погрешности вычислений СМ-модуляции в СИМ Proteus ISIS, т.к., в свою очередь, на графиках рисунков Ш.1 и Ш.2 Приложения Ш видно, что период равен 0,02 с;

2) максимум амплитуд остальных гармоник также несколько сдвинут в среднем на 2 Гц, поэтому, для увеличения точности эксперимента, в таблице Приложения Щ указаны частоты, расположенные рядом, при которых наблюдается максимальное значение напряжения;

3) для увеличения точности вычислений учтены были (кроме нечетных) четные гармоники 30 и 32; нулевая гармоника отсутствует; спектр гармоник показан на рисунке 4.1;

4) суммарный коэффициент гармонических составляющих равен 12,55%, что больше рассчитанного в главе 2 (11,655%); при этом видно, что амплитуда первой гармоники ниже на 13 В, величина кв. корня из суммы гармоник увеличилась на 3,65 В, по сравнению с параметрами СК7 при = + 26, рассчитанными в главе 2; также видно, что в целом, полученный спектр практически полностью совпадает с рассчитанным в главе 2: величины амплитуд четных гармоник несущественны за исключением 30-й и 32-й;

значительными по амплитуде, кроме первой являются (как и в расчетах главы 2) 3-я, 5-я и 7-я; 29-я; 31-я и 33-я отсутствуют, однако появились достаточно значительные по амплитуде напряжения 30-я и 32-я гармоники;

5) при учете только нечетных гармоник (30-я и 32-я гармоники также учитываются), Кu=11,704%, что полностью соотносится с расчетными данными главы 2 (11,655%) .

Для исследования причины всплесков напряжения была разработана упрощенная модель инвертора – установлены идеальные ключи вместо транзисторов VT1-VT4 и упрощена программа управления (для уменьшения вычислительной нагрузки). Схема управления мостом осталась без изменений .

Обозначим исследование работы данной схемы как эксперимент 1упр1 .

Графики выходного напряжения и спектра ряда Фурье эксперимента 1упр1 приведены в Приложении Ш .

Из данных графиков видно, что всплески части ступеней исчезли полностью, а в другой части ступеней всплески стали еще больше .

В связи с полученными результатами эксперимента 1упр1, было принято решение установить на выход инвертора малоемкостный конденсатор .

Опытным путем была установлена емкость выходного конденсатора в 3 нФ с учетом полного исчезновения всплесков. Обозначим данный эксперимент как 1упр2 .

График выходного напряжения эксперимента 1упр2 приведен на рисунке 4.2, гармонический ряд Фурье эксперимента 1упр2 приведен в Приложении Ш .

Из полеченных результатов эксперимента 1упр2 видно, что график спектра ряда гармоник практически полностью тождественен графику эксперимента 1, за исключением первых 100 Гц (добавились высшие гармоники на данном промежутке) и величины амплитуды первой гармоники .

Анализ результатов экспериментов 1упр1 и 1упр2 показывает, что всплески выходного напряжения инвертора обусловлены, главным образом, несовершенством модели управляющего контроллера в СИМ Proteus ISIS .

Рисунок 4.2 – График выходного напряжения разработанного СМинвертора при холостом ходе и упрощенной схеме модулятора (эксперимент 1упр2) 4 .

2.2 Эксперименты 2, 3, 4 Для удобства обозначим эксперименты 2, 3 и 4 по видам нагрузок и значениям сопротивлений. Список обозначений экспериментов приведен в Приложении Э. Результаты экспериментов приведены в Приложении Ш .

При рассмотрении результатов экспериментов 2-4 отметим следующее:

1) при нагрузках Z=59,30 Ом снижение выходного напряжения для всех видов нагрузки незначительно и не превышает номинальных значений; видны всплески напряжений, о которых упоминалось выше; влияния реактивной составляющей на форму выходного напряжения нет;

2) при нагрузках Z=5,15 Ом наблюдается значительное снижение амплитуды выходного напряжения, искажение формы СК, что вызвано, прежде всего, нулевым выходным напряжением МФЭП3 в составе сумм напряжений ЦС (согласно ВАХ МФЭП3) .

4.2.3 Эксперимент 5

Эксперимент проведен при работе инвертора ЭТК на активную нагрузку, работающую в динамическом режиме. Результат эксперимента приведен в Приложении Ш .

При рассмотрении результата эксперимента видно падение напряжений инвертора в целом и МФЭП в частности. Анализ уровней напряжений показывает соответствие работы моделей МФЭП в СИМ Proteus ISIS их рассчитанным ВАХ .

4.3 Исследование работы электротехнического комплекса с включением режимов стабилизации СМ-инвертора 4.3.1 Эксперимент 6 Согласно вышеприведенным задачам, эксперимент проведен при работе СМ-инвертора ЭТК на активную нагрузку Z=R=11,5 Ом. При данном уровне нагрузки выходное напряжение меньше чем 0,8•Uhh .

Результат эксперимента приведен в Приложении Ш в различных временных масштабах .

При рассмотрении результата эксперимента виден процесс расширения ЦС по методу ШР. Прирост ширины ЦС соответствует заданным в 3 главе параметрам .

4.3.2 Эксперимент 7 Эксперимент проведен при работе СМ-инвертора ЭТК на активную нагрузку Z=R=5,15 Ом. Результаты эксперимента приведены в Приложении Ш .

При рассмотрении результата эксперимента видно следующее:

1) при данном уровне нагрузки выходное напряжение меньше чем 0,8Uhh, начинает работать алгоритм стабилизации методом включения четвертого дополнительного источника;

2) включение четвертого источника произведено через 90 мс (150 мс с момента начала временного отсчета) после начала формирования выходного напряжения инвертором согласно разработанной программе управления; при этом выходное напряжение увеличилось в ЦС на 25 В согласно ВАХ МФЭП1МФЭП4;

3) искажение формы выходного напряжение обусловлено, прежде всего, нулевым выходным напряжением МФЭП3 в составе сумм напряжений ЦС (согласно ВАХ МФЭП3);

Также следует отметить, что при значениях сопротивления нагрузки Z=R, Z5,15 Ом включение четвертого дополнительного источника мало заметно на графиках, т.к. при его включении выходной ток возрастает и, как следствие, происходит снижение выходного напряжения МФЭП3, что практически нивелирует включение четвертого источника. При этом повышение выходного напряжения после включения четвертого дополнительного источника МФЭП составляет не более 10 В .

Выводы главы

1. Проведены эксперименты работы имитационной модели в СИМ Proteus ISIS электротехнического комплекса на основе СМ-инвертора. Эксперименты работы СМ-инвертора проведены на различные виды нагрузки в статическом и динамическом режимах работы. При этом полученные параметры выходного напряжения (напряжения ступеней, частота, спектр гармоник Фурье (при холостом ходе)) соответствуют рассчитанным в главах 2 и 3 .

2. При работе в режиме холостого хода на графике выходного напряжения инвертора видны кратковременные всплески. Исходя из полученных данных, установлено, что они вызваны несовершенством модели контроллера в СИМ Proteus ISIS .

3. При токах нагрузки, приближающихся к токам КЗ МФЭП, форма выходного напряжения сильно искажается, что приводит к значительному ухудшению качества выходного напряжения .

Глава 5 Дальнейшее развитие принципов построения и применения СМинверторов и электротехнических комплексов на их основе

5.1 Возможности применения электротехнических комплексов на основе СМ-инверторов в различных областях производства и быта Учитывая изложенные выше преимущества СМ-инверторов, развитие отраслей использования ВИЭ [49, 55, 67, 94, 175, 195, 224, 267], растущую необходимость в преобразователях электроэнергии в различных областях промышленности и быта [195, 224] разработаем следующую классификацию направлений применения СМ-инверторов и ЭТК на их основе:

1) в системах электроснабжения до 1000 В (низковольтные системы) [95, 121],

2) в СЭС выше 1000 В (высоковольтные системы) [48, 87, 102, 121, 154, 214] .

Это могут быть системы автономного (собственный источник электроэнергии без подключения к электросетевой организации), стационарного (электроэнергия от электросетевой организации) или комбинированного (собственный источник и подключение к электросетевой организации) электроснабжения. В каждом из видов использования СМинвертора может быть применен силовой дискретизатор (ВЧ трансформатор, с требуемыми выходными уровнями напряжения, построенный по принципу ШИМ) или система может быть построена без его применения [31, 214] .

Применение входного силового дискретизатора СМ-инвертора позволяет отказаться от существенного требования к уровням напряжения первичных источников СМ-инвертора .

Различие применения СМ-инверторов и ЭТК на их основе в системах до 1000 В и сетях выше 1000 В заключается, прежде всего, в требованиях к электронным силовым компонентам СМ-инверторов, надежности схемы, электромагнитной совместимости с источниками питания и нагрузкой .

Структурные же принципы, алгоритмы управления и стабилизации серьезных изменений не претерпевают. Исходя из этого, принципы построения и расчета в данной работе, в своем большинстве, могут быть применены для проектирования СМ-инвертора и ЭТК на его основе для сетей любого напряжения (с уточнениями для трехфазных сетей различных видов нейтрали и соответствующего выбора силовых компонентов) .

В автономных и комбинированных ЭТК на основе СМ-инвертора достаточно выгодно использование ВИЭ [116]. В качестве преобразователей электроэнергии от ВИЭ могут применяться МФЭП, ветровые генераторы [51, 137, 239], термальные источники питания, генераторы ГЭС, генераторы приливных электростанций. Возможность повышения выходного напряжения и отказа от повышающего трансформатора (низкочастотного или высокочастотного) делают подобное применение достаточно выгодным .

Из этого следует, что если в будущем разработка новых схемных решений и силовых элементов позволит создать силовой дискретизатор с КПД выше 97% при максимальной нагрузке, то, можно полагать, что применение СМ-инверторов может полностью вытеснить применение ШИМ-инверторов для средних и высоких мощностей [121] .

Обобщенная схема соединения СМ-инвертора с источниками питания и нагрузкой имеет вид, показанный на рисунке 5.1 .

Рисунок 5.1 – Обобщенная структурная схема ЭТК на основе СМинвертора с источниками питания и нагрузкой с применением силового дискретизатора В данной схеме источники питания подключаются через преобразователь, работающий по принципу ШИМ (1) и дискретизатор силового сигнала (4) .

Что нивелирует требования к уровням напряжений первичных источников. При этом, один из источников напряжения может быть резервным (для стабилизации параметров выходного напряжения). Выходной фильтр используется при малом количестве выходов напряжения силового дискретизатора, а также при применении стабилизации выходного напряжения методом ШР с Ku 8%. Необходимость его применения также исчезает при работе инвертора на нетребовательную к качеству напряжения нагрузку .

Выпрямитель (2) и входной фильтр (3) необходимы для надлежащей работы силового дискретизатора. Также необходимо отметить возможность совмещения контроллера ШИМ и силового дискретизатора ШИМ (объединение блоков 1, 2, 3, 4). Блоки (5), (6), (7) составляют СМ-инвертор .

Учитывая изложенное, схема ЭТК на основе СМ-инвертора с электропитанием от ВИЭ требуемой дискретности по уровням напряжения, будет иметь вид, показанный на рисунке 5.2 .

Рисунок 5.2 – Структурная схема соединения СМ-инвертора с источниками электропитания от ВИЭ требуемой дискретности и нагрузкой Данная система будет иметь высокий КПД за счет исключения трансформаторов в инверторе и выходного фильтра .

Подобная схема может быть применена в системах автономного электроснабжения любых видов (например, [40, 81, 87, 112, 157, 167, 239]). В том числе, высоковольтного электропривода [48, 102, 154]. Важным моментом также является возможность регулирования коэффициента мощности в ЭТК на основе СМ-инверторов за счет применения фазного регулирования [95, 214] или использования схемных решений корректоров коэффициентов мощности .

Не мене важным моментом является возможность параллельной работы СМинверторов в ЭТК [211] .

Учитывая гораздо меньший объем и массу СМ-инверторов относительно ШИМ-инверторов, ЭТК на основе СМ-инверторов могут с успехом быть применены для решения производственных задач, где важнейшими условиями являются малые размеры и масса или высокий КПД. Например, таких как преобразование электроэнергии на автотранспорте, морских кораблях, подводных лодках, космических аппаратах .

