Аннотации к статьям журнала №№ 49-59 - ММП

ПСЭ № 49
Г. Н. Гулякович
Параллельная работа модулей питания
При параллельной работе любых источников питания главной проблемой является
равномерное распределение нагрузки между ними. На примере унифицированных модулей
питания серии СМВ, в которых не принято специальных мер по параллельной работе по
выходу, рассмотрим некоторые рекомендации по их использованию в таком режиме.
Ключевые слова: источник питания, параллельная работа, выравнивание нагрузок.
G. N. Gyliakovich
Parallel Operation of Power Modules
In case of any power sources operate in parallel the main problem appears to be the equal
load sharing between these sources. With unified modules of CMB series as an example where
no special measures to provide parallel operation are taken several recommendations are given
on their implementation in such operating mode.
Key words: power source, parallel operation, load sharing.
В. В. Сергеев, Альшоша Осама, М. Е. Станкеев
Повышение эффективности фильтрующих цепей радиотехнических и преобразовательных
устройств
Рассмотрено применение энергетической теории реактивных фильтров для
оптимизации критериев эффективности фильтрующих цепей, к которым относятся
масса, габариты, потери энергии и стабильность характеристик. Проанализированы
некоторые специфические критерии эффективности фильтров, применяемых в
преобразовательных устройствах.
Ключевые слова: реактивный фильтр, сглаживающий фильтр, мощность потерь,
оптимизация.
V. V. Sergeev, Alshoa Osama, M. E. Stankeev
Enhancement of Filtering Networks for Radio Equipment and Converters
The paper considers reactive filters energy theory implementation for optimizing filtering
circuits efficiency criterions, such as weight, dimensions, power losses and performance
stability. Some specific performance criterions of filters implemented in converting devices are
analyzed.
Key words: reactive filter, smoothing filter, power loss, optimization.
Кьо Зо Лин, Г. С. Мыцык
О качестве выходного напряжения синхронизированного асинхронного генератора,
возбуждаемого от простейшего преобразователя частоты непосредственного типа – НПЧ2
В статье представлена информация о взаимосвязи искажений тока возбуждения
автономного синхронизированного асинхронного генератора (АСАГ) с искажениями его
выходного напряжения, обусловленных применением в нем простейшего преобразователя
частоты непосредственного типа – НПЧ-2. Предложено модельное описание факта
несимметрии выходных напряжений АСАГ (трех видов) с подтверждением полученных
результатов имитационным компьютерным моделированием (ИКМ). Предложено новое
структурно-алгоритмическое решение НПЧ-2М, снижающее уровень искажений
напряжений АСАГ. Для снижения потерь, обусловленных индуктивностями рассеяния
обмоток вспомогательной синхронной машины, обеспечивающей совместно с НПЧ-2М
возбуждение АСАГ, предложено новое снаберное устройство для НПЧ-2М.
Функциональное соответствие предложенных новых решений проектному замыслу
подтверждено путем ИКМ.
Ключевые слова: асинхронная машина с фазным ротором, синхронизированный
асинхронный генератор, преобразователь частоты непосредственного типа,
имитационное
компьютерное
моделирование,
несимметрия
напряжений,
модернизированный вариант преобразователя, устройство ограничения импульсных
перенапряжений.
Quo Zo Lin, G. S. Mytsyk
The Output Voltage Quality Of Synchronized Asynchronous Generator, Excited By A
Simple Cyclone Frequency Converter
The article presents information on the relationship of excitation current distortion of
autonomous synchronized asynchronous generator (ASAG) with its output voltage distortion due
to application of simple cyclone frequency converter in it. Mathematical model of the asymmetry
of the output voltage of ASAG is proposed and confirmed by the results which is simulated by
computerized modeling. A new structural and algorithmic solution of the simple cyclone
frequency converter, which reduces the level of distortion of output voltage of ASAG is offered.
To reduce losses in simple cyclone frequency converter due to the leakage inductance, which is
scattered by the windings of auxiliary synchronous machine, new surge voltage limiting device is
proposed. Functional correspondence between the solution of new surge voltage limitation
device and the combined system of ASAG is confirmed by simulation.
Keywords: asynchronous machine with wound rotor, synchronized asynchronous generator,
cyclone frequency converter, simulation computer modeling, unbalanced voltages, modernized
version of the frequency converter, surge voltage limitation device.
И. А. Ошурков
Силовые полупроводниковые приборы для оптимальной разработки источников питания
светодиодных осветительных устройств
Импульсные источники питания для светодиодных светильников все интенсивнее
разрабатываются с использованием принципа коррекции коэффициента мощности
(ККМ) во входном каскаде для удовлетворения международных требований по наличию
высших гармоник. Структура повышающего преобразователя постоянного напряжения в
режиме разрывных токов (РРТ) является наиболее подходящей для преобразователей с
номинальной мощностью менее 300 Вт.
Ключевые слова: импульсный источник питания, светодиод, осветительное устройство,
коррекция коэффициента мощности, силовой МДП-транзистор.
I. A. Oshurkov
Power Semiconductor Devices for Optimal Design of LED Lighting Applications
Switched mode power supplies for LED lighting are developed more and more intensively
using the principle of power factor correction at the input stage to meet international
requirements for harmonic content. The topology of boost converter operating in discontinuous
current mode (DCM) is the most suitable for most converters with rated poser less than 300 W.
Key words: switched-mode power supply, LED, lighting facility, power factor correction,
MOSFET.
Ю. Г. Следков, И. Н. Соловьев
Синхронные выпрямители преобразователей постоянного напряжения
Разработчики электронной аппаратуры, систем и портативных устройств часто
сталкиваются с рядом сложных проблем, оказывающих влияние на КПД
разрабатываемых устройств. В результате, в большинстве разработок источников
питания вместо традиционных выпрямителей на диодах Шоттки используются
синхронные выпрямительные устройства на основе МДП-транзисторов.
Ключевые слова: выпрямитель, диод Шоттки, МДП-транзистор, преобразователь
постоянного напряжения, синхронный выпрямитель.
U. G. Sledkov, I. N. Soloviev
Synchronous Rectifiers for DC-DC Converters
2
Very often designers of electronic products, systems and portable equipment face some
difficult problems challenging the efficiency of their products. As a result more and more power
supply designs are shifting away from conventional Shottky diode rectifiers towards MOSFET
based synchronous rectifiers.
Key words: rectifier, Shottky diode, MOSFET, DC-DC converter, synchronous rectifier.
В. А. Фролов
Качество регулирования тиристорных устройств
Рассмотрена классификация построения тиристорных устройств по линейному и
косинусному регулированию в системах импульсно фазового управления. Показано, что
классификация тиристорных устройств по линейному и косинусному принципу
регулирования связана с выходными параметрами устройства. Выявлены преимущества
и недостатки линейного и косинусного регулирования для однофазных и трехфазных
выпрямителей
Ключевые слова: тиристорный источник питания, вертикальное управление,
горизонтальное управление, линейное регулирование, косинусное регулирование.
V. A. Frolov
Regulation Quality of Thyristor Circuits
This paper considers the classification of thyristor circuits development according to the
linear and cosine regulation in pulse-phase control systems. It is shown that the classification of
thyristor circuits for linear and cosine principles of regulation is associated with the output
parameters of the device. Advantages and disadvantages of linear and cosine control for single
phase and three phase rectifiers are brought to light.
Key words: thyristor power supply, vertical regulation, horizontal regulation, linear
regulation, cosine regulation.
А. Н. Четин
Базовые критерии оптимизации количества основных и резервных силовых каналов в
преобразователях электрической энергии
В статье показаны основные ограничения, накладываемые на выбор количества
основных и резервных силовых каналов, и приведено формальное описание задачи поиска
оптимального количества этих каналов.
Ключевые слова: преобразователь электрической энергии, силовой канал, параллельная
работа, оптимизация, вероятность безотказной работы, резервирование.
A. N. Chetin
Basic Main and Redundant Power Channels Optimization Criterions for Electric Power
Converters
In the article we discussed the main constraints imposed on determination of the number of
main and redundant power channels. Also a formal description of a search problem of optimum
quantity of these power channels was given.
Keywords: electric energy converter, power channel, parallel operation, optimization,
reliability, reservation.
А. Н. Четин
Применение метода ротации силовых каналов для повышения безотказности
многоканального преобразователя напряжения
В статье предложен метод повышения безотказности многоканальных
преобразователей напряжения путем применения ротации их силовых каналов.
Ключевые слова: многоканальный преобразователь напряжения, магистральномодульная архитектура, силовой канал, параллельная работа, вероятность безотказной
работы, интенсивность отказов, ротация.
A. N. Chetin
3
Application of power channels rotation method for multi-channel voltage converter
reliability improving
In the article we proposed the method of power channels rotation for multi-channel voltage
converter reliability improving.
Keywords: multi-channel voltage converter, dataway-modular architecture, power channel,
parallel operation, reliability, failure rate, rotation.
Д. А. Шевцов, И. С. Турченко
Бортовые регулируемые выпрямительные устройства на основе управляемого
однообмоточного дросселя насыщения
В статье приведено описание нового подхода к построению бортовых регулируемых
выпрямительных устройств на основе управляемого однообмоточного дросселя
насыщения, выполненного на современных магнитных материалах, таких как аморфные
и нанокристаллические сплавы. Приведены сравнительные характеристики аморфных и
нанокристаллических сплавов с традиционными магнитными материалами. Предложены
новые схемы регулируемых выпрямительных устройств на основе управляемых
однообмоточных дросселей насыщения, работающих как в цепи переменного, так и
постоянного тока.
Ключевые слова: однообмоточный дроссель насыщения, аморфный сплав,
нанокристаллический сплав, прямоугольная петля гистерезиса, регулируемое
выпрямительное устройство.
D. A. Shevtsov, I. S. Turchenko
On-board regulated rectifying devices based on a controllable single-wound saturable
inductor
The paper introduces the description of a new approach to on-board regulated rectifying
devices design on the basis of a controllable single-wound saturable inductor realized with
advanced soft magnetic materials, such as amorphous and nanocrystalline alloys.
Characteristics of amorphous and nanocrystalline materials are compared to conventional
magnetic materials. New regulated rectifying device topologies based on controllable singlewound saturable inductors, which operate both in AC and DC circuits, are proposed.
Key words: single-wound saturable inductor, amorphous alloy, nanocrystalline alloy,
rectangular hysteresis loop, regulated rectifying device.
А. М. Медведев, Ф. В. Васильев
Диагностический контроль электрических соединений в электронных системах
Электронное приборостроение находится в состоянии постоянного роста плотности
компоновки и функциональности. Это влечет за собой рост плотности элементов
межсоединений за счет увеличения их количества и уменьшения размеров. Возрастание
стоимости конструкций межсоединений (печатных плат, печатного и проводного
монтажа), связанное с их усложнением и возрастанием требований к их надежности,
обуславливает поиск новых и совершенствование существующих неразрушающих
диагностических методов и средств контроля. Особую актуальность имеет
качественный контроль соединений узлов ответственного назначения, подвергающихся
нагрузкам в процессе эксплуатации, таких, как силовые цепи и соединения систем
управления бортовой аппаратуры летательных аппаратов. В статье предлагаются к
рассмотрению принципы диагностического неразрушающего контроля соединений,
основанные на регистрации реакции контролируемых цепей на импульсную токовую
нагрузку.
