Дисертації з теми "Напівпровідниковий перетворювач"

Даний дипломний проект присвячений аналізу керування електроприводом на базі напівпровідникових перетворювачів та оцінці якості електроенергії. Загальнообмінна система застосовується для приміщень із значними тепловиділеннями, де не потрібна жорстка підтримка заданого значення відносної вологості повітря. Ця дисертація дає поверхневе уявлення про регульовання електроприводом на базі напівпровідникових перетворювачів. Це уявлення направлено, перш за все, на задачу вибору електроприводу для конкретного застосування. Крім того, таке уявлення корисно для налагодження і для перевірки режимів діючих електроприводів. В даному дипломну проекті спроектовано три припливних та вісім витяжних систем вентиляції.. В системах припливної вентиляції застосували вентилятори та обладнання для них фірми REMAK. Ефективність проектованої системи вентиляції, її техніко - економічні характеристики залежить від правильно прийнятої схеми повітрообміну та достовірності проведених розрахунків. У цьому розділі розглядаються питання визначення теплового і влагорежима розрахункових приміщень, організації повітрообміну, розрахунку кількості повітря, необхідного для забезпечення необхідних параметрів мікроклімату в приміщенні. Також проведено дослідження над нормами якості електроенергії та її оцінці. Розглянуто несиметрію та несинусоїдальність, і зміну напруги. Вплив перетворювачів частоти на якість напруги живлення.
This diploma project is devoted to the analysis of the control of electric drive based on semiconductor converters and the assessment of the quality of electricity. The general-purpose system is used for rooms with significant heat dissipation, which does not require rigid support of the setpoint of relative humidity. This dissertation gives a cursory idea of the regulation of electric drive based on semiconductor converters. This view is aimed primarily at the task of selecting an actuator for a particular application. In addition, this representation is useful for debugging and for checking the modes of operating electric drives. In this diploma project, three intake and eight exhaust ventilation systems were designed. In the ventilation systems, fans and their REMAK equipment were used. The efficiency of the designed ventilation system, its technical and economic characteristics depends on the correctly adopted scheme of air exchange and the reliability of the calculations. This section addresses the issues of determining the heat and humidity of the calculation rooms, the organization of air exchange, the calculation of the amount of air required to provide the necessary parameters of the microclimate in the room. The research on the standards of electricity quality and its evaluation were also conducted. Asymmetry and non-sinusoidality, and voltage change are considered. Effect of frequency converters on the quality of the supply voltage. Analysis of harmonic composition.
Данный дипломный проект посвящен анализу управления электроприводом на базе полупроводниковых преобразователей и оценке качества электроэнергии. Общеобменная система применяется для помещений со значительными тепловыделениями, где не требуется жесткая поддержка заданного значения относительной влажности воздуха. Эта диссертация дает поверхностное представление о регульовання электроприводом на базе полупроводниковых преобразователей. Это представление направлено, прежде всего, на задачу выбора электропривода для конкретного применения. Кроме того, такое представление полезно для отладки и для проверки режимов действующих электроприводов. В данном дипломном проекте спроектирован три приточных и восемь вытяжных систем вентиляции .. В системах приточной вентиляции применили вентиляторы и оборудование для них фирмы REMAK. Эффективность проектируемой системы вентиляции, ее технико - экономические характеристики зависит от правильно принятой схемы воздухообмена и достоверности проведенных расчетов. В этом разделе рассматриваются вопросы определения теплового и влагорежима расчетных помещений, организации воздухообмена, расчета количества воздуха, необходимого для обеспечения требуемых параметров микроклимата в помещении. Также проведено исследование над нормами качества электроэнергии и ее оценке. Рассмотрены несимметрию и несинусоидальность, и изменение напряжения. Влияние преобразователей частоты на качество напряжения питания.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.09.12 – напiвпровiдниковi перетворювачі електроенергії. − Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2016. Дисертація присвячена розробці високоефективних та енергозберігаючих напівпровідникових перетворювачів для застосування в нових та перспективних системах електропостачання. Розроблено напівпровідниковий перетворювач з фазовий способом керування для перспективної системи електропостачання FREEDM, який виконує аналогічні функції наявного в цій системі перетворювача і дозволяє отримати кращі енергетичні показники за рахунок зниження комутаційних втрат за допомогою м'якої комутації на основній частоті 50 Гц. Запропонований фазовий спосіб керування заснований на симетричному розладі резонансу і введенні регульованого фазового зсуву між напругами на вході силового напівпровідникового комутатора і мережі змінного струму. У дисертаційній роботі запропонована методика розрахунку основних параметрів перетворювача, проаналізовано якість його роботи, за допомогою комп'ютерного моделювання досліджено однофазна і трифазні схеми перетворювача в різних режимах роботи, а також запропоновані способи захисту від аварійних режимів. Експериментальні дослідження на фізичної моделі підтвердили достовірність теоретичних результатів.
