Анотація до роботи:

Крилов Д.С. Напівпровідникові перетворювачі змінної напруги в постійну з близьким до одиниці коефіцієнтом потужності. – Рукопис.

Дисертація на здобуття ученого ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.09.12 – напівпровідникові перетворювачі електроенергії. – Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут” – Харків - 2003.

Дисертація присвячена дослідженню електромагнітних процесів і характеристик нового класу перетворювачів змінної напруги в постійну, електромагнітно сумісних з мережею живлення, виконаних на основі компенсованих керованих випрямлячів і силового активного фільтра.

Розроблені нові схеми перетворювачів із близьким до одиниці коефіцієнтом потужності на основі компенсованого керованого випрямляча.

Запропоновано закон регулювання компенсованих керованих випрямлячів, що забезпечує режим повної компенсації реактивної потужності.

Отримано розрахункові формули і залежності для визначення величини комутаційної активної потужності, рекуперуємої у мережу живлення з моста на GTO тиристорах.

Проведено гармонійний аналіз струму мережі і випрямленої напруги ККВ, а також отримані зовнішні характеристики ККВ.

Запропоновано функціональну схему системи автоматичного керування перетворювальною системою.

Доведено можливість практичної реалізації схем ПОКМ на основі ККВ шляхом побудови комп'ютерної моделі для перевірки роботи схеми в квазіусталеному і перехідному режимах, створеної відповідно до запропонованої функціональної схеми.

Обґрунтованість і вірогідність приведених у роботі положень і рекомендацій підтверджена близькістю результатів теоретичних і експериментальних досліджень.

Отримані в дисертаційній роботі наукові результати дозволяють розраховувати параметри і робочі характеристики перетворювальних систем на основі компенсованих керованих випрямлячів, а також синтезувати їхню систему автоматичного керування. Вони складають у сукупності істотний внесок у розвиток теорії вентильних перетворювачів з поліпшеними енергетичними показниками.

1. Запропоновані в дисертаційній роботі перетворювальні системи на основі компенсованих керованих випрямлячів і силових активних фільтрів не тільки мають близький до одиниці коефіцієнт потужності, але і мають більш високий коефіцієнт корисної дії, чим інші відомі перетворювальні системи.

2. Установлено закон регулювання кутів керування вентильними групами компенсованими керованими випрямлячами, що забезпечує режим повної компенсації реактивної потужності: різниця модуля кута керування вентильною групою на цілком керованих вентилях і половини кута комутації струму в цій вентильній групі повинна дорівнювати сумі кута керування вентильною групою на одноопераційних тиристорах і половини кута комутації в цій вентильній групі, тобто .

3. У режимі повної компенсації реактивної потужності амплітуди вищих гармонік випрямленої напруги компенсованого керованого випрямляча збільшуються з ростом кутів комутації і при деяких сполученнях кутів керування можуть перевищувати амплітуди гармонік напруги некомпенсованого керованого випрямляча на 5 – 15%. Однак інтегрально величини вищих гармонік напруги на виході ККВ у всьому діапазоні регулювання значно менші, ніж в аналогічного шостипульсного мостового УВ. Нахил зовнішніх характеристик ККВ у режимі повної компенсації реактивної потужності при безперервному струмі навантаження значно менший, ніж у шостипульсного і двонадцятипульсного керованих випрямлячів. Статизм зовнішніх характеристик може бути як позитивним, так і негативним.

4. У компенсованому керованому випрямлячі завдяки змінюємому у функції кутів керування зсуву по фазі між гармоніками струму мережі того самого порядку, створеними різними вентильними групами, має місце ефект інтегрального зменшення величі вищих гармонік і коефіцієнта несинусоїдальності струму мережі. Отримано аналітичні співвідношення і криві, що дозволяють розраховувати величини вищих гармонік струму мережі у всіх робочих режимах.

5. Величина комутаційної активної потужності, рекуперуємої у мережу в компенсованому керованому випрямлячі, пропорційна квадрату струму навантаження ККВ а також добутку кута комутації моста на GTO тиристорах і миттєвому значенні лінійної напруги мережі живлення в інтервалі комутації і досягає максимуму при кутах керування GTO тиристорами . Для зменшення величини рекуперуємої комутаційної потужності рекомендується знижувати напругу короткого перемикання перетворювального трансформатора.

6. Отримано розрахункові співвідношення і криві для визначення граничних кутів керування і комутації ККВ у режимі повної компенсації реактивної потужності, необхідні при проектуванні промислових систем імпульсно - фазового керування тиристорами ККВ для ефективного використанням діапазону регулювання такими.

7. Розроблено функціональну схему системи автоматичного керування перетворювальною системою, що дозволяє поменшити взаємний вплив різних контурів регулювання один на одного і забезпечити роботу схеми у всьому діапазоні випрямленої напруги. Система керування силовим активним фільтром виконана з використанням теорії миттєвої реактивної потужності і з використанням перетворень Кларка.

8. Створено комп'ютерну модель перетворювальної системи з ККВ у якій закладена можливість обліку реальних параметрів силової схеми ККВ, мережі живлення, навантаження і системи автоматичного керування. Розроблену модель можна розглядати як віртуальний дослідно – промисловий зразок перетворювальної системи.

9. Теоретичні результати роботи підтверджені експериментальними даними на віртуальному зразку перетворювальної системи. Створено фізичний макет на базі мікроконтролера фірми Texas Instrument серії TMS320 LF2407, що реалізує алгоритм роботи СІФУ мостів на одноопераційних і GTO тиристорах а також виконує функції регулятора струму навантаження, запропонованого і випробуваного на моделі ККВ у програмному середовищі.