Ключевые слова: электрические межсоединения, печатные платы, электронные
сборки, дефекты цепей, контроль соединений.
A. M. Medvedev, F. V. Vasilyev
Non-destructive testing of electric connections in electronic systems
4
Electronic instrumentation is in a state of constant growth of layout density and functionality.
This entails an increase in the density of interconnection elements by increasing their number
and reducing its size. The growing cost of interconnection structures (printed-circuit boards,
printing and wired mounting) associated with their complexity and increasing their reliability
requirements, results in search for new and improvement of existing non-destructive diagnostic
methods and means of control. High-grade testing of critical interconnection nodes subjected to
load in the course of operational process, such as on-board control systems power circuits is of
primary relevance. The paper proposes to consider some principles of non-destructive testing of
electric connections based on reaction registration of controlled circuits to pulse current load.
Keywords: electrical interconnections, printed circuit boards, electronic assemblies, nondestructive testing
В. М. Бардин, А. В. Пивкин
Излучающая способность сварочного кабеля
Появление сварочных инверторов переменного тока частоты ультразвукового
диапазона привело к необходимости решения новых вопросов по оценке уровня
электромагнитных излучений (на предмет соответствия требованиям стандартов) не
только самого аппарата, но и сварочного кабеля. В статье путем компьютерного
моделирования и физического эксперимента дается оценка величины напряженности
электрического поля сварочного кабеля в ближней зоне. ГОСТ не дает предельных
значений напряженности на расстоянии менее 10 м, но даже при сварочных токах не
превышающих 160 А она оказывается достаточно высокой, и это обстоятельство
должно учитываться при создании технологий дуговой сварки токами высокой
частоты.
Ключевые слова: Сварочный инвертор, высокочастотная сварка, спектр тока, излучение
кабеля.
V. M. Bardin, A. V. Pivkin
Velding Cable Radiating Capacity
The appearance of ultrasonic range alternating current welding inverters resulted in
necessity to solve new problems concerning the assess of electromagnetic radiation level (for
compliance with standards), not only of the device itself, but also of the welding cable. The
article gives the evaluation of welding cable electric field intensity in the near zone by computer
simulation and physical experiment. The Standard does not define intensity limit value at a
distance of less than 10 meters, but even with welding currents not exceeding 160 A, it appears
to be high enough and this should be taken into consideration when creating a technology of
high frequency arc welding.
Key words: welding inverter, high-frequency welding, current spectrum, cable radiation.
В. Н. Мелешкин, С. Н. Шипаева
Анализ трехфазного выпрямителя со сглаживающим конденсатором
Предпринята попытка более строгого анализа процессов в трехфазном выпрямителе
со сглаживающим конденсатором. Целью анализа является уточнение методики
расчета показателей выпрямителя и параметров его элементов, удовлетворяющих
заданным исходным требованиям. Результаты расчета представлены таблицей
основных параметров исследуемого выпрямителя и проверены компьютерным
моделированием.
Ключевые слова: трехфазный выпрямитель, емкостный фильтр, анализ процессов
выпрямления, расчет основных показателей, выбор параметров элементов,
компьютерная проверка расчетов.
V. N. Meleshkin, S. N. Shipaeva
Analysis of three-phase rectifier with smoothing capacitor
5
An attempt of more strict analysis of processes in three-phase rectifier with smoothing
capacitor is undertaken. The purpose of this analysis is to specify the design procedure of
characteristic values of the rectifier as well as parameters of its components meeting the set of
initial requirements. Results of calculation are presented by the table of key parameters of the
studied rectifier and the results are checked up by computer modeling.
Keywords: three-phase rectifier, capacitor filter, analysis of rectifying processes, calculation
of basic indicators, selection of parameters of components, computer aided analysis and check of
calculations.
Д. А. Шевцов, Л. Н. Воронина
Сравнительный анализ известных методов обеспечения параллельной работы инверторов
В статье рассматриваются два известных метода обеспечения параллельной работы
инверторов, основанные на синхронизации задающих генераторов – метод прямой
импульсной синхронизации и метод фазовой автоподстройки частоты и анализируются
их преимущества и недостатки.
Ключевые слова: параллельное соединение инверторов, синхронизация задающих
генераторов.
D. A. Shevtsov, L. N. Voronina
Analysis of known methods of parallel operation of inverters provision
The paper considers two known methods of parallel inverters operation, based on
synchronization of master clocks. These methods are direct pulse synchronization and phase
automatic frequency control.
Key words: parallel connection of inverters, synchronization of setting generators.
ПСЭ № 50
А. В. Лукин, М. Ю Кастров., А. А. Герасимов
Сравнительный анализ DC/DC модулей питания на отечественной и импортной
элементной базе
Приведены результаты сравнительного анализа блоков питания, производимых ЗАО
“ММП-Ирбис”, собранных на отечественной и импортной элементной базе. Сравнение
проводилось по электрическим характеристикам, надежности, стоимости,
технологичности, срокам поставки. По результатам сделано заключение.
Ключевые слова: блок питания, элементная база, технические характеристики,
продукция, стоимостные показатели, производитель, поставщик.
A. V. Lukin, M. J. Kastrov, A. A. Gerasimov
Comparative Analysis of DC/DC Power Modules Based on Home-Produced and Imported
element base
The paper presents the results of comparative analysis of supply units produced by Close
Joint-Stock Company “MMP-Irbis”, assembled on the basis of home-produced and imported
components. This comparison was made by electrical characteristics, reliability, costs,
technological effectiveness, delivery time. A conclusion was drawn in accordance with the
results of the analysis.
Key words: supply unit, component base, technical features, production, cost parameters,
manufacturer, supplier.
Г. С. Мыцык, А. В. Мирошниченко, Хлаинг Мин У
Некоторые результаты исследования полумостовой инверторной схемы
Статья посвящена исследованию не освещенных в литературе вопросов, связанных с
проектированием схемы полумостового инвертора напряжения (ПМИ). Предложено
альтернативное модельное описание (МО), необходимое для расчета конденсаторов
делителя напряжения, которое по своим результатам подтвердило правомерность уже
6
известного, но ранее не проверенного на адекватность МО. Известное и новое МО
дополнительно проверены путем имитационного компьютерного моделирования (ИКМ).
Одновременно на основе ИКМ исследовано влияние реально имеющей место асимметрии
в значениях емкостей конденсаторов делителя на рабочие процессы в ПМИ. Показано,
что неравенство емкостей и неравенство сопротивлений транзисторов в открытом
состоянии в данной структуре ПМИ не вызывает появление постоянной составляющей в
его выходном напряжении.
Ключевые слова: инвертор, полумостовая схема, модельное описание, делитель
напряжения, имитационное моделирование.
G. S. Mytsik, A. V. Miroshnichenko, Khlaing Min U
Some Results of Half-Bridge Inverting Circuit Analysis
This paper presents the research of designing problems of Half Bridge Inverter (HBI), which
are not reported in literature. Alternative model description (MD) required for the calculation of
capacitor voltage divider is offered. The result of MD confirms the validity of already known, but
previously not tested for adequacy of MD. The known and new MD are additionally verified by
computer simulation. On the basis of computer simulation the effect of actual point of asymmetry
in the values of capacitance of capacitors voltage divider on the working process in HBI is
studied as well. It is shown that inequality of capacitance and inequality of on-state transistor
resistance in the given HBI does not cause DC component in its output voltage.
Key words: inverter, half-bridge circuit, model description, voltage divider, simulation
modeling.
С. В. Аверин, А. Н. Данилина, Ю. Г. Следков
Бортовой преобразователь частоты с рекуперацией электроэнергии
В статье рассмотрена структура преобразователя частоты, позволяющая
обеспечить рекуперацию энергии. Проведен анализ работы преобразователя частоты
при различных типах, а также изменении характера нагрузки и числа подключаемых
нагрузок. На основе анализа предложен алгоритм управления звеном постоянного тока с
рекуперацией электроэнергии, синхронизированной с частотой сети, что позволит
повысить эффективность преобразователей частоты централизованного питания в
системах электроснабжения летательных аппаратов. Рассмотрено применение таких
преобразователей для питания нагрузок типа электроприводов и страртерногенераторных систем.
Ключевые слова: рекуперация энергии, преобразователь частоты, трехфазный
транзисторный инвертор, звено постоянного тока.
S. V. Averin, A. N. Danilina
On-board frequency converter utilizing energy recovery
The paper considers а structure of frequency converter with energy recovery. Operation of
the frequency converter with different types as well as changes of character and number of
connected loads are considered. Algorithm of the DC link control electric energy recovery at the
mains frequency, enabling to increase efficiency of frequency converters of the centralized
supply in electric power supply systems of aircraft is offered. Use of such converters to supply
loads, such as electric drives and strarter-generating systems, is considered.
Key words: energy recovery, frequency converter, three-phase transistor inverter, DC link.
В. И. Колосов
Выбор структуры изолированного DC-DC преобразователя с наименьшей мощностью
потерь в активных элементах
Рассматриваются результаты оценки мощности статических потерь в ключевых
элементах и диодах изолированных DC/DC преобразователей с Buck и Boost топологией
при одноступенчатой и двухступенчатой структуре построения. Проведено сравнение
относительной мощности потерь в ключах и диодах четырех равнозначных структур
7
преобразователей в диапазоне изменения питающего напряжения. Определены наиболее
эффективные структуры при различной кратности изменения питающего напряжения.
Ключевые слова: преобразователи постоянного напряжения, понижающий и
повышающий преобразователи, мощность потерь.
V. I. Kolosov
Isolated DC-DC Converter Structure Selection to Provide Minimum Power Losses in Active
Components
The results of static power losses estimation in switching elements and diodes of isolated
DC/DC converters are examined using Buck and Boost topologies with single-stage and twostage structures. Comparison of relative power losses in power switches and diodes of four
equivalent structures of converters in the range of supply voltage is carried out. The most
effective structures at different of supply voltage ratios are determined.
Key words: DC/DC converters Buck and Boost converters, power losses.
Т. В. Анисимова, В. И. Волков, В. В. Крючков
Транзисторный инвертор с многоуровневым напряжением на входе силового фильтра для
бортовых и наземных систем электропитания
Рассмотрена структура однофазного инвертора при формировании на входе силового
фильтра многоуровневого напряжения, синтезированного с помощью вейвлетов Хаара.