Dissertation on competition degree of candidate of technical sciences of speсiality 05.09.12 – Semiconductor converters of electric energy. – National Technical University "Kharkov Politechnical Institute", Kharkov, 2016. Dissertation is devoted to development of high-performance and energy-saving semiconductor converters for applications in new and perspective power systems. Developed semiconductor converter with phase control method for forwardlooking FREEDM electrical system is presented. It is shown that that converter performs the same functions available in the converter of this system and allows to obtain the best energy performance by reducing switching loss using soft switching at the fundamental frequency 50 Hz. It is demonstrated that the proposed phase control method is based on the symmetric detuning of the resonance and the introduction of a controlled phase shift between the voltages at the input of the power semiconductor switch and the AC mains. In the dissertation a method of calculating the basic converter settings is proposed. The quality of his work is analyzed. With the help of computer simulations single and three phase converter circuit in different operating modes are studied. The methods of protection from emergency modes are proposed. Experimental studies on the physical model confirmed the accuracy of the theoretical results.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.09.12 – напiвпровiдниковi перетворювачі електроенергії. − Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2016. Дисертація присвячена розробці високоефективних та енергозберігаючих напівпровідникових перетворювачів для застосування в нових та перспективних системах електропостачання. Розроблено напівпровідниковий перетворювач з фазовий способом керування для перспективної системи електропостачання FREEDM, який виконує аналогічні функції наявного в цій системі перетворювача і дозволяє отримати кращі енергетичні показники за рахунок зниження комутаційних втрат за допомогою м'якої комутації на основній частоті 50 Гц. Запропонований фазовий спосіб керування заснований на симетричному розладі резонансу і введенні регульованого фазового зсуву між напругами на вході силового напівпровідникового комутатора і мережі змінного струму. У дисертаційній роботі запропонована методика розрахунку основних параметрів перетворювача, проаналізовано якість його роботи, за допомогою комп'ютерного моделювання досліджено однофазна і трифазні схеми перетворювача в різних режимах роботи, а також запропоновані способи захисту від аварійних режимів. Експериментальні дослідження на фізичної моделі підтвердили достовірність теоретичних результатів.
Dissertation on competition degree of candidate of technical sciences of speсiality 05.09.12 – Semiconductor converters of electric energy. – National Technical University "Kharkov Politechnical Institute", Kharkov, 2016. Dissertation is devoted to development of high-performance and energy-saving semiconductor converters for applications in new and perspective power systems. Developed semiconductor converter with phase control method for forwardlooking FREEDM electrical system is presented. It is shown that that converter performs the same functions available in the converter of this system and allows to obtain the best energy performance by reducing switching loss using soft switching at the fundamental frequency 50 Hz. It is demonstrated that the proposed phase control method is based on the symmetric detuning of the resonance and the introduction of a controlled phase shift between the voltages at the input of the power semiconductor switch and the AC mains. In the dissertation a method of calculating the basic converter settings is proposed. The quality of his work is analyzed. With the help of computer simulations single and three phase converter circuit in different operating modes are studied. The methods of protection from emergency modes are proposed. Experimental studies on the physical model confirmed the accuracy of the theoretical results.

Дисертація присвячена розробці систем для забезпечення теплового захисту напівпровідникових перетворювачів електроенергії за рахунок суміщеного моделювання електромагнітних та теплових процесів в перетворювачах. В роботі проведено аналіз сучасних методів розрахунку електромагнітних та теплових процесів, аналіз моделей ключових та пасивних компонентів. Показана доцільність використання моделей пасивних та активних компонентів перетворювачів параметри яких залежать від температури та електричних режимів роботи. Запропонована суміщена модель для розрахунку електротеплових процесів в перетворювачах з врахуванням швидкоплинності процесів та розділенням на системи рівнянь, що описують швидкі та повільні процеси. Запропоновані дві системи теплового захисту, які працюють за рахунок нормалізації перехідних електромагнітних процесів в колі перетворювача з врахуванням температури компонентів та перезапуску плавного пуску після зняття короткого замикання з програмним врахуванням температури компонентів.

