Тема: Квазирезонансные импульсные преобразователи для систем точного электропривода постоянного тока
Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент Денисов Юрий Александрович
Научный консультант: доктор технических наук, профессор Денисов Александр Иванович, ректор ЧГТУ

Аннотации:
Ревко А. С. Квазирезонансные импульсные преобразователи для систем точного электропривода постоянного тока. - Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.09.12 - полупроводниковые преобразователи электроэнергии. - Институт электродинамики НАН Украины, Киев, 2004.
Диссертация посвящена дальнейшему развитию теории и практики квазирезонансных импульсных преобразователей и разработке, на этой основе, рекомендаций по созданию новых преобразователей с повышенным качеством для использования в точном электроприводе постоянного тока. В диссертации решена актуальная научно-техническая задача улучшения параметров точного электропривода постоянного тока и повышения качества электроэнергии в сети. В результате выполненного анализа установлено, что применение квазирезонансного импульсного преобразователя переключаемого при нулевом токе (КРИП-ПНТ) в точном электроприводе постоянного тока позволяет уменьшить габариты электропривода за счет высокой частоты преобразования; повысить к.п.д. за счет снижению динамических потерь мощности на силовых ключах, переключаемых при нулевом токе; снизить пульсации выходного тока и скорости электропривода; улучшить электромагнитную совместимость с питающей сетью. Установлен вид и характер электромагнитных процессов в КРИП-ПНТ с двигателем постоянного тока (ДПТ). Выполнено исследование спектра потребляемого преобразователем от сети тока, исследованы пульсации выходного тока КРИП-ПНТ с нагрузкой в виде ДПТ. Установлена величина влияния противо-э.д.с. якоря на работу КРИП-ПНТ, разработаны рекомендации по применению КРИП-ПНТ в точном электроприводе. Наиболее эффективно использовать двухполупериодный КРИП-ПНТ, так как у него выше частота преобразования, меньше уровень пульсаций выходного тока, лучшая электромагнитная совместимость с питающей сетью, слабо зависят время первого коммутационного интервала и пульсации выходного тока от нагрузки. Проанализирован спектр потребляемого из сети тока различными импульсными преобразователями с нагрузкой в виде ДПТ (однополупериодный и двухполупериодный КРИП-ПНТ, широтно-импульсный преобразователь). Подтверждено преимущество КРИП-ПНТ перед широтно-импульсными преобразователями по электромагнитной совместимости с сетью. Среди квазирезонансных преобразователей лучшей электромагнитной совместимостью обладает двухполупериодный КРИП-ПНТ. Исследование импульсных механических характеристик ДПТ с однополупериодным и двухполупериодным КРИП-ПНТ без учета влияния нагрузки на коммутационные интервалы показало, что они подобны аналогичным характеристикам ДПТ с питанием от широтно-импульсного преобразователя. При учете влияния противо-э.д.с. якоря ДПТ на длительность первого и второго коммутационного интервалов импульсные механические характеристики становятся существенно нелинейными, подобными механическим характеристикам ДПТ с последовательным возбуждением. Механические характеристики ДПТ с двухполупериодным КРИП-ПНТ жестче и линейнее, чем с однополупериодным КРИП. Исследован характер пульсаций скорости ДПТ с питанием от КРИП-ПНТ. Установлено, что в ДПТ с питанием от двухполупериодного КРИП-ПНТ при номинальной нагрузке уровень пульсаций скорости на порядок меньше, чем в ДПТ с питанием от однополупериодного КРИП-ПНТ. Проведенная оптимизация КРИП-ПНТ с ДПТ на основе принципа максимума Понтрягина позволила найти условия его максимального быстродействия. Определены условия минимальных переходных процессов и найдены алгоритмы управляющего воздействия системы управления КРИП-ПНТ, которые обеспечивают минимальное время переходного процесса при повороте якоря ДПТ на заданный угол и при разгоне его до заданной скорости, с ограничением и без ограничения тока якоря. Для позиционирования за минимальное время необходимо сформировать три интервала управляющего воздействия: максимального по амплитуде и с чередованием знака на соседних интервалах. На первом интервале управляющее воздействие имеет положительный знак. Рассчитаны соответствующие уровни и моменты переключения управляющего воздействия. Разработана и апробирована силовая часть двухполупериодного реверсивного КРИП-ПНТ для питания ДПТ мощностью 200Вт с к.п.д. не менее 90%. Предложен вариант комбинированной силовой части двухполупериодного реверсивного КРИП, переключаемого как при нулевом токе, так и при нулевом напряжении, который позволяет повысить к.п.д. до 95%. На основе разработанного двухполупериодного реверсивного КРИП-ПНТ и цифровой системы управления с фазовой автоподстройкой частоты, выполненной на ПЛИС, создана и испытана система электропривода для позиционирования и система стабилизации скорости для аппарата точной магнитной записи (погрешность стабилизации средней скорости за оборот не превышает 0.01%). Проведенное электронное и физическое моделирование квазирезонансных импульсных преобразователей, переключаемых при нулевом токе, с нагрузкой в виде двигателя постоянного тока, подтвердило строгость теоретических расчетов, погрешность составила не более 10%. Полученные в работе теоретические и практические результаты нашли применение в учебном процессе Черниговского государственного технологического университета по специальностям "Электронные системы " и "Электрические сети и системы", а также в ОАО "ЧеЗаРа" (г. Чернигов) и в СНПМП "СОЛИНГ" (г. Киев).
Ключевые слова: квазирезонансные импульсные преобразователи, двигатель постоянного тока, оптимальное управление, ПЛИС.