Показано, что на основе вейвлетов Хаара можно сформировать многоимпульсные
многоуровневые напряжения, из спектра которых исключены низшие из высших
гармоник. При этом величина выходного напряжения инвертора регулируется за счет
одинакового изменения длительностей импульсов, т. е. методом селективного
исключения гармоник. Рассмотренный режим регулирования позволяет обеспечить
заданное качество выходного напряжения при меньшей частоте коммутации силовых
ключей мостовых коммутаторов. Реализация таких режимов цифровыми методами
управления облегчается за счет того, что все импульсы имеют одинаковую
длительность и равномерно расположены на половине периода выходного напряжения.
Ключевые слова: инвертор, вейвлеты Хаара, многоуровневое импульсное напряжение,
широтно-импульсное регулирование, селективное исключение гармоник.
T. V. Anisimova, V. I. Volkov, V. V. Kryuchkov
Transistor Inverter With Multilevel Voltage at the Output Filter Input for On-Board and
Ground Power Systems
The paper considers topology of a single-phase inverter with multilevel voltage at the input of
the output filter. This multilevel voltage was synthesized using Haar wavelets theory. It is shown
that based on Haar wavelets theory a multipulse multilevel voltage can be formed which specter
does not contain lowest of the high order harmonics, and magnitude of output voltage is
regulated by equal changes of pulse width, i. e. by means of selective harmonic elimination. The
control mode under consideration provides predetermined quality of output voltage with less
switching frequency of full bridges power switches. Realization of such control modes is
facilitated due to the possibility of implementing them with fully digital methods, since all pulses
have the same width and placed uniformly along the half period of output voltage.
Key words: inverter, Haar wavelets, multilevel pulse voltage, pulse width control, selective
harmonic elimination.
Г. А. Белов, А. В. Серебрянников, А. А. Павлова
К синтезу одноконтурных систем управления понижающими импульсными
преобразователями
Обоснована методика синтеза частотным методом одноконтурной системы
управления понижающим импульсным преобразователем. Использованы линеаризованные
усредненные структурные модели силовой части преобразователя. Рассмотрены
8
типовые частотные характеристики наиболее часто встречающихся в импульсных
преобразователях последовательных корректирующих звеньев.
Ключевые слова: импульсный преобразователь, схема управления, корректирующие
звенья, структурные модели, синтез, точность регулирования.
G. A. Belov, A. V. Serebryannikov, A. A. Pavlova
To the synthesis of single-loop control systems for buck switch-mode converters
The technique of a single-loop control buck switch-mode converters synthesis using frequency
method is substantiated. Linearized averaged structural models of the power converter are used.
Typical frequency characteristics of the most frequently encountered in pulse converters serial
compensating elements are examined.
Key words: switched-mode converter, control circuits, compensating element, structural
models, synthesis, control accuracy.
А. В. Бокунов, В. А. Жигачев
Цифровое управление – основа интеллектуального управления преобразованием и
распределением электроэнергии
По мере совершенствования и распространения способов цифрового управления
электропитанием, стало очевидным и то, что выигрыш может быть получен также от
использования цифрового управления на системном уровне. За счет возможности
обеспечения как доступности и использования высокоточных данных телеметрии, так и
сложного управления разнообразными шинами электропитания интегральные
микросхемы цифрового управления нашли широкое применение и в области
преобразователей постоянного напряжения, расположенных рядом с нагрузкой.
Ключевые слова: цифровое управление, управление электропитанием, контур
управления, обратная связь, качество, регулятор мощности.
A. V. Bokunov, V. A. Zhigachev
Feed-Forward Digital Control is a Basis of Smart Power Control and Distribution
With digital control methods advance and proliferation it became obvious that one can
benefit also from implementing digital control on a system level. Due to the possibility of
providing either availability and usage of accurate telemetry data, or sophisticated control of
various power rails digital control ICs have found wide implementation in the field of point-ofload DC-DC converters.
Key words: digital control, power management, control loop, feedback, quality, power
regulator.
С. Б. Резников, В. В. Бочаров, С. Ф. Коняхин, И. Н. Соловьев, Ю. В. Ермилов
Комбинированный электронно-механический аппарат защиты и коммутации для систем
распределения постоянного повышенного напряжения
Рассматривается новое схемотехническое решение для построения комбинированных
электронно-механических аппаратов защиты и коммутации перспективных систем
распределения постоянного повышенного напряжения.
Ключевые слова: электронно-механический аппарат защиты и коммутации, система
постоянного повышенного напряжения, привод постоянной частоты, качество
электроэнергии, коммутационно-защитная аппаратура, варистор, полупроводниковый
ограничитель напряжения.
S. B. Reznikov V. V.Bocharov, S. F. Koniahin , I. N. Soloviev, Yu. V. Ermilov
Hybrid Mechatronic Protection and Commutation Device for High DC Voltage
Distribution System
New schematic and structural solution for combined mechatronic protection and
commutation devices for prospective high- DC voltage distribution systems are under
consideration.
9
Key words: mechatronic protection and commutation device, high DC voltage system,
constant frequency drive, energy quality, commutation and protection equipment, voltagedepended resistor, semiconductor voltage limiter.
В. С. Котов, Н. Ф. Голубев, В. В. Токарев
Особенности технологии изготовления диодов Шоттки с МОП канавочной структурой
Представлен технологический процесс изготовления диодов Шоттки с МОП
канавочной структурой, позволяющий получить приборы с низким значением прямого
напряжения (0,65–0,72 В) и низкими токами утечки (25–70 мкА) при обратном смещении.
Ключевые слова: микроэлектроника, технология, диод Шоттки, канавочная
структура, TMBS.
V. S. Kotau, N. F. Golubev, V. V. Tokarev
TMBS technological process features
The TMBS technological process let to receive devices with low value of forward voltage
(0,65–0,72 V) and low leakage currents (25–70 uA) is presented.
Key words: microelectronics, technology, Schottky diode, trench structure, TMBS.
А. М. Медведев, Ф. В. Васильев, М. Л. Сокольский
Расчет токовой нагрузки для диагностического контроля электрических соединений в
авионике
Существующие методы контроля межсоединений не позволяют с достаточной
достоверностью выявить значительную часть скрытых дефектов. Такие дефекты
могут быть диагностированы при помощи неразрушающего контроля соединений,
основанного на регистрации реакции контролируемых цепей на воздействие импульса
тока. В статье описываются принципы расчета параметров импульса тока для
осуществления такого контроля.
Ключевые слова: электрические межсоединения, печатные платы, электронные
сборки, диагностический контроль, расчет токовой нагрузки.
Existing methods do not allow control interconnections with sufficient certainty to identify a
significant number of hidden defects. This class of defects can be diagnosed by means of nondestructive testing of interconnections, based on the detection of controlled circuit reaction to
current pulses. The paper describes the principles for calculating the current pulse parameters
to exercise such control.
Keywords: electrical interconnections, printed circuit boards, electronic assemblies, nondestructive testing, current determination for testing.
Д. О. Варламов, В. Г. Еременко
Устройство балансировки напряжений с коммутируемым конденсатором и его
моделирование в программе PSpice
В статье рассмотрено устройство балансировки напряжений, в котором на всю
аккумуляторную батарею приходится один коммутируемый конденсатор. В статье
приводится моделирование этого устройства в программе P-Spice.
Ключевые слова: аккумуляторная батарея, коммутируемый конденсатор,
балансировка напряжений.
D. O. Varlamov, V. G. Eremenko
Voltage balancing device with switched capacitor and its PSpice simulation
This paper considers voltage balancing device with only one switched capacitor for the whole
battery has. PSpice simulation of this device is given.
Key words: battery, switched capacitor, voltage balancing.
В. М. Бардин, А. В. Земсков
Нагрузочная характеристика сварочного инвертора
10
Нагрузочная характеристика сварочного инвертора является одним из главных
показателей, определяющих качество сварного соединения. Поэтому при проектировании
источников питания для дуговой сварки, желательно понимать какие элементы,
входящие в состав сварочного аппарата, могут влиять на характер нагрузочной
характеристики. В статье предлагается компьютерная модель нагрузочной
характеристики сварочного аппарата знакопеременного тока повышенной частоты.
Путем сравнения расчетной характеристики с реальной, полученной на физическом
образце, подтверждена адекватность модели, что дает возможность разработчикам
использовать модель при создании различных электросварочных устройств.
V. M. Bardin, A. V. Zemskov
Loading Characteristic of Welding Inverter
Ключевые слова: инвертор, нагрузочная характеристика, моделирование, ВАХ дуги,
электродуговая сварка.
Loading characteristic of the welding inverter is one of the main parameters that determines
quality of the welded joint. Therefore, when we design power sources for arc welding, it is
desirable to understand what elements included into the welding inverter can impact the load
characteristics pattern. The article offers a computer model of load characteristics of high
frequency alternating current welding. Comparison of the calculated characteristics with real
obtained with physical sample confirmed the adequacy of the model that enables developers to
use the model for creating different arc welding devices.
Key words: inverter, loading characteristic, simulation, arc current-voltage characteristic,
electric arc welding.
ПСЭ № 51
С. Ф. Коняхин, В. С. Коняхин, С. В. Аверин
Схема Скотта в бортовых трехфазных преобразователях электроэнергии
В статье проведен анализ факторов, определяющих структуру и параметры
трехфазных инверторов, входящих в состав вторичных систем электроснабжения
летательных аппаратов. Рассмотрены структуры силовой части трехфазных
инверторов, реализуемые на основе включения силовых трансформаторов по схеме
Скотта, позволяющие обеспечить требования ГОСТ 54073–2010.
Ключевые
слова:
вторичная
система
электроснабжения,
трехфазный
преобразователь, инвертор, конвертор, трансформатор, схема Скотта, силовой ключ,
прямое преобразование, двойное преобразование.
S. F. Koniahin, V. S. Koniahin, S. V. Averin
Scott Transformer Connection Scheme for Three-Phase On-Board Electric Power
Converters
The paper analyses features determining the structure and parameters of three-phase
inverters as a part of airborne vehicles secondary electric power systems. Structures of threephase inverters power stages based on Scott transformer connection that allows to meet the
requirements of Russian Federation State Standard 54073–2010 are considered.
Key words: secondary electric power system, three-phase converter, inverter, converter,
transformer, Scott transformer connection scheme, power switch, direct conversion, double
conversion.
Г. А. Белов, А. В. Серебрянников, А. А. Павлова
Синтез одноконтурной системы управления понижающим импульсным преобразователем
Приводится конкретный пример синтеза системы управления, в котором реализуются
рекомендации, обоснованные авторами в предыдущей статье. Определяются параметры
неизменяемой при синтезе части системы, к которой относятся широтно-импульсный
модулятор, выходной LC-фильтр и делитель выходного напряжения. Построены два
11
варианта желаемой ЛАЧХ, при которых рассчитаны параметры последовательного
корректирующего звена.
Ключевые слова: импульсный преобразователь, схема управления, корректирующие
звенья, синтез, запас устойчивости по фазе.
G. A. Belov, A. V. Serebryannikov, Pavlova A. A.
Synthesis of a Single-Loop Control System for Buck Switch Mode Converter
The concrete example of the synthesis of control system, which implements the
recommendations substantiated by the authors in a previous article, is showed. The parameters
of invariable by synthesis part of the system, which includes a pulse-width modulator, output LCfilter and the output voltage divider, are defined. Two variants of the necessary decibel-log
frequency response, for which the parameters of serial correction link are calculated, are drawn.