Дисертацію присвячено розробці наукових проектування безредукторного тягового приводу на основі реактивного індукторного двигуна з аксіальним магнітним потоком для швидкісного електрорухомого складу. Запропоновано створення безредукторного тягового приводу на основі реактивного індукторного двигуна з аксіальним магнітним потоком. Розроблено математичну модель для визначення електромагнітного моменту реактивного індукторного двигуна з аксіальним магнітним потоком. Розроблено узагальнену імітаційну модель тягового приводу, що досліджується, яка поєднує модель напівпровідникового перетворювача у сукупності з системою керування приводом та модель реактивного індукторного двигуна з аксіальним магнітним потоком. Розроблено модель крутильних коливань в механічній частині приводу. Запропонована методика оцінки енергетичних показників досліджуваного тягового приводу. У сукупності запропоновані моделі покладені в основу програмно-алгоритмічного комплексу проектування тягового безредукторного приводу на основі реактивного індукторного двигуна з аксіальним магнітним потоком. Розроблений концептуальний проект швидкісного електропоїзду, тяговий привод якого синтезований за допомогою вищезазначеного програмно-алгоритмічного комплексу та визначені його робочі властивості та показники
The thesis is dedicated to the working out of scientific bases of creation gearless traction drive based on transverse switched reluctance motor for speed electrical rolling stock in terms of linking its properties and working parameters. By analyzing of the force and power parameters of traction electric motors, used in the gearless traction drive, and comparing the performances of structural mechanisms to transfer torque suggested the creation of gearless traction drive based on the jet engine based on the inductor axial magnetic flux. The mathematical model for the electromagnetic torque inductor jet engine axial magnetic flux is worked out. The generalized traction drive simulation model that is studied, combines semiconductor transducer model, is coupled with the drive system and inductor model of transverse switched reluctance motor, which is based on mathematical model. The model of torsion oscillations of the mechanical drive is worked out. Method for energy parameters investigated traction drive is proposed. Together, the proposed model algorithmic complex design of the direct drive traction based on transverse switched reluctance motor. The conceptual design of high-speed electric trains is worked out. Traction drive is synthesized using the above algorithmic complex and determined its performance and indicators

Дисертація присвячена розробленню фізико-технологічних засад створення та дослідженню перетворювачів механічних величин на основі поперечних ефектів в анізотропних напівпровідниках. Розроблені фізичні основи побудови перетворювачів механічних величин з використанням поперечних ефектів і проведено їх дослідження на експериментальних зразках. Продемонстрована перспективність використання перетворювачів на основі ефекту тензо-е.р.с. як в дискретному, так і в інтегральному виконанні для створення датчиків сили і тиску, які працюють в діапазоні температур 233-373 K. Виявлений ряд концентраційних ефектів у германії і запропоновані перетворювачі оригінальних конструкцій, таких як диференціальний тензотранзистор, безконтактний лінійний датчик переміщень на основі магнітоконцентраційного ефекту, порогові датчики кута повороту і сили на основі осцилісторного ефекту з можливістю управління порогом переключення. Дослідження, що проведені, підтверджують перспективність практичного використання поперечних ефектів у багатодолинних напівпровідниках для створення перетворювачів механічних величин.
The purpose of the work is to develop a physical basis for transducers of mechanical values design and technology using transverse tenso-effects. The object of the research - characteristics of transverse effects caused by induced anisotropy in Si and Ge. The subject of research are transducers of mechanical values based on the transverse tenso-effects in Si and Ge. The result of the research is the development of both MEMS integrated pressure transducers and the industrial device for measuring the pressure of liquid media. The introduction substantiates the relevance of the topic, shows the relationship with scientific programs and plans, formulates purpose and objectives of scientific research, outlines the novelty and practical significance of the results obtained, indicates the personal contribution of the applicant, provides data on the validation of the results The First chapter analyzes phenomena leading to transverse effects. Consideration given in terms of anisotropy of conductivity, which is interpreted as the non-collinearity of the vectors of electric field and current. It allows using similar formal apparatus in the analysis of various effects. In particular, the cases of anisotropy induced by deformation and magnetic field have been examined. The Second chapter is devoted to the study of discrete tenso-emf transducers. In the proposed tenso-emf transducers, problems of matching the temperature dependencies of the sensitivity and impedances of individual strain gages are virtually eliminated. The dynamic range of the non-fixed tenso-emf transducer was about 120 dB. The Third chapter contains the results of the design and study of transducers using concentration effects in Ge in combination with other physical effects. New types of mechanical transducers proposed, such as differential tenso-transistor, non-contact linear displacement sensor, threshold angle sensors, and oscillistor-effect based force sensor. The Fourth chapter is devoted to the development of an integrated pressure transducer using MEMS technology. Problems of the physical principle of sensing element operation, optimization of the elastic element topology and design of the converter as a whole, as well as a choice of optimal manufacturing technology processes, are solved here. The sensitivity of the integrated transducer with a membrane thickness of 100 μm was 0.02 1/MPa at a nominal conversion range of 1 MPa and a 100% strength margin. Tests of the manufactured series of MEMS integrated transducer showed that the additive component of the error and its change in the range 233-373 K are, respectively, 1% and 1% ... 2% of the nominal signal, which is at least an order of magnitude smaller than the corresponding parameters of a strain gauge Wheatstone bridge. The Fifth chapter describes the design and test results of devices developed on the basis of tenso-emf transducers research. Such devices, introduced for industrial use, are remote manometer transducers PDM-2 and PDMT-1. These devices are designed to measure oil and bitumen wells pressure in the range 0 ... 2.5 MPa, with a nominal output signal of 100 mV. In addition, PDMT-1 transmits information about temperature. The PDM-2 device has passed the State Testing and was recommended for serial production. The conducted studies confirm the high potential of the practical application of transverse effects in multi-valley semiconductors for the development of mechanical values sensors.