Интересной возможностью применения ЭТК на основе СМ-инверторов может являться режим работы в светлое время суток от МФЭП, в темное - от стационарной СЭС [119]. Что позволит отказаться от применения дорогостоящих АКБ .

Все перечисленное может быть включено в алгоритм управления инвертором и позволит расширить сферы его применения .

В связи с этим, СМ-инверторы могут успешно заменить ШИМ-инверторы в источниках бесперебойного питания (ИБП) [82, 130, 167] и конверторах [90, 112, 253] различных схем и назначений. При этом КПД и массогабаритные размеры будут положительно превосходить аналоги ШИМ .

5.2 Направления совершенствования структуры и принципов построения СМ-инверторов электротехнических комплексов 5.2.1 Рассмотрение направлений дальнейшего повышения КПД и уменьшения массогабаритных размеров СМ-инверторов Основными направлениями для повышения КПД и уменьшения массогабаритных размеров СМ-инверторов являются следующие:

1) переход на использование силовых ключей (IGBT и MOSFET) и силовых диодов последнего поколения [131, 133, 150, 160, 208];

2) разработка комбинированных решений СМ-инверторов с возможностью применения схемотехники резонансных инверторов [11, 80, 84];

3) схемотехнические решения с повышенным управляющим напряжением [208];

4) дальнейшее совершенствование структуры инвертора и алгоритма формирования и стабилизации выходного напряжения в зависимости от поставленной задачи (учет требований нагрузки к качеству напряжения определяет структуру инвертора и количество силовых ключей, необходимость в запасе пиковой мощности в силовых элементах при пусковых токах, возможность включения низкопортебляемого ждущего режима при отсутствии нагрузки и.т.д.) [52, 57, 212];

5) увеличение количества фаз [208, 225];

6) недопустимость перегрева силовых элементов – проектирование технологически более совершенных систем охлаждения в том числе с принудительным охлаждением; применение новых материалов и принципов проектирования корпуса инвертора [57, 81, 135] с применением модульности и уменьшения объема [70, 71, 91, 92, 105, 148, 155];

7) обеспечение электромагнитной совместимости инвертора с первичными источниками, внутри инвертора, инвертора с нагрузкой [138, 161, 200, 201];

8) исключение возникновения эффекта Миллера силовых ключей [145, 250] .

Обеспечение электроэнергетической и электромагнитной 5.2.2 совместимости Задачей обеспечения электроэнергетической и электромагнитной совместимости для ЭТК на основе СМ-инверторов, прежде всего, является обеспечение требуемого качества выходного напряжения и отсутствие отрицательного влияния на питающую сеть в части качества напряжения [161] .

При этом, требуемые нормы качества электроэнергии, особенно в системах автономного электроснабжения, дополняются специальными нормами (как, например, в [200]) .

Основные причинны возникновения отклонений при работе инверторов следующие:

1) наличие паразитных емкостей и индуктивностей в силовых электронных ключах и диодах;

2) наличие паразитных емкостей и индуктивностей между элементами инвертора между собой и проводящими дорожками на плате;

3) реактивный характер нагрузки;

4) влияние блока питания цепей управления инвертором;

5) влияние высокочастотного трансформатора; в работе [161] влияние ВЧ трансформаторов описывается следующим образом: «Любой трансформатор, особенно высокочастотный, представляет собой многочастотную резонансную систему, поскольку наличие индуктивности первичной обмотки и указанных паразитных емкостей, а также паразитных индуктивностей обмоток, приводит к колебательным процессам на выходе трансформатора. Поэтому, при подаче на вход трансформатора импульсов прямоугольной формы на его выходе всегда будет импульс искаженной формы»;

6) негативное влияние высокочастотных помех ВЧ трансформаторов при высоких мощностях и напряжениях .

В связи с изложенным, отметим основные направления обеспечения электромагнитной совместимости СМ-инверторов:

1) применение компонентов схемы инвертора последнего поколения с уменьшенными значениями паразитных емкостей и индуктивностей, большим быстродействием;

2) компоновка элементов и проводящих дорожек на плате инвертора, снижающая количество паразитных реактивных элементов; применение новых изоляционных материалов;

3) применение систем гальванической развязки в цепях управления и внутреннего питания;

4) установка входного фильтра; актуальность его использования определяется расчетом (например, [161, 200]) и требованиями сети как в стационарных, так и в автономных СЭС [85]; с другой стороны, когда первичные источники питания инвертора не связаны с остальной системой (например, МФЭП), то необходимости во входном фильтре нет (как, например, в данной работе);

5) установка выходного фильтра и устройств, ограничивающих перенапряжения и сверхтоки на выходе инвертора при переходных процессах .

Касательно выходного фильтра в СМ-инверторах отметим следующее:

1) необходимость установки фильтра определяется требованиями к качеству напряжения, подаваемого на нагрузку;

2) расчет фильтра должен учитывать изначальное качество выходного напряжения инвертора; при достаточном количестве первичных уровней напряжения качество выходного напряжения остается высоким и необходимости в применении выходного фильтра нет;

3) фильтры могут быть пассивными, активными, гибридными, с встроенным корректором коэффициента мощности и без него; различные схемные решения выходных фильтров представлены в работах [6, 14, 39, 86, 96, 129, 153, 181, 201, 204, 205, 229];

4) для уменьшения паразитных емкостей и индуктивностей в дросселе пассивного фильтра целесообразно воспользоваться специальными расчетами конструкции (например, [161]);

5) применение новейших типов конденсаторов выходного фильтра, обладающих меньшей паразитной реактивностью и более высокой емкостью при меньших габарито-размерах [97, 151, 230, 237]; особый интерес представляют танталовые конденсаторы [97], ионисторы [151], металлопленочные конденсаторы [237] .

5.2.3 Повышение надежности СМ-инверторов в составе ЭТК

Не углубляясь в теорию надежности электротехнических устройств, определим следующие основные факторы, снижающие надежность СМинверторов в составе ЭТК:

1) переходные процессы и установившиеся аварийные режимы работы первичных источников питания (питающей сети) с сильным отклонением параметров напряжения и (или) тока на входе инвертора [158, 172];

2) переходные процессы и установившиеся аварийные режимы работы нагрузки с сильным отклонением параметров напряжения и (или) тока на выходе инвертора [158];

3) нарушение теплового режима работы компонентов инвертора [81];

4) низкое качество элементной базы;

5) неверный расчет параметров компонентов инвертора, отсутствие учета переходных процессов и пусковых токов .

Учитывая изложенное, укажем основные направления повышения надежности СМ-инверторов в составе ЭТК:

1) установка быстродействующей защиты (схемные и алгоритмические решения) от перенапряжений и сверхтоков ПП, коротких замыканий, превышения мощности инвертора нагрузкой; данные решения рассмотрены выше в подглаве 3.2.2.6;

2) установка систем защиты на входе инвертора от перенапряжений и аварийных режимов работы первичных источников питания (питающей сети) с сильным отклонением параметров напряжения и (или) тока на входе инвертора [68]; вместе с тем возможен алгоритмический вариант отключения при установке соответствующих датчиков на вход или выход модулятора [182]; при этом должно быть обеспечено надлежащее быстродействие;

3) тщательный расчет и выбор системы охлаждение; установка тепловой сигнализации [182]; учет отказа вентиляторов при применении принудительной вентиляции;

4) компоновка инвертора современной элементной базой проверенных производителей;

5) тщательный подход к расчету требуемых параметров силовых компонентов инвертора [221], учет ПП и пусковых токов, учет особенностей работы каждого вида электронных компонентов (подробнее в работах [89, 158, 159]) .

5.2.4 Коррекция коэффициента мощности СМ-инверторов ЭТК

В недавних исследованиях Минрегионразвития РФ говорится, что «одной из существенных составляющих потерь электроэнергии являются потери от транспортировки избыточной реактивной мощности» [225].

В электросетях коэффициент мощности достигает недопустимых значений:

1,17tg1,02 [225]. Для уменьшения перетоков реактивной мощности используются ККМ. ККМ может быть совмещен с СМ-инверторами. Различные современные применяемые схемы ККМ представлены в работах [33-35, 128, 129, 201, 220, 225]. В работе [129] приводится классификация однофазных ККМ, в работе [201] – высокочастотных ККМ. В большинстве приведенных работ рассмотрения ККМ проведен анализ, приведены принципы расчета и использования ККМ .

Вместе с тем внимания заслуживают работы [95, 214], где описана возможность коррекции коэффициента мощности в СМ-инверторах за счет использования фазного регулирования. С другой стороны, диапазон данного регулирования в данных работах не указан, требует исследований и соответствующей проверки моделированием (программно-имитационным или физическим) .

Выводы главы

1. Разработана классификация применения ЭТК на основе СМинверторов относительно выходного напряжения .

2. Указаны способы применения ЭТК на основе СМ-инверторов в различных СЭС и для различных назначений. Учитывая гораздо меньший объем и массу СМ-инверторов относительно ШИМ-инверторов, ЭТК на основе СМ-инверторов могут с успехом быть применены для решения производственных задач, где важнейшими условиями являются малые размеры и масса, высокий коэффициент полезного действия. Например, таких задач, как преобразование электроэнергии на автотранспорте, морских кораблей, подводных лодках, космических аппаратах .

3. Составлены структурные схемы ЭТК на основе СМ-инверторов в обобщенном виде и при работе от источников электропитания от ВИЭ .

4. Определены направления дальнейшего повышения КПД и уменьшения массогабаритных размеров СМ-инверторов ЭТК .

5. Определены направления обеспечения электроэнергетической и электромагнитной совместимости ЭТК на основе СМ-инверторов .

6. Определены направления повышения надежности работы ЭТК на основе СМ-инверторов .

7. Рассмотрена возможность применения коррекции коэффициента мощности в СМ-инверторах ЭТК .

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе, на основании теоретических и экспериментальных исследований, решена актуальная научно-техническая задача разработки методик, позволяющих создать электротехнический комплекс с фотоэлектрическими модулями и ступенчато-модулированным инвертором с высоким процентом увеличения выходного напряжения в процессе его стабилизации при суммарном коэффициенте гармонических составляющих, входящем в допустимые пределы ГОСТ 32144-2013, а также с повышением КПД, уменьшением массы и объема инвертора .

В результате выполненных исследований получены следующие результаты и выводы .

1. Разработана методика исследования ступенчатых кривых напряжения при расширении центральной ступени на основе графо-аналитического метода определения гармоник ряда Фурье .

Данная методика позволяет исследовать кривые различной сложности, в том числе, ступенчатые кривые других видов: получить зависимости суммарного коэффициента гармонических составляющих напряжения, действующего значения выходного напряжения, отклонения напряжения в процентах от ширины центральной ступени ступенчатой кривой выходного напряжения ступенчато-модулированного инвертора электротехнического комплекса .

Отличие разработанной методики от подобных существующих заключается, прежде всего, в учете зависимостей количества и ширины аналитических промежутков от количества ступеней в полупериоде ступенчатых кривых, учете вида симметрии, математическом описании приращения ширины центральной ступени .

Методика используется при: 1) исследовании ступенчатых кривых при пяти расширениях центральной ступени; 2) уточненном исследовании ступенчатых кривых при пятнадцати расширениях центральной ступени .

В соответствии с разработанной методикой исследованы семь ступенчатых кривых разного количества и напряжений ступеней: СК3, СК4, СК4д, СК5д, СК6д, СК7, СК8д. Лучшими в части качества и возможностей стабилизации напряжения являются кривые СК7 и СК8д. При этом суммарные коэффициенты гармонических составляющих напряжения СК7 и СК8д мало отличаются между собой: всего на 0,06%. С учетом требований СК8д к количеству источников (количество источников больше трех), было проведено уточненное исследование данной методикой СК7 (необходимое количество источников равно трем) при 840 аналитических промежутках (разбиениях) на период .

Уточненное исследование СК7 показало, что равноугловой метод формирования ступенчатых кривых уступает неравноугловому как по уровню выходного действующего напряжения, так и по его качеству .

В процессе исследования определены следующие промежутки стабилизации СК7у .

Определен первый промежуток стабилизации выходного напряжения при расширении центральной ступени: при ширине центральной ступени [23/140; 73/140] рад. суммарный коэффициент гармонических составляющих напряжения меньше 12%, действующее значение выходного напряжения, при напряжении первичных источников питания 100% от их номинального значения, изменяется в промежутке Uвых [196,59 В; 251,83 В] .