Key words: pulse converter, control circuits, correction links, synthesis, stability margin in
phase.
М. В. Бейков, Ю. М. Казанцев
Преобразователь корабельной системы электроснабжения с компенсационным контролем
одностороннего намагничивания трансформатора
Рассматривается способ контроля одностороннего намагничивания силового
трансформатора в высоковольтных двухтактных преобразователях напряжения
постоянного тока с помощью компенсационного датчика тока, основанного на эффекте
Холла.
Ключевые слова: ток намагничивания трансформатора, преобразователь напряжения,
одностороннее насыщение сердечника.
M. V. Beykov, Y. M. Kazantcev
Converter with compensation of one-way transformer saturation
An approach of one-way transformer core magnetization control in high-frequency fullbridge dc-dc converters, by means of compensated dc-current sensor based on Hall effect, is
presented.
Key words: magnetizing current, full-bridge converter, on-way core saturation.
И. В. Капустин, Р. А. Катаев, Р. В. Блинов
Разработка обобщенной математической модели понижающего преобразователя
напряжения для режима прерывистого и непрерывного тока
Предложена математическая модель понижающего импульсного преобразователя
постоянного напряжения как объекта управления, описывающая сразу оба режима
работы – прерывистого и непрерывного тока, переход из одного режима в другой.
Модель получена с использованием обобщенного метода усредненных переменных
состояния и описывает поведение средних значений электромагнитных процессов,
статические и динамические характеристики в любом режиме. Полученная обобщенная
непрерывная модель позволяет проводить анализ и синтез замкнутых систем управления
выходными электроэнергетическими параметрами преобразователя, способных
адаптироваться к текущему режиму работы – прерывистых или непрерывных токов.
Ключевые слова: импульсный преобразователь напряжения, понижающий импульсный
преобразователь, широтно-импульсная модуляция (ШИМ), математическая модель,
пространство состояний, метод усреднения.
I. V. Kapustin, R. A. Kataev, R. V. Blinov
Design of Buck Converter Generalized Mathematical Model Accounting For Discontinuous
And Continuous Current Modes
Generalized mathematical model of a buck DC-DC converter as a controlled plant describes
both operating modes – continuous (CCM) and discontinuous current modes (DCM) as well as
transition from one mode to another, is put forward. The model is derived by means of
generalized averaging method of averaged state-space variables and describes behavior of
12
averaged values of electromagnetic processes, static and dynamic characteristics in all modes.
This model enables analysis and to synthesis of the closed-loop control systems of converter
electric-power output parameters, which can be adapted to actual operating mode either DCM
or CCM.
Key words: switched mode voltage converter, buck converter, pulse-width modulation
(PWM), mathematical model, state space, averaging method.
Т. В. Анисимова, В. И Волков, В. В. Крючков
Синтез многоуровневых импульсных напряжений с селективным исключением гармоник
Рассмотрен способ синтеза многоуровневых напряжений на основе вейвлетов Хаара,
позволяющий сформировать на выходе инвертора напряжение, амплитуда основной
гармоники которого регулируется за счет одинакового изменения длительностей
импульсов, равномерно расположенных на половине периода основной гармоники. При
этом амплитуды импульсов выходного напряжения определяются коэффициентами
вейвлетов Хаара. Проведен анализ спектрального состава таких напряжений, получены
зависимости коэффициентов гармоник и режекции от коэффициента регулирования.
Ключевые слова: инвертор, формирование, многоуровневое напряжение, широтноимпульсное регулирование, вейвлеты Хаара, коэффициенты вейвлетов, спектральный
состав, коэффициент гармоник, коэффициент режекции.
T. V. Anisimova, V. I. Volkov, V. V. Kryuchkov
Synthesis of Multilevel Pulse Voltages With selective Harmonic Elimination
The paper analyzes a method of multilevel voltage synthesis based on Haar wavelets theory.
This method allows to shape a multilevel voltage where the fundamental amplitude is regulated
by equal width change of pulses uniformly placed among the half-period of the fundamental.
Amplitudes of output voltage pulses are determined herein by Haar wavelets coefficients.
Analysis of harmonic content of synthesized voltages was made, and control factor dependencies
for THD and rejection ratio were obtained.
Key words: inverter, shaping, multilevel voltage, pulse-width control, Haar wavelets,
harmonic content, total harmonic distortion, rejection ratio.
В. А. Фролов
Разработка и анализ структурных схем тиристорных источников питания
Предложена методика построения структурных схем непосредственно по
электрической схеме. Структурные схемы тиристорных источников питания состоят
из силовой схемы и схемы управления и построены по линейному или косинусному
принципу. Вольтамперная характеристика тиристорного источника питания
формируется с помощью обратных связей. Приведены структурные схемы источников
питания разных типов, дана методика определения коэффициентов структурных схем,
представлены выходные характеристики. Произведено моделирование с помощью
MATLAB SIMULINK.
Ключевые слова: тиристорный источник питания, структурная схема, линейное
регулирование, косинусное регулирование, вольтамперная характеристика, обратная
связь.
V. A. Frolov
Design and Analysis of thyristor power sources structural diagrams
Methodology of forming structural diagrams directly in accordance with an electric circuit
is offered. Structural diagrams of thyristor power supplies consist of power scheme and control
block and are constructed by the linear or cosine principle. The Voltamperny characteristic of
the thyristor power supply is formed by means of feedback. Block diagrams of power supplies of
different types are provided, the technique of determination of coefficients of block diagrams is
given, output characteristics are submitted. Modeling by means of MATLAB SIMULINK is made.
13
Key words: thyristor power supply, structural diagram, linear regulation, cosine regulation,
voltage-current characteristic, feedback.
П. А. Воронин, Д. В. Рожков
Способ снижения коммутационных перенапряжений в многоуровневых инверторах
напряжения
Рассмотрены топологии инверторов напряжения, применяемых в частотных
преобразователях регулируемых электроприводов средней мощности. Установлены
проблемы перенапряжений, связанных с наличием паразитной индуктивности в длинных”
контурах коммутации многоуровневых инверторов напряжения с фиксирующими
диодами, и предложен способ их решения, основанный на применении резонансной
коммутации по классической полумостовой топологии. Впервые определен критерий
применимости резонансной коммутации ко всем ключам многоуровневого инвертора
напряжения и получено соотношение, определяющее количество “свободных” от
резонансной коммутации ключей.
Ключевые слова: многоуровневый инвертор напряжения, паразитная индуктивность,
контур коммутации, резонансная коммутация, эквивалентный полумост.
P. A. Voronin, D. V. Rozhkov
A Method of switching overvoltage reduction in multilevel inverters
Topologies of multilevel inverters implemented in frequency converters for regulated electric
drives of medium power are considered in this article. Overvoltage problems related to existence
of “long” switching circuits of NPC-type multilevel inverters and a method of dealing with them
by means of resonant switching according to classical half-bridge topology are shown. For the
first time criterion of applicability of resonant switching is determined and equation is derived
for determining the number of “free” switches.
Key words: multilevel voltage inverter, stray inductance, switching circuit, resonant
switching, equivalent half-bridge.
В. М Бардин, А. В. Пивкин
Поле излучения импульсного трансформатора
В транзисторных инверторах, работающих в импульсном режиме с ШИМ
регулированием, обязательным элементом схемы является силовой импульсный
трансформатор. С учетом значительной величины коммутируемых с высоким du/dt и
di/dt напряжений и токов вокруг такого трансформатора создается поле излучения с
электрической и магнитной составляющими. Такое поле может представлять
опасность для функционирования рядом расположенных элементов слаботочной
электроники, например системы управления инвертором.
В статье приведены результаты оценки напряженности электрического и
магнитного полей, полученные путем компьютерного моделирования и физического
эксперимента. В качестве объекта исследования был выбран силовой трансформатор
сварочного инвертора.
Ключевые слова: силовой импульсный трансформатор, электромагнитное поле,
компьютерное моделирование, физический эксперимент.
V. M. Bardin, A. V. Pivkin
Radiated Field of a Pulse Transformer
Power transformer is main element in transistor inverters operating in pulse mode with PWM
control. An electromagnetic field consisted of electric and magnetic components is created
around the transformer due to significant values of switched high voltage and current. This field
may endanger the operation of adjacent elements of low-current electronics, such as the inverter
control system.
14
The article presents the results of the evaluation of the electric and magnetic fields received
by computer simulation and physical experiments. welding inverter power transformer was
selected as an object of study.
Key words: power pulse transformer, electromagnetic field, computer simulation, physical
experiment.
В. С. Котов, Н. Ф. Голубев, В. В. Токарев, В. Е. Борисенко
Моделирование диодов Шоттки с МОП канавочной структурой
Предложена и обоснована модель переноса носителей заряда в мощных кремниевых
диодах, состоящих из барьеров Шоттки субмикронных размеров, разделенных канавками
с поликремниевыми затворами на вертикальных боковых стенках. Она учитывает
контактную разность потенциалов периферийной – у края канавки, и центральной
областей барьера Шоттки вследствие влияния дополнительного электрического поля,
обусловленного канавками с МОП структурой, влияние сил изображения и дипольного
эффекта на высоту барьера этих областей, и позволяет рассчитывать прямое
напряжение, обратный ток утечки в зависимости от конструктивных особенностей
отдельных элементов диодов. Приведены данные проведенной экспериментальной
проверки, которые подтверждают обоснованность предложенной модели.
Ключевые слова: микроэлектроника, моделирование, диод Шоттки, канавочная
структура, TMBS.
V. S. Kotau, N. F. Golubev, V. V. Tokarev, V. E. Borisenko
Trench MOS barrier Schottky diode simulation
Model of charge carrier transfer in power silicon diodes composed of Schottky barriers of
submicronic sizes, divided by trenches with polysilicon gates on vertical sides is offered and
proved. The model takes account of contact potential difference of peripheral –at the edge of a
trench and central areas of Schottky barrier caused by the influence of additional electric field
caused by trench with MOS structure, influence of image forces and dipole effect on the barrier
height of these areas, and allows to simulate forward voltage, leakage current in the depending
on design features of separate elements of diodes. Data of experimental verification which
confirm validity of the suggested model is given.
Key words: microelectronics, simulation, Schottky diode, trench structure, TMBS.
А. М. Медведев, Ф. В. Васильев, М. Л. Сокольский
Источник тока для диагностического контроля электрических соединений в авионике
Эта статья является логическим продолжением серии статей по диагностическому
контролю проводников во внутренних слоях многослойных печатных плат, используемых
в авионике. В статье рассматривается возможный метод выявления дефектов
проводников и приведена принципиальная схема устройства, позволяющего его
осуществить.
Ключевые слова: многослойные печатные платы, печатные проводники, контроль
соединений, дефекты цепей.
