Анотація до роботи:

Обрубов А. В. Перетворювачі постійної напруги на основі резонансних інверторів з широтно-частотним регулюванням. – Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.09.12 – Напівпровідникові перетворювачі електроенергії. – Національний університет України “Київський політехнічний інститут”, Київ, 2005.

Дисертація присвячена розвитку теорії послідовно-резонансних перетворювачів і розробці нових способів широтно-частотного регулювання з метою поліпшення енергетичних характеристик. Досліджено процеси в послідовно-резонансному перетворювачі. На основі досліджень розроблені математичні моделі активного резонансного контуру послідовно-резонансного перетворювача для миттєвих величин, для дискретного часу й амплітудної, широтної і частотної модуляції. Отримано загальні вирази, розраховані статичні і динамічні характеристики, отримані динамічні моделі послідовно-резонансного перетворювача для синтезу регуляторів. Розроблено системи широтно-частотного управління, що поліпшують характеристики перетворювачів. Запропоновано рекомендації для розробки і застосування послідовно-резонансних перетворювачів із широтно-частотним управлінням.

У дисертаційній роботі отримала подальший розвиток теорія ПРП з широтним та частотним регулюванням, оснований на суміщенні вказаних способів регулювання й розробці алгоритмів управління з оптимальними умовами комутації, які дозволяють поліпшити енергетичні та динамічні характеристики ПРП у широкому діапазоні регулювання.

Результати дисертаційної роботи можуть бути використані для розрахунків силових схем ПРП, проектування систем управління та автоматичних регуляторів ПРП з широтно-частотним регулюванням, а також для проектування систем, у склад котрих входять ПРП.

1. У ході огляду існуючих схем ПРП та способів регулювання обґрунтована необхідність суміщення широтного та частотного способів регулювання, що дозволяє поліпшити параметри ПРП без ускладнення його силової схеми.

2. Розроблено математичну модель АРК, яка дозволяє у загальному вигляді описати процеси у ПРП та розрахувати статичні характеристики.

3. Розроблені динамічні моделі АРК при амплітудній, широтній та частотній модуляції, які дозволяють узагальнити аналіз динамічних характеристик ПРП з різними силовими схемами.

4. Розроблена методика визначення алгоритму включення у послідовний резонансний контур будь-якої кількості джерел напруги, який забезпечує енергообмін між ними у завданому напрямку на кожному межкомутаційному проміжку. Ця методика дозволила визначити усі можливі алгоритми комутації вентилів мостової схеми ПРП та виділити з них найефективніші алгоритми для формування ПФС при широтно-частотному регулюванні.

5. Подальший розвиток здобула методика аналізу процесів у РП на фазовій площині, який полягає в поширенні векторних діаграм на широтний, частотний та широтно-частотний способи регулювання за допомогою характеристичних фігур АРК. Це дозволило отримати узагальнені вирази статичних характеристик ПРП та підвищити наочність аналізу процесів у його силовій схемі, а також встановити області з оптимальними умовами комутації та лінії безструмової комутації.

6. Отримано аналітичні вирази та графічні залежності, які дозволяють ввести обмеження на управляючі величини для запобігання паразитних субгармонійних автоколивань у ПРП в стаціонарному режимі роботи.

7. Розроблено динамічні моделі мостового ПРП для впливів зі сторони живлення та управління при широтно-частотному регулюванні, які дозволили розрахувати динамічні характеристики ПРП та синтезувати автоматичні регулятори. Для спрощення проектування систем з ПРП запропоновані еквівалентні моделі неперервного типу.

8. Розроблено алгоритм асинхронного широтно-частотного управління ПРП, який дозволяє поліпшити його енергетичні та динамічні характеристики. Реалізація цього алгоритму дозволила підвищити ККД експериментального зразка не менш ніж на 4% у порівнянні з ПРП з широтним або частотним регулюванням окремо. Швидкодія регулятору струму у експериментальному ПРП на порядок вища у порівнянні з нерезонансним ШІМ-перетворювачем з еквівалентною силовою частиною.

