Анотація до роботи:

Король Є.І. Поліпшення характеристик напівпровідникових перетворювачів змінної напруги з мікропроцесорним імпульсним керуванням для пристроїв електронагріву. – Рукопис.

Дисертація на здобуття ученого ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.09.12 – напівпровідникові перетворювачі електроенергії. – Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» – Харків – 2004.

Дисертація присвячена поліпшенню якісних і енергетичних характеристик безтрансформаторних перетворювачів змінної напруги (ПЗН), що застосовуються для регулювання потужності в активному навантаженні.

Для однофазних групових тиристорних ПЗН запропоновано спосіб несиметричного фазового регулювання, що забезпечує рівномірне завантаження його секцій. Запропоновані і досліджені оригінальний спосіб широтно-імпульсного регулювання і мікропроцесорна система імпульсного керування (МПСІК) для двосекційного ПЗН, що забезпечують рівномірність завантаження секцій, лінійність регулювальної характеристики і відсутність реактивної потужності в усьому діапазоні регулювання.

Для потужних пристроїв електронагріву розроблена нова схема трифазного тиристорного ПЗН, що дозволяє підвищити коефіцієнт потужності завдяки використанню фазоступеневого регулювання. Запропоновані кілька способів керування такою схемою та проведені її дослідження. Розроблено МПСІК, що дозволяє реалізувати кожний з запропонованих способів регулювання потужності в новій схемі ПЗН. Зроблено розрахунки енергетичних характеристик ПЗН при обліку струму в нульовому проводі і запропоновані силові схеми, що дозволяють регулювати потужність у навантаженні без його використання.

Представлено результати експериментальних досліджень розроблених перетворювачів, що впроваджені на підприємствах м. Харкова.

У дисертаційної роботі запропоновані нові рішення в області напівпровідникових перетворювачів електроенергії, що дозволяють поліпшити характеристики перетворювачів змінної напруги (ПЗН), які застосовуються для регулювання потужності в активному навантаженні. У результаті проведених досліджень отримані наступні наукові результати:

1. Проведений аналіз принципів побудови ПЗН та способів керування довів, що для поліпшення якісних характеристик ПЗН у даний час найбільш доцільно використовувати мікропроцесорні системи імпульсного керування, а для поліпшення енергетичних характеристик варто удосконалювати силові схеми і використовувати способи регулювання, при яких формується ступнева крива мережного струму.

2. Запропонований спосіб несиметричного фазового регулювання дозволив використовувати в груповому ПЗН (ГПЗН) тиристорні силові ключі і забезпечити рівномірне завантаження його окремих секцій.

3. Використання запропонованих критеріїв при виборі комбінацій різних способів широтно-імпульсного регулювання (ШІР) для регулювання потужності в секціях однофазного ГПЗН дозволяє додатково поліпшити якісні й енергетичні характеристики перетворювача, а отриманий універсальний вираз для регулювальних характеристик одиночного перетворювача – розрахувати їх при будь-якому способі ШІР.

4. Розроблено оригінальний спосіб і мікропроцесорна система імпульсного керування однофазним ГПЗН забезпечують рівномірність завантаження його секцій, лінійність регулювальної характеристики і відсутність реактивної потужності в усьому діапазоні регулювання.

5. Зроблені розрахунки для двосекційного перетворювача довели, що при погодженому керуванні залежності коефіцієнта потужності, пасивної та повної потужностей, що споживаються з мережі, від активної потужності в навантаженні не залежать від комбінації способів ШІР.

6. Розроблена нова схема трифазного безтрансформаторного тиристорного ПЗН дозволяє підвищити коефіцієнт потужності в усьому діапазоні регулювання у порівнянні з відомими схемами перетворювачів.

7. Запропонований спосіб регулювання потужності в 3 етапи має безперервні фазові і регулювальні характеристики при забезпеченні високого значення коефіцієнта потужності.

8. Запропонований спосіб оптимального керування забезпечує задане значення потужності в навантаженні з найкращим з можливих значень будь-якого енергетичного показника.

9. Розроблена універсальна мікропроцесорна система імпульсного керування дозволяє реалізувати кожний з запропонованих способів регулювання потужності в розробленій новій схемі трифазного тиристорного ПЗН.

10. Облік струму в нульовому проводі трифазного ПЗН при розрахунках енергетичних характеристик показав деяке зниження коефіцієнта потужності. Запропоновані силові схеми трифазних ПЗН дозволяють регулювати потужність у навантаженні без використання нульового проводу при забезпеченні високого значення коефіцієнта потужності.

11. Результати дисертаційної роботи впроваджені на підприємствах м. Харкова: ВАТ «АТ НДІВР», ТОВ «РЕЙТИНГ», ВАТ «Автрамат». Експериментальні дослідження спробних зразків розроблених перетворювачів та програмно-математичних моделей довели ефективність секціонування навантаження в однофазних ПЗН і використання фазоступеневого регулювання в трифазних ПЗН.

Публікації автора:

1. Кипенский А.В., Архиереев И.П., Король Е.И., Аль-Фарах Р.Х.О. Линеаризация регулировочных характеристик однофазных полупроводниковых преобразователей переменного напряжения средствами микропроцессорного управления // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. – Харьков: ХГПУ. – 1999. – Вип. 43. – С. 108-118.

Здобувачу дисертації належить розробка принципу лінеаризації регулювальної характеристики ПЗН апаратним засобом.

2. Кипенский А.В., Архиереев И.П., Король Е.И., Аль Ауран Х.С. Выбор способов широтно-импульсного регулирования для согласованного управления групповым преобразователем переменного напряжения с секционированной нагрузкой // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. – Харьков: ХГПУ. – 2000. – Вип. 102. – С. 52 - 56.