При этом расширение центральной ступени от 23/140 до 73/140 рад .

позволяет увеличить величину действующего значения напряжения на 28,1% .

Определен второй промежуток стабилизации выходного напряжения методом широтного регулирования: при дальнейшем расширении центральной ступени (при ширине центральной ступени, большей 73/140 рад.) суммарный коэффициент гармонических составляющих напряжения изменяется в промежутке Ku (11,62%; 47,163%]; при ширине центральной ступени = рад. (меандр) действующее значение выходного напряжения инвертора увеличивается на 22,52% (308,54 В) от величины действующего значения напряжения (251,83 В) при ширине центральной ступени, равной 73/140 рад .

Определен третий промежуток стабилизации выходного напряжения методом широтного регулирования: при ширине центральной ступени [38/140; 64/140] рад. суммарный коэффициент гармонических составляющих напряжения меньше 8%, действующее значение выходного напряжения, при напряжении первичных источников питания 100% от их номинального значения, изменяется в промежутке Uвых [214,96 В;

242,5 В]. Следовательно, при данном расширении ЦС, действующее значение выходного напряжения увеличивается на 12,81 % (242,5 В) .

На основании результатов исследований разработаны ступенчатые кривые СК7, СК7у и СК7у2. Начальная ширина центральной ступени (т.е. до начала стабилизации) для СК7 - 10/140 рад., СК7у - 23/140 рад., для СК7у2 - 38/140 рад. СК7у выбрана в качестве основной для разработанного ступенчато-модулированного инвертора исходя из следующего: а) возможно увеличить действующее значение напряжения на 28,1% СК7у против 12,81% СК7у2; б) возможность использования СК7у без применения выходного фильтра для потребителей, допускающих работу с суммарным коэффициентом гармонических составляющих напряжения, меньшим 12% или в 5% времени работы; в) промежуток стабилизации СК7у2 находится внутри промежутка стабилизации СК7у, что возможно учесть в алгоритме управления СМинвертором без изменения электрической схемы .

Возможности увеличения действующего значения напряжения в найденных промежутках стабилизации можно повысить за счет включения четвертого дополнительного источника питания необходимых параметров мощности и выходного напряжения .

Разработана методика моделирования моделей модулей 2 .

фотоэлектрических элементов с заданными параметрами вольт-амперных характеристик в программной среде имитационного моделирования Proteus ISIS (Labcenter Electronics Ltd, Великобритания) .

Данная методика позволяет: 1) рассчитать параметры вольт-амперных характеристик моделей модулей фотоэлектрических элементов при двух начальных заданных параметрах – номинальной выходной мощности и номинальном выходном напряжении; 2) разработать структурные и принципиальные схемы имитационных моделей модулей фотоэлектрических элементов в среде имитационного моделирования Proteus ISIS; 3) определить параметры примитивов имитационных моделей модулей фотоэлектрических элементов в среде имитационного моделирования Proteus ISIS для работы в составе моделей электротехнических комплексов .

Данная методика отличается тем, что в нее введены новые зависимости параметров вольт-амперной характеристики фотоэлектрических модулей от их номинальной мощности и номинального выходного напряжения, применены новые зависимости параметров примитивов модели фотоэлектрических модулей в среде имитационного моделирования от параметров вольт-амперной характеристики фотоэлектрических модулей, схема модели фотоэлектрических модулей в среде имитационного моделирования Proteus соединена таким образом, что выходное напряжение фотоэлектрических модулей соответствует рассчитанной вольт-амперной характеристике .

Используя данную методику, с учетом параметров выбранной кривой напряжения СК7у, получены: 1) вольт-амперные характеристики трех первичных и четвертого дополнительного источников модулей фотоэлектрических элементов ступенчато-модулированного инвертора;

2) разработаны их структурные и принципиальные схемы моделей в среде имитационного моделирования Proteus ISIS; 3) определены параметры примитивов разработанных имитационных моделей модулей фотоэлектрических элементов; 4) разработанные модели модулей фотоэлектрических элементов включены в имитационную модель электротехнического комплекса .

3. Разработана имитационная модель нагрузки в составе модели электротехнического комплекса в среде имитационного моделирования Proteus ISIS согласно рассчитанных параметров вольт-амперных характеристик модулей фотоэлектрических элементов следующих видов: активной, активноиндуктивной и активно-емкостной .

Модель работает в двух режимах: ручном и динамическом. При ручном режиме – выбирается одна или несколько ветвей нагрузок. При динамическом – контроллер, программируемый разработанной программой управления, поочередно замыкает и размыкает ветви модели нагрузки .

4. Разработана модель электротехнического комплекса, включающая в себя фотоэлектрические модули и СМ-инвертор в среде имитационного моделирования Proteus ISIS, Модель имеет кнопки выбора режима работы, возможность подключения терминала управления для изменения параметров стабилизации, обратную связь по напряжению. Управление осуществляется контроллером .

Модель электротехнического комплекса отличается тем, что в нее введены новые модели модулей фотоэлектрических элементов, учтено изменение ширины ступенчатой кривой вида СК7у, а также введением комбинированного режима стабилизации выходного напряжения электротехнического комплекса .

Проведено экспериментальное исследование работы в среде имитационного моделирования данной модели Proteus ISIS электротехнического комплекса на модель блоков нагрузки. Установлено, что полученные результаты исследования работы модели электротехнического комплекса подтвердили результаты теоретических исследований его характеристик. Сходимость результатов составила не менее 98,8% .

5. Разработан алгоритм управления ступенчато-модулированным инвертором электротехнического комплекса, отличающийся учетом заданной формы ступенчатой кривой выходного напряжения инвертора вида СК7у, включением четвертого источника модулей фотоэлектрических элементов при использовании комбинированного режима стабилизации выходного напряжения электротехнического комплекса .

Алгоритм позволяет работать инвертору в следующих режимах:

а) режиме работы без стабилизации; б) режиме работы со стабилизацией методом широтного регулирования; в) режиме работы со стабилизацией методом включения четвертого источника; г) режиме работы с комбинированной стабилизацией (включение четвертого источника питания и расширение центральной ступени методом широтного регулирования). На основе данного алгоритма разработаны программы управления ступенчатомодулированным инвертором для ступенчатых кривых СК7 и СК7у .

6. Разработана методика исследования коэффициента полезного действия ступенчато-модулированного инвертора отличающаяся тем, что в ней учтен процесс расширения центральной ступени ступенчатой кривой, выраженном в коэффициенте заполнения графика работы силовых элементов .

Методика позволяет рассчитывать коэффициент полезного действия при различной выходной мощности и коэффициенте заполнения графика работы силовых элементов инвертора .

На основе разработанной методики проведено исследование коэффициента полезного действия ступенчато-модулированного инвертора электротехнического комплекса при стабилизации выходного напряжения методом широтного регулирования. Получены зависимости коэффициента полезного действия разработанного инвертора от выходной мощности и коэффициента заполнения графика работы силовых элементов, ширины центральной ступени. Разработанный инвертор электротехнического комплекса имеет высокий коэффициент полезного действия: при 100% нагрузке и 100% расширении центральной ступени (режим меандра, Di=1), коэффициент равен 95,32%, что значительно превышает коэффициенты полезного действия большинства современных аналогов той же мощности (91%); при работе без стабилизации методом широтного регулирования (Di=0,5), коэффициент равен 96,65% .

7. Разработана методика исследования объема ступенчатомодулированного инвертора электротехнического комплекса. Основой данной методики служит расчет объема радиатора охлаждения, исходя из данных о потерях мощности при расчете коэффициента полезного действия. Кроме объема радиаторов, учитывается объем соединения плат с разъемами на корпусе и с друг другом, а также объем блока питания собственных нужд .

На основе данной методики проведено исследование объема разработанного инвертора электротехнического комплекса. Рассчитанный объем ступенчато-модулированного инвертора значительно меньше среднего объема современных инверторов широтно–импульсной модуляции той же мощности (14790 см3 против 24780 см3 ) .

Проведена проверка расчета объема инвертора путем разработки двух печатных плат – управления и силовой платы. Результаты подтверждают правильность расчета объема разработанного инвертора .

8. Разработана методика исследования массы ступенчатомодулированного инвертора электротехнического комплекса. Данная методика учитывает результаты исследования объема инвертора, массы всех использованных электронных компонентов, массы разъемов (силовых и управления), массу панели кнопок управления, массы проводов, массу корпуса, массы печатных плат и массу радиатора .

На основании данной методики проведено исследование массы разработанного инвертора. Рассчитанная масса ступенчато-модулированного инвертора более чем в 4 раза меньше массы современных инверторов широтно– импульсной модуляции той же мощности (4,02 кг против 16,54 кг) .

9. Преимущества электротехнических комплексов на основе ступенчатомодулированных инверторов со стабилизацией выходного напряжения перед электротехническими комплексами на основе инверторов широтно-импульсной модуляции при трех первичных и четвертом дополнительном источниках модулей фотоэлектрических элементов следующие: 1) нет необходимости применения двойного или тройного преобразования электроэнергии – выше коэффициент полезного действия и надежность схемы; 2) нет необходимости применения фильтров на входе инвертора; 3) дискретность первичных источников модулей фотоэлектрических элементов позволяет до и во время стабилизации напряжения получить качество напряжения с суммарном коэффициенте гармонических составляющих напряжения не более 12% (для ступенчатой кривой СК7у) или не более 8% (для ступенчатой кривой СК7у2) при повышении действующего значения напряжения на 28,1% или на 12,81% соответственно, что позволяет отказаться от выходного фильтра, также значительно повышая этим коэффициент полезного действия инвертора;

4) применение четвертого дополнительного источника модулей фотоэлектрических элементов также позволяет повысить действующее значение напряжения без существенного ухудшения коэффициента полезного действия инвертора электротехнического комплекса; 5) меньшие объем и масса инвертора электротехнического комплекса относительно инверторов широтноимпульсной модуляции той же мощности .

10. Проведено исследование переходных процессов ступенчатомодулированного инвертора электротехнического комплекса для различных видов и уровней нагрузки классическим методом. В большинстве режимов работы при tg 0,35 и 100% нагрузке инвертора токи и напряжения не превышают номинальных. Некоторое превышение наблюдается в случае работы на активно-емкостную нагрузку. Проведен расчет тока короткого замыкания. Ток короткого замыкания (140 А) превышает номинальный в 10,27 раз .

11. Предложены следующие основные способы защиты инвертора электротехнического комплекса от сверхтоков и перенапряжений:

а) алгоритмические (изменение алгоритма управления при неблагоприятном режиме работы) – без усложнения схемы инвертора; б) аппаратные – за счет включения в схему инвертора дополнительных устройств и блоков (применение дифференциальных автоматов, электронных предохранителей, защитных диодов, разрядников (ограничителей перенапряжения), включение в схему инвертора схем защиты и мониторинга) .

12. Разработаны шесть программ расчета, имеющих удобный, интуитивно-понятный интерфейс, которые позволяют, соответственно для каждой из них, рассчитывать параметры фотоэлектрических модулей, количество аналитических промежутков, коэффициент заполнения графика работы силовых элементов инвертора, его КПД, параметры блоков ветвей нагрузки .

13. Разработаны следующие рекомендации дальнейшего применения и совершенствования электротехнических комплексов на основе ступенчатомодулированных инверторов: а) разработана классификация применения ступенчато-модулированных инверторов относительно выходного напряжения;

указаны способы применения данных инверторов в различных системах электроснабжения и для различных назначений; б) составлены структурные схемы использования ступенчато-модулированных инверторов в обобщенном виде и при работе от возобновляемых источников электроэнергии;

в) определены направления дальнейшего повышения коэффициента полезного действия и уменьшения массогабаритных размеров ступенчатомодулированных инверторов электротехнических комплексов;

г) определены направления обеспечения электроэнергетической и электромагнитной совместимости ступенчато-модулированных инверторов;

д) определены направления повышения надежности ступенчатомодулированных инверторов; е) рассмотрена возможность применения коррекции коэффициента мощности в ступенчато-модулированных инверторах .