A.M. Medvedev, F.V. Vasilyev, M.L. Sokolsky
A current source for electric connections diagnostics in avionics
This article is a logical continuation of a series of articles on testing of interconnections of
multilayer printed circuit boards used in avionics. This article describes the method of
interconnections defects detection and showns schematic diagram of the device for its
implementation.
Keywords: multilayer printed circuit boards, printed conductors, non-destructive testing,
defects circuits.
15
ПСЭ № 52
А. В. Лукин
Анализ перспектив развития источников питания AC-DC
В статье проведен анализ рынка источников питания AC-DC различного назначения и
показано, что в ближайшем будущем этот рынок будет иметь устойчивый рост
практически во всех сегментах.
Ключевые слова: источник питания AC-DC, рынок источников питания, сегмент
рынка, прогноз, перспективы, новые полупроводниковые материалы.
A. V. Lukin
AC-DC Power Sources Market Development Prospects Analysis
The paper performs an analysis of various applications AC-DC power sources market and
proves its steady growth practically in all segments in the nearest future.
Key words: AC-DC power source, power sources market, market segment, forecast,
prospects, new semiconductor materials.
Ю. Н. Либенко
“Полузаказные” системы вторичного электропитания
Рассмотрены аспекты создания “полузаказных” систем вторичного электропитания
(СВЭП), состоящих из заказной (покупной) централизованной части и оригинальной
распределенной части собственной разработки. Показаны преимущества данной
технологии создания СВЭП и организационные варианты реализации ее распределенной
части, направленные на сокращение сроков выполнения разработки СВЭП, повышение ее
технических и надежностных показателей. Приведены данные о созданной системе
преобразования электроэнергии, являющейся примером заказной части для
“полузаказных” СВЭП.
Ключевые слова: “полузаказная” СВЭП, заказная централизованная часть СВЭП,
распределенная часть СВЭП, уровни совместимости.
U. N. Libenko
“Semicustom” secondary power systems
The paper considers some aspects of “semicustom” secondary power systems (SPS) design.
Such systems include a custom-made (purchasing) centralized part and an original in-house
design of distributed part. Advantages of such technology of SPS design as well as variants of its
distributed part realization aimed at reduction of design lead time, enhancing of its technical
and reliability characteristics are shown. Characteristics of created energy converting system
that can be an example of a “semicustom” SPS custom-made part are given.
Key words: “semicustom” SPS, custom-made “centralized” part, SPS distributed part,
compatibility levels.
Г. С. Мыцык
О структурировании процедуры проектирования новой техники и о контроле результатов
проектирования на адекватность
Предлагается по-новому структурировать процедуру проектирования в области
силовой преобразовательной техники, выделив в ней в качестве первого наиболее важного
этапа этап структурно-алгоритмического синтеза (САС). Показано, что в качестве
средства контроля полученных здесь результатов достаточным является имитационное
компьютерное моделирование и энергетический баланс по входу и выходу устройства, а
для количественного контроля результатов параметрической оптимизации (следующего
за САС этапа проектирования) и получения точных оценок показателей качества попрежнему остается традиционный способ контроля – физическое моделирование.
Ключевые слова: силовая преобразовательная техника, процедура проектирования,
этапы, содержание, синтез, оптимизация, критерии оценки адекватности.
16
G. S. Mytsyk
On structuring of emerging technology design procedure and design output adequacy
control
This paper suggests a new way to structure the design procedure in the field of power
conversion technology, highlighting the stage of the structural and algorithmic synthesis (SAS)
as the first and the most important part of this procedure. It is shown that computer simulation
and energy balance of input and output of devices are enough to inspect the quality of obtained
results, and for the quantitative control of parametric optimization results (next design stage
after SAS) and obtaining accurate estimates of quality index, the traditional inspection method
(physical modeling) is used.
Keywords: power conversion technology, design procedure, stage, content, synthesis,
optimization, criteria of estimation of adequacy.
Е. В. Машуков, К. В. Куликовский, Г. М. Ульященко, Д. А. Шевцов
Проблемы ликвидации аварийных дуговых разрядов в авиационных системах
электроснабжения
В статье описана актуальность проблематики аварийных электрических дуговых
разрядов в наземных и авиационных системах электроснабжения, причины и условия их
возникновения, проблемы борьбы с ними на борту летательных аппаратов, методы
ликвидации их возникновений, существующие технические решения.
Ключевые слова: система электроснабжения, коммутационно-защитная аппаратура,
центр управления нагрузкой, электромагнитные помехи, электрический дуговой разряд.
E. V. Mashukov, K. V. Kulikovskiy, G. M. Uliaschenko, D. A. Shevtsov
Problems of Arc Fault Elimination in Aircraft Power-Supply Systems
The article explains the relevance of arc fault problems in ground based and aircraft power
supply systems, discusses whence and conditions of their origin, as well as problems of their
suppression on board an aircraft, and methods of their genesis liquidation, observes existing
engineering solutions.
Key words: power supply system, switchgears-protection, load control center,
electromagnetic interference, electrical arc discharge.
Л. И. Цытович, М. М. Дудкин, О. Г. Брылина, А. В. Тюгаев
Интегрирующие интервало-кодовые устройства синхронизации для ведомых сетью
вентильных преобразователей
В статье рассматривается новый класс интегрирующих интервало-кодовых
устройств синхронизации, обладающих повышенной помехоустойчивостью, адаптацией
к изменениям амплитуды и частоты напряжения сети и широкими функциональными
возможностями в плане диагностирования и защиты вентильных преобразователей при
нарушениях в работе его контура синхронизации. Разработана методика синтеза
интервало-кодовых устройств синхронизации на базе программируемых логических
матриц (программируемых контроллеров).
Ключевые слова: устройство синхронизации, интегрирующий развертывающий
преобразователь, вентильный преобразователь, помехоустойчивость, программируемая
логическая матрица.
L. I. Tsitovich, M. M. Dudkin, O. G. Brylina, A. V. Tygaev
Integrating interval-code devices for mains driven gated converters
The new class of integrating interval-code timing devices possessing the raised noise stability,
adaptation to changes of mains amplitude and frequency and wide functionality with respect to
diagnosing and protection of gated converters during malfunctioning of of synchronization
circuit is considered in the article. The method of synthesis of integrating interval-code timing
devices on the basis of programmable logic arrays (programmable controllers) is developed.
17
Keywords: locker, integrating sweep converter, valve inverter, noise stability, programmable
logic array.
Г. А. Белов, Г. В. Малинин, Ю. М. Семенов
Усредненные структурные динамические модели инвертирующего импульсного
преобразователя
Обоснованы усредненные структурные динамические модели инвертирующего
импульсного преобразователя в режимах непрерывного и прерывистого токов, из
которых в качестве частных случаях получаются различные известные усредненные
динамические модели. Обсуждаются возможности использования полученных моделей
для расчета статических и динамических характеристик и синтеза систем управления
преобразователем.
Ключевые слова: импульсный преобразователь, система управления, структурная
динамическая модель, синтез.
G. A. Belov, G. V. Malinin, Y. M. Semenov
Averaged structural dynamic models of buck-boost switching converter
Averaged structural dynamic models of the buck-boost switching converter in continuous and
discontinuous currents modes, of which as special cases of various known averaged dynamic
models are substantiated. The paper discusses the possibility of using such models to calculate
static and dynamic behavior and synthesize converter control system.
Keywords: switched mode converter, control system, structural dynamic model, synthesis.
В. П. Лазарев, Е. А. Карпенко
Управляемый LED driver
В статье рассматривается энергоэффективная управляемая система искусственного
освещения. Такая система может использоваться для освещения как уличных объектов,
так и внутри помещения. Система состоит из отдельных устройств, объединенных
между собой общей шиной управления и может быть настроена и сконфигурирована
практически под любую задачу конкретного пользователя. Основным узлом системы
является встраиваемый в светильник источник питания с функцией управления, ему и
уделено основное внимание в этой статье.
Ключевые слова: импульсный источник питания, стабилизация тока, модем
интерфейса RS-485.
V. P. Lazarev, Karpenko E. A.
Controlled LED driver
In this article energy-efficient lighting controlled system is considered. This system can be
used for lighting outdoor and indoor objects. The system consists of separate devices united
among themselves by ommon control bus and can be adjusted and configured for any task of the
specific user. The main unit of system is the integrated power supply with control function, and
the main attention is paid to it in this article.
Key words: Pulse power supply, сurrent stabilization, RS-485 interface modem.
Д. А. Шевцов, И. С. Турченко
Моделирование рабочих и аварийных режимов в регулируемом выпрямительном
устройстве на основе управляемого однообмоточного дросселя насыщения
основе управляемого однообмоточного дросселя насыщения.
Исследованы процессы рабочих и аварийных режимов работы устройства при
различных токах управления без выходного сглаживающего фильтра.
Представлены графики процессов в устройстве при включении на короткозамкнутую
нагрузку, а также при закорачивании уже работающей нагрузки. Продемонстрирована
способность ОДН обеспечивать защиту от короткого замыкания нагрузки в описанных
18
выше
аварийных
режимах.
Подчеркивается
целесообразность
применения
предложенного устройства для авиационных систем электроснабжения.
Ключевые слова: однообмоточный дроссель насыщения, аморфный сплав, регулируемое
выпрямительное устройство, короткое замыкание нагрузки.
D. A. Shevtsov, I. S. Turchenko
Rectifier Unit Based On Controllable Single-Winding Saturable Core Inductor Operating
and Emergency Modes Simulation
The paper lists simulation results of a single-phase regulated rectifier unit based on
controllable single-winding saturable inductor.
Unit working processes under operating and emergency modes are examined at various
control currents without an output smoothing filter.
Timing charts of load-on processes of the device are presented under emergency modes such
as load fault close-in and operating load shorting. Short circuit protection capability of the
single-wound saturable inductor is demonstrated in mentioned above modes.
The suitability of proposed unit for aircraft power supply systems needs is stressed.
Key words: single-winding saturable inductor, amorphous alloy, regulated rectifying device,
load shorting.
Д. О. Варламов, В. Г. Еременко, А. А. Лавриков
Моделирование устройства балансировки с рассеивающими резисторами для литийионной аккумуляторной батареи
В статье описана модель устройство балансировки с рассеивающими резисторами,
созданная в программе Matlab Simulink. Рассматриваются результаты моделирования
разбалансированной батареи при наличии в ней дефектного аккумулятора.
Ключевые слова: устройство балансировки, моделирование, MATLAB Simulink,
аккумуляторная батарея.
D. O. Varlamov, V. G. Eremenko, A. A. Lavrikov
Simulation of Balancer With Dissipative Resistors for Lithium-Ion Battery
This paper describes a model of balancing device with dissipative resistors, created in Matlab
Simulink. Simulation results of unbalanced battery with one defective cell are considered.
Key words: balancer, switched capacitor, simulation, MATLAB Simulink, battery.
С. В. Федоров, А. В. Бондарев, Ф. К. Яппаров
Анализ гармонического состава выходного напряжения непосредственных
преобразователей частоты
В статье представлены способы формирования выходного напряжения в
непосредственных преобразователях частоты. Приведен анализ гармонического состава
выходного напряжения. Сделаны выводы о качестве выходного напряжения.