Здобувачем зроблено аналіз комбінації різних способів ШІР для узгодженого керування груповим ПЗН.

3. Король Е.И. Тиристорный преобразователь мощности с цифровым управлением для регулирования температуры нагревательной губки станка // Вісник Національного технічного університету «ХПІ». – Харків: НТУ «ХПІ». – 2002. – Вип. 1. – С. 113-119.

4. Архиереев И.П., Кипенский А.В., Колесник Ю.И., Король Е.И. Групповой преобразователь переменного напряжения с микропроцессорным управлением и улучшенными характеристиками для устройств электронагрева // Вісник Національного технічного університету «ХПІ». – Харків: НТУ «ХПІ». – 2002. – Вип. 9. – Т.4. – С. 3-13.

Здобувачем зроблено аналіз енергетичних показників ПЗН із мінімальною кількістю цифро-імпульсних перетворювачів.

5. Кипенский А.В., Архиереев И.П., Король Е.И. Регулировочные характеристики и энергетические параметры одиночного полупроводникового преобразователя переменного напряжения с активной нагрузкой // Технiчна електродiнамiка. – Київ, 1999. – Тематичний випуск. Системи керування та контролю напівпровідникових перетворювачів. – С. 49-52.

Здобувачем запропоновані два способи ШІР з лінійною регулювальною характеристикою.

6. Кипенский А.В., Архиереев И.П., Король Е.И. Улучшение технико-экономических показателей полупроводниковых преобразователей переменного напряжения c активной нагрузкой средствами микропроцессорного управления // Технiчна електродинамiка. – Київ, 2000. – Тематичний випуск. Проблеми сучасної електротехнiки. Ч.5. – С. 56-59.

Здобувачем розроблено оригінальний спосіб керування однофазним груповим ПЗН, що забезпечує рівномірність завантаження його секцій, лінійність регулювальної характеристики і рівність нулю реактивної потужності у всьому діапазоні регулювання.

7. Сокол Е.И., Архиереев И.П., Кипенский А.В., Король Е.И. Повышение коэффициента мощности бестрансформаторного трёхфазового тиристорного преобразователя переменного напряжения с комбинированным управлением // Технiчна електродинамiка. – Київ, 2001. – Тематичний випуск. Силова електроніка та енергоефективнiсть. – Ч.2. – С. 57-60.

Здобувачем здійснене зіставлення способів керування силовими ключами та проведений аналіз енергетичних характеристик трифазного ПЗН при таких способах.

8. Сокол Е.И., Архиереев И.П., Кипенский А.В., Король Е.И. Трехфазный тиристорный преобразователь переменного напряжения с повышенным коэффициентом мощности // Технiчна електродинамiка. – Київ, 2002. – Тематичний випуск. Проблеми сучасної електротехнiки. – Ч.1.– С. 54-59.

Здобувачем синтезовані алгоритми та розроблена мікропроцесорна система імпульсного керування силовими схемами ПЗН, що забезпечують максимальний коефіцієнт потужності при заданих значеннях потужності в навантаженні у всьому діапазоні регулювання.

9. Архиереев И.П., Кипенский А.В., Король Е.И. Энергетические параметры трехфазных тиристорных преобразователей переменного напряжения с фазоступенчатым регулированием // Технiчна електродинамiка. – Київ, – 2002. – Тематичний випуск. Силова електронiка та енергоефективнiсть. – Ч.1. – С. 29-32.

Здобувачу належать схемні рішення й алгоритми керування трифазними тиристорними ПЗН, що дозволяють регулювати потужність без нульового проводу за умов збереження високого значення коефіцієнта потужності.

10. Сокол Е.И., Архиереев И.П., Кипенский А.В., Король Е.И. Однофазный тиристорный регулятор температуры с секционированной нагрузкой // Технiчна електродинамiка. – Київ, 2002. – Тематичний випуск. Проблеми сучасної електротехнiки. –
Ч.4. – С. 67-70.

Здобувачем наведені результати досліджень розробленого ним та виготовленого на кафедрі «Промислова і біомедична електронiка» ПЗН для сухожарової шафи ШВ-80.

11. Архиереев И.П., Король Е.И. Однофазный бестрансформаторный преобразователь переменного напряжения с фазоступенчатым регулированием // Технiчна електродинамiка. – Київ, 2003. – Тематичний випуск. Силова електронiка та енергоефективнiсть. – Ч.4. – С. 25-28.

Здобувачем зроблено аналіз процесів в ПЗН при використанні фазоступеневого регулювання.

12. Сокол Е.И., Архиереев И.П., Кипенский А.В., Король Е.И. Улучшение показателей и характеристик однофазных полупроводниковых преобразователей переменного напряжения // Электротехника. – М.: ЗАО «Знак». – 2003. – №3. – С. 66-70.

Здобувачу належить розробка мікропроцесорної системи імпульсного керування однофазним груповим ПЗН .

13. Долбня В.Т., Кипенский А.В., Король Е.И. Линеаризация регулировочной характеристики преобразователя переменного напряжения при различных способах широтно-импульсного регулирования // Вісник Національного технічного університету «ХПІ». – Харків: НТУ «ХПІ». – 2002. – Вип. 1. – С. 55-68.

Здобувачу дисертації належить розробка принципу лінеаризації регулювальної характеристики ПЗН на програмному рівні.

14. Sokol E.I, Kipensky A.V., Arkhiereyev I.P. Korol E.I. Increase of power factor of 3-phase voltage converters // 14th International Conf. EDPE'01. – Podbanskй (Slo-vakia). – 2001. – P. 346-349.

Здобувачем запропоновано схему трифазного безтрансформаторного тиристорного ПЗН із підвищеним коефіцієнтом потужності.