Импульсные усилительно-преобразовательные устройства в адаптивных системах управления

• Автор: Никитина, Мария Владимировна
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 170 с. : ил.

Содержание
Введение
1 Импульсные усилительнопреобразовательные устройства в системах управления источников тока программируемой формы

1.1 Принципы построения и технические требования

1.2 Состояние вопроса и задачи исследований

2 Одномодульные импульсные УПУ в адаптивных системах управления

2.1 Синтез УПУ с индуктивным сглаживающим фильтром

2.2 Синтез УПУ с индуктивноемкостным сглаживающим фильтром

2.3 Выводы по главе

3 Электромагнитные процессы в системах управления с многофазными импульсными УПУ

3.1 Математическое описание электромагнитных процессов в системе УУмодулыюе УПУ нагрузка
3.1.1 УУмодульное УПУ с индуктивным фильтром
3.1.2 УУмодульное УПУ с индуктивноемкостным фильтром
3.2 Алгоритмы расчета электромагнитных процессов на ПЭВМ
3.3 Непрерывные линейные модели УУмодульных УПУ
3.4 Анализ электромагнитных процессов в силовой цепи УУмодульных УПУ
3.5 Выводы по главе
4 Анализ квазиустановившихся режимов работы в электрических цепях многофазных УПУ
4.1 Система управления с индуктивным фильтром
4.1.1 Расчет параметров квазиустановившсгося режима работы
4.1.2 Результаты моделирования параметров квазиустановившсгося режима
4.2 Система управления с индуктивноемкостным фильтром
4.2.1 Квазиустановившийся режим и проблемы его расчета
4.2.2 Упрощенное описание электромагнитных процессов
4.2.3 Расчет параметров квазиустановившегося режима работы
4.2.4 Связь пульсаций тока в нагрузке с пульсациями суммарного тока дросселей фильтра
4.2.5 Результаты моделирования параметров квазиустановившегося режима
4.3 Выводы по главе
5 Синтез УУмодульных УПУ в составе адаптивных систем управления
5.1 Расчет электромагнитных процессов алгоритмы и программное обеспечение
5.2 Синтез УУмодульного УПУ с индуктивным сглаживающим фильтром
5.2.1 Линейная модель и передаточная функция адаптивной системы управления относительно усредненной гладкой составляющей тока нагрузки
5.2.2 Синтез основного контура регулирования
5.2.3 Синтез контура сигнальной адаптации
5.3 Синтез Амодульного УПУ с индуктивноемкостным сглаживающим фильтром
5.3.1 Линейная модель и передаточная функция адаптивной системы управления относительно усредненной гладкой составляющей тока нагрузки
5.3.2 Синтез основного контура регулирования
5.3.3 Синтез контура сигнальной адаптации
5.4 Выводы по главе
Заключение
Список использованных источников


Применение непрерывных методов анализа САР с ШИП [1],[2], а также представление ШИП в виде звена чистого запаздывания [] оказывается допустимым лишь, когда частота коммутации силовых ключей ШИП во много раз превышает полосу пропускания замкнутой САР. В этом случае ШИП рассматривается как безинерционное звено, обладающее некоторым коэффициентом передачи и его дискретные свойства не учитываются. Системы управления с ШИП относятся к классу нелинейных импульсных систем автоматического управления, процессы в которых характеризуются нелинейными разностными уравнениями []-[]. Это работы Г. С.С. Букреева, Б. П. Соустина, Г. И. Воловича, Ю. И. Конева, С. П. Гладышева, В. И. Мелешина, П. Чегги, И. Е. Коротеева []-[] и др. Основным статическим показателем таких источников является нестабильность регулируемого параметра при медленно изменяющейся температуре окружающей среды, частоте и напряжении питающей сети, а также нагрузке. Динамические свойства характеризуются максимальным отклонением выходного напряжения от установившегося значения при основных типовых динамических возмущениях, к которым, прежде всего, относятся колебания напряжения и тока нагрузки. Выбор частоты коммутации силовых ключей нереверсивного ШИП и параметров сглаживающих фильтров осуществляется из условия оптимизации энергетических и массогабаритных показателей стабилизатора, а выбор алгоритма управления силовым ключом УПУ - из условия обеспечения максимального быстродействия при парировании возмущений по нагрузке или напряжению первичного источника электропитания и обеспечения при этом устойчивости к возникновению скользящих режимов и автоколебаний на субгармонических частотах. Среди работ, посвященных анализу свойств транзисторных ШИП для систем электропривода с высокими требованиями к динамическим качествам и диапазону регулирования скорости, следует отметить работы А. В.П. Шипилло, Т. А. Глазенко, В. А. Синицина []-[]. Дискретный характер управления, наличие пульсаций в кривых выходных параметров системы, нелинейность типа «насыщение» статической характеристики ШИП проявляются в различном характере процессов в системе при отработке больших и малых возмущений и возможности возникновения автоколебаний на субгармонических частотах. Необходимость их исключения накладывает ограничения на полосу пропускания линейной части системы при заданной частоте коммутации силовых ключей ШИП или на минимально возможную частоту коммутации при обеспечении заданных динамических качеств. Динамическая модель замкнутой системы управления с ШИП, предложенная А. Д. Поздеевым и В. П. Шипилло, позволила на определенном этапе решить проблемы исследования устойчивости и расчета переходных процессов при малых отклонениях от установившегося значения с использованием аппарата модифицированного г-преобразования и учесть при этом изменение коэффициента передачи ШИП, обусловленное пульсационной составляющей входного сигнала, поправочным коэффициентом в виде фактора пульсаций Р. Однако этот метод не может быть использован при анализе устойчивости в «большом», так же и для решения задачи синтеза. В работах [],[] предложена динамическая модель ШИП, позволяющая учитывать при исследовании устойчивости замкнутой САР закон коммутации силовых ключей ШИП, род широтно-импульсной модуляции, форму опорного напряжения ШИМ, нелинейность регулировочной характеристики и ограничение на скорость изменения выходного сигнала ШИП. Здесь же проведены результаты сравнительного анализа эквивалентных предельных АФХ ШИП при различных законах коммутации силовых ключей реверсивных ШИП и видах модуляции и показано, что при одинаковых параметрах объекта управления и частоте коммутации силовых ключей наибольшим запасом устойчивости к возникновению субгармонических автоколебаний обладает ШИП с несимметричным законом коммутации силовых ключей, широтноимпульсной модуляцией второго рода (ШИМ2) и глубиной модуляции М=0. Методика, сформулированная в работе [], позволяет при заданных параметрах непрерывной части системы определить минимальную частоту коммутации силовых ключей из условия обеспечения устойчивости к автоколебаниям на субгармонических частотах.