Диссертация посвящена разработке физико-технологических принципов создания и исследованию преобразователей механических величин на основе поперечных эффектов в анизотропних полупроводниках. Разработаны физические основы построения преобразователей механических величин с использованием поперечных эффектов и проведено их исследование на экспериментальных образцах. Продемонстрирована перспективность использования преобразователей на основе эффекта тензо-э.д.с. как в дискретном, так и в интегральном исполнении для создания датчиков силы и давления, работающих в диапазоне температур 233-373K. Обнаружен ряд концентрационных эффектов в германии и предложены преобразователи оригинальных конструкций, таких как дифференциальный тензотранзистор, бесконтактный линейный датчик перемещений на основе магнитоконцентрационного эффекта, пороговые датчики угла поворота и силы на основе осциллисторного эффекта с возможностью управления порогом переключения. Проведенные исследования подтверждают перспективность практического использования поперечных эффектов в многодолинных полупроводниках для создания преобразователей механических величин.

Дисертація присвячена розробленню фізико-технологічних засад створення та дослідженню перетворювачів механічних величин на основі поперечних ефектів в анізотропних напівпровідниках. Розроблені фізичні основи побудови перетворювачів механічних величин з використанням поперечних ефектів і проведено їх дослідження на експериментальних зразках. Продемонстрована перспективність використання перетворювачів на основі ефекту тензо-е.р.с. як в дискретному, так і в інтегральному виконанні для створення датчиків сили і тиску, які працюють в діапазоні температур 233-373 K. Виявлений ряд концентраційних ефектів у германії і запропоновані перетворювачі оригінальних конструкцій, таких як диференціальний тензотранзистор, безконтактний лінійний датчик переміщень на основі магнітоконцентраційного ефекту, порогові датчики кута повороту і сили на основі осцилісторного ефекту з можливістю управління порогом переключення. Дослідження, що проведені, підтверджують перспективність практичного використання поперечних ефектів у багатодолинних напівпровідниках для створення перетворювачів механічних величин.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук (доктора філософії) за спеціальністю 05.09.12 "Напівпровідникові перетворювачі електроенергії" (17 – Електроніка та телекомунікації). – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2018. Дисертацію присвячено вирішенню важливої науково-технічної задачі – дослідженню режимів роботи напівпровідникових перетворювачів, що працюють в системах з накопичувачами електричної енергії. Визначено, що застосування БСНЕ в системах електроживлення вимагає використання спеціалізованих енергоефективних перетворювачів електричної енергії: узгоджуючих – для забезпечення зв'язку БСНЕ з мережею, та сервісних – для забезпечення безпечного режиму роботи накопичувачів. Виконано синтез сервісного перетворювача, який реалізує принцип адресної передачі енергії між акумуляторами, що з'єднані за послідовною схемою. На підставі аналізу комутаційних процесів в силових ключах перетворювачів, доведена доцільність використання перетворювачів з розділеною комутацією, які забезпечують режими м'якої комутації в напівпровідникових ключах. Запропоновано систему керування узгоджуючим перетворювачем, що реалізує алгоритм розділеної комутації.