9. Розроблено системи управління ПРП, які реалізують синхронне та асинхронне широтно-частотне управління і забезпечують високі технічні характеристики досвідно-промислових зразків ПРП.

10. Правомочність та обґрунтованість наукових положень, теоретичних дослідів та розрахунків підтверджується достатньою кількістю експериментів комп’ютерного моделювання та натурними експериментами зі зразками ПРП, а також узгодженням з раніш відомими результатами із літературних джерел.

Публікації автора:

1. Обрубов А. В. Динамические характеристики резонансной ячейки // Зб. наук. пр. УДМТУ. – Миколаїв: УДМТУ, 2003. – №5(391). – С. 128-138.

2. Обрубов А. В., Павлов Г. В. Совмещенное регулирование в мостовом последовательно-резонансном преобразователе // Технічна електродинаміка. – 2003. – №3. – С. 14-19 (залежності для розрахунку статичних характеристик)^*.

3. Павлов Г. В., Обрубов А. В. Влияние внешних индуктивностей на работу последовательно-резонансного преобразователя // Електромашинобудування та електрообладнання. Респ. межвід. науково-техн. зб. – К.: Техніка – 1998. – Вип. 51. – С. 104-109 (аналіз трьохконтурної схеми заміщення ПРП, мережі і навантаження).

4. Павлов Г. В., Обрубов А. В. Дискретная модель активного резонансного контура последовательно-резонансного преобразователя // Технічна електродинаміка. Тематичний випуск “Силова електроніка та енергоефективність”. Київ: ІЕД НАНУ. Ч. ІII. – 2003. – С. 52-55 (динамічна модель АРК).

5. Павлов Г. В., Обрубов А. В. Линеаризованная математическая модель последовательно-резонансного преобразователя // Электроника и связь – К.: НТУУ “КПИ” ФЭЛ. – 2003. – №19. – С. 20-24 (динамічна модель АРК).

6. Павлов Г. В., Обрубов А. В. Оценка фильтрующих свойств последовательно-резонансного преобразователя // Технічна електродинаміка. Тематичний випуск “Системи електроживлення електротехнічних установок і комплексів”. – 1999. – С. 77-82 (амплітудноімпульсна модель ПРП, побудова частотних характеристик РП).

7. Павлов Г. В., Обрубов А. В. Расчет статических режимов работы резонансного преобразователя методом фазовой плоскости // Електромашинобудування та електрообладнання. – 1998. – вип.51. – С (побудова характеристичних фігур на фазовій площині).

8. Павлов Г. В., Обрубов А. В. Регулятор тока на основе резонансной ячейки // Збірник наук. пр. УДМТУ. – Миколаїв: УДМТУ, 2000. – С. 157-164 (моделювання роботи РП).

9. Павлов Г. В., Обрубов А. В. Регулятор тока с резонансным контуром // Праці Інституту електродинаміки Національної академії наук України. Збірник наукових праць. №2(5). – 2003. – С. 44-49 (моделювання роботи РП).

10. Павлов Г. В., Обрубов А. В. Установившиеся режимы работы последовательно-резонансного преобразователя при асинхронном и синхронном управлении // Технічна електродинаміка. Спеціальний випуск, №2. Т.1. – 1998. – С. 166-169 (дослідження тиристорного ПРП).

11. Павлов Г. В., Обрубов А. В., Пекер Б. Н. Влияние внешних параметрических возмущений на резонансную частоту последовательно-резонансного преобразователя. Электроника и связь. – 2003. – №18. – С. 69-72 (вирази складових передатної функції схеми заміщення).

12. Павлов Г. В., Обрубов А. В., Пекер Б. Н. Динамическая модель активного резонансного контура инвертора при частотном регулировании // Технічна електродинаміка. Тематичний випуск “Проблеми сучасної електротехніки” Київ: ІЕД НАНУ. Ч. 5. – 2004. – С. 85-88 (динамічна модель, динамічні характеристики).

