Регулирование напряжения в преобразователях высокочастотными импульсами с изменяющейся скважностью

Приведен анализ способов регулирования напряжения. Показаны способ получения регулируемого переменного напряжения и устройство, его реализующее, которое позволяет достичь существенного сокращения массогабаритных показателей блоков питания различных устройств. Представлена функциональная схема электронного преобразователя. Выполнение принципиальной схемы возможно на основе способа модулирования выходного напряжения высокочастотными импульсами с изменяющейся скважностью средствами импульсной электроники. Приведены формулы для расчета гармонических составляющих ряда Фурье при произвольном представлении модулируемой кривой последовательностью импульсов. В ходе исследований получены графики первых пяти гармоник и постоянной составляющей, а также кривой сложения этих гармоник, форма которой при скважности, равной двум (пропорциональна исходной кривой и близка к синусоиде), подтверждает правильность расчетов. Также представлены регулировочная кривая среднего значения напряжения двухполупериодного однофазного выпрямителя в зависимости от скважности импульсов и огибающие амплитуд гармоник, начальных фаз гармоник в зависимости от их номера. Устранение высокочастотных составляющих требует установки соответствующих фильтров. Определено: чем выше частота модуляции, тем легче устранение гармоник, составляющих спектр на выходе преобразователя. Отмечается уменьшение фазового угла с нарастанием гармоник до десятой, а затем — снова увеличение и спад до тридцатой гармоники. Нулевые уровни начальных фаз наблюдаются при максимальных значениях амплитуд. Разработанное устройство относится к преобразователям переменного напряжения в переменное АС—АС, однако подобное преобразование может быть использовано в устройствах для получения переменного напряжения из постоянного DC—AC и других в электро- и радиотехнике.

электронный преобразователь, модуляция, высокочастотные импульсы, разложение в ряд Фурье

1. Иванов И. И., Соловьев Г. И., Равдоник В. С. Электротехника: учебник. СПб.: Лань, 2003. 496 с.

2. Розанов Ю. К., Соколова Е. М. Электронные устройства электромеханических систем: учеб. пособие для студентов вузов. М.: Академия. 2004. 272 с.

3. Попков О. З. Основы преобразовательной техники: учеб. пособие для вузов. М.: МЭИ, 2007. 200 с.

4. Колосов В. А. Электропитание стационарной радиоэлектронной аппаратуры. М.: Радио и связь, 1992. 272 с.

5. Будко П. А., Бурьянов О. Н., Винограденко А. М., Веселовский А. П. Особенности систем управления вентильных преобразователей // Проблемы технического обеспечения войск в современных условиях: тезисы докладов II межвузовской НПК (Санкт-Петербург, Военная академия связи, 2017 г.). Санкт-Петербург. 2017. С. 150—154.

6. Баринов М. А., Будко П. А., Винограденко А. М., Морозов Р. В., Бурлаков А. А. Электропитание устройств и систем телекоммуникаций: учебник для курсантов вузов связи. СПб.: ВАС, 2016. 470 с.

7. Будко П. А., Винограденко А. М., Веселовский А. П., Косарева Л. И. Реализация способа преобразования переменного напряжения // Проблемы технического обеспечения войск в современных условиях: тезисы докладов III межвузовской НПК (Санкт-Петербург, Военная академия связи, 2018 г.). Санкт-Петербург. 2018. С. 172—176.

8. Лукутин Б. В., Обухов С. Г., Плотников И. А. Силовые преобразователи в электроснабжении: учеб. пособие. Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2014. 150 с.

9. Гельман М. В., Гельман М. М., Преображенский К. А. Преобразовательная техника: учеб. пособие. Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2009. 425 с.

10. Abraham L., Heumann K., Koppelmann F. Wechselrichter fur Dzehzahlsteurung von Kafiglaufermotoren. AEG—Mitt., 1964. N. 2. P. 89—106.

11. Volkov A. G. Mathematical model of AC-AC converter without passive elements in DC-link // Source of the Document International Conference of Young Specialists on Micro/Nanotechnologies and Electron Devices (EDM 2014). 2014. P. 403—407.

12. Cheng K. W. E. Comparative Study of AC/DC Power Converters for More Electric Aircraft // Seventh International Conference on Power Electronics and Variable Speed Drives. 1998. P. 299—304.

13. Mahesh A. Patel, Ankit R. Patel, Dhaval R. Vyas and Ketul M. Patel. Use of PWM Techniques for Power Quality Improvement // International Journal of Recent Trends in Engineering. 2009. Vol. 1, N. 4. P. 99—102.