Ключевые слова: непосредственный преобразователь частоты, гармонический анализ
выходного напряжения.
S. V. Fedorov, A. V. Bondarev, F. K. Yapparov
Cycloconverters Output Voltage Harmonic Content Analysis
This article presents methods of a cycloconverter output voltage forming. Analysis of output
voltage harmonic content was carried out. Inferences are drawn concerning the quality of
cycloconverter output voltage.
Key words: cycloconverter, harmonious analysis of output voltage.
Ю. М. Иньков, Я. А. Бредихина, Т. Н. Фадейкин
Потери мощности в конденсаторах фильтра управляемого выпрямителя
электроподвижного состава
В статье приводятся результаты сравнительного анализа потерь мощности в
фильтровых конденсаторах, устанавливаемых на выходе выпрямителей и импульсных
19
преобразователей постоянного напряжения для тяговых электроприводов, применяемых
на электроподвижном составе магистральных железных дорог и вагонах
метрополитена.
Ключевые
слова:
конденсатор,
управляемый
выпрямитель,
импульсный
преобразователь, фильтр, автономный инвертор напряжения, исполнительный
двигатель, ряд Фурье.
Y. M. Inkov,Ya. A. Bredihina, T. N. Fadeykin
Power losses in electrically propelled vehicles controlled rectifier filter capacitors
The article presents the results of comparative analysis of power losses in filter capacitors,
mounted at the output of a rectifier and switched mode DC-DC converters for traction electric
drives now in use for main-line railways electrically propelled vehicles and subway carriages.
Keywords: capacitor, controlled rectifier, switched mode converter filter, autonomous
inverter voltage, actuating motor, Fourier series.
ПСЭ № 53
Е. В. Машуков, К. В. Куликовский, Г. М. Ульященко, Д. А. Шевцов
Методы ликвидации параллельной дуги в авиационных системах электроснабжения
постоянного тока
В статье рассмотрены причины возникновения параллельного электрического дугового
разряда, описаны проблемы ликвидации. Проведено моделирование алгоритма работы
устройства дугогашения в условиях перемежающегося КЗ с разной частотой,
эффективность которого подтверждена компьютерным моделированием и
результатами испытаний лабораторного макета.
Ключевые слова: авиационная система электроснабжения, коммутационно-защитная
аппаратура, центр управления нагрузкой, электрический дуговой разряд.
E. V. Mashukov, K. V. Kulikovskiy, G. M. Uliaschenko, D. A. Shevtsov
Parallel Arc Elimination Techniques for Aircraft DC Electric Power Systems
The paper discusses causes of parallel electric arc discharge occurrence, and problems of arc
suppression. Algorithm of arc suppression unit was modeled in the case of intermittent fault with
different frequencies. Its efficiency is verified by computer simulation and breadboard testing.
Key words: aircraft power system, switching and protecting equipment, load control center,
electric arc discharge.
С. Б. Резников, В. В. Бочаров, И. А. Харченко, А. В. Лавринович
Силовые интегральные схемы многофункциональных импульсных преобразователей для
авиационно-космических бортовых электроэнергетических комплексов и систем
Рассмотренные принципиально новые схемотехнические решения для обратимых
выпрямительно-инверторных преобразователей с синусоидальным напряжением
(ОВИП~) или высокочастотным прямоугольным током позволяют реализовывать
силовые интегральные схемы многофункциональных импульсных преобразователей (СИСМИП). Указанные силовые интегральные схемы представляются весьма эффективными
при создании электроэнергетических комплексов с модульно-масштабируемой
архитектурой для авиационно-космических бортовых систем электроснабжения.
Работа представляется полезной для широкого круга специалистов в области
транспортных и стационарных автономных и вторичных систем электроснабжения и
отдельных устройств силовой электроники.
Ключевые слова: импульсный усилитель, обратимый преобразователь, бортовая
система электроснабжения, многофункциональные преобразователи.
S. B.Reznikov, V. V.Bocharov, I. A. Kharchenko, A. V. Lavrinovich
Multifunctional Switched Mode Converters Power ICs for Aerospace On-Board Electric
Power Complexes and Systems
20
Discussed principally new circuit solutions for reversible rectifier-inverter converters with
sinusoidal voltage or high-frequency rectangular current allow the implementation of power ICs
fof multifunctional switched mode converters. Such power ICs seem to be very effective for
creating electricity complexes with modular scalable architecture for aerospace onboard power
supply systems.
This work can be useful to a wide range of experts in the field of transportation and
stationary off-line and secondary power supply systems as well as individual power electronics
devices.
Key words: pulse amplifier, reversible converter, onboard power system, multifunctional
converters.
В. Г. Еременко, Н. Б. Жирнова, Нян Линн Аунг
Результаты проектирования системы электроснабжения коттеджа с солнечной батареей
Система электропитания коттеджа содержит первичный источник – солнечную
батарею (СБ), размещенную на крыше и постоянно ориентированную на юг,
аккумулятор и аппаратуру регулирования и инвертирования постоянного напряжения в
переменное. Задача проектирования состояла в определении оптимального напряжения
аккумулятора и СБ, типа преобразователя напряжения при фиксированных параметрах
нагрузки. Напряжение АБ и СБ выбиралось между 14 В и 220 В и инвертировалось в 220В
переменного тока с частотой 50Гц и синусоидальной формой с искажением меньше
KГ(UН)  10%. Приводятся результаты моделирования в среде MATLAB–Simulink систем
с разными номинальными напряжениями и типами инверторов.
Ключевые слова: система электропитания, солнечная батарея, инвертор,
моделирование.
V. G. Eremenko, N. B. Zhirnova, Nyan Linn Aung
Some Results of Cottage Electric Power System with Solar Panel Design
The stand-alone power system (SAPS) consists of a few solar panels, which are constantly
fixed on the roof, a rechargeable battery bank, charge and discharge control system for batteries
and an inverter. This research is designed to determine, the optimum voltage of battery bank and
solar panels, the type of inverter according to parameters of the fix load. In this SAPS system the
results of modeling are caculated in Matlab – Simulink with different nominal voltages of battery
and solar panels 14 – 220V and inverted to 220V AC with the frequency of 50 Hz sine wave with
total harmonic distortion (THD) less than 10%.
Keywords : stand-alone power system, solar panels, modeling, inverter.
М. М. Дудкин, Л. И. Цытович, О. Г. Брылина
Спектральные характеристики развертывающего преобразователя с частотно-широтноимпульсной модуляцией
Рассмотрен принцип построения и временные диаграммы сигналов развертывающего
преобразователя (РП) с частотно-широтно-импульсной модуляцией (ЧШИМ),
применяемого в системах управления вентильными преобразователями. На основе
математического моделирования в среде MatLab+Simulink выполнен анализ статических
и динамических спектральных характеристик РП с ЧШИМ в широком частотном
диапазоне сигнала гармонической помехи. Доказана высокая помехоустойчивость
интегрирующего РП с ЧШИМ.
Ключевые слова: развертывающий преобразователь, частотно-широтно-импульсная
модуляция, широтно-импульсная модуляция, интегрирующий преобразователь,
спектральные характеристики, помехоустойчивость, вентильный преобразователь.
M. M. Dudkin, L. I. Tsitovich, O. G. Brylina
Spectral performances of scanning converters with pulse-frequency-width modulation
Design principle and timing waveforms of scanning converter (SC) with pulse-frequencywidth modulation (PFWM) implemented for gated inverters control systems are considered. On
21
the basis of mathematical simulation with MatLab+Simulink the comparative analysis of static
and dynamic spectral performances of the SC with PFWM in a wide frequency range of
harmonic interference signal is fulfilled. The high noise stability of integrating SC with PFWM is
proved.
Keywords: scanning converter, pulse-frequency-width modulation, pulse-width modulation,
integrating converter, spectral performances, noise stability, gated inverter.
А. В. Хныков
Цифровые фазовые фильтры и их использование для коррекции цифровых систем
автоматического регулирования
В статье изложена идея об использовании гипотетического фазового фильтра для
коррекции систем автоматического регулирования, доказана принципиальная
возможность построения такого фильтра в виде цифрового фазового КИХ–фильтра.
Изложена методика синтеза цифрового фазового КИХ–фильтра и обоснована
возможность его практической реализации на базе микропроцессоров цифровой
обработки сигналов.
Ключевые слова: система автоматического регулирования, цифровой фазовый КИХ–
фильтр, цифровой сигнальный процессор.
A. V. Khnykov
Digital Phase Filters and Their Application for Digital Automatic Control Systems
Correction
The article states the idea of using a hypothetical phase filter for automatic control systems of
correction, the possibility in principle of forming up such filter in the form of the digital phase
FIR–filter is proved. The technique of synthesis of digital phase FIR–filter is stated and the
opportunity of its practical realization on the basis of digital signal processor (DSP) is proved.
Keywords: automatic control system, digital phase FIR–filter, digital signal processor (DSP).
Г. А. Белов
Расчет и анализ зависимостей размаха пульсаций тока дросселя от параметров режимов
непрерывного и прерывистого тока импульсных преобразователей
Дан обзор литературы, показывающий необходимость обобщения известных методик
анализа статических режимов непрерывного и прерывистых токов (РНТ и РПТ). Для
трех основных схем импульсных преобразователей (понижающей, повышающей и
инвертирующей) обоснованы соотношения для расчета зависимостей размаха пульсаций
тока дросселя от входного и выходного напряжений и обобщенного параметра схемы в
РНТ и РПТ. Примерами продемонстрирована возможность применения этих
зависимостей для расчета индуктивности дросселя. Получены простые формулы для
расчета кривых, ограничивающих области непрерывного и прерывистого токов.
Ключевые слова: импульсный преобразователь, режимы непрерывного и прерывистого
токов, пульсации тока дросселя, граничные кривые, расчет, анализ.
G. A. Belov
Calculation and analysis of switched mode power converters inductor current ripples
magnitude dependencies on continuous and discontinuous current mode parameters
The review of literature is given to show the need to generalize well-known static analysis
techniques for continuous and discontinuous currents modes (CCM and DCM). Design ratios for
three basic switched mode power converters (buck, boost and buck-boost) are validated for
calculation inductor current ripples magnitude dependency on input and jut put voltages as well
as schematic generalized parameter. Examples illustrate the possibility of applying these
dependencies to inductor design. Simple equations to calculate the curves, confining CCM and
DCM areas are derived.
22
Key words: switched-mode converter, continuous and discontinuous current mode, pulse
ripple current inductor, boundary curves, calculation, analysis.
Г. Г. Китушин, К. А. Пирогов
Численная оптимизация коэффициентов линейной обратной связи импульсного источника
питания
Рассмотрена методика численной оптимизации коэффициентов цифровых фильтров
линейной обратной связи импульсных систем, используя которую, можно повысить
качество стабилизации и/или переходный процесс при заданном запасе устойчивости.