14. Учитывая гораздо меньший объем и массу ступенчатомодулированных инверторов относительно инверторов широтно-импульсной модуляции, электротехнические комплексы на основе ступенчатомодулированных инверторов могут с успехом быть применены для решения производственных задач преобразования электроэнергии, где важнейшими условиями являются малые габарито-размеры и масса, высокий коэффициент полезного действия. Например, на автотранспорте, морских кораблях, станциях сотовой связи, удаленных локальных промышленных и сельскохозяйственных объектах .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. А.с. 1744781 СССР, МКИ Н 02 М 7/539. Преобразователь постоянного напряжения в многоступенчатое переменное напряжение / Мордвинов Ю.А. – № 4771236/07, заявлено 19.12.1989; опубл. 30.06.1992 .

2. А.с. 896728 СССР, МКИ Н 02 М 7/537. Ступенчато-регулируемый инвертор / Гусев А.В., Керцман С.А., Пельтек И.Ф., Дыдырко Г.В., – № 2879139/24-07; заявлено 30.01.1980; опубл. 07.01.1982 .

3. А.с. 997204 СССР, МКИ Н 02 М 7/515. Преобразователь постоянного напряжения в однофазное переменное с амплитудно-импульсной модуляцией / Гречко Э.Н., Вертилецкий Д.С., Павленко В.Е., Фирсов О.И., Голубев В.В. – № 3248379/24-07; заявлено 17.02.1981; опубл. 15.02.1983 .

4. Аврамчук В.С. Гармонический анализ несинусоидальных периодических сигналов на основе решетчатых периодических функций:

диссертация... кандидата технических наук: 05.13.01. Томск, 2005. – 162с .

5. Автономные системы электроснабжения // Каталог продукции ЗАО «Ваш солнечный дом» [Электрон. ресурс] / ЗАО «Ваш солнечный дом» .

Апрель 2011. – Режим доступа: http://www.solarhome.ru/ru/autonom .

6. Агунов А.В. Спектрально-частотная последовательная силовая активная фильтрация напряжения // Электротехника. 2004. №10. – С. 30 – 32 .

7. Аитов И., Шалупова Г. Особенности построения систем аварийной защиты тиристорных преобразователей частоты с автономными резонансными инверторами. Часть 2 // Силовая электроника. 2010. №2. – С. 60 – 65 .

8. Аксенов В., Бормотов А., Мартыненко В., Мускатиньев В., Чибиркин В. IGBT-модули производства ОАО «Электровыпрямитель» // Силовая электроника. 2006. №2. – С. 54 – 59 .

9. Андреев В.М., Грилихес В.А., Румянцев В.Д. Фотоэлектрическое преобразование концентрированного солнечного излучения. -Л.: Наука, 1989. – 310 с .

10. Анисимова Т.В., Данилина А.Н., Крючков В.В. Способы повышения качества выходного напряжения инверторов со ступенчатым выходным напряжением // Вестник МАИ. Т17. 2009. №1. – С. 103 – 112 .

11. Арбузов А.А. Полумостовой квазирезонансный преобразователь напряжения с мягкой коммутацией // Электрическое питание. 2004. №4. – С. 34 – 35 .

12. Асанов А.З., Романовский Э.А. Анализ динамических потерь в ключах многоуровневых инверторов напряжения // Электротехника. 2002. №6/02. – С. 26 – 34 .

13. Бар В.И. Основы преобразовательной техники: Курс лекций. – Тольятти: ТГУ, 2002. - 108 с .

14. Барегамян Г., Маргарян В. Выбор параметров LC-фильтра с широтноимпульсной модуляцией и синусоидальным выходным напряжением // Силовая электроника. 2011. №1. – С. 50 – 56 .

15. Белов А.А. Выбор варианта схемы соединения силовых ключей инвертора ступенчатой модуляции // Актуальные вопросы современной науки:

Матер. XI Междунар. науч.-практ. конф. (30 апреля 2011 г.): Сб. науч. тр. / Под науч. ред. д-ра пед. наук, проф. Г.Ф. Гребенщикова. – М.: Изд-во «Спутник+», 2011. – С. 408 – 410 .

16. Белов А.А. Выбор схемы передачи управляющего сигнала в автономных инверторах напряжения // Наука в современном мире: Матер. V Междунар. науч.-практ. конф. (22 марта 2011 г.): Сб. науч. тр. / Под науч. ред .

д-ра пед. наук, проф. Г.Ф. Гребенщикова. – М.: Изд-во «Спутник+», 2011. – С. 321 – 322 .

17. Белов А.А. Исследование параметров ступенчатых кривых напряжения при расширении центральной ступени // Вестник АГУ. 2013. № 2 (119). – С. 129 – 140 .

18. Белов А.А. Нормы качества электроэнергии как критерии алгоритма модуляции СМ-инвертора // Актуальные вопросы современной науки: Матер .

XI Междунар. науч.-практ. конф. (30 апреля 2011 г.): Сб. науч. тр. / Под науч .

ред. д-ра пед. наук, проф. Г.Ф. Гребенщикова. – М.: Изд-во «Спутник+», 2011. – С. 415 – 417 .

19. Белов А.А. Особенности солнечных батарей как источника входного дискретного силового сигнала для СМ-инверторов // Актуальные вопросы современной науки: Матер. XI Междунар. науч.-практ. конф. (30 апреля 2011 г.): Сб. науч. тр. / Под науч. ред. д-ра пед. наук, проф .

Г.Ф. Гребенщикова. – М.: Изд-во «Спутник+», 2011. – С. 410 – 411 .

20. Белов А.А. Преобразование электроэнергии от солнечных батарей:

применение ШИМ и СМ инверторов // Матер. II Междунар. науч. конф .

ТТС-10. – Краснодар: КВВАУЛ, 2010. – С. 84 – 89 .

21. Белов А.А. Программа расчета ветвей нагрузки СМ-инвертора при различных tg для статического и динамического режимов работы .

РОСПАТЕНТ. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2012615143 от 08.06.2012 .

22. Белов А.А. Программа расчета коэффициента заполнения графика работы силовых ключей модулятора СМ-инвертора при стабилизации выходного напряжения методом ШИМ. РОСПАТЕНТ. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2012615147 от 08.06.2012 .

23. Белов А.А. Программа расчета КПД СМ-инвертора при трех источниках МФЭП. РОСПАТЕНТ. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2012615146 от 08.06.2012 .

24. Белов А.А. Программа расчета параметров моделируемого модуля фотоэлектрических элементов. РОСПАТЕНТ. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2012615148 от 08.06.2012 .

25. Белов А.А. Программа расчета параметров примитивов СИМ Proteus ISIS, используемых для моделирования МФЭП. РОСПАТЕНТ. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2012615144 от 08.06.2012 .

26. Белов А.А. Программа управления нагрузкой в динамическом режиме (для микроконтроллеров). РОСПАТЕНТ. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2012612436 от 06.03.2012 .

27. Белов А.А. Программа управления формированием и стабилизацией выходного напряжения ступенчато-модулированного инвертора (для микроконтроллеров). РОСПАТЕНТ. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2012612435 от 06.03.2012 .

28. Белов А.А. Программа управления формированием и стабилизацией выходного напряжения ступенчато-модулированного инвертора при начальной ширине центральной ступеньки 23pi/210 радиан (для микроконтроллеров) .

РОСПАТЕНТ. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2012618967 от 04.10.2012 .

29. Белов А.А. Разработка ступенчатых кривых семи уровней напряжения для формирования и стабилизации выходного напряжения ступенчатомодулированного инвертора // Инновации в современной науке: Матер. VII Междунар. зимнего симпозиума (27 февраля 2015 г.): Сб. науч. тр. / Науч. ред .

д-р пед. наук, проф. С.П. Акутина. – М.:Изд-во «Спутник+», 2015. – С. 235 – 237 .

30. Белов А.А. Ступенчатая кривая семи уровней напряжения «СК7у2», разработанная для формирования и стабилизации выходного напряжения ступенчато-модулированного инвертора // В мире научных открытий: Матер .

XV Междунар. науч.-практ. конф. (30 марта 2015 г.): Сб. науч. тр. / Науч. ред .

д-р пед. наук, проф. И.А. Рудакова. – М.: Изд-во «Спутник+», 2015. – С. 112 – 114 .

31. Белов А.А., Репьев Ю.Г. Регулирование напряжения в ШИМ и СМинверторах // Актуальные вопросы современной науки: Матер. XI Междунар .

Междунар. науч.-практ. конф. (30 апреля 2011 г.): Сб. науч. тр. / Под науч. ред .

д-ра пед. наук, проф. Г.Ф. Гребенщикова. – М.: Изд-во «Спутник+», 2011. – С. 412 – 414 .

32. Белов А.А., Ставило А.Ю. Программа расчета количества аналитических промежутков периода равноугловой ступенчатой функции для применения графоаналитического метода определения гармоник ряда Фурье .

РОСПАТЕНТ. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2012619287 от 15.10.2012 .

33. Белов Г., Павлова А, Серебрянников А. Сравнение однофазного и двухфазного корректоров коэффициента мощности с отпиранием силовых транзисторов при нуле токов дросселя // Силовая электроника. 2009. №3. – С. 36 – 39 .

34. Белов Г., Серебрянников А. Искажения тока питающей сети за счет второй гармоники входного тока корректора коэффициента мощности // Силовая электроника. 2010. №3. – С. 80 – 81 .

35. Белов Г.А. Синтез системы управления широтно-импульсным корректором коэффициента мощности // Электротехника. 2006. №10. – С .

46 – 55 .

36. Бербенец А. Базовые платы драйверов IGBT от CT-Concept // Силовая электроника. 2010. №4. – С. 30 – 33 .

37. Бербенец А. Драйверы CT-Concept для силовых IGBT и MOSFET модулей на базе нового ядра SCALE-2 // Силовая электроника. 2009. №5. – С .

34 – 39 .

38. Бербенец А. Использование встроенного NTC-резистора для измерения температуры IGBT-модулей // Силовая электроника. 2010. №2. – С .

28 – 30 .

39. Бердников Д. Расчет фильтра синфазной помехи ИВЭП для схем с ШИМ // Силовая электроника. 2006. №2. – С. 46 – 49 .

40. Березин О.К., Волков С.А., Костиков В.Г., Скрипко А.А. Актуальные направления работ по созданию перспективных систем электропитания РЭА мобильных комплексов. Часть 2 // Электрическое питание. 2006. №3. – С. 56 – 60 .

41. Берестов В.М., Харитонов С.А. Алгоритм управления многоуровневым инвертором напряжения // Электротехника. 2006. №10. – С. 41 – 46 .

42. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи: Учебник. – 10-е изд. – М.: Гардарики, 2002. – 638 с .

43. Билибин К.И., Шахнов В.А., Журавлева Л.В., и др. КонструкторскоТехнологическое проектирование электронной аппаратуры: учебное пособие для вузов. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. – 528 с.: с ил .

44. Бин Е. С. Энергоэффективность, помехоподавление и надежная высоковольтная развязка современных цифровых оптронов // Силовая электроника. 2010. №1. – С. 16 – 18 .

45. Блоки питания // Каталог продукции ООО "КИП-Сервис" / Сайт ООО "КИП-Сервис". Январь 2012 г. Режим доступа:

http://kipservis.ru/pribory_owen/bloki_pitanija_bp30.htm .

46. Бономорский П., Розовел Р. Новая серия источников вторичного электропитания типа AC/DC военного назначения от НПП «ЭлТом» // Силовая электроника. 2006. №2. – С. 72 – 73 .

47. Борисов И.И. О стратегии развития энергетики // Энергетик. – 2007 .

№3. – С. 5 – 7 .

48. Бурдасов Б.К., Нестеров С.А. Многоуровневые и каскадные преобразователи частоты для высоковольтных электроприводов переменного тока // Электроника и информационные технологии. Электронный журнал ГОУВПО «Мордовского государственного университета им. Н.П. Огарева»

[Электрон. ресурс] / ГОУВПО «Мордовский государственный университет им .

Н.П. Огарева». Ноябрь 2011. – Режим доступа: http://fetmag.mrsu.ru/2011pdf/Frequency_Converters.pdf .

49. Бутузов В.А. Топливно-энергетические ресурсы: статистика производства стран мира // Промышленная энергетика. – 2009. №7. – С. 55–58 .

50. Бутузов В.А. Фотоэлектрические и солнечные тепловые установки:

германский опыт стандартизации качества оборудования // Промышленная энергетика. – 2010. №2. – С. 45 – 47 .

51. Вайс Р., Херрманн Р. Перевод и комментарии Колпакова А. Навстречу ветру // Силовая электроника. 2011. №1. – С. 26 – 29 .

