Бифуркационный анализ нелинейных динамических систем полупроводниковых преобразователей модульного типа

• Автор: Михальченко, Сергей Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.09.12
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 328 с. : ил.

Список условных обозначений и аббревиатур

ШИМ Широтно-импульсная модуляция

СЭП Система электропитания

ИМС Импульсно-модуляционная система

ОНМ Однополярная нереверсивная модуляция

ОРМ Однополярная реверсивная модуляция

ДРМ Двухполярная реверсивная модуляция

ММА Магистрально-модульная архитектура

Оглавление
Введение
1. Систематизация и методология анализа динамики импульсных систем энергообеспечения с различными видами модуляции
1.1. Магистрально-модульная архитектура построения полупроводниковых
преобразователей
1.2. Теория динамического хаоса импульсно-модуляционных преобразователей
1.3. Методика анализа динамики импульсно-модуляционных СЭП магистральномодульной архитектуры
1.4. Выводы по 1 главе
2. Математическое моделирование импульсных систем энергообеспечения магистрально-модульной архитектуры
2.1. Математические модели типовых преобразовательных модулей постоянного

2.2. Математические модели анализа преобразователей переменного тока
2.3. Анализ локальной устойчивости
2.4. Алгоритмы и программы моделирования импульсно-модуляционных
преобразователей
2.5. Математическая модель параллельной работа силовых модулей
2.6. Выводы по 2 главе
3. Бифуркационный анализ нелинейных систем с широтно-импульсной модуляцией .
3.1. Динамика ИМС постоянного напряжения (нереверсивные виды модуляции)
3.2. Динамика ИМС переменного напряжения (реверсивные виды модуляции)
3.3. Особенности динамики электромеханических систем
3.4. Динамика многофазного преобразователя
3.5. Выводы по 3 главе
4. Примеры применения анализа динамики модульных систем при создании устройств силовой электроники
4.1. Система энергообеспечения процесса выращивания монокристаллического
кремния
4.2. Источник энергообеспечения технологии микродугового оксидирования
4.3. Технология компенсации реактивной мощности и мощности искажений
4.4. Моделирующий программный комплекс «Dynamic CAD»
4.5. Выводы по Главе
Заключение
Публикации автора
Список использованных источников
Приложение
Приложение
Приложение

Введение
Современные тенденции развития силовой электроники и проводимые исследования в части разработки мощных систем энергообеспечения технологических процессов различного назначения, ввиду ограниченности предельных энергетических параметров современных ключевых элементов, имеют два основных направления.
Первое связано с увеличением коммутируемой мощности одного силового полупроводникового прибора. Однако, современный уровень технологии изготовления этих элементов на кремниевой основе, к сожалению, ограничивает частоту коммутации высоковольтных, сильноточных транзисторов на уровне единиц килогерц. Повышение динамических свойств силовых транзисторов и диодов ведущие производители связывают с освоением новых кристаллических материалов, в частности на основе карбида кремния (БЮ) и нитрида галлия (ОаИ) [29, 128].
Второй путь связан с увеличением мощности систем электропитания путем наращивания числа параллельно работающих интеллектуальных преобразовательных модулей малой и средней мощности. Имеющаяся в распоряжении разработчиков элементная база позволяет создавать преобразователи с промежуточным звеном высокой частоты весьма ограниченной мощности, не более одного-двух десятков киловатт, в то время как многие технологические процессы должны обеспечиваться мощностями в десятки и сотни раз большими. Сложившуюся ситуацию удается разрешить магистрально-модульным принципом построения преобразователей оговоренного диапазона мощностей, в основу которых положен принцип многозонной многофазной модуляции энергетического потока [78, 83, 33, 34, 101]. При этом кроме основной цели -наращивания мощности устройств силовой электроники, этот путь позволяет обеспечить в одном устройстве следующие показатели:
• высокое качество преобразования энергии;
• потенциально высокую управляемость и быстродействие регулирования;
• высокую, недостижимую в преобразователях первого направления, надежность работы системы энергообеспечения;

dt j

V” 9*= a (Y t4-9^

Л'=Л'(()! t X=X(/), г>Ц+
отличны от нуля и одного знака.
Ставится задача поиска всех периодических решений системы (1.5) в
некотором строго заданном произведении области П с.Жк варьируемых
параметров и фазового пространства Хєі" и анализа динамической устойчивости полученных динамических режимов.
Общая структурная схема импульсно-модуляционного преобразователя постоянного тока (DC/DC) приведена на Рис 1 6 - на ней можно видеть основные блоки преобразователя и их функции.
силовая цепь

информационная цепь
Рис 16- Импульсно-модуляционный преобразователь, схема структурная Подаваемое на вход устройства постоянное напряжение на схеме изображено в виде источника постоянного напряжения Ео, хотя в различных схемах включения этого блока здесь, как правило, присутствует последовательно подключенный типовой функциональный модуль. В этом же смысле в качестве нагрузки, на нашей схеме изображенной в виде сопротивления й#, в реальных цепях может выступать как следующий функциональный модуль, так и нагрузка, имеющая более сложную динамику