Все вычисления сводятся к работе с полиномами и решению линейных уравнений, которая
проводилась в программе Maxima, а численная минимизация осуществлялась с помощью
библиотек и командного интерпретатора ROOT.
Ключевые слова: линейная обратная связь, оптимизация, запас устойчивости,
импульсный источник питания.
G. G. Kitushin, K. A. Pirogov
Numerical optimization of linear feedback coefficients for switched mode p ower
converter
A numerical optimization method of sampling systems linear feedback digital filters
coefficients is considered. By using this method it is possible to improve stabilization and/or
transient response quality under fixed stability margin. All calculations are reduced to work with
polynomials and linear equation systems solving by program Maxima. Numerical minimization
was realized using libraries and command interpreter ROOT.
Key words: linear feedback, optimization, stability margin, switching power converter.
В. А. Фролов
Перспективы использования тиристорных преобразователей напряжения
Рассмотрены различные схемы тиристорных преобразователей трехфазного
напряжения в однофазное напряжение с увеличением частоты в три и шесть раз.
Проанализированы преимущества каждой схемы.
Ключевые слова: тиристорный источник питания, преобразователь трехфазного
напряжения, силовая схема, схема управления.
V. A. Frolov
Prospects of thyristor voltage converters applications
Various topologies of thyristor three-phase voltage to single-phase voltage converters with
three and six times frequency increasing are considered. Benefits of each circuit are analyzed.
Key words: thyristor power supply, three-phase voltage converter, power circuit, control
circuit.
К. К. Крутиков, В. В. Рожков
Моделирование в схемотехническом пакете Multisim: проблемы и пути их решения
Применение пакета Multisim позволяет получать такие модели сложных электронных
схем, которые в наибольшей степени приближаются к их физическим прототипам. Эти
качества особенно важны в проектной работе и при настройке схем.
Однако практическая работа в Multisim сопровождается рядом проблем, решение
которых лежит на пользователе. Возможны ситуации, когда моделирование дает сбой.
Причины носят как принципиальный математический, так и технологический характер.
Рассматриваются типичные проблемные ситуации и даются рекомендации по их
устранению.
Ключевые слова: схемотехническое моделирование, проблемы сбоев, рекомендации по
устранению.
K. K. Krutikov, V. V. Rozhkov
Simulation with circuit design software Multisim: problems and ways to solve them
23
Multisim software application allows to derive such models of electronic schemes, that give
the highest degree of approach to their physical prototypes. These features are of great
importance especially during design work and circuit adjustment.
However, practical work with Multisim software is accompanied by a variety of problems,
that should be solved by a user. Situations are possible when simulation fails. Failure causes
may be of either principal mathematical or technological character. The paper considers typical
problem situations and gives recommendations on how to eliminate them.
Key words: circuit design simulation, failures problems, recommendations for elimination.
Д. В. Сухов, Д. А. Шевцов, Д. М. Шишов
Обзор бездатчиковых методов определения положения ротора синхронного двигателя с
постоянными магнитами
В статье представлена классификация и описание различных методов бездатчикового
управления синхронным электродвигателем с постоянными магнитами на роторе.
Приведены их достоинства и недостатки.
Ключевые слова: синхронный двигатель с постоянными магнитами на роторе, датчик
положения ротора, бездатчиковое управление.
D. V. Sukhov, D. A. Shevtsov, D. M. Shishov
Review of Rotor Position Sensorless Estimation Techniques of Synchronous Machine with
Permanent Magnets
Classification and description of various methods of synchronous motor with permanent
magnets sensorless control of is presented in this paper. Their advantages and disadvantages
are given.
Key words: synchronous machine with permanent magnets, position sensor, sensorless
control.
ПСЭ № 54
Ю. Н. Либенко
Что такое “хорошо” и что такое “плохо” в направлении создания средств вторичного
электропитания сегодня
В статье с позиций сегодняшнего дня рассматривается ряд аспектов создания
средств вторичного электропитания - отдельных устройств, выполняющих различные
виды преобразования электроэнергии, а также систем вторичного электропитания,
основными компонентами которых и являются эти устройства.
Ключевые слова: системы вторичного электропитания, источники вторичного
электропитания,
радиоэлектронная
аппаратура,
модульные
компоненты,
функциональные узлы, преобразователь напряжения, безотказность, бесперебойность,
живучесть, коэффициент полезного действия, системный подход.
U. N. Libenko
What is “good” and what is “bad” for means of secondary power supply design tendency
today
The paper considers from today's standpoint some aspects of secondary power supply design
–separate units, performing different kinds of electric energy conversion, as well as secondary
power supply systems, where abovementioned components play the key role.
Key words: secondary power supply systems, secondary power supply, communicationselectronics equipment, module components, functional parts, voltage converter, faultlessness,
uninterrupted operation, durability, efficiency, system approach.
Е. В. Машуков, Г. М. Ульященко, К. В. Куликовский
Исследования аварийных дуговых разрядов последовательного типа в авиационных сетях
постоянного тока
24
В статье описаны условия и особенности явления электрических дуговых разрядов
последовательного типа в системах электроснабжения ЛА. Проведены исследования и
охарактеризованы процессы в электрических дуговых разрядах при различных нагрузках,
присутствующих на борту ЛА.
Ключевые слова: последовательный электрический дуговой разряд.
E.V. Mashukov, G. M. Uliashenko, K. V. Kulikovsky
Exploration of successive type emergency arc discharges in aircraft DC power networks
The paper describes conditions and peculiarities of successive type arc dischargers
phenomenon in flying vehicle electric power systems. Investigations were carried out and
processes in electric arc discharges taken place at various on-board loads were featured.
Key words: successive type arc discharge.
С. Б. Резников, В. В. Бочаров, Ю. В. Ермилов, И. А. Харченко, А. В. Лавринович
Универсальные аппараты регулирования, защиты и коммутации переменно-постоянного
тока с модульной архитектурой для систем электроснабжения полностью
электрифицированных самолетов
Рассмотрены схемотехнические решения для построения универсальных аппаратов
регулирования, защиты и коммутации переменно-постоянного тока с модульной
архитектурой. Они представляются рациональными для эффективного использования, в
комбинированных системах электроснабжения (с подсистемой распределения
постоянного
повышенного
напряжения)
перспективных
полностью
электрифицированных самолетов. Приведенные схемы аппаратов и структуры каналов
распределения электроэнергии защищены приоритетом РФ. Изложенный материал
представляется полезным для разработчиков авиационно-бортовых и других
автономных систем электроснабжения, а также импульсных преобразователей и
вторичных источников питания бортовых электротехнических комплексов.
Ключевые слова: авиационные системы, аппараты защиты, коммутация, самолет,
постоянное повышенное напряжение.
S. B. Reznikov, V. V. Bocharov, J. V. Ermilov, I. A. Kharchenko, A. V. Lavrinovich
General Purpose Adjustment, Protection and Commutation Units with Modular
Architecture for Power-Supply Systems of Wholly Electrical Aircrafts
Schematic solutions for general purpose adjustment, protection and commutation direct and
alternating current units design are considered. They seemed to be rational for efficient
implementation in combined systems (with distribution system of increased DC voltage) for
advanced wholly electrical aircrafts. Given unit schemes and power distribution channels
structures are protested by Russian Federation priority. Material presented in the paper seems
to be helpful to on-board aviation and other off-line poser-supply systems designers as well as
switched mode power supplies and secondary power sources for on-board electric complexes.
Key words: aviation systems, protection units, commutation, aircraft, increased DC voltage.
А. Н. Четин
Влияние способа резервирования на безотказность преобразователя напряжения с
параллельно соединенными силовыми каналами
В статье рассмотрена адаптация стандартного подхода к оценке безотказности
резервированных систем применительно к преобразователям напряжения, и проведена
сравнительная оценка различных способов резервирования их силовых каналов.
Ключевые слова: многоканальный преобразователь напряжения, силовой канал,
параллельная работа, вероятность безотказной работы, интенсивность отказов,
ротация.
A. Chetin
The Impact of Redundant Chanel's Duty on Reliability of Voltage Converter With Power
Channels Connected In Parallel
25
In this article we show the adaptation of standard approach to determine the reliability of
redundant systems in conformity with voltage converters as well as comparative assessment of
different backup methods for their power channels.
Keywords: multi-channel voltage converter, power channel, parallel operation, reliability,
failure rate, rotation.
Л. И. Цытович, М. М. Дудкин, О. Г. Брылина, Р. М. Рахматулин, А. В. Тюгаев
Интегрирующие аналого-цифровые преобразователи для систем управления вентильными
преобразователями
В статье рассмотрены принципы построения реверсивных интегрирующих аналогоцифровых преобразователей (АЦП) с широтно-импульсной и амплитудно-частотноимпульсной модуляцией, предназначенных для систем управления вентильными
преобразователями.
Приведены структурные схемы реверсивных интегрирующих АЦП, их временные
диаграммы
сигналов,
а
также
логарифмические
амплитудно-частотные
характеристики. Дан анализ статических и динамических характеристик
преобразователей напряжения в частоту импульсов с синфазной и противофазной
амплитудно-частотно-импульсной модуляцией.
Ключевые
слова:
интегрирующий
аналого-цифровой
преобразователь,
преобразователь напряжения в частоту импульсов, интегрирующий развертывающий
преобразователь, система управления, вентильный преобразователь, широтноимпульсная
модуляция,
амплитудно-частотно-импульсная
модуляция,
помехоустойчивость, дрейф “нуля”.
L. I. Tsitovich, M. M. Dudkin, O. G. Brylina, R. M. Rahmatulin, A. V. Tugaev
Integrating Analog-Digital Converter For Gated Connverters Control Systems
The article discusses design principles of reversible integrating analog to digital converter
(ADC) with pulse-width and amplitude-pulse-frequency modulation meant for control systems of
valve inverters are considered.
The block diagrams of reverse integrating ADC, their timing waveforms diagrams as well as
logarithmic amplitude-response curves are produced. Static and Dynamic characteristics
analysis of voltage to pulse frequency converters with in-phase and contra-phase amplitudepulse-frequency modulation is given.
Key words: integrating analog-digital converter, voltage converter into frequency of pulses,
integrating sweep converter, control system, valve inverters, pulse-width modulation, amplitudepulse-frequency modulation, noise immunity, drift of the “zero”.
О. Г. Брылина
Многозонные регуляторы с различными законами широтно- и частотно-широтноимпульсной модуляции
Приводятся
результаты
сопоставительного
анализа
качества
передачи
гармонического сигнала в однотактных и двухтактных многозонных регуляторах (МР) с
различными законами модуляции по критерию минимума коэффициента гармоник
выходного сигнала. Рассматриваются МР с широтно- и с частотно-широтноимпульсной модуляцией. Приведены структурные схемы, временные диаграммы сигналов
регуляторов при гармоническом входном воздействии, основные расчетные
соотношения, а также характеристики, полученные в результате моделирования в среде
Matlab+Simulink.