Dissertation for the degree of candidate of technical sciences (doctor of philosophy) in specialty 05.09.12 "Semiconductor power converters" (17 – Electronics and telecommunications). – National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute", Kharkiv, 2018. The dissertation is devoted to solving an important scientific and technical problem – the study of operation of semiconductor converters with electric energy storage systems. It is determined that one of the perspective directions of scientific work in this branch is the research and development of the operating modes of energy efficient converters working in conjunction with the battery energy storage systems (BESS). It is shown that the use of BESS in power supply systems requires the use of specialized energy-efficient converters. These converters are divided into matching converters, to provide connection BESS with the mains, and service converters that ensure safe operation mode of BESS. For service converters the analysis of the existing systems of balancing of series-connected batteries is made. The advisability of using the active balancing of storage batteries is justified. The energy efficiency of the use of capacitive and inductive buffer elements in active balancing converters is determined. The expediency of using transformer circuits of active balancing is proved. The principle of addressable transfer of the energy be-tween the series connected batteries was proved. It is proved that this system allows in-creasing the efficiency of the balancing process due to the redistribution of missing and surplus energy between the batteries. The implementation of the control system of the addressable balancing system of the prediction type is proposed. It allows to obtain the main parameters of each of the series-connected electrical energy storage devices using a single voltage sensor. It is proved that optimization of the process of balancing by the criterion of energy efficiency allows to further improve the energy performance of the system, reducing static losses in power switches at each stage of balancing up to 70%. Synthesis of the structural scheme of a two-channel additional power source is performed. The possibility of using one low-frequency filter in the control system of two-channel BESS is proved. It generates control signals for matching converters, for servicing both low-frequency and high-frequency channels of BESS. Based on the analysis of switching processes in power switches of matching converters, the expediency of using separated-commutation converters that provide soft switching modes in semiconductor switches is proved. Four variants of realization of the matching converter are developed. On the basis of the techno-economic justification, the optimal converter circuit was chosen. A control system which implements the separated commutation algorithm for a matching converter is proposed. The realization of the fixed and variable time intervals between the control pulses of the power switches is assigned to the digital control system hardware. The algorithm of the control system operation, using the minimum number of sensors is proposed. Proposed algorithm allows to take into account the parameters of the load.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук (доктора філософії) за спеціальністю 05.09.12 "Напівпровідникові перетворювачі електроенергії" (17 – Електроніка та телекомунікації). – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2018. Дисертацію присвячено вирішенню важливої науково-технічної задачі – дослідженню режимів роботи напівпровідникових перетворювачів, що працюють в системах з накопичувачами електричної енергії. Визначено, що застосування БСНЕ в системах електроживлення вимагає використання спеціалізованих енергоефективних перетворювачів електричної енергії: узгоджуючих – для забезпечення зв'язку БСНЕ з мережею, та сервісних – для забезпечення безпечного режиму роботи накопичувачів. Виконано синтез сервісного перетворювача, який реалізує принцип адресної передачі енергії між акумуляторами, що з'єднані за послідовною схемою. На підставі аналізу комутаційних процесів в силових ключах перетворювачів, доведена доцільність використання перетворювачів з розділеною комутацією, які забезпечують режими м'якої комутації в напівпровідникових ключах. Запропоновано систему керування узгоджуючим перетворювачем, що реалізує алгоритм розділеної комутації.
Dissertation for the degree of candidate of technical sciences (doctor of philosophy) in specialty 05.09.12 "Semiconductor power converters" (17 – Electronics and telecommunications). – National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute", Kharkiv, 2018. The dissertation is devoted to solving an important scientific and technical problem – the study of operation of semiconductor converters with electric energy storage systems. It is determined that one of the perspective directions of scientific work in this branch is the research and development of the operating modes of energy efficient converters working in conjunction with the battery energy storage systems (BESS). It is shown that the use of BESS in power supply systems requires the use of specialized energy-efficient converters. These converters are divided into matching converters, to provide connection BESS with the mains, and service converters that ensure safe operation mode of BESS. For service converters the analysis of the existing systems of balancing of series-connected batteries is made. The advisability of using the active balancing of storage batteries is justified. The energy efficiency of the use of capacitive and inductive buffer elements in active balancing converters is determined. The expediency of using transformer circuits of active balancing is proved. The principle of addressable transfer of the energy be-tween the series connected batteries was proved. It is proved that this system allows in-creasing the efficiency of the balancing process due to the redistribution of missing and surplus energy between the batteries. The implementation of the control system of the addressable balancing system of the prediction type is proposed. It allows to obtain the main parameters of each of the series-connected electrical energy storage devices using a single voltage sensor. It is proved that optimization of the process of balancing by the criterion of energy efficiency allows to further improve the energy performance of the system, reducing static losses in power switches at each stage of balancing up to 70%. Synthesis of the structural scheme of a two-channel additional power source is performed. The possibility of using one low-frequency filter in the control system of two-channel BESS is proved. It generates control signals for matching converters, for servicing both low-frequency and high-frequency channels of BESS. Based on the analysis of switching processes in power switches of matching converters, the expediency of using separated-commutation converters that provide soft switching modes in semiconductor switches is proved. Four variants of realization of the matching converter are developed. On the basis of the techno-economic justification, the optimal converter circuit was chosen. A control system which implements the separated commutation algorithm for a matching converter is proposed. The realization of the fixed and variable time intervals between the control pulses of the power switches is assigned to the digital control system hardware. The algorithm of the control system operation, using the minimum number of sensors is proposed. Proposed algorithm allows to take into account the parameters of the load.

