По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 621.31

Стабилизационные свойства индуктивно-емкостных преобразователей на основе гибридных электромагнитных элементов

Конесев С. Г. канд. техн. наук, доцент, Уфимский государственный нефтяной технический университет, г. Уфа, Уфимский государственный нефтяной технический университет, г. Уфа
Хазиева Р. Т. аспирантка, кафедра электротехники и электрооборудования предприятий, Уфимский государственный нефтяной технический университет, г. Уфа

Исследование стабилизационных свойств, трех схем, предложенного авторами ИЕП, на основе двухсекционного МИЭК при различных способах соединения секций МИЭК и подключения источника питания и нагрузки. Для снижения массы и габаритов, повышения КПД и надежности систем стабилизации тока, предлагается осуществлять питание нагрузки от индуктивноемкостных преобразователей (ИЕП), выполненных на основе гибридных электромагнитных элементов – многофункциональных интегрированных электромагнитных компонентов (МИЭК).

Литература:

1. Конесев С. Г., Хазиева Р. Т. Индуктивноемкостные преобразователи. Применение в электротехнике и обзор схемотехнических решений // Ресурсо-энергосбережение и эколого-энергетическая безопасность промышленных городов: Сб. тр. 3-й Всерос. науч.-практ. конф. – Филиал ГОУ ВПО МЭИ. Волжский, 2010. – С. 120–125.

2. Ильинский Н. Ф. Электропривод: энергои ресурсосбережение: Учеб. пособие для вузов. – М.: Академия, 2008. – С. 124.

3. Тарасов В. Т. Однофазный сварочный стабилизатор тока // Патент РФ на изобретение № 2299794 от 27.05.2007. БИ № 15, 2007.

4. Саенко И. В., Опре В. М., Новик А. А., Кошелев П. А., Парамонов С. В., Дозоров С. А. Индуктивно-емкостный преобразователь // Патент РФ на полезную модель № 77517 от 20.10.2008.

5. Дозоров С. А., Кошелев П. А., Опре В. М., Парамонов С. В., Терещенко В. Н. Источник неизменного тока // Патент РФ на изобретение № 100687 от 20.12.2010.

6. Дозоров А. А., Дозоров С. А., Опре В. М., Сомов А. И., Терещенко В. Н. Высоковольттный источник неизменного тока // Патент РФ на изобретение № 114567 от 27.03.2012.

7. O’Loughlin. M. An Interleaved PFC Preregulator for High-Power Converters // Vol. Topic 5: Texas Instrument Power Supply Design Seminar, 2007, pp. 5-1, 5–14.

8. Kit Sum. K. Improved valley-fill passive power factor correction current shaper approaches IEC specification limits // PCIM Magazine, Feb. 1998.

9. Chin, Shaoan A., John Tero, Milan M. Jovanovic, Raymond B. Ridley, Fred C. Lee. A New IC Controller for Resonant-Mode Power Supplies // IEEE Applied Power Electronics Conference Proceedings, Los Angeles, California, March 1990, pp. 459-466.

10. Musavi F., Eberle W., Dunford W.G. A phase shifted semi-bridgeless boost power factor corrected converter for plug in hybrid electric vehicle battery chargers // Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC), 2011. Twenty-Sixth Annual IEEE, March 2011, pp. 821-828.

11. Morrow K., Karner D., Francfort J. Plugin Hybrid Electric Vehicle Charging Infrastructure Review, U.S. Departent of Energy – Vehicle Technologies Program, 2008.

12. Kokes M. Serienschwingkreis-Brückenwechselrichter für Mittelfrequenz // Patent DE 19624117 A1; publ. 18.12.1997.

13. John H. Alexander. Method of integrating electronic components into electronic circuit structures made using LTCC tape // Patent US 5661882 A; publ. 02.09.1997.

14. Gideon S. Grader, David W. Johnson, Jr., Apurba Roy, John Thomson, Jr. Method of making a multilayer monolithic magnetic component // Patent US 5479695 A, CA 2067008 A1, CA 2067008 C, DE 69202097 D1, DE 69202097 T2, EP 0512718 A1, EP 0512718 B1, US 5349743 A; publ. 02.01.1996.

15. Dale F. Regelman, Waseem A. Roshen, David E. Turcotte. Integrated power capacitor and inductors/transformers utilizing insulated amorphous metal ribbon // Patent US 4922156 A, DE 68908234 D1, DE 68908234 T2, EP 0336771 A2, EP 0336771 A3, EP 0336771 B1; publ. 01.05.1990.

16. Dale F. Regelman, Waseem A. Roshen, David E. Turcotte. Transformer/inductor with integrated capacitor using soft ferrites // Patent US 4837659 A, DE 68900037 D1, EP 0334520 A1, EP 0334520 B1; publ. 06.06.1989.

17. Дозоров С. А., Опре В. М. Электромагнитные процессы в трехфазных индуктивноемкостных преобразователях // Силовая электроника. – 2014. – №46. – С. 61–64.

18. Карла Х. Смит, Роберт М. VonHoene. Magnetic cores utilizing metallic glass ribbons and mica paper interlaminar insulation // Patent US 5091253 A, CA 2079324 A1, CA 2079324 C, DE 69100720 D1, DE 69100720 T2, EP 0528883 A1, EP 0528883 B1, WO1991018404 A1; publ. 25.02.1992.