52. Вендт М. Разумное управление IGBT-модулями // Силовая электроника. 2009. №5. – С. 40 – 42 .

53. Винтрих А., Колпаков А. Trench 4 – универсальная технология IGBT .

Стратегия перехода // Силовая электроника. 2009. №3. – С. 13 – 18 .

54. Войтович В., Гордеев А., Думаневич А. Si, GaAs, SiC, GaN – силовая электроника. Сравнение, новые возможности // Силовая электроника. 2010 .

№5. – С. 4 – 10 .

55. Волков Э.П., Баринов В.А. Стратегия развития электроэнергетики России на период до 2030 г. // Энергетик. – 2008. №5. – С. 2 – 8 .

56. Волович Г. И. Схемотехника аналоговых и цифровых электронных устройств. -М.: Додека-ХХ1, 2005.– С. 145 – 146 .

57. Вольфл В. Перевод Премякова С. Источники электропитания с высоким коэффициентом полезного действия от Tracopower // Силовая электроника. 2008. № 3.– С. 114 – 115 .

58. Воронцов Н., Воронцова Н. Поможет ли стабилизатор напряжения? // Силовая электроника. 2008. №3.– С. 138 – 139 .

59. Гайтов Б.Х. Состояние и перспективы развития электроэнергетики России // Сб. тр. III Межд. научной конф. «Технические и технологические системы ТТС-11». – Краснодар, 2011.– С. 5 – 14 .

60. Гайтов Б.Х., Гайтова Т.Б., Кашин Я.М., Копелевич Л.Е., Самородов А.В. Нетрадиционные электромеханические преобразователи энергии в системе автономного электроснабжения // Изв. вузов .

Электромеханика. – 2008. – № 1. – С. 21 – 28 .

61. Гайтова Т.Б. Нетрадиционные электротехнические комплексы (теории, расчет, конструкции) / Т.Б. Гайтова, Я.М. Кашин. – Монография. – Краснодар, КВАИ, 2004. – 403 с .

62. Гайтова Т.Б. Система автономного электроснабжения на базе аксиальных электромагнитных устройств. / Гайтова Т.Б., Кашин Я.М., Копелевич Л.Е., Ясьян Ю.П., Кашин А.Я. // Труды Кубанского Государственного аграрного университета. 2011. № 33. – С. 205 – 209 .

63. Гайтова Т.Б., Кашин Я.М., Белов А.А. Моделирование ступенчатомодулированного инвертора со стабилизацией выходного напряжения при работе от модулей фотоэлектрических элементов. Расчет характеристик и исследование работы // Вестник АГУ. 2013. № 3 (122).– С. 74 – 89 .

64. Гарцев Е. Источники вторичного электропитания. Критерии выбора // Источники питания. 2002. №3.– С. 56 – 59 .

65. Гейфман Е.М., Чибиркин В.В., Елисеев В.В. и др. Силовые импульсные ограничители напряжения с малыми значениями динамического сопротивления в области лавинного пробоя // Электротехника. 2002. №12. – С. 7 – 9 .

66. Геммер Р. Квиз П., Венд М., перевод Бербенец А. IGBT-драйверы InPower Systems с программно-управляемыми характеристиками // Силовая электроника. 2010. №5. – С. 38 – 39 .

67. Гетманов Е.И., Тартаковская Н.А. Киотский протокол и вопросы энергоэффективности энергетики России // Энергетик. – 2007. №4. – С. 2 – 3 .

68. Гольдинер А.Я., Головко В.В., Горбунов А.О. Надежность установок постоянного тока при эксплуатации // Электросистемы. 2006. №3(15).– С. 19 – 23 .

69. Гончаров А.Ю. Начальная школа построения импульсных DC-DC преобразователей (пятый класс) // Электрическое питание. 2004. №01.– С. 26 – 29 .

70. Гончаров А.Ю. Ультратонкие заказные системы электропитания – новое направление развития спецсистем // Электрическое питание. 2006. №2. – С. 6 – 11 .

71. Гончаров А.Ю., Негреба О.Л. Особенности применения модулей вторичного электропитания с расширенным диапазоном входного напряжения // Электрическое питание. 2006. №4. – С. 18 – 21 .

72. Горева Л. IGBT-транзисторы International Rectifier шестого поколения // Силовая электроника. 2009. №4. – С. 27 – 32 .

73. Гордеев А. и др. Новая серия отечественных DMOSFET– транзисторов // Силовая электроника. 2009. №3. – С. 20 – 21 .

74. ГОСТ 721-77 Системы энергоснабжения, сети, источники, преобразователи и приемники электрической энергии. Номинальные напряжения выше 1000 В. – М.: Издательство стандартов, 2002. – 8 с .

75. ГОСТ 21128-83 Системы энергоснабжения, сети, источники, преобразователи и приемники электрической энергии. Номинальные напряжения до 1000 В. – М.: Издательство стандартов, 1995. – 5 с .

76. ГОСТ 17772-88 Приемники излучения. Полупроводниковые фотоэлектрические и фотоприемные устройства. Методы измерения фотоэлектрических параметров и определения характеристик. – М.: Издательство стандартов, 1988. – 65 с .

77. ГОСТ 32144-2013 Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. — М.: Стандартинформ, 2014. – 16 с .

78. Гречко Э., Кот Э. Многоуровневые трехфазные инверторы напряжения с поуровневой синусоидальной ШИМ. Технічна електродинаміка .

Тематический выпуск. Силова електроніка та енергоефективність. Частина 2 .

Київ. 2002. – С. 50 – 53 .

79. Григораш О.В., Курзин Д.Н., Григораш С.О. Стабилизатор напряжения переменного тока // Энергетик. 2004. №1.– С. 29 – 30 .

80. Григораш О.В., Симоненко С.А., Кирьян Л.Н., Григораш А.О., Мушлян А.А. Источник напряжения постоянного тока на резонансном инверторе для автоматизированных устройств // Промышленная энергетика .

2008. №7. – С. 26 – 28 .

81. Демут Ф. Перевод Колпакова А. Главное – не перегреть! Силовые модули для гибридного и электрического транспорта // Силовая электроника .

2010. №7. – С. 26 – 29 .

82. Джус И.Н. Бесперебойное питание потребителей // Энергетик. 2004 .

№5. – С. 33 .

83. Джус И.Н. Мощности инвертора в соответствии с нагрузкой // Энергетик. 2005. №5. – С. 36 – 37 .

84. Дизендорф Э.А. Новый тип резонансного инвертора // Электротехника. 2003. №8. – С. 57–60 .

85. Добрусин Л. Приоритеты управления качеством электроэнергии в электрических сетях России: взгляд с позиции национальных интересов и стратегии международного электроэнергетического сотрудничества // Силовая электроника. 2007. №2. – С. 82 – 86 .

86. Донкеев С.С., Коржавин О.А. Оценка влияния входного фильтра на работу импульсных источников электропитания // Электросвязь. 2005. №10. – С. 23 – 26 .

87. Донской Н., Иванов А., Матисон В., Ушаков И. Многоуровневые автономные инверторы для электропривода и электроэнергетики // Силовая электроника. 2008. №1.– С. 43 – 46 .

88. Дьяконов В. Побистор или IGBT и имитационное моделирование устройств на них // Силовая электроника. 2010. №5.– С. 24 – 32 .

89. Жданкин В. Цифровое управление преобразованием напряжения – это уже реальность // Силовая электроника. 2009. №1. – С. 28 – 32 .

90. Жданкин В.К. Импульсные преобразователи фирмы Artesyn Technologies // Электрическое питание. 2005. №1. – С. 18 – 23 .

91. Жданкин В.К. Уменьшение объема модулей электропитания и факторы, влияющие на этот процесс (часть 1) // Электрическое питание. 2005 .

№2. – С. 12 – 14 .

92. Жданкин В.К. Уменьшение объема модулей электропитания и факторы, влияющие на этот процесс (часть 2) // Электрическое питание. 2005 .

№3. – С. 18 – 20 .

93. Жмакин Ю.Д. и др. Частотно-регулируемый генератор мощных токовых импульсов с обратной связью по амплитуде // Промышленная энергетика. 2011. №1. – С. 28 – 31 .

94. Жуков В.В., Минеин В.Ф. Проблемы мировой электроэнергетики предпочтительной тематике докладов сессии СИГРЭ 2010 г. // Промышленная энергетика. – 2009. №9. – С. 55 – 59 .

95. Заславец С.А. Развитие теории и принципы проектирования регулируемого асинхронного электропривода на базе ступенчатой модуляции:

Дис.... канд. техн. наук. Краснодар. 2001. – 145 с .

96. Захаров А. Расчет выходного фильтра ШИМ-инвертора // Современная электроника. 2005. №6. – С. 48 – 50 .

97. Звонарев Е. Электролитические и танталовые конденсаторы Hitachi AIC // Силовая электроника. 2007. №2. – С. 10 – 14 .

98. Земан С., Осипов А., Юшков А. Анализ импульсно-модуляционных способов регулирования последовательного резонансного инвертора // Силовая электроника. 2007. №4. – С. 88 – 91 .

99. Зинин Ю. Представление нагрузки при исследовании схемотехнических моделей тиристорных преобразователей частоты ТПЧ для индукционной плавки металлов // Силовая электроника. 2008. №1. – С. 73 – 80 .

100. Зинин Ю., Шапиро С., Белкин А. Проектирование бесконтактного выключателя аварийных режимов в тиристором преобразователе повышенной частоты для индукционного нагрева металлов // Силовая электроника. 2010 .

№4. – С. 64 – 68 .

101. Зиновьев Г.С. Основы силовой электроники: Учебник. – Новосибирск: НГТУ, 2000. – Ч. 2. – 197 с .

102. Зиновьев Г.С., Лопаткин Н.Н., Скудин Д.В. Многоуровневый повышающий безтрансформаторный инвертор напряжения для высоковольтного электропривода // Электронный журнал факультета электроники НТУУ КПИ (Украина, г. Киев) [Электрон. ресурс] / НТУУ КПИ (Украина, г. Киев). Май 2011. – Режим доступа:

http://fel.kpi.ua/ppedisc/doc/p/p_3.pdf .

103. Зоричев А.Л. Основные принципы применения устройств защиты от импульсных перенапряжений. Схемы установки и их особенности // Электрическое питание. 2004. №1. – С. 62 – 68 .

104. Зоричев А.Л. Особенности эксплуатации устройств защиты от импульсных перенапряжений в низковольтных распределительных сетях // Электрическое питание. 2004. №2. – С. 57 – 60 .

105. Иванов Н.Н., Туркунов С.А. Применение анизотропных материалов для обеспечения теплового режима ИВЭП // Электрическое питание. 2006 .

№3. – С. 45 .

106. Иванов С., Нейчев И. Методы активного управления драйверами для MOSFET-транзисторов // Силовая электроника. 2009. №2. – С. 35 – 37 .

107. Изосимов Д.Б. Алгоритмы векторной широтно-импульсной модуляции трехфазного автономного инвертора напряжения // Электротехника .

2004. №4. – С. 21 – 31 .

108. Ильина Н.А., Тугай Д.В., Сабалаев А.Н. Четырехтактный повышающий широтно-импульсный преобразователь постоянного напряжения в постоянное в системе электроснабжения с солнечной батареей // Свiтлотехнiка та електроенергетика. 2009. №1 .

109. Инверторы // Каталог продукции ООО «Солнечный центр»

[Электрон. ресурс] / ООО «Солнечный центр». Апрель 2011. – Режим доступа:

http://www.solarcenter.ru/index.php?option=com_content&task=view&id=24&Itemi d=34 .

110. Исаев В.М., Суслов В.М., Степанов Ю.И., Майоров С.И., Тарасов В.П. Основные направления развития специальной электротехники на период до 2015 г. // Электротехника. 2005. №8. – С. 42 – 52 .

111. Источники вторичного электропитания: критерии выбора (статья ЗАО «Золотой шар ТМ») // Электрическое питание. 2004. №4. – С. 24 – 27 .

112. Карташев Е. Автомобили, топливные элементы и многоуровневые конверторы // Компоненты и технологии. 2005. №4. – С. 100 – 103 .

113. Карташев Е., Колпаков А. Базовые принципы проектирования матричных конверторов // Силовая электроника. 2009. №5. – С. 59 – 64 .

