Разработка и исследование моделей и алгоритмов для систем автоматизированного проектирования ферродиодных стабилизаторов напряжения

• Автор: Кузин, Эдуард Владиславович
• Шифр специальности: 05.13.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Владикавказ
• Количество страниц: 141 с. : ил.

Содержание

СОДЕРЖАНИЕ..

ВВЕДЕНИЕ.
Глава 1. АНАЛИЗ ПРОБЛЕМ СТАБИЛИЗАЦИИ СЕТЕВОГО НАПРЯЖЕНИЯ И ОСОБЕННОСТИ ЗАДАЧ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ

1.1. Анализ структур современных силовых стабилизаторов напряжения.

1.2. Особенности и задачи автомтизированного проектирования электротехнических устройств

1.3. Обоснование необходимости создания САПР ССН и постановка задачи

проектирования

Выводы по главе.

Глава 2. РЕАЛИЗАЦИЯ ДИОДНОКЛЮЧЕВОГО СПОСОБА СТАБИЛИЗАЦИИ НАПРЯЖЕНИЯ. МЕТОДИКА МОДЕЛИРОВАНИЯ ФДСН

2.1. Диодноключевой способ стабилизации напряжения.

2.2. Сравнительный анализ техникоэкономических показателей ТКСН и ФДСН
2.3. Математическая модель ферродиодного стабилизатора напряжения
2.4. Задачи компьютерного моделирования диодноключевых стабилизаторов напряжения.
2.5. Метод моделирования ФДСН.
2.6. Исследование и анализ метода схемотехнического моделирования
Выводы по главе.
Глава 3. ПАРАМЕТРИЧЕСКАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ ФДСН И АНАЛИЗ УСТОЙЧИВОСТИ
3.1. Постановка задач параметрическогй оптимизации ФДСН.
3.2. Выбор критериев оптимальности и значимых параметров ФДСН
3.3. Постановка задачи многокритериальной оптимизации ФДСН
3.4. Выбор и обоснование метода многокритериальной параметрической оптимизации ФДСН
3.5. Алгоритм реализации метода параметрической оптимизации ФДСН.
3.6. Разработка алгоритма автоматизированного анализа устойчивости
проектируемого ФДСН
Выводы но главе
Глава 4. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ САПР ФДСН
4.1. Основные требования, предъявляемые к САПР.
4.2. Разработка структуры процесса автоматизированного проектирования ФДСН
4.3. Практическая реализация САПР ферродиодного стабилизаторов
напряжения
Выводы по главе.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Для ППН с промежуточным звеном повышенной частоты находят применение структуры, в которых часть ключей находится в цепи силового тока, а другая часть вынесена из нее [8]. Эти структуры характеризуются хорошими массогабаритными показателями, так как в них трансформация напряжения вольтодобавки происходит на повышенной частоте. Кроме того, на основе таких структур возможно проектирование как низковольтных, так и высоковольтных преобразователей напряжения. Выбор какого-либо типа ТКС осуществляется в зависимости от таких факторов, как вид преобразования напряжения, диапазон колебаний входного напряжения, заданная нестабильность выходного напряжения и др. Важное место среди исследуемых ППН занимают силовые стабилизаторы переменного напряжения (ССПН), которые призваны обеспечивать заданную точность требуемого уровня напряжения, минимальное искажение формы напряжения, плавное регулирование, неразрывность цепи протекания тока нагрузки и возможность автоматического управления уровнем напряжения. В настоящее время в ССПН средней и большой мощности, реализованных на основе ТКС, для осуществления ключевого способа регулирования используются гирисгоры (управляемые полупроводниковые элементы с односторонней проводимостью). Тиристорный ключ содержит два встречно-параллельно включенных тиристора, каждый из которых рассчитывается на приложение не только прямого, но и полного обратного напряжения, действующего в цепи. Существует два типа ССПН на основе тиристорног о ключа: с плавным и со ступенчатым регулированиями напряжения. На рисунке 1. ССПН с плавным регулированием напряжения. Рисунок 1. Б этом случае стабилизация напряжения осуществляется за счет изменения угла включения тиристоров. Ступенчатая стабилизация осуществляется по принципу амплитудного регулирования напряжения посредством переключения отпаек силового трансформатора тиристорными ключами, то есть по принципу ступенчатой вольтодобавки. Такие стабилизаторы, называющиеся трансформаторнотиристорными (ТТСН), могут быть реализованы на основе схемотехнического решения, представленного на рисунке 1. Рисунок 1. В этом случае нагрузка подключается через тиристоры к обмоткам автотрансформатора, а стабилизация напряжения осуществляется за счет изменения коэффициента трансформации с помощью тиристоров. Проанализируем особенности стабилизации напряжения рассмотренными ССГ1Н с тиристорными ключами. К первому типу стабилизаторов (с плавным регулированием напряжения) предъявляются жесткие требования к симметрии запускающих импульсов. Это объясняется тем, что при наличии несимметричных импульсов управления в первичной обмотке силового трансформатора появляется ток вынужденного намагничивания, что способствует повышению пусковых токов, снижению КПД и коэффициента мощности. Кроме того, в стабилизаторах напряжения с плавным регулированием необходимо принимать меры для автоматической коррекции угла включения тиристоров, что усложняет устройства стабилизации, увеличивает их габариты и вес. Величина этого запаздывания может достигать продолжительности одного полупериода питающего напряжения. В этом случае одновременно открытыми окажутся тиристоры В1 и В4 или В2 и Вз (рисунок 1. Такой аномальный режим возможен при низких значениях сов ф нагрузки, когда напряжение сети и ток нагрузки значительно отличаются по фазе. Значительную опасность для работы тиристоров представляют перенапряжения, которые возникают не только в аварийных режимах, но и обычных режимах. Это объясняется тем, что электрические цепи с вентилями, как правило, содержат реактивные элементы в виде дросселей и конденсаторов, в которых происходит колебания энергии в период коммутации тока с одного вентиля на другой. Так как обычным режимом работы вентилей является режим коммутации, то в схеме постоянно имеют место переходные процессы, сопровождающиеся резким изменением энергии, накопленной в дросселях и конденсаторах. Вследствие этого на элементах схемы могут возникнуть значительные коммутационные перенапряжения, представляющие опасность для полупроводниковых вентилей.