19. Конесев С. Г., Хазиева Р. Т., Кириллов Р. В., Хлюпин П. А. Компьютерная модель системы заряда емкостного накопителя на основе индуктивно-емкостного преобразователя // Нефтегазовое дело. Электронный научный журнал. – 2015. – № 4. – С. 374–390. URL: http://ogbus.ru/issues/4_2015/ogbus_ 4_2015_p374-390_KonesevSG_ru.pdf (дата обращения: 09.09.2015).

20. Месяц Г. А. Импульсная энергетика и электроника. – М.: Наука, 2004. – 704 с.

21. Лачин В. И., Проус В. Р., Зиновьев Н. Д. Импульсный стабилизатор тока // Патент РФ на изобретение №2194352 от 10.12.2002.

22. Опре В. М., Кошелев П. А., Парамонов С. В., Дозоров С. А., Тимахович А. А. Зарядное устройство // Патент РФ на изобретение № 123266 от 20. 12.2012.

23. Burghartz J. N., Edelstein D. C., Jahnes C. V., Uzoh C. E. Integrated circuit spiral inductor // Patent US 6114937 A, US 5793272 A, US 5884990 A, US 6054329 A4; publ. 05.09.2000.

24. Конесев С. Г. Многофункциональный интегрированный электромагнитный компонент // Патент РФ на изобретение № 2585248 от 27.05.2016. БИ №12, 2016.

25. Конесев С. Г., Хазиева Р. Т., Мухаметшин А. В., Кириллов Р. В., Садиков М. Р. Устройство заряда емкостного накопителя // Патент РФ на полезную модель № 117748 от 27.06.2012. БИ №18, 2012.

26. Конесев С. Г., Хазиева Р. Т., Кириллов Р. В., Мухаметшин А. В., Садиков М. Р. Генератор импульсов напряжения // Патент РФ на изобретение № 2477918 от 20.03.2013. БИ № 8, 2013.

27. Конесев С. Г., Хазиева Р. Т., Конесев И. С., Нурлыгаянов А. Р. Индуктивно-емкостный преобразователь // Патент РФ на изобретение № 2450413 от 10.05.2012. БИ № 13, 2012.

28. Конесев С. Г., Хазиева Р. Т., Кириллов Р. В. Анализ энергетических и частотных характеристик многофункциональных интегрированных электромагнитных компонентов // Энергетические и электротехнические системы: Междунар. сб. науч. тр. – Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г. И. Носова, 2014. – С. 65-75.

29. Конесев С.Г ., Хазиева Р. Т. Оценка показателей надежности многофункциональных интегрированных электромагнитных компонентов // Современные проблемы науки и образования. Электронный научный журнал. – 2015. – № 1. URL: http:// www.science-education.ru/121-18445 (дата обращения: 09.04.2015).

30. Конесев С. Г., Хазиева Р. Т., Кириллов Р. В. Исследование частотных характеристик двухсекционных многофункциональных интегрированных электромагнитных компонентов // Вестник УГАТУ. – 2015. – Т. 19. – №.4 (70). – C. 66–71.

Для достижения цели построены частотные характеристики (ЧХ), произведена оценка коэффициентов усиления по напряжению и току, коэффициента стабилизации тока ИЕП по результатам математического моделирования, при помощи интегральных параметров МИЭК, к которым относятся полная индуктивность обкладок, общая емкость и токи выводов обкладок. Схема № 1 обладает более высоким коэффициентом усиления по напряжению по сравнению со схемой № 2 (kU1 = 20 > kU2 = 13,5), стабилизирует ток большей амплитуды (iL1 = 0,352 > iL2 = 0,235), но в узком диапазоне изменения частоты (0,98 ∙ fрез. до 1,02 ∙ fрез.). При этом схема № 1 обладает более широким частотным диапазоном по сравнению со схемой № 3 (0,985 ∙ fрез. до 1,003 ∙ fрез.), но стабилизирует ток меньшей амплитуды (iL1 = 0,352), имеет меньший коэффициент усиления по напряжению (kU1 = 20 < kU3 = 75). Схема № 2 обладает наилучшими стабилизирующими свойствами среди двухсекционных схем МИЭК, т.к. осуществляет стабилизацию тока нагрузки в широком диапазоне изменения частоты (от 0,7 ∙ fрез. до 1,3 ∙ fрез.) и может работать от несинусоидального источника напряжения. Схема № 3 осуществляет стабилизацию тока нагрузки большей амплитуды (iL3 = 1,23), обладает наибольшим коэффициентом усиления по напряжению (kU3 = 75). Исследованные ИЕП на основе двухсекционного МИЭК могут использоваться в качестве УЗЕН при питании от источника напряжения синусоидальной формы.

Для снижения массы и габаритов, повышения КПД и надежности систем стабилизации тока (ССТ), широко применяемых в устройствах заряда емкостных накопителей (УЗЕН), генераторах высоковольтных импульсов, электротермических системах, требующих постоянства подводимой к ним мощности при изменении их сопротивления в широких пределах, перспективным является питание нагрузки от индуктивно-емкостного преобразователя (ИЕП) [1–3].

Для Цитирования:
Конесев С. Г., Хазиева Р. Т., Стабилизационные свойства индуктивно-емкостных преобразователей на основе гибридных электромагнитных элементов. Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. 2017;5-6.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: