Матрично-топологічний синтез структур вентильних перетворювачів

3. Запропоновано новий метод структурного синтезу вентильних перетворювачів на основі головної топологічної матриці, що може використовуватись у вигляді повного і цілеспрямованого переборів, застосовуватись до підсхем тощо, який вперше дозволив генерувати повні набори працездатних неізоморфних схем синтезуємого класу із заданими властивостями.

4. Запропоновано новий метод балансу амплітуд пульсаційних функцій для аналізу усталених процесів у двоінтервальних однотактних перетворювачах постійної напруги, що дозволило отримати вирази для амплітуд пульсаційних функцій вищих порядків та аналітично задати умови їх виключення або послаблення в навантаженні в процесі синтезу.

5. На основі отриманих аналітичних умов структурної реалізації заданих властивостей запропоновані оригінальні принципи побудови підкласів схем транзисторних однотактних перетворювачів постійної напруги з симетричним перемагнічуванням осердь трансформаторів та із струмовою компенсацією пульсацій вихідної напруги, з підвищувальним типом регулювальної характеристики тощо.

Практичне значення одержаних результатів полягає в наступному:

1.На основі запропонованого алгоритму структурного синтезу розроблено методики генерації повних наборів та виявлено нові схеми основних класів вентильних перетворювачів – регуляторів змінної напруги, автономних інверторів, безпосередніх перетворювачів частоти, регуляторів постійної напруги на основі дроселів насичення, однотактних, двотактних та квазірезонансних перетворювачів, що дає підстави рекомендувати матрично-топологічний метод синтезу для використання в патентних дослідженнях.

2.Отримано повні набори запропонованих підкласів однотактних перетворювачів постійної напруги із симетричним перемагнічуванням осердь трансформаторів, зі струмовою компенсацією пульсацій вихідної напруги, регулювальною характеристикою підвищуючого типу, а також з потенціальною компенсацією пульсацій вихідної напруги та безперервним струмоспоживанням, які можуть бути використані як повна база даних для автоматизованого проектування вказаних перетворювачів.

3.Розроблено динамічний та енергетичний критерії вибору оптимальних схемних рішень однотактних двоінтервальних перетворювачів постійної напруги, що дозволяє обгрунтовано обирати кращі варіанти схем для заданих умов експлуатації.

4.Розроблено програмне забезпечення для аналітичної побудови схем однотактних перетворювачів із заданими властивостями і вибору оптимальних варіантів за динамічним та/або енергетичним критеріями.

5.Запропоновані оригінальні схеми вентильних перетворювачів, алгоритми отримання повних наборів схем та програмне забезпечення для вибору оптимальних варіантів використані при розробці продукції, що серійно випускається підприємствами України.

Результати дисертаційної роботи знайшли практичне застосування при створенні ряду конкретних пристроїв перетворювальної техніки, таких, як модуль електроживлення ФТ 5002 (АК «Росток», м. Київ), джерел живлення зварювальних напівавтоматів АС-02 та касових апаратів «SILEKS» (НВП «Дугамма», м. Київ), використані в Польській Політехніці Зеленогурській та впроваджені у навчальний процес Національного технічного університету України «КПІ» і Державної академії легкої промисловості України.

Особистий внесок здобувача. Наукові положення і результати, що увійшли до дисертації, отримані автором особисто.

В друкованих працях, опублікованих у співавторстві, дисертанту належить: [9] – методика матрично-топологічного синтезу регуляторів постійної напруги на основі дроселів насичення; [10] – алгоритм розрахунку матричної експоненти; [11] – методика матрично-топологічного аналізу однотактних двоінтервальних перетворювачів; [12] – методика матрично-топологічного синтезу однотактних перетворювачів із симетричним перемагнічуванням осердь трансформаторів; [13] – методика розрахунку граничного значення коефіцієнта підсилення стабілізованих широтно-імпульсних перетворювачів; [14] – методика розрахунку коефіцієнта стабілізації за струмом навантаження широтно-імпульсних перетворювачів; [15] – розвиток матрично-топологічної теорії генерації схем вентильних перетворювачів та алгоритм їх синтезу; [16] – методика розрахунку коефіцієнта стабілізації за вхідною напругою широтно-імпульсних перетворювачів; [31] – схеми однотактних перетворювачів з поліпшеними масогабаритними показниками та методи їх аналізу; [33] – схема регулятора постійної напруги на основі дроселя насичення. Інші спільні роботи, що являють собою охоронні документи на винаходи, написані з рівним особистим внеском дисертанта і співавторів.

Апробація результатів дисертації. Матеріали дисертації доповідались на міжнародних та всесоюзних науково-технічних конференціях і семінарах: 4-й Всесоюзній науково-технічній конференції «Проблемы преобразовательной техники», м. Київ, 1987 р. ; Республіканському семінарі «Высокоэффективные источники и системы вторичного электропитания РЭА», м. Москва, 1989 р. ; 1-й Всесоюзній науково-технічній конференції «Силовые электронные системы и устройства маломощной преобразовательной техники» м. Алма-Ата, 1990 р. ; 5-й Всесоюзній науково-технічній конференції «Проблемы преобразовательной техники», м. Чернігів, 1991 р. ; Міжнародній науково-технічній конференції «Силовая электроника в решении проблем ресурсо- и энергосбережения», м. Алушта, 1993 р. ; Міжнародній науково-технічній конференції «Проблеми фізичної та біомедичної електроніки», м. Київ, 1997 р. ; 3-й Міжнародній науково-технічній конференції «Unconventional Electromechanical and Electrical Systems» м. Алушта, 1997 р. ; Міжнародній науково-технічній конференції «Проблеми фізичної та біомедичної електроніки», м. Київ, 1998 р. ; Міжнародній науково-технічній конференції «Силовая электроника и энергоэффективность» м. Алушта, 1998 р.

Публікації наукових досліджень. Основний зміст диссертації відображено в 40 публікаціях, з них 16 статей в фахових наукових виданнях, 11 авторських свідоцтв СРСР на винаходи та 3 заявки на патенти України, 1 препринт, 1 збірник методичних вказівок, 2 депоновані статті, 6 тез доповідей.

Структура та обсяг роботи. Дисертація складається із вступу, шести розділів, одного додатку, списку використаних джерел. Загальний обсяг роботи складає 320 сторінок. На 57 сторінках розміщені 22 рисунки, 9 таблиць, список використаних джерел із 210 найменувань і один додаток.

 

 

У вступі обгрунтовані актуальність та доцільність роботи, сформульовані мета та завдання наукового дослідження, викладено наукову новизну, практичне значення та реалізацію результатів дисертації, наведено відомості про апробацію