Криворучко, Д. В. Регульований компенсатор неактивних складових повної потужності в суднових електроенергетичних системах з напівпровідниковими перетворювачами : дис. ... канд. техн. наук : 05.09.03 / Д. В. Криворучко. Миколаїв, 2021. - 144 с.
Метою дослідження є забезпечення умов електромагнітної сумісності і якості електроенергії в СЕЕС з потужними НП за рахунок удосконалення гібридної структури, розробки принципів побудови і керування засобів компенсації неактивних складових повної потужності, а також подальшого розвитку математичних моделей та методів розрахунку зазначених засобів у статичних та динамічних режимах. Для досягнення поставленої мети вирішувались наступні задачі: 1. Розробка принципів побудови, пошук удосконалених гібридних структур силової частини і обґрунтування способу керування швидкодіючих РФКП з урахуванням особливостей СЕЕС з НП. 2. Аналіз частотних характеристик еквівалентного опору і коефіцієнта фільтрації СЕЕС з РФКП та визначення умов уникнення резонансного підвищення гармонік. 3. Удосконалення математичних моделей та методів розрахунку РФКП як об’єкта керування компенсацією реактивної потужності та потужності спотворення в статичних і динамічних режимах СЕЕС з НП. 4. Оптимізація параметрів регулятора РФКП з метою досягнення заданої якості перехідних процесів при компенсації реактивної потужності. Об’єкт дослідження є електромагнітні процеси, умови електромагнітної сумісності та показники якості електроенергії в суднових електроенергетичних системах з потужними напівпровідниковими перетворювачами та регульованим фільтрокомпенсуючим пристроєм. Предметом дослідження є засоби компенсації неактивних складових повної потужності, їх моделі, методи розрахунку та характеристики. Для вирішення поставлених в дисертації задач при математичному моделюванні СЕЕС з НП та РФКП були використані методи теорії електричних кіл (метод частотних характеристик, операторний метод окремих складових, метод гармонічного аналізу, метод змінних стану. Одержані в роботі основні теоретичні положення та результати аналітичних розрахунків підтверджені шляхом комп’ютерного і фізичного моделювання. Розрахунки виконувались на персональному комп’ютері з використанням математичного пакету Mathcad, моделювання процесів в СЕЕС з НП та РФКП проводилося з використанням програмного пакету Matlab, а також відповідних пакетів розгалуження Matlab Simulink. В дисертаційній роботі отримані наступні наукові результати: – створена і теоретично обґрунтована нова удосконалена структура гібридного РФКП, яка складається з некерованого силового резонансного LC-фільтра (РФ) та реакторного компенсатора (РК) з широтно-імпульсним регулюванням (ШІР) на високій частоті, що дозволяє збільшити швидкодію РФКП та виключити генерування ним в мережу низькочастотних гармонік; – одержано аналітичну умову узгодження частотних характеристик еквівалентного опору СЕЕС з РФКП зі спектрами гармонік, генерованих НП та РК, яка виключає резонансне підвищення гармонік в системі; – вперше запропоновано нове топологічне рішення удосконаленого РФКП, при якому силовий РФ одночасно є перешкодозахисним фільтром (ПФ) по відношенню до РК з ШІР та виключається можливість резонансу струмів на вищих гармоніках; – вперше на основі аналізу схем заміщення СЕЕС з НП та РФКП, з використанням операторного методу окремих складових, гармонічного аналізу та рівності Парсеваля отримані аналітичні вирази для знаходження коефіцієнта несинусоїдальності напруги мережі K U в скінченній формі, які враховують весь гармонічний спектр та особливості електромагнітних процесів в системі і забезпечують підвищену точність результатів аналітичних розрахунків; – визначено умови повної компенсації РП, запропоновано та реалізовано структурно-функціональну схему системи автоматичного регулювання (САР) РФКП в СЕЕС з НП, яка містить датчики напруг і струмів генератора, стандартний блок обчислення та фільтр нижніх частот для визначення РП, регулятор та широтно-імпульсний модулятор; – отримали подальший розвиток методи побудови математичних моделей РФКП в СЕЕС з НП, на основі яких розроблено систему керування РФКП з урахуванням збурюючих факторів, що забезпечує