Кастров М.Ю. Полупроводниковые широкодиапазонные 114 .

стабилизаторы напряжения переменного тока // Электросвязь. 2005. №10. – С. 20 – 22 .

115. Каталог инверторов второго поколения Sim // Каталог продукции Shanghai Simin Industrial Co., Ltd [Электрон. ресурс] / Shanghai Simin Industrial Co., Ltd. Сентябрь 2011. – Режим доступа: http://www.siminvent.com/SIMModifide2.html .

116. Кашин А.Я., Белов А.А. Применение СМ-инверторов при преобразовании энергии от ВИЭ // Матер. VI Междунар. науч. конф. ТТС-14 .

Сб. матер. – Краснодар: ФВУНЦ ВВС ВВА, 2014. – С. 424 – 426 .

117. Кашин Я.М. Общая характеристика возобновляемых источников энергии и их анализ // Технические и технологические системы. Материалы четвертой Международной научно-практической конференции ТТС-12 .

Сборник материалов. – Краснодар: ФВУНЦ ВВС ВВА, 2012. – С 167 – 174 .

118. Кашин Я.М., Белов А.А. Имитационное моделирование модулей фотоэлектрических элементов в программной среде Proteus ISIS // Вестник АГУ. 2013. № 2 (119). – С. 109 – 119 .

Кашин Я.М., Белов А.А. Направления применения 119 .

электротехнических комплексов на основе СМ-инверторов // Матер. Седьмой Междунар. науч. конф. ТТС-15 (7-9 октября 2015 г.) / ФГБОУ ВПО «КубГТУ»,

КВВАУЛ им. А.К. Серова; под общ. ред. Б.Х. Гайтова. – Краснодар:

«Издательский Дом - Юг», 2015. – С. 12 – 14 .

120. Кашин Я.М., Белов А.А. Особенности применения измерительных приборов при разработке СМ-инвертора в СИМ Proteus ISIS модели // Научные чтения им. проф. Н.Е. Жуковского (3; 12): Сб. науч. статей III Междунар. науч.практ. конф. «Научные чтения имени профессора Н.Е. Жуковского» 18-19 декабря 2012 года / МО РФ, Филиал ВУНЦ ВВС «ВВА им. проф .

Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина». – Краснодар: «Издательский Дом Юг», 2013.– С. 148 – 149 .

121. Кашин Я.М., Белов А.А. Перспективы применения ступенчатых модуляторов-инверторов в различных областях производства и быта // Научные чтения им. проф. Н.Е. Жуковского (3; 12): Сб. науч. статей III Междунар. науч.практ. конф. «Научные чтения имени профессора Н.Е. Жуковского» 18-19 декабря 2012 года / МО РФ, Филиал ВУНЦ ВВС «ВВА им. проф .

Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина». – Краснодар: «Издательский Дом Юг», 2013.– С. 150 – 151 .

122. Кашин Я.М., Белов А.А. Сравнительная характеристика широтноимпульсных модуляторов и ступенчатых модуляторов-инверторов // Информационная безопасность – актуальная проблема современности .

Совершенствование образовательных технологий подготовки специалистов в области информационной безопасности: Сб. тр. IV-V Всерос. НТК, г. Геленджик 2012 г. – Краснодар: ФВАС, 2012.– С. 169 – 170 .

123. Кашин Я.М., Белов А.А. Трегубов А.Г. Анализ массо-энергетических показателей современных инверторов, преобразующих электроэнергию от модулей фотоэлектрических элементов // Информационная безопасность – актуальная проблема современности. Совершенствование образовательных технологий подготовки специалистов в области информационной безопасности:

Сб. тр. IV-V Всерос. НТК, г. Геленджик 2012 г. – Краснодар: ФВАС, 2012. – С. 171 – 174 .

124. Кашин Я.М., Кашин А.Я., Князев А.С. Перспективы использования возобновляемых источников в России // Технические и технологические системы. Материалы четвертой международной научно-практической конференции ТТС-12. Сборник материалов. – Краснодар: ФВУНЦ ВВС ВВА, 2012. – С. 40 – 45 .

125. Кириенко В.П., Стрелков В.Ф. Регулятор напряжения импульсного источника электропитания радиолокационной станции // Электротехника. 2005 .

№7. – С. 49 – 54 .

126. Климов В. Частотно-энергетические параметры ШИМ-инверторов систем бесперебойного питания // Силовая электроника. 2009. №4. – С. 66 – 71 .

127. Климов В., Карпиленко Ю., Климова С., Смирнов В. Прецензионный стабилизатор напряжения с двойным преобразованием энергии // Силовая электроника. 2009. №5. – С. 69 – 71 .

128. Климов В., Карпиленко Ю., Смирнов В. Компенсаторы реактивной мощности и мощности искажения в системах гарантированного электропитания промышленного назначения // Силовая электроника. 2008. №3. – С. 108 – 112 .

129. Климов В., Климова С., Карпиленко Ю. Корректоры коэффициента мощности однофазных источников бесперебойного питания // Силовая электроника. 2009. №3. – С. 40 – 42 .

130. Климов В.П. Источники бесперебойного питания серии ДПК средней мощности // Электрическое питание. 2004. №3. – С. 43 – 47 .

131. Ковалев В.Д., Евсеев Ю.А., Сурма А.М. Элементная база силовой электроники в России. Состояние и перспективы развития // Электротехника .

2005. №8. – С. 3 – 23 .

132. Ковалев Н.С. Применение защитных диодов // Электрическое питание. 2004. №1. – С. 45 – 46 .

133. Колпаков А. Быстрые диоды для новых поколений IGBT // Силовая электроника. 2008. №4. – С. 16 – 18 .

134. Колпаков А. Особенности теплового расчета импульсных силовых каскадов // Компоненты и технологии. 2002. №1 .

135. Колпаков А. Охлаждение в системах высокой мощности // Силовая электроника. 2010. №3. – С. 62 – 66 .

136. Колпаков А. Трассировка силовых цепей на печатных платах FR4:

рекомендации и ограничения // Компоненты и технологии. 2010. №1 .

137. Колпаков А. Энергия, принесенная ветром // Силовая электроника .

2005. №3. – С. 6 – 11 .

138. Колпаков А., Журавлев Л. Проблемы электромагнитной совместимости мощных импульсных преобразователей // Силовая электроника .

2006. №2. – С. 40 – 45 .

139. Колпаков А., Карташев Е. Алгоритмы управления многоуровневыми преобразователями // Силовая электроника. 2009. №2. – С. 57 – 65 .

140. Колпаков А., Ламп Й. Проблемы проектирования IGBT инверторов:

перенапряжения и снабберы // Силовая электроника. 2008. № 5. – С. 98 – 103 .

141. Колтун М.М. Солнечные элементы. М.: Наука, 1987, – 192 с .

142. Конюшенко И. Основы устройства и применения силовых МОПтранзисторов (MOSFET) // Силовая электроника. 2011. №2. – С. 10 – 22 .

143. Копылов А.Е. Экономические аспекты выбора системы поддержки использования возобновляемых источников энергии в России // Энергетик. – 2008. №1. – С. 7-10 .

144. Коршунов А. Динамический расчет стабилизированного понижающего преобразователя напряжения постоянного тока // Силовая электроника. 2005. №3. – С. 88 – 91 .

145. Крапп Й. Перевод Колпакова А. Защитные функции современных драйверов IGBT // Силовая электроника. 2010. №5. – С. 41 – 44 .

146. Краткий учебный курс Proteus ISIS // PROTEUS ISIS русское руководство для начинающих [Электрон. ресурс]. Май 2011. – Режим доступа:

http://Proteus ISIS123.narod.ru .

147. Кремниевые монокристаллические модули под стеклом в алюминиевой рамке // Каталог продукции ООО «МикроАрт» [Электрон .

ресурс] / ООО «МикроАрт». Апрель 2011. – Режим доступа:

http://www.invertor.ru/solbat.htm .

148. Кривандин С. Новые модули от компании Rohm для импульсных источников питания // Электрическое питание. 2004. №3. – С. 23 – 24 .

149. Критенко М.И., Исаев В.М., Степанов Ю.И. Программа развития специальной электроэнергетики на период до 2015 года // Электротехника .

2005. №11. – С. 16 – 24 .

150. Крымко М.М. Элементы силовой электроники // Электротехника .

2005. №8. – С. 33 – 29 .

151. Кузнецов В.П., Панькина О.С., Мачковская Н.Н., Шувалов Е.В., Востриков И.Б. Конденсаторы с двойным электрическим слоем (ионисторы) // Электрическое питание. 2005. №2. – С. 29 – 33 .

152. Кузькин В.И., Мелешкин В.Н., Попова Н.В., Попов К.А., Шипаева С.Н. Однофазный агрегат бесперебойного питания мощностью 3 кВА // Электротехника. 2004. №10. – С. 14 – 18 .

153. Кумаков Ю.А. Инверторы напряжения со ступенчатой модуляцией и активная фильтрация высших гармоник // Новости электротехники. – 2005 .

№6 (36) .

154. Лазарев Г. Высоковольтные преобразователи для частотнорегулируемого электропривода. Построение различных систем // Новости электротехники. 2005. №2 (32) .

155. Лангербухер А., Колпаков А. MiniSkiip IPM ультракомпактный интеллектуальный модуль привода Semicron // Силовая электроника. 2009 .

№5. – С. 43 – 46 .

156. Ланцов В. Электронная компонентная база силовых устройств .

Часть 3 // Силовая электроника. 2010. №2. – С. 8 – 14 .

157. Ланцов В., Владимиров Е. Мощные высоковольтные источники питания // Силовая электроника. 2010. №5. – С. 64 – 65 .

158. Ланцов В., Эраносян С. Надежность силовых устройств в России:

мифы и реалии, проблемы и пути решения. Часть 1 // Силовая электроника .

2008. №3. – С. 6 – 10 .

159. Ланцов В., Эраносян С. Надежность силовых устройств в России:

мифы и реалии, проблемы и пути решения. Часть 5 // Силовая электроника .

2009. №3. – С. 4 – 11 .

160. Ланцов В., Эраносян С. Электронная компонентная база силовых устройств. Часть 4.2 // Силовая электроника. 2010. №4. – С. 4 – 10 .

161. Ланцов В., Эраносян С. Электромагнитная совместимость импульсных источников питания: проблемы и пути их решения. Часть 3 // Силовая электроника. 2007. №2. – С. 71 – 80 .

162. Левин А.Д., Радковский Г.В., Радченко Ю.Н., Липанов В.М., Шутько В.Ф. Применение широтно-импульсной модуляции с удалением выделенных гармоник для улучшения качества выходного напряжения трехуровневого инвертора // Электротехника. 2006. №1.– С. 57 – 61 .

163. Леута А.А., Лавренов С.Н., Кузнецов М.А. Особенности аппаратных и программных решений для статических преобразователей систем бесперебойного электропитания // Электрическое питание. 2004. №3 .

164. Ливинский А.П., Редько И.Я., Филин В.М. Пути решения проблем автономного электроснабжения потребителей удаленных регионов России // Энергетик. 2010. №4. – С. 2 – 6 .

165. Лозицкий С. М. Схемы, методики и сценарии тестирования SPICEсовместимых макромоделей операционных усилителей // Современная электроника. 2006. № 4. – С. 50 – 55 .

166. Луценко А.П., Шамсиев Б.Г., Кириллов П.П. Принципы построения прецензионных стабилизаторов напряжения // Электросистемы. 2006 .

№3 (15). – С. 16 – 18 .

167. Мальцева О.Л., Мякотин А.В., Чеботарев И.В. Нетрадиционные первичные и вторичные источники электроэнергии в автономных системах электропитания подвижных объектов связи // Электрическое питание. 2005 .

№1. – С. 80 – 62 .

168. Мартыненко В., Мускатиньев В., Чибиркин В., Елисеев В .

Современная отечественная элементная база для силовой преобразовательной техники // Силовая электроника. 2005. №3. – С. 12 – 15 .

Матюхин С. Коммутационные параметры Силовых 169 .

полупроводниковых приборов, характеризующие их переключение из проводящего в непроводящее состояние // Силовая электроника. 2011. №2. – С. 20 – 22 .

170. Матюхин С., Ставцев А. Моделирование частотных характеристик силовых полупроводниковых приборов // Силовая электроника. 2010. №4. – С. 34 – 40 .