13. Павлов Г. В., Обрубов А. В., Покровский М. В. Влияние потерь на работу последовательно-резонансного преобразователя с рабочей частотой выше резонансной // Електромашинобудування та електрообладнання. Респ. межвід. науково-техн. зб. – К.: Техніка – 2000. – Вип. 54. – С. 43-48.

14. Павлов Г. В., Обрубов А. В., Покровский М. В. Внешние характеристики последовательно-резонансного преобразователя с рабочей частотой выше резонансной // Технічна електродинаміка. – 2000. – №2. – С. 26-29.

15. Павлов Г. В., Обрубов А. В., Покровский М. В. Воздействие сетевых помех на последовательно-резонансный преобразователь // Технічна електродинаміка. Тематичний випуск “Силова електроніка та енергоефективність”. Київ: ІЕД НАНУ. Ч. I. – 2000. – С. 73-78.

16. Павлов Г. В., Обрубов А. В., Покровский М. В. Изотоковые характеристики последовательно-резонансного преобразователя с рабочей частотой выше резонансной // Технічна електродинаміка. –2000. – №3. – С. 10-13.

17. Павлов Г. В., Обрубов А. В., Покровский М. В. Математическая модель последовательно-резонансного преобразователя с релейным регулированием // Технічна електродинаміка. Тематичний випуск “Силова електроніка та енергоефективність”. Київ: ІЕД НАНУ. Ч. І. – 2002. – С. 55-58.

18. Павлов Г. В., Обрубов А. В., Покровский М. В. Особенности работы резонансных преобразователей электроэнергии в автономных сетях // Технічна електродинаміка. Тематичний випуск “Силова електроніка та енергоефективність”. Київ: ІЕД НАНУ. Ч. ІІ. – 2001. – С. 61-64.

19. Павлов Г. В., Обрубов А. В., Покровский М. В. Особенности энергообмена в последовательно-резонансных преобразователях // Технічна електродинаміка. – 1999. – №6. – С. 36-41.

20. Павлов Г. В., Обрубов А. В., Покровский М. В. Оценка динамических характеристик последовательно-резонансного преобразователя // Технічна електродинаміка. Тематичний випуск “Проблеми сучасної електротехніки”. Київ: ІЕД НАНУ. Ч. 6. – 2000. С. 42-47.

21. Павлов Г. В., Обрубов А. В., Пекер Б. Н. Последовательно-резонансный инвертор в импульсном осцилляторе // Техн. електродинаміка. Тем. вип. "Проблеми сучасної електротехніки".– Київ, 2002. – Ч. 6. – С.54-57 (математична модель осцилятора, принцип регулювання).

22. Павлов Г. В., Обрубов А. В., Покровский М. В. Регулировочные характеристики преобразователей постоянного напряжения с последовательными резонансными инверторами // Технічна електродинаміка. –2001. – №4. – С. 18-22 (залежності для розрахунку статичних характеристик).

23. Павлов Г. В., Обрубов А. В., Покровский М. В. Релейное управление последовательно-резонансным преобразователем // Технічна електродинаміка. Тематичний випуск “Силова електроніка та енергоефективність”. Київ: ІЕД НАНУ. Ч. II. – 2003. – С. 72-77.

24. Павлов Г. В., Покровский М. В., Обрубов А. В. Микропроцессорное управление последовательно-резонансным преобразователем с релейным принципом регулирования выходных параметров // Технічна електродинаміка. Тематичний випуск “Силова електроніка та енергоефективність”. Київ: ІЕД НАНУ. Ч. I. – 2004. – С. 70-73.

25. Павлов Г. В., Покровский М. В., Обрубов А. В. Релейное управление последовательно-резонансным преобразователем // Технічна електродинаміка. Тематичний випуск “Проблеми сучасної електротехніки” Київ: ІЕД НАНУ. Ч. 5. – 2004. – С. 89-94 (у [13-20, 23-25] автори розділили труд порівну).