покращення показників ЯЕ в статичних і динамічних режимах у порівнянні з існуючими аналогами; – створено оптимізаційну модель параметрів регулятора з використанням бібліотеки Simulink Design Optimization з блоком Check Step Response Characteristics і заданням критеріїв якості перехідних процесів, зокрема вимоги скорочення тривалості перехідних процесів до 0,15 с. Використання результатів дисертаційного дослідження дозволяє: – забезпечити умови ЕМС та нормативні показники ЯЕ в статичних та динамічних режимах СЕЕС з НП; – покращити якість перехідних процесів при компенсації реактивної потужності. Основні положення, висновки та рекомендації, що викладені в дисертаційній роботі, використовуються у навчальному процесі НУК ім. адм. Макарова (кафедра суднових електроенергетичних систем) при підготовці студентів за спеціальностями 141 – «Електроенергетика, електротехніка, та електромеханіка» і 271 – «Річковий та морський транспорт», зокрема при викладанні дисциплін «Дисципліни спеціальної підготовки за темою досліджень», «Електроніка, схемотехніка, силова електроніка та перетворювальна техніка», «Електромагнітна сумісність і керування якістю електроенергії в електроенергетичних системах». Розроблені в дисертаційній роботі методи і моделі впроваджено на підприємствах ТОВ «Інтерелектро», компанії «Електрім – 2000», ТОВ «Ксимекс-єлектро», ТОВ «SMG», ІІПТ НАН України. В НУК ім. адм. Макарова, зокрема при проведенні досліджень: згідно з координаційними планами Міністерства освіти і науки України: 55.02.17.0839/0117U000346. «Розробка енергоефективних суднових систем автоматизації процесів генерування й перетворення електроенергії та їх моделей для покращення якості електроенергії та електромагнітної сумісності». – Національний університет кораблебудування ім. адм. Макарова. 12.2018, згідно з планом Національного університету кораблебудування ім. адмірала Макарова; 45.03.19.0327/0119U002104. «Розробка засобів покращення енергоефективності, якості електроенергії та електромагнітної сумісності в суднових електроенергетичних системах з напівпровідниковими перетворювачами електроенергії». – Національний університет кораблебудування ім. адм. Макарова. 12.2020, згідно з планом Національного університету кораблебудування ім. адмірала Макарова.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.09.12 – напівпровідникові перетворювачі електроенергії. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" – Харків - 2016. Дисертація присвячена дослідженню електромагнітних процесів в активних трифазних випрямлячах напруги з корекцією коефіцієнта потужності з системами автоматичного управління побудованих на базі гістерезисної на широтно-імпульсної модуляції, які забезпечують високі показники електромагнітної сумісності з живлячою та контактною мережами. Отримані регулювальні характеристики АВН з гістерезисною системою управління на основі яких розроблена система автоматичного управління з реалізацією двонаправленої передачею енергії. Дослідження активних випрямлячів з гістерезисною системою управління показали реалізацію високих показників електромагнітної сумісності, проте і виявили її принципові недоліки, а саме високу і змінну частоту комутації, що значно ускладнює її фізичну реалізацію на існуючий базі IGBT транзисторів та зумовлює значні втрати в перетворювачі. Визначені аналітичні співвідношення максимальної частоти комутації ключів АВН з гістерезисною системою управління від параметрів живлячої мережі, схеми заміщення АВН, навантаження та величини уставки гістерезиса. Розроблена система управління компенсаційного активного випрямляча напруги, який складається із декількох паралельних або послідовних мостів, які заживлені від однієї мережі живлення і працюють на одне навантаження. Синхронізація каналів управління окремих мостів з реалізацією зсуву опорного сигналу ШІМ на кут зсуву ψ дозволяє реалізувати взаємну компенсацію вищих гармонік вхідного струму та вихідної напруги, чим досягається покращення показників електромагнітної сумісності: коефіцієнт потужності 99,83%; коефіцієнт гармонійних спотворень 1,82%; коефіцієнт пульсацій вихідної напруги 0,1824%; заважаючи напруга у контактній мережі 1,123В.