10. Сформульовані в дисертації наукові положення, рекомендації і висновки базуються на теоретичному аналізі, коректній постановці розв'язуваних задач, погодженості розрахунків з експериментальними даними і відомими з літературних джерел результатами, на апробації основних положень і результатів на наукових конференціях.

Результати дисертаційної роботи були впроваджені у виробничий процес на підприємствах ДП “НДІ “ХЕМЗ” та НВП “ЕОС”, а також у навчальний процес на кафедрі промислової та біомедичної електроніки Національного технічного університету “Харківський політехнічний інститут”.

Публікації автора:

1. Жемеров Г.Г., Ильина Н.А., Крылов Д.С. Преобразователь с единичным коэффициентом мощности // Технічна електродинаміка. – Київ, 2000. - Tематичний випуск “Проблеми сучасної електротехніки”. - Ч. 4. - C. 70-75.

Здобувачу належить аналіз характеристик струму мережі.

2. Жемеров Г.Г., Крылов Д.С. Гармоники в выпрямленном напряжении компенсированного управляемого выпрямителя // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. – Харьков: ХГПУ. - 2000. – Вып. 127. - C. 130-141.

Здобувачу належить розробка методики визначення величин гармонік випрямленої напруги ККВ, одержання розрахункових формул і співвідношень.

3. Жемеров Г.Г., Крылов Д.С. Определение величины коммутационной активной мощности, рекуперируемой в сеть в компенсированном управляемом выпрямителе // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. – Харьков: ХГПУ. - 2000. – Вып. 112. - C.110-115.

Здобувачем одержано розрахункові формули для визначення величини комутаційної активної потужності, рекуперуємої ККВ в мережу живлення.

4. Жемеров Г.Г., Крылов Д.С. Сетевые токи шестипульсного мостового и эквивалентного двенадцатипульсного управляемых выпрямителей // Технічна електродинаміка. – Київ, 2001. - №1. - C. 39-43.

Здобувачем виконані уточнення формул і співвідношень для знаходження величин гармонік струму мережі двонадцятипульсного КВ при деяких значеннях кутів комутації.

5. Жемеров Г.Г., Крылов Д.С. Гармоники в сетевом токе компенсированного управляемого выпрямителя // Технічна електродинаміка. – Київ, 2001. - №6. - C. 26-31.

Здобувачу належить методика визначення величин гармонік мережного струму ККВ, одержання розрахункових формул та співвідношень.

6. Жемеров Г.Г., Сокол Е.И., Крылов Д.С., Бару А.Ю., Шинднес Ю.Л. Новые класс преобразователей переменного напряжения в постоянное, электромагнитно совместимых с питающей сетью // Технічна електродинаміка. – Київ, 2001. - Tематичний випуск “Силова електроніка та енергоефективність”. - Ч.1. - C. 3-8.

Здобувачем виконано аналіз потужності втрат в різних типах перетворювальних систем.

7. Жемеров Г.Г., Крылов Д.С., Ограничение углов управления в компенсированном управляемом выпрямителе // Технічна електродинаміка. – Київ, 2001. - Tематичний випуск “Силова електроніка та енергоефективність”. - Ч.1. - C. 65-68.

Здобувачу належить одержання розрахункових формул для визначення граничних кутів керування і комутації ККВ.

8. Жемеров Г.Г., Крылов Д.С. Виртуальный лабораторный стенд для обучения по дисциплине “Силовая электроника” // Технічна електродинаміка. – Київ, 2002. - Tематичний випуск “Проблеми сучасної електротехніки”. - Ч.6. - C. 71-74.

Здобувачем створено модель ВЛС а також виконано її тестування і налагодження.

9. Жемеров Г.Г., Крылов Д.С. Характеристики управляемого выпрямителя в режиме полной компенсации реактивной мощности // Электричество. – 2002. - №11. - C. 40-46.

Здобувачу належить розробка функціональної схеми системи керування ККВ а також отримання зовнішньої характеристики ККВ в режимі повної компенсації реактивної потужності.

10. Жемеров Г.Г., Сокол Е.И., Крылов Д.С., Бару А.Ю., Шинднес Ю.Л. Компьютерное моделирование преобразовательной системы с компенсированным управляемым выпрямителем // Технічна електродинаміка. – Київ, 2002. - Tематичний випуск “Проблеми сучасної електротехніки”. - Ч.4. - C. 59-62.

Здобувачу належить методика створення комп'ютерної моделі ККВ а також побудова самої моделі.

11. Zhemerov. G., Iliyna N., Krylov D., Sokol E. A novel near unity power factor converter system based on compensated controlled rectifier // Proceedings 10th International Power Electronics and Motion Control Conference, EPE-PEMC 2002. - Cuvtat and Dubrovnik, Croatia, 9-11 sept. 2002. - Full paper T1-009 on CD. - P.153.

Здобувачем створено структурну схему системи керування ПОКМ, її комп’ютерну модель а також отриманні робочі осцилограми.

12. Деклараційний патент 47631А Україна, МКІ H02M7/12. Перетворювач змінної напруги в постійну з близьким до одиниці коефіцієнтом потужності / Бару О.Ю., Жемеров Г.Г., Ільїна Н.О., Крилов Д.С., Шинднес Ю.Л.; №2001053667; Заявл. 30.05.2001; Опубл. 15.07.2002, Бюл.№7; НКІ 7/145. – 10 с.

Здобувачем виконано з рівною участю здобувача та співавторів.