Резонансный трансформаторно-полупроводниковый комплекс для электротехнологии

• Автор: Рахманова, Юлия Владиславовна
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Б.м.
• Количество страниц: 187 с. : ил.

1 Области применения и методы исследования полупроводниковых комплексов для электротехнологии
1.1 Способы заряда и основные звенья системы емкостных накопителей энергии
1.2 Возможные схемы построения источников питания емкостных накопителей энергии
1.3 Определение наиболее рациональной структуры источника питания для термообработки металла с помощью индукционного нагрева
1.4 Особенности выбора параметров высоковольтных высокочастотных трансформаторов
1.5 Модель трансформатора в среде ОгСас!
Выводы по первой главе
2 Разработка математических моделей для исследования работы резонансных трансформаторно-полупроводниковых комплексов
2.1 Особенности высоковольтных трансформаторов для
электротехнологических комплексов
2.2 Математическая модель высокочастотного высоковольтного трансформатора
2.3 Исследование зарядных устройств емкостных накопителей энергии
Выводы и результаты по второй главе
3 Исследование и выбор параметров электротехнологических комплексов с улучшенными выходными характеристиками
3.1 Исследование автономного инвертора со стабилизированным выходным напряжением

3.2 Система тиристорный регулятор напряжения - специальный высоковольтный трансформатор - озонатор
3.3 Определение режима работы, электромагнитных и геометрических
параметров специального трансформатора
Выводы и результаты по третьей главе
4 Выбор электромагнитных параметров электротехнологических комплексов и их экспериментальное исследование
4.1 Алгоритм методики расчета электромагнитных параметров резонансного инвертора с двухобмоточным входным дросселем
4.3 Экспериментальное исследование модели высоковольтного
высокочастотного модуля
Выводы и результаты по четвертой главе
Заключение
Список литературы
Приложения
Приложение А. Фрагмент листинга программы «Расчет индуктивного модуля с
учетом реальных магнитных и электрических параметров»
Приложение Б. Расчет специального трансформатора для озонаторной установки

Актуальность. Одним из перспективных направлений в области электротехнологии является разработка устройств и установок, в которых используется преобразование параметров электрической энергии. Мощность импульсов потребляемой электрической энергии достигает весьма больших значений, превышающих во много раз установленную мощность автономных источников. К такому направлению можно отнести зарядные устройства и установки, которые потребляют энергию в виде кратковременных импульсов, а так же установки для индукционного нагрева, использующие токи высокой частоты. Важнейшей составной частью таких электротехнологических комплексов является высокочастотный, высоковольтный индуктивный модуль совместно с полупроводниковым преобразователем частоты.
Главной задачей проектирования и эксплуатации резонансных трансформаторно-полупроводниковых комплексов повышенной частоты с высоковольтным выходом, является правильный выбор параметров каждого элемента схемы и оптимальное согласование режимов работы преобразователя и нелинейной нагрузки.
Отмечено, что в научно-технической литературе уровень технической проработки вопросов исследования резонансных высоковольтных высокочастотных источников питания с индуктивными модулями не достаточно широк. Хотя вопросы, связанные с проектированием такого рода устройств, глубоко рассмотрены в трудах, монографиях и статьях таких ученых, как В. А. Кныш, Д. А. Бут, О. Г. Булатов, А. С. Васильев, Ю. М. Гусев, Л. Э. Рогинская, Ю. И. Болотовский, а в НПП «Вихрь» (г. Уфа), ВНИИ ТВЧ им. Вологдина (г. Санкт-Петербург) разрабатываются аналогичные комплексы.
Существует ряд задач, которые являются актуальными, это например: определение рациональной структуры высокочастотного преобразователя с повышенным коэффициентом трансформации по напряжению, регулирование и

распределенный характер, что значительно усложняет их учет. Поэтому для упрощения анализа распределенные емкости заменяют сосредоточенными, включенными между точками наиболее высокого потенциала. Межвитковыми емкостными связями вообще можно пренебречь ввиду их относительной малости.
С учетом выше сказанного полная эквивалентная схема будет иметь вид представленный на рисунке 2.6. Здесь Схт, Сш, С2Т - некоторые, специальным образом определенные емкости, приближенно эквивалентные соответствующим распределенным емкостям и приведенные к напряжению первичной обмотки.
2.2.2 Расчет параметров трансформатора
Расчет производится при помощи специально созданной программы на Бе1рЫ 7 - «Индуктивный модуль с учетом реальных магнитных и электрических параметров» [64]. При разработке методики расчета был использован синтез как уже отработанных способов проектирования, так и прикладных рекомендаций, полученных непосредственно при сборке и эксплуатации высоковольтных, высокочастотных модулей. Интерфейс программы представлен на рисунке 2.8.
Программа предназначена для расчета высоковольтных, высокочастотных трансформаторов с учетом гистерезисных явлений и эквивалентной емкости и может применяться для определения основных параметров трансформаторов для преобразовательной техники.
Программа обеспечивает выполнение следующих функций:
- расчет трансформаторов с сердечниками из различных марок электротехнической стали (включая аморфную), ферритов;
- расчет обмоток выполненных из ленты, одножильного и многожильного провода, медной трубки;