171. Мельников О.Н. Применение импульсных модульных источников питания в радиоэлектронной аппаратуре // Электрическое питание. 2006. №3. – С. 25 – 28 .

Меркулов В.И. Математическое моделирование в 172 .

электроизоляционных конструкциях. Учебное пособие. – Томск: Изд. ТПУ, 2001. – 156 с .

173. Милешин В.И. Транзисторная преобразовательная техника. – М.: Техносфера, 2005. – 632 с .

174. Модульные инверторы напряжения ИМ-5000 // Каталог продукции ООО «ПКФ «Крон»» [Электрон. ресурс] / ООО «ПКФ «Крон»». Апрель 2011. – Режим доступа: http://www.kronsp.ru/index.php/modulnye-invertorynapryazheniya-im-5000.html .

175. Молодюк В.В., Исамухамедов Я.Ш., Баринов В.А. О разработке Программы модернизации электроэнергетики России на период до 2020 г. // Энергетик. – 2011. №6. - С. 2-6 .

176. Монаков В.К. Применение УЗО в сетях питания в качестве эффективного противопожарного и электрозащитного средства // Электрическое питание. 2004. №4. – С. 68 – 71 .

177. Мускатиньев В., Мартыненко В., Чибиркин В., Бормотов А. ОАО «Электровыпрямитель» расширяет производство IGBT модулей // Силовая электроника. 2008. №3. – С. 33 – 34 .

178. Мыцык Г.С., Берилов А.В., Михеев В.В. Электронные энергетические системы // Электронный образовательный ресурс [Электрон .

ресурс] / ГОУ ВПО МЭИ(ТУ). Апрель 2011. – Режим доступа:

http://ecio.mpei.ac.ru/ecao/Portals/0/Zip/eesao/ees/files/%e2%96%8c%e2%95%ac% e2%95%a8%20%e2%96%8c%e2%96%8c%e2%95%a4.pdf .

179. Некрасов М. Модули преобразования DC/DC и AC/DC компании GAIA Converter для высоконадежных и промышленных применений // Силовая электроника. 2011. №2. – С. 44 – 46 .

180. Ненахов С.М. Анализ процесса запуска обратноходового преобразователя напряжения // Электрическое питание. 2005. №1. – С. 16 – 17 .

181. Ненахов С.М., Кукаев А.Н. Инженерные расчеты импульсных регуляторов напряжения // Электрическое питание. 2006. №1. – С. 33 – 35 .

182. Нью Д. Перевод Бандура Г. Проектирование сверхтонкого источника питания с сохранением параметров надежности // Силовая электроника. 2009 .

№5. – С. 72 – 73 .

183. Официальный сайт компании ЗАО «Ваш солнечный дом» // Основная страница [Электрон. ресурс] / ЗАО «Ваш солнечный дом». Сентябрь 2011. – Режим доступа: http://www.solarhome.ru .

184. Официальный сайт компании ООО «Мобилен» // Основная страница [Электрон. ресурс] / ООО «Мобилен». Сентябрь 2011. – Режим доступа:

http://www.mobilen.ru .

185. Официальный сайт компании ООО «СибКонтакт» // Основная страница [Электрон. ресурс] / ООО «СибКонтакт». Сентябрь 2011. – Режим доступа: http://www.contactl.ru .

186. Официальный сайт компании ООО «ТеплоЭнергоСервис-Пермь» // Основная страница [Электрон. ресурс] / ООО «ТеплоЭнергоСервис-Пермь» .

Сентябрь 2011. – Режим доступа: http://www.tes-perm.com .

187. Официальный сайт компании OutBack Power Technologies // Основная страница [Электрон. ресурс] / OutBack Power Technologies. Сентябрь 2011. – Режим доступа: http://www.outbackpower.com .

188. Официальный сайт компании Steca Solar // Основная страница [Электрон. ресурс] / Steca Solar. Сентябрь 2011. – Режим доступа:

http://www.stecasolar.com .

189. Официальный сайт компании Xantrex Technology Inc. // Основная страница [Электрон. ресурс] / Xantrex Technology Inc. Сентябрь 2011. – Режим доступа: http://www.xantrex.com .

190. Пат. 2309519 РФ, МКИ Н 02 М 3/155. Импульсный преобразователь энергии солнечной батареи / Чернышев А.И., Казанцев Ю.М., Лекарев А.Ф., Поляков С.А., - № 2005136115/09; заявлено 21.11.2005; опубл. 27.10.2007 .

191. Пат. 4476520 США, МКИ Н 02 М 1/12. Computer-controlled Synthetic Waveform Generator / Elbert M. Gallemore (США). - № 06/351805; заявлено 24.02.1982; опубл. 09.10.1984 .

192. Пат. 4489371 США, МКИ Н 02 М 7/48. Synthesized sine-wave static generator / Andress Kernick (США); - № 06/371089; заявлено 23.04.1982; опубл .

18.12.1984 .

193. Петров С. Методы регулирования и стабилизации тока нагрузки сварочных инверторов // Силовая электроника. 2008. №4. – С. 67 – 73 .

194. Петров С. Однотактный прямоходовый мостовой конвертер: области применения и развитие схемотехники // Силовая электроника. 2009. №5. – С. 74 – 81 .

195. Постановление Правительства РФ № 426 от 3 июня 2008 г. «О квалификации генерирующего объекта, функционирующего на основе использования возобновляемых источников энергии». Собрание законодательства РФ № 23 ст. 2716 2008 .

196. Правила устройства электроустановок. Шестое издание .

Дополненное с исправлениями. – М.: ЗАО «Энергосервис», 2002. – 608 с .

197. Приказ Минпромэнерго РФ № 49 от 22.02.2007 г. «О порядке расчета значений соотношения потребления активной и реактивной мощности для отдельных энергопринимающих устройств (групп энергопринимающих устройств) потребителей электрической энергии, применяемых для определения обязательств сторон в договорах об оказании услуг по передаче электрической энергии (договорах энергоснабжения)». // Консультант Плюс:

Версия Проф, Интернет-версия [Электрон. ресурс] / ЗАО «Консультант Плюс» .

Май 2011. – Режим доступа: http://base.consultant.ru/cons/cgi/online.cgi?req= doc;base req=doc;base=LAW;n=66814;div=LAW .

198. Радиатор HS 115-300 // Каталог продукции ЗАО «ЧИП и ДИП» /

Сайт ЗАО «ЧИП и ДИП». Январь 2012. – Режим доступа:

http://www.chipdip.ru/product/hs-115-300.aspx .

199. Разъемы силовые // Каталог продукции ООО «Электротехническая компания «Флавир» / Сайт ООО «Электротехническая компания «Флавир» .

Январь 2012. – Режим доступа: http://www.ekf-opt.ru/shop/silovajaapparatura/razemy-silovye .

200. Резников С., Бочаров В., Парфенов Е., Гуренков Н., Корнилов А .

Электроэнергетическая и электромагнитная совместимость вторичных источников импульсного питания с автономными системами электроснабжения переменного тока. Часть 1 // Силовая электроника. 2009. №3. – С. 50 – 53 .

201. Резников С., Бочаров В., Парфенов Е., Гуренков Н., Корнилов А .

Электроэнергетическая и электромагнитная совместимость вторичных источников импульсного питания с автономными системами электроснабжения переменного тока. Часть 3.1 // Силовая электроника. 2009. №5. – С. 86 – 89 .

202. Резников С., Соловьев И., Гуренков Н. Импульсные регуляторы амплитуды с коррекцией формы переменного напряжения для транспортных и стационарных энергосистем // Силовая электроника. 2007. №4. – С. 60 – 62 .

203. Розанов Ю.К. Основы силовой электроники. - М.: Энергоатомиздат, 1992. - 296 с.: ил .

204. Розанов Ю.К., Гринберг Р.П. Гибридные фильтры для снижения несинусоидальности тока и напряжения в системах электропитания // Электротехника. 2006. №10. – С. 55 – 40 .

205. Розанов Ю.К., Рябчицкий М.В., Кваснюк А.А., Гринберг Р.П .

Силовая электроника и качество электроэнергии // Электротехника. 2002 .

№2. – С. 16 – 23 .

206. Руководство по интерактивному моделированию Proteus ISIS //

RADIOPROG [Электрон. ресурс]. Май 2011. – Режим доступа:

http://www.radioprog.ru/?page=20 .

207. Саламов А.А. Европейская электроэнергетика: новые законы, новая оценка перспектив до 2050 г. // Энергетик. – 2010. №11. – С. 22 – 26 .

208. Самминз Ш. Одновременное повышение плотности мощности и КПД за счет инноваций в корпусировании и технологии чипов // Силовая электроника. 2010. №4. – С. 60 – 62 .

209. Саттар А. Перевод Полянского И. Применение новой серии Pканальных MOSFET-транзисторов компании IXYS // Силовая электроника .

2009. №2. – С. 38 – 41 .

210. Семенов Б. И волки сыты, и овцы целы. Комбинированный метод защиты преобразователей от пусковых сверхтоков и подавления высокочастотных гармоник // Силовая электроника. 2008. №32. – С. 76 – 79 .

211. Силкин Е. Параллельные инверторы напряжения для электротермии // Силовая электроника. 2009. №1. – С. 46 – 22 .

212. Скиннер Э. Перевод Жданкина В. Выбор правильной структуры источника питания // Силовая электроника. 2010. №1. – С. 22 – 24 .

213. Скрипник Н.П. Инверторы напряжения (DC/AC блоки питания) компании Traco Electronic AG // Электрическое питание. 2006. №4. – С. 29 – 32 .

214. Соболев С.А. Оптимизация управления ступенчато-модулированным инвертором на дискретных источниках энергии: Дис.... канд. техн. наук .

Краснодар. 1998. – 143 с .

215. Солнечные батареи с аморфно-кремниевой технологией изготовления ТРС-113 // Каталог продукции ООО «Элпро-М» [Электрон .

ресурс] / ООО «Элпро-М». Апрель 2011. – Режим доступа: http://www.elpromrit.kharkov.com/energy_saving/sun_batar .

216. Солнечные фотоэлектрические модули серии ТСМ // Каталог продукции ЗАО «Ваш солнечный дом» [Электрон. ресурс] / ЗАО «Ваш солнечный дом». Апрель 2011. – Режим доступа:

http://solarhome.ru/ru/pv/tcm.htm .

217. Стребков Д.С. Возобновляемая энергетика в третьем тысячелетии // Энергетическая политика. 2001. №2. – С. 23 – 27 .

218. Стребков Д.С. Технологии крупномасштабной солнечной энергетики // Статьи о солнечной энергетике [Электрон. ресурс] / ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ). Апрель 2011. – Режим доступа:

http://www.viesh.ru/ru/sun/str-sunt.htm .

219. Суднова В.В. Качество электрической энергии. – М.: ЗАО «Энергосервис», 2000. – 80 с .

220. Схемотехника и технические характеристики ИБП // Статьи [Электрон. ресурс] / Официальный сайт ООО «Компания НИСА». Сентябрь 2011. – Режим доступа: http://www.nisa-group.ru/i4.html .

221. Темирев А.П., Михайлов А.А., Цветков А.А., Скачков Ю.В. Пути повышения надежности инверторов для форсированного управления индукторным двигателем // Электрическое питание. 2004. №1. – С. 69 – 71 .

222. Тонкаль В.Е., Гречко Э.Н., Кулешов Ю.Е. Оптимальный синтез автономных инверторов с амплитудно-импульсной модуляцией. – Киев: Наук .

Думка, 1987. – 220 с .

223. Трофимова Т.И. Курс физики: учебное пособие для вузов. – 7-е изд., стер. – М.: Высш. шк., 2001. – 542 с.: с ил .

224. Федеральный закон РФ от 26 марта 2003 г. № 35-ФЗ «Об электроэнергетике». Собрание законодательства РФ № 13 2003. Российская газета. 2003. № 60 .

225. Федоров А. Повышение эффективности электротехнических устройств как аспект стратегии энергосбережения // Силовая электроника. 2010 .

№2. – С. 4 – 6 .

226. Хасиев В. Современная схемотехника преобразователей положительного напряжения в отрицательное // Силовая электроника. 2009 .

№4. – С. 72 – 73 .

