Название: Вестник Ульяновского государственного технического университета (В.В. Ефимов) Жанр: Гуманитарный Просмотров: 1157 |
Компьютерная модель импульсных источников вторичного электропитания
Создан пакет программ, моделирующий характеристики и проектирующий импульс- ные источники питания с частотой преобразования до 1 МГц.
Современные вторичные источники электропитания строятся по прин- ципу преобразования энергии. Их совершенствование идёт по пути увели- чения частоты преобразования [1]. Ведущие зарубежные фирмы выпуска- ют импульсные источники питания (ИИП) с рабочей частотой до 1 МГц, промышленность России освоила ИИП только до частоты 150 кГц, поэто- му развитие этого направления является актуальной задачей. На кафедре «Электроснабжение» разработан пакет программ, который позволяет проектировать ИИП с частотой преобразования от 10 кГц до 1 МГц двух типов: на основе прямо ходового инвертора и на основе обрат- но ходового инвертора, и отображать их электрические характеристики. В пакет входят программы, проектирующие силовые трансформаторы трёх типов: кольцевые, броневые и планарные. Следует отметить, что планар- ная конструкция трансформаторов предназначена для работы на повышен- ных частотах, так как она характеризуется малыми потерями энергии, по- скольку её обмотка имеет «конденсаторную» структуру – представляет со- бой совокупность тонкоплёночных печатных плат. В России серийное производство силовых планарных трансформаторов и дросселей отсутст- вует, хотя в начале 90-х годов такие исследования велись и финансирова- лись государством, и которые прервались в связи с известной социально- политической обстановкой. В настоящий пакет программ заложены: база данных для четырёх ти- пов магнитопроводов (кольцевые, Ш-образные, броневые типа КВ и пла- нарные типа ЕП); база данных четырёх видов обмоточных проводов (ПЭВ- 1, ПЭВ-2, ПЭВТ-1, ПЭВТ-2); параметры математической модели несколь- ких материалов ферромагнетиков (ферриты: 1000 НМ, 1500 НМ-3, 2000 НМ-1, 3000 НМС и магнитодиэлектрик МП-140). Алгоритмы компьютерной модели определяют электрические, магнит- ные и тепловые режимы ИИП. Сердцем алгоритмов является ряд эффек- тивных математических моделей, полученных автором в [2]. К ним отно- сится модель, отображающая статические и динамические семейства ха- рактеристик ферромагнетиков, как на симметричных гистерезисных цик- лах, так и на частных циклах. Такая модель характеризуется пятью настро- ечными коэффициентами, которые определяются из задачи идентифика- ции для каждого материала ферромагнетика по определённым экспери- ментальным характеристикам. Из этого ряда также важно отметить тепло- вую математическую модель трансформатора и математическую модель высокочастотных потерь энергии в многослойных структурах, адекват- ность и точность которых можно гарантировать прошедшей апробацией на опытах. Этот успех предварялся системными теоретическими положе- ниями и оригинальными методологическими подходами, сведения о кото- рых можно найти в [2]. Например, математическая модель ферромагнетика строилась на базе линейных дифференциальных уравнений, а тепловые модели на основе принципов электромоделирования посредством узловых уравнений с внезаимными матрицами тепловых проводимостей! Адекватность компьютерной модели установлена сопоставлением с па- раметрами и характеристиками опытного образца ИИП, работающего на частоте преобразования 200 кГц. Этот источник питания обладает высоки- ми для своего класса характеристиками. Например, его кпд при уменьше- нии выходной мощности в три раза не менее 75\%. Назначение: 1.Разработанная модель позволяет провести исследования с целью прогнозирования возможности реализации более высокочастот- ных ИИП на отечественной элементной базе. 2. Программы пакета дают возможность провести предварительное проектирование ИИП в целом и отдельно силовых магнитных элементов к ним с целью разработки норми- рованных рядов таких элементов, функционирующих на повышенных час- тотах преобразования энергии.
|
|