Thesis for candidate degree of technical sciences of speсiality 05.09.12 – Semiconductor converters of electric energy – National Technical University "Kharkov Politechnical Institute" – Kharkov - 2016. The thesis is dedicated to investigation of electromagnetic processes and EMC parameters of the two-level, three-level and parallel three-phase four quadrant active rectifiers with power factor correction with novel automated control systems based on hysteresis modulation and PWM. Control characteristics and automated control system of active four quadrant active rectifiers with hysteresis modulation and PWM was designed. Studies have shown principle weaknesses of the hysteresis modulation. It’s high and variable switching frequency and high losses in IGBT. Automated control system based on PWM has strong advantage – constant switching frequency, that improves efficiency of convertor and EMC parameters.

У дипломній роботі магістра проведено аналіз та дослідження вторинних джерел електроживлення. Проаналізовано сучасний стан методів та алгоритмів аналогового та цифрового управління імпульсними напівпровідниковими перетворювачами напруги. Розроблено модель цифрового управління імпульсними перетворювачами напруги. Проведено моделювання оптимального алгоритму управління ІПН. Предметом даної дипломної роботи є напівпровідникові перетворювачі напруги.
In the master’s thesis the analysis and research of secondary power sources were carried out. The current state of methods and algorithms of analog and digital control of pulsed semiconductor voltage converters is analyzed. The model of digital control of impulse voltage converters is developed. The optimal algorithm of control of the impulse voltage converter is simulated. The subject of this thesis is semiconductor voltage converters.
ВСТУП 8 ОГЛЯД ДЖЕРЕЛ ВТОРИННОГО ЖИВЛЕННЯ ЕЛЕКТРОННОЇ АПАРАТУРИ 12 1.1. Трансформаторні джерела живлення 15 1.2. Імпульсні джерела живлення 19 1.3. Висновки до розділу 1 22 ІМПУЛЬСНІ ПЕРЕТВОРЮВАЧІ НАПРУГИ ТА УПРАВЛІННЯ НИМИ 23 2.1. Топології напівпровідникових перетворювачів напруги 23 2.2. Управління імпульсними джерелами живлення. 30 2.3. Висновки до розділу 2 38 МОДЕЛЬ УПРАВЛІННЯ ІМПУЛЬСНИМ ДЖЕРЕЛОМ ЖИВЛЕННЯ 39 3.1. М’який старт і управління послідовністю, яка управляє силовими ключами 39 3.2. Бланкування переднього фронту сигналу управління силовою частиною 50 3.3. Адаптивне і нелінійне управління силовою частиною перетворювача 51 3.4. Висновки до розділу 3 59 ДОСЛІДЖЕННЯ ПРЕЦИЗІЙНИХ ДЖЕРЕЛ ЖИВЛЕННЯ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ 60 4.1. Структурна схема і принцип роботи прецизійного джерела живлення постійного струму 60 4.2. ШІМ-контролер і його зв’язок з інвертором 63 4.3. Зняття струму і напруги в імпульсному перетворювачі. 64 4.4. Принцип роботи блоку управління джерелом живлення 66 4.5. Модифікація управління силовими ключами 67 7 4.6. Висновки до розділу 4 72 СПЕЦІАЛЬНА ЧАСТИНА 73 5.1. Програмне середовище математичного моделювання MATLAB ... 73 5.2. Середовище Simulink 75 5.3. Висновки до розділу 4 82 ОБҐРУНТУВАННЯ ЕКОНОМІЧНОЇ ЕФЕКТИВНОСТІ83 6.1. Розрахунок норм часу на виконання науково–дослідної роботи 83 6.2. Розрахунок витрат на проведення НДР 83 6.3. Розрахунок ціни НДР і економічна ефективність від використання програмної системи 89 ОХОРОНА ПРАЦІ ТА БЕЗПЕКА В НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЯХ 91 7.1. Охорона праці 91 7.2. Безпека в надзвичайних ситуаціях 94 ЕКОЛОГІЯ 99 8.1. Джерела електромагнітних полів та методи зменшення негативного впливу на навколишнє середовище. Відчуження земель під лінією електропередач 99 8.2. Радіоекологія 102 ВИСНОВКИ 104 СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 105 ДОДАТКИ 108