227. Хвостикова Ольга Анатольевна. Фотоэлектрические преобразователи излучения на основе узкозонных полупроводников (GaSb, Ge, InAs):

диссертация кандидата физико-математических наук: 01.04.10; [Место защиты:

Физ.-техн. ин-т им. А.Ф. Иоффе РАН] - Санкт-Петербург, 2009. - Количество страниц: 131 с. ил .

228. Хермвиль М., Колпаков А. SKYPER 52 – первый сверхмощный цифровой драйвер IGBT от компании SEMICRON // Силовая электроника .

2008. №3. – С. 36 – 40 .

229. Худяков В., Хабузов В., Васильев А. Получение передаточной функции и частотных характеристик противопомехового фильтра преобразователя напряжения // Силовая электроника. 2006. №2. – С. 96 – 99 .

230. Чекмарев А., Корзина И. «Установил и забыл…» Силовые конденсаторы NCL // Силовая электроника. 2007. №2. – С. 16 – 18 .

231. Чуйков Р. Обзор отрасли и перспективы развития солнечной энергетики в России // Альтернативный киловатт. – 2010. №2 .

232. Шавелкин А.А. Вариант схемы многоуровневого преобразователя частоты для электропривода среднего напряжения // Электротехника. 2005 .

№ 11/05. – С. 9 – 15 .

233. Шавелкин А.А. Гибридный многоуровневый преобразователь частоты на базе четырехуровневого инвертора напряжения // ЕЛЕКТРОТЕХНIКА. 2010. №2. – С. 43 – 49 .

234. Шанин А.В. Новые дифференциальные уравнения в канонических задачах дифракции: диссертация... доктора физико-математических наук:

01.01.03. – М., 2010. – 289 с .

235. Шаронова Лариса Васильевна. Электрические и фотоэлектрические свойства неидеальных гетеропереходов на основе кремния: GaAsSi, GaPSi, бета-SiCSi. Диссертация кандидатская. Ленинград, 1984 169 c.: ил РГБ ОД 61:85-1/1374 .

236. Шипачев В.С. Высшая математика (5-ое издание, стереотипное). М.:

Высшая школа, 2002. – 479 с .

237. Шишкин С., Юшков А. Новое поколение косинусных конденсаторов среднего напряжения компании Electronicon // Силовая электроника. 2007 .

№2. – С. 20 – 22 .

238. Шрайбер Г. 300 схем источников питания. - ДМК Пресс, 2000. – 213 с .

239. Шрайбер Д. Перевод Колпакова А. Преобразователи высокой мощности для возобновляемых источников энергии // Силовая электроника .

2010. №5. – С. 90 – 94 .

240. Шуле С. Перевод Карташева Е. Быстрые IGBT: возможности и проблемы // Силовая электроника. 2011. №2. – С. 16 – 18 .

241. Электронные предохранители и ограничители постоянного и переменного тока // Самоучитель по схемотехнике [Электрон. ресурс] / Сервер радиолюбителей России QRZ.RU. Апрель 2011. – Режим доступа:

http://lib.qrz.ru/node/9731 .

242. Эраносян С., Ланцов В. Импульсные источники питания с низким уровнем пульсаций и помех // Силовая электроника. 2008. №3. – С. 70 – 75 .

243. Эраносян С., Ланцов В. Эволюция импульсных источников вторичного питания: от прошлого к будущему. Часть 4 // Силовая электроника .

2009. №3. – С. 22 – 30 .

244. Эраносян С., Ланцов В. Эволюция импульсных источников вторичного питания: от прошлого к будущему. Часть 5.2 // Силовая электроника. 2009. №5. – С. 54 – 58 .

245. Эраносян С., Ланцов В. Электронные компоненты для мощных импульсных источников питания // Силовая электроника. 2006. №2. – С. 32 – 38 .

246. Юдин А.А. Компоненты для силовой электроники компании STMicroelectronics // Электрическое питание. 2005. №3. – С. 49 – 52 .

247. 2N5550, 2N5551 Datasheet. 2N5550/D. Revision 5. ON Semiconductor, 2007. – 6 p .

248. Appelbaum J., Gabbay D. Stepped sinewave inverter // IEEE Trans .

Aerosp. And Electron. System. – 1984. - №6, p 754 – 760 .

249. ATmega8, ATmega8L Datasheet. Revision 2486PS-AVR-02/06. Atmel Corporation, 2006. – 22 p .

250. Aw G. (перевод) Подавление эффекта Миллера в схемах управления MOSFET/IGBT // Силовая электроника. 2007. №4. – С. 28 – 29 .



Pages:   || 2 |

Похожие работы:

«УДК 37.08 В.А. Ясвин ГОРИЗОНТАЛЬНАЯ ПЕДАГОГИЧЕСКАЯ КАРЬЕРА КАК ИННОВАЦИОННЫЙ МЕХАНИЗМ СОЦИАЛЬНЫХ ЛИФТОВ ДЛЯ СОТРУДНИКОВ СФЕРЫ ОБРАЗОВАНИЯ1 Выделены профессиональные функции педагогов в современных образовательных системах, обе...»

«Логинов Дмитрий Сергеевич СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КАРТОГРАФИЧЕСКОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ 25.00.33 – Картография Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель –...»

«Внесены в Государственный реестр средств измерений РЕФРАКТОМЕТРЫ мод. Регистрационный Refracto ЗОРХ и Refracto 30GS JS% A M b t o * / Взамен № Выпускаются по технической документации фирмы "Mettfer-Toledo AG", Швейцария. НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ Рефрактометры мод. Refracto ЗОРХ и Re...»

«Стрельцов Анатолий Александрович заместитель директора Института проблем информационной безопасности МГУ им. М.В.Ломоносова доктор технических наук, доктор юридических наук, профессор Применение международного гуманитарного права к вооруженным конфликтам в киберпростра...»

«1. Общие сведения 1.1 Год основания библиотеки 1968 год 1.2 Этаж 1 1.3 Общая площадь 47,1 кв. метров; 17,8 кв. метров 1.4 Наличие читального зала: да, нет, совмещен с абонементом (нужное подчеркнуть) 1.5 Наличие книгохранилища для учебного фонда: да, нет, совмещен с абонементом (нужное подчеркнуть) 1....»

«ГОСТ 21.302-96 МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СИСТЕМА ПРОЕКТНОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА УСЛОВНЫЕ ГРАФИЧЕСКИЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ В ДОКУМЕНТАЦИИ ПО ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИМ ИЗЫСКАНИЯМ МЕЖГОСУДАРСТВЕННАЯ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО РЫБОЛОВСТВУ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "МУРМАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ" ( ФГБОУ ВО "МГТУ") УТВЕРЖДАЮ Ректор МГТУ С.А. Агарк...»

«Выставка оборудования и товаров для оснащения предприятий общественного питания FoodService Siberia 2017 Специализированный раздел "Пиво и оборудование для его производства" BeerExpo 12 апреля (среда) 10.00 Начало работы выставок 10:00-11:30 Мастер-класс "Хлеб в меню вашего заведения" Организатор: Зона мас...»

«РЕГЛАМЕНТ ЧЕМПИОНАТА МОЛОДЕЖНОЙ ХОККЕЙНОЙ ЛИГИ DATSUN – ПЕРВЕНСТВА РОССИИ ПО ХОККЕЮ СРЕДИ МОЛОДЕЖНЫХ КОМАНД СЕЗОНА 2014-2015 ГОДОВ Москва ОГЛАВЛЕНИЕ ТЕРМИНЫ, ОПРЕДЕЛЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ 12 РАЗДЕЛ 1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ 19 ГЛАВА 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ПРОВ...»

«А. С. Скаридов Морское право Учебник для магистров 2-е издание, переработанное и дополненное Москва УДК 34 ББК 67.404.2я73 С42 Автор: Скаридов Александр Станиславович — доктор юридических на...»

«Эдуард Эзет – градостроитель и градоначальник Творения зодчих не только украшают любой город, но и формируют его неповторимый облик. На протяжении всего XIX века во многих городах Западной Сибири ощу...»

«БЕЛАРУС 952.5 952.5-0000010Б РЭ РУКОВОДСТВО ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ Руководство по эксплуатации составил инженер УКЭР-1 Рунов А.В. с участием ведущих специалистов УКЭР-1 РУП "МТЗ" Ответственный за выпуск – начальник КБ ЭД УКЭР-1 Короткий Ю.М. Ответственный редактор – главный кон...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНСТИТУТ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ ПРОБЛЕМЫ ГЕОЛОГИИ И ОСВОЕНИЯ НЕДР Том I Труды XXI Международного симпозиума имени академика М.А. Усо...»

«НЕ ЭТАЛОН УТВЕРЖДЕН 8АМТ-0007-00. РЭ-ЛУ ВЕРТОЛЕТ Ми8АМТ РУКОВОДСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ 8АМТ-0007-00 РЭ Книга I Общие сведения НЕ ЭТАЛОН НЕ ЭТАЛОН РУКОВОДСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОЙ ЭКСПЛУ...»

«1. Цели подготовки Цель – изучить особенности деятельности основных систем организма мелких непродуктивных животных: пищеварения, дыхания, выделения, размножения и пр. Рассмотреть проблемы поведения, адаптации и стресса, характерные для кошек, собак, грызунов, различных декоративных птиц и пресмыкающихся.Целями подготовки асп...»

«What is the difference of Eurocode 7 (Geotechnical Design, part 2) from respective standards of Russia G.G.Boldyrev, I.Kh.Idrissov (LLC “Research and Production Enterprise”, Penza, Russia), V.A.Barvashov (Research Center “Civil Engineering” – Gersevanov Research Institute of Foundations and Underground Structures, Moscow, Russia). Keywords: Euroc...»

«УДК 328 К ВОПРОСУ О ДЕПУТАТСКОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТИ: ПРОБЛЕМЫ И ПУТИ РЕШЕНИЯ Керимов А. А., доцент, кандидат политических наук, заведующий кафедрой политических наук, Уральский федеральный университет им. Б.Н. Ельцина г. Екатеринбург, Россия kerimov68@mail.ru TO THE QUESTION OF PARLIAM...»

«ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ВАФЕЛЬНИЦА CENTEK CT-1441 Руководство пользователя WWW.CENTEK.RU СОДЕРЖАНИЕ: 1. Меры безопасности 2. Описание прибора 3. Комплектность 4. Порядок работы 5. Уход за прибором 6. Технические характе...»

«2 СОДЕРЖАНИЕ Вид практики, способы и формы проведения. 1. 4 Перечень планируемых результатов обучения при прохождении практики, 2. соотнесенных с планируемыми результатами освоения образовательной программы.. 4 Место учебной практики по получению перви...»

«Р. Саква Режимная система и гражданское общество в России Электронный ресурс URL: http://www.civisbook.ru/files/File/Sakva_1997_1 .pdf РЕЖИМНАЯ СИСТЕМА И ГРАЖДАНСКОЕ ОБЩЕСТВО В РОССИИ Р. Саква От редакции. Одна из профессиональных функций политолога — наблю­ дать конкретные политические процессы и...»

«Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Липецкий государственный технический университет" Металлургический институт УТВЕРЖДАЮ Директор Чупров В.Б. ""...»

«Международный Информационный Нобелевский Центр, Тамбовское областное отделение по нобелистике Российской академии естественных наук, Американский биографический институт (США), Международный биографический центр (Великобритания), Тамбовский государственный технический университет, Тамбовски...»

«ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4 ПОСТРОЕНИЕ ДИАГРАММЫ СОСТОЯНИЯ ЖЕЛЕЗОУГЛЕРОДИСТЫХ СПЛАВОВ И МИКРОСТУРНЫЙ АНАЛИЗ УГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ В РАВНОВЕСНОМ СОСТОЯНИИ Цель работы 1. Ознакомиться с диаграммой состояния железоуглеродистых сплавов и изучить природу превраще...»

«СТАНДАРТ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СОЮЗА ССР СИСТЕМЫ АКУСТИЧЕСКИЕ БЫТОВЫЕ ОБЩИЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ГОСТ 23262—88 Издание официальное Цена 5 коп. БЗ S—$8/414 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ Москва составление смет УДК 621.396.623:009.354 Группа Э42 ГОСУДАРСТВЕН!! ЫП СТАНДАРТ СОЮЗА ССР СИСТЕМЫ АКУСТИЧЕСКИЕ БЫТОВЫЕ Об...»





















 
2018 www.new.pdfm.ru - «Бесплатная электронная библиотека - собрание документов»

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