Ревко А. С. Квазірезонансні імпульсні перетворювачі для систем точного електроприводу постійного струму. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.09.12 – напівпровідникові перетворювачі електроенергії. – Інститут електродинаміки НАН України, Київ, 2004.
Дисертація присвячена подальшому розвитку теорії і практики квазірезонансних імпульсних перетворювачів та розробці на цій основі рекомендацій по створенню нових перетворювачів з підвищеною якістю для використання в точному електроприводі постійного струму. В дисертації вирішена актуальна задача покращення параметрів точного електроприводу постійного струму і збільшення якості електроенергії в мережі В роботі досліджено електромагнітні процеси у квазірезонансному імпульсному перетворювачі з перемиканням при нульовому струмі (КРІП-ПНС) з навантаженням у вигляді двигуна постійного струму (ДПС); визначено умови роботи перетворювача в режимі перемикання при нульовому струмі; знайдено статичні характеристики та пульсації струму і швидкості КРІП-ПНС з ДПС; визначено алгоритм роботи системи керування КРІП-ПНС, оптимальний за швидкодією; проведене комп’ютерне моделювання та експериментальне дослідження КРІП-ПНС з ДПС; розроблено рекомендації по напрямках найбільш ефективного використання КРІП в прецизійному електроприводі; впроваджено теоретичні і експериментальні результати дисертації до учбового процесу та в практику організацій, що займаються розробкою джерел живлення.
Ключові слова: квазірезонансні імпульсні перетворювачі,двигун постійного струму, оптимальне керування, ПЛІС.

Revko A. S. Quasi-resonant pulse converters for systems of precision electric drive with the direct current motor. - Manuscript.
Thesis for Ph.D.'s degree in speciality 05.09.12 - semiconductor converters of electrical energy. - The Institute of Electrodynamics NAS of Ukraine, Kyiv, 2004.
The thesis is dedicated to further development of the theory both practice quasi-resonant pulse converters and development, on this basis, guidelines on making new converters with heightened quality for usage in the precise electric drive of a direct current. In a thesis is explored electromagnetic processes in the quasi-resonant pulse converters, with switching at a zero current (QRC - ZСS) with a load - direct cur-rent motor (DC-motor); the static characteristics, current pulsation and velocity a QRC - ZСS with DC-motor are retrieved; the algorithm of system operation of control QRC - ZСS, optimum on speed is defined; the computer simulation and experimental research a QRC - ZСS with DC-motor is conducted; the guidelines on an effective utilization a QRC - ZСS in the precision electric drive are designed; is inserted theoretical and experimental outcomes of a thesis in educational process and in practice of architectures of power supply's, occupied with development.
Key words: Quasi-resonant pulse converters, DC-motor, optimal control, programmable logic device.

Скачать: автореферат диссерации, текст диссерации.