Исследование и разработка высокоэффективных импульсных преобразователей напряжения с ШИМ и систем электропитания на их основе

• Автор: Кобелянский, Алексей Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.12.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 218 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
I. ИССЛЕДОВАНИЕ ПУЛЬСАЦИЙ ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ ИМПУЛЬСНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ПОНИЖАЮЩЕГО ТИПА
1.1. Постановка задачи
1.2. Анализ переходных и установившихся процессов в импульсных преобразователях напряжения
1.2.1. Апериодический режим
1.2.2. Критический режим
1.2.3. Колебательный режим
1.3. Исследование тока дросселя и пульсаций выходного напряжения от сопротивления потерь в конденсаторе сглаживающего фильтра и коэффициента заполнения импульсов на входе СФ
1.4. Выводы
II. ВЛИЯНИЕ ПУЛЬСАЦИЙ ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ ИПН ПОНИЖАЮЩЕГО ТИПА НА КОЭФФИЦИЕНТ СТАБИЛИЗАЦИИ ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ И УСТОЙЧИВОСТЬ РАБОТЫ ИПН41
2.1. Постановка задачи
2.2. Вывод выражения для коэффициента стабилизации ИПН42
2.2.1. Коэффициент усиления ШИМ-модулятора без учета пульсаций выходного напряжения
2.2.2. Коэффициент усиления ШИМ-модулятора с учетом пульсаций выходного напряжения
2.3. Исследование влияния резистивных потерь в конденсаторе СФ с характеристиками Чебышева и Баттерворта на устойчивость и коэффициент стабилизации ИПН
2.4. Выводы
III. ИССЛЕДОВАНИЕ КОМПЛЕКСНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ И СТРУКТУРНО-ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ СХЕМ ЗАМЕЩЕНИЯ КОНДЕНСАТОРОВ
3.1. Постановка задачи
3.2. Экспериментальное исследование свойств и параметров электролитических конденсаторов
3.2.1. Отечественные алюминиевые оксидно-электролитические конденсаторы
3.2.2. Отечественные оксидно-полупроводниковые танталовые конденсаторы
3.2.3. Отечественные объемно-пористые танталовые конденсаторы76
3.2.4. Зарубежные алюминиевые оксидно-электролитические конденсаторы
3.3. Структурно-параметрический синтез схем замещения конденсаторов
3.4. Выводы
IV. ИССЛЕДОВАНИЕ ИПН С НЕПРЕРЫВНОЙ ПЕРЕДАЧЕЙ ЭНЕРГИИ В НАГРУЗКУ ПРИ ВКЛЮЧЕННОМ И ВЫКЛЮЧЕННОМ СОСТОЯНИИ РЕГУЛИРУЮЩЕГО ТРАНЗИСТОРА
4.1. Постановка задачи
4.2. Принцип работы ИПН с непрерывной передачей энергии при включенном и выключенном состояниях транзистора99
4.3. Анализ основных характеристик ИПН с непрерывной передачей энергии в нагрузку
4.4. Исследование устойчивости работы ИПН с непрерывной передачей энергии в нагрузку
4.5. Исследование входного и выходного сопротивлений в ИПН с непрерывной передачей энергии в нагрузку
4.6. Выводы

V. ИССЛЕДОВАНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ
НА ОСНОВЕ КЛЮЧЕВЫХ ТРАНЗИСТОРНЫХ
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ
5.1. Постановка задачи
5.2. Исследование входных и выходных сопротивлений и передаточных характеристик
5.3.1. Исследование частотных характеристик однозвенного входного фильтра
5.3.2. Исследование частотных характеристик двухзвенного входного фильтра
5.3.3. Исследование частотных характеристик импульсного преобразователя напряжения понижающего типа
5.3. Исследование устойчивости систем электропитания «входной фильтр - ИПН»
5.4. Выводы
VI. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ
ИМПУЛЬСНЫХПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ НАПРЯЖЕНИЯ С ШИМ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
(1.28)

*L1 (0 = Чл (0 + h. СО
/L1(0=V-2V СОЗЮд + ф,) ги(0 — (0 ’ (-0 — ие COS©0/ + ф(и jj +
+ (1 - h{t)) 2Ine~al cos (© и по аналогии с (1.24) - (1.26) можем записать выражение для Мвых(0 Для колебательного режима, т.е. случая комплексно-сопряженных корней N(p):
Ивых(0 = (1-ед)Лн ’ г'ы(0 ЗД -(kci(0 + «ci(0) мС1(0 = 6/0й? - 2UDe~a‘ cos(o),/ + Фи )
Й„(0 = — 4" Л(0 ~2Une cos(co0/ + фии +
+ (1- А(0) 2.Une~a‘ cos(co 0f + фип )
где 6/D U0AhAd , Ан

а +©0
2со„
= и0АиАиеа"т, Un = U0AHAneanr,
Фии = Фи + Фн + Фт - ®опТ> Фии = Фп + Фн + Фт - юопГ >
Фи = Фн + Фо» фн = -arctg

(1.29)
1.3. Исследование тока дросселя и пульсаций выходного напряжения от сопротивления потерь в конденсаторе сглаживающего фильтра и коэффициента заполнения импульсов на входе СФ
С использованием полученных выражений (1.28) и (1.29) проведены исследования формы и величины пульсаций выходного напряжения от потерь в конденсаторе выходного сглаживающего фильтра (рис. 1.4) и коэффициента заполнения с/(рис. 1.5, 1.6).
Расчеты проводились для преобразователя с входным напряжением питания 160 В, выходным - 48 В, сопротивлением нагрузки /?н = 1,92 Ом (выходная мощность 1,2 кВт), частотой коммутации транзисторов 132 кГц и