Полупроводниковые комплексы для индукционного нагрева : Анализ и компьютерное моделирование

• Автор: Фандрова, Людмила Петровна
• Шифр специальности: 05.09.03, 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 181 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

1 Моделирование электротехнологических комплексов

1.1 Методы машинного анализа полупроводниковых преобразователей энергии

1.2 Особенности индукционной электротехнологии и серия промышленных тиристорных преобразователей частоты

1.3 Математическое планирование эксперимента при решении электротехнических задач

1.4 Состояние вопроса и задачи исследования

2 Компьютерные модели базовых схем полупроводниковых преобразователей энергии

2.1 Моделирование основных элементов преобразователей энергии

2.2 Компьютерные модели автономных инверторов напряжения и тока

2.3 Формирование пространства управляющих параметров процесса оптимизации

2.4 Оптимизация параметров автономных инверторов на основе регрессионного анализа
2.5 Исследование регулировочных характеристик преобразователя
Выводы и результаты по второй главе
3 Имитационные модели электротехнологических комплексов
3.1 Моделирование индукционных электротехнологических систем
3.2 Сравнительный анализ методов моделирования
Выводы и результаты по третьей главе
4 Экспериментальные исследования резонансных инверторов
4.1 Описание опытнопромышленного образца и условия проведения экспериментов
4.2 Технологические характеристики параметров преобразователя
4.3 Экспериментальное подтверждение адекватности разработанных математических моделей
Выводы и результаты по четвертой главе
Заключение
Список литературы


На основании этой матрицы формируются главные матрицы контуров и сечений графа, с помощью которых записываются топологические уравнения, представляющие собой запись двух фундаментальных законов для электрической цепи - законов равновесия напряжений и токов Кирхгофа. Дополнением топологических уравнений компонентными формируется в ЭВМ система уравнений, представляющих математическую модель проектируемого объекта. Для синтеза адекватных схемных моделей большинства практических приборов и элементов применяется так называемый минимальный базовый набор, содержащий пять классов схемных элементов: резистор, конденсатор, катушка индуктивности, независимый источник напряжения и независимый источник тока. Программы машинного анализа схем автоматически формируют систему уравнений математической модели из базового набора элементов [, -, ]. Для каждого из перечисленных элементов в библиотеке программ машинного анализа хранятся их компонентные уравнения, связывающие мгновенные значения токов и напряжений, действующих на базовом элементе или их комплексные амплитуды. С точки зрения разработки модели двумя наиболее важными качествами сигнала являются его диапазон амплитуд и полоса частот. Диапазон амплитуд соответствует максимальным и минимальным размахам мгновенных значений напряжения и тока, с которыми имеет дело устройство. Полоса частот определяется интервалом между низшей и высшей частотными составляющими сигналов. В зависимости от диапазона амплитуд сигналов модель может быть классифицирована как глобальная, локальная и модель линейных приращений. Глобальная модель предназначена для имитации данного устройства при всех возможных значениях тока и напряжения на клеммах. Глобальная модель физического устройства всегда нелинейна; она содержит, по крайней мере, одно нелинейное сопротивление, емкость или индуктивность. Локальная модель предназначена для имитации только в пределах точно ограниченных участков рабочего диапазона устройства. Такая модель может быть как линейной, так и нелинейной, что зависит от ширины рабочего диапазона. Модель линейных приращений имитирует характеристики устройства в ближайших окрестностях рабочей точки устройства. Модель линейных приращений - локальная модель, построенная только из линейных элементов минимального базового набора (она не содержит независимых источников или нелинейных элементов). В зависимости от диапазона частот, в котором модель должна точно имитировать устройство, выделяют модель по постоянному току (статическую модель) и модель по переменному току (динамическую модель). Модель по постоянному току является чисто резистивной, т. Такая модель может имитировать характеристики устройства от нулевых частот до низких частот, не превышающих, как правило, кГц. При частотах выше кГц индуктивность проводников начинает оказывать влияние на характеристики резистора: для достижения необходимой точности теперь следует применить модель по переменному току. Для анализа электронных схем удобно активные элементы цепи (полупроводниковые приборы - диоды и транзисторы) представлять некоторыми электрическими цепями. Такие цепи называют электрическими моделями приборов. Существуют различные способы моделирования полупроводниковых приборов [, , , -]. Так, для представления полупроводникового диода в режиме большого сигнала предложена его физическая модель (рис. Для представления биполярного транзистора в режиме большого сигнала широкое распространение получила, так называемая, модель Эберса - Молла (рис. Применяются и другие модели элементов электронных схем: линейная высокочастотная физическая модель биполярного транзистора (рис. В [] доказывается возможность замены выпрямителей непрерывной эквивалентной схемой. Рис. Рис. Имеются также работы по исследованию математической модели тиристора, например в [] обосновывается представление силовой части преобразователя в виде непрерывной линейной модели в матричной форме, а также рассмотрены шаги, требуемые при формировании его динамических свойств. Одно из допущений при построении схемы замещения связано с нагрузкой, одной из характеристик которой является довольно существенная нелинейность [, ]. Машинные методы анализа переходных процессов в автономных инверторах можно классифицировать следующим образом (рис.