Результаты исследований могут представлять интерес для специалистов в области
силовой и информационной электроники, электропривода и автоматизации
технологических процессов.
26
Ключевые слова: многозонный регулятор, однотактная модуляция, двухтактная
модуляция, широтно-импульсная модуляция, частотно-широтно-импульсная модуляция,
коэффициент гармоник, интегратор, релейный элемент, ключевой элемент.
O. G. Brylina
Multi-zone regulators with different types of pulse-width and frequency-pulse-width
modulation
The results of a comparative analysis of a transmission quality of the harmonic signal in
single-ended and push-pull multi-zone regulators with different types of the modulation are
considered in this article. The comparative analysis was made by a minimum of the harmonics
factor of the output signal. The multi-zone regulators with pulse-width modulation and
frequency-pulse-width modulation are shown. The structure charts of the multi-zone converters,
their time diagrams for harmonic input signal, main analytical expressions and characteristics
obtained as a result of a modeling in Matlab + Simulink are given.
This article may interest specialists in the field of power and information electronics, of the
electric drive and automation of technological processes.
Keywords: multi-zone regulator, single-ended modulation, push-pull modulation, width-pulse
modulation, frequency-width-pulse modulation, harmonics factor, integrator, relay element, key
element.
Г. С. Мыцык
Об особенностях определения КПД трехфазного инвертора напряжения по мостовой
схеме
Работа трехфазного инвертора напряжения (ТИН) при активно-индуктивной
нагрузке до определенного значения cosφ нагрузки характеризуется внутренней
циркуляцией реактивного тока нагрузки, что сопровождается небалансом полных
мощностей по его выходу и входу и не позволяет использовать традиционный подход к
определению его КПД. С учетом этого предложен другой подход, обеспечивающий
корректное решение данной задачи. Для простейшего алгоритма управления ТИН
предложена упрощенная методика получения модельного описания процессов в нем,
которое основано на использовании метода основной гармоники и необходимо при
системном проектировании.
Ключевые слова: инвертор напряжения, алгоритм управления, небаланс мощностей,
коэффициент полезного действия (КПД), модельное описание процессов, метод основной
гармоники, обеспечение системного проектирования.
The operation of Three-phase Voltage Inverter (TVI) with active-inductive load up to a
certain value of load cosφ is characterized by internal circulation of reactive load current, which
is accompanied by unbalance of apparent (total) power on the input and output of the inverter
and does not allow to use traditional method of its efficiency determination. Therefore, in this
paper a new method ensuring the correct solution of this problem is offered. For the simple
control algorithm of TVI, the simple method of model description based on the use of
fundamental harmonic method for the processes in its, which is necessary for systematic design,
is suggested.
Keywords: voltage inverter, control algorithm, unbalance power, efficiency, model
description of processes, method of the fundamental harmonic, systematic design support.
Хлаинг Мин У
Упрощенная методика расчета характеристик регулируемого широтным способом
однофазного инвертора напряжения
Приведено упрощенное, удобное для инженерной практики модельное описание
процессов в регулируемом широтным способом однофазном инверторе напряжения
(ОИН) по мостовой схеме, основанное на использовании метода основной гармоники.
Показано, что при активно-индуктивной нагрузке и при угле регулирования α≠0 баланс
27
полных мощностей по выходу и входу ОИН не выполняется, что должно учитываться
при определении КПД инвертора. Представлена методика его определения.
Ключевые слова: однофазный инвертор, регулирование напряжения, небаланс
мощностей, циркуляция реактивного тока нагрузки, модельное описание, КПД.
Hlaing Min Oo
Simplified method for calculating the characteristic of pulse-width regulated Single-phase
Voltage Inverter
Based on the method of fundamental harmonic, model description which is very simple and
convenient in engineering practice, for the processes of pulse-width regulated bridge circuit
Single-phase Voltage Inverter (SVI) is offered. The balance of total power of the output and
input of SVI in the active-inductive load and regulating angle α ≠ 0 is unsatisfied. This
imbalance have to be considered when determining the efficiency of inverter. In this paper the
technique for its solution is presented.
Keywords: single-phase inverter, voltage regulation, power imbalance, the circulation of
reactive load current, model description, efficiency.
А. Ю.Бальзамов, И. И. Байнева
Устройство для контроля параметров и сортировки радиоэлементов
Исследованы принцип работы и построение устройства контроля параметров и
сортировки радиоэлементов (резисторов, конденсаторов, малогабаритных дросселей) на
базе микроконтроллера ATmega64 фирмы Atmel.
Ключевые слова: резистор, конденсатор, дроссель, ток, напряжение, переходный
процесс, микроконтроллер, сортировка.
A. J. Balzamov, I. I. Bayneva
The Device for Radioelements Parameters Monitoring and Sorting
The paper studies the principle of operation and the structure of the device for radioelements
(resistors, capacitors, small inductors) parameters monitoring and sorting based on ATmega64
microcontroller from Atmel.
Key words: resistor, capacitor, inductor, current, voltage, transition process, microcontroller,
sorting.
ПСЭ № 55
А. В. Лукин, В. В. Макаров
В статье рассмотрены современные тенденции развития преобразователей постоянного
напряжения малой мощности (до 300 Вт) и все аспекты их создания – от элементной
базы до экономической составляющей вопроса. Показано, что улучшение удельных массообъемных характеристик с одновременным повышением КПД таких преобразователей
по-прежнему остается наиболее актуальной задачей.
Ключевые слова: DC-DC преобразователь, элементная база, блок питания,
электронные компоненты, электромагнитные компоненты, мощность, КПД.
A. V. Lukin, V. V. Makarov
New Generation of DC-DC Converters Produced by “MMP-Irbis”
The paper considers modern trends of the development of low-power (up to 300 W) DC-DC
converters and all aspects of their creation – from component base to economic constituent part
of the problem. The authors show that improvement of mass-energy characteristics together with
efficiency increase of such converters still remains the most up-to-date problem.
Key words: DC-DC converter, element base, power supply unit, electronic components,
magnetic components, electric power, efficiency.
28
Г. А. Белов, С. В. Абрамов
Влияние частоты переключений на динамические показатели качества понижающего
импульсного преобразователя с одноконтурной системой управления
Проведено исследование устойчивости и колебательности переходных процессов в
одноконтурной системе управления понижающим импульсным преобразователем, при
изменении частоты переключений. Построены и проанализированы годографы корней
характеристического уравнения дискретной модели и частотные характеристики и
определен коэффициент колебательности. Показано, что с уменьшением частоты
переключений результаты, получаемые из непрерывной модели, дают все большую
погрешность, а качество переходных процессов резко ухудшается, когда отношение
частоты переключений к частоте среза меньше пяти.
Ключевые слова: импульсный преобразователь, система управления, дискретная
структурная модель, передаточная функция, характеристическое уравнение, годографы
корней, частотные характеристики, коэффициент колебательности.
G. A. Belov, S. V. Abramov
Switching frequency effect on dynamic performance quality of buck converter with singleloop control system
The paper studies stability and transient response of a single-loop control system for buck
switched mode converter under switching frequency variations. Discrete model characteristic
equation locus diagrams as well as Bode diagrams were developed and analyzed. and oscillation
gain was determined. It is shown that with switching frequency decreasing results obtained from
the analog model, give the increasing error and the quality of transients is deteriorating, when
switching frequency to the cutoff frequency ratio becomes less than five.
Keywords: switched mode converter, control system, discrete structural model, transfer
function, characteristic equation, roots locus, Bode diagrams, oscillation gain.
П. А. Воронин, И. П. Воронин, Д. В. Рожков
Применение резонансной коммутации в многоуровневых инверторах напряжения
Рассмотрено применение типовых схем резонансной коммутации в многоуровневых
инверторах напряжения с фиксирующими диодами. Математически обоснована
способность схем мягкой (резонансной) коммутации обеспечивать поглощение
распределенной паразитной индуктивности в контурах коммутации. Представлен метод
формирования эквивалентных полумостов в многоуровневых инверторах напряжения с
симметричной схемой включения фиксирующих диодов. Впервые показано применение
типовых решений резонансной коммутации для многоуровневых инверторов напряжения
с симметричной схемой включения фиксирующих диодов. Сформулированы требования к
фиксирующим диодам многоуровневого инвертора при применении резонансной
коммутации.
Ключевые слова: многоуровневый инвертор напряжения, паразитная индуктивность,
контур коммутации, резонансная коммутация, эквивалентный полумост, симметричная
схема.
P. A. Voronin, I. P. Voronin, D. V.Rozhkov
Implementation of soft switching techniques for multilevel inverters
The authors have shown an implementation of typical soft switching topologies in NPC-type
multilevel invertors with symmetrical diode connection. The ability of soft-switched structures to
absorb distributed stray inductance in commutation loops is mathematically proved. The method
of equivalent half-bridges in NPC-type multilevel invertors with symmetrical diode connection is
presented. For the first time the implementation of generic soft-switch solutions for multilevel
voltage inverters with symmetrical diode connection is presented. The requirements to fixing
diodes of multilevel inverter with soft-switching techniques are stated.
Key words: multilevel inverter, stray inductance, switching circuit, soft switching, equivalent
half-bridge, symmetrical diode connection.
29
В. П. Падеров, А. В. Виль
Расчет мощности потерь в силовом МОП транзисторе при работе на индуктивную
нагрузку
Выведено простое соотношение для оценки мощности коммутационных потерь в
силовом МОП транзисторе при работе на индуктивную нагрузку при высоком
напряжении питания.
Ключевые слова: силовой МОП транзистор, мощность коммутационных потерь,
аналитическое соотношение для расчета мощности коммутационных потерь.
Paderov V.P., Vil A.V.
Power losses calculation in power MOSFET with inductive load
A simple equation for power MOSFET switching power losses estimation when MOSFET is
operating in inductive load mode and high supply voltage is derived.
Key words: power MOSFET, switching power losses, analytical equation for switching power
losses calculation.
Е. В. Машуков, К. В. Куликовский, Г. М. Ульященко
Методы индикации и ликвидации аварийных дуговых разрядов в системах
электроснабжения
ликвидации аварийных дуговых разрядов в различных системах электроснабжения.
Проведен анализ материалов из различных источников, включая: научно-технические
статьи и конференции, патентные заявки, опубликованные результаты исследований.
На основании изученных источников, сформированы основные направления развития
методов индикации и ликвидации аварийных дуговых разрядов, учтены их особенности,
дана их классификация.
Ключевые слова: система электроснабжения, коммутационно-защитная аппаратура,
центр управления нагрузкой, электрический дуговой разряд.
E. V. Mashukov, K. V. Kulikovskiy, G. M. Uliaschenko
Emergency Arc Discharges Indication and Elimination Methods for Electric Power
Systems
The paper considers and gives an account of research guidelines, methods as well as
principles of emergency arc discharges indication and elimination for different kinds of electric
power systems. Materials from different sources were analyzed, including scientific and
technical conferences and papers, patent applications, published results of the investigation.
Emergency arc discharges indication and elimination methods guidelines are formed on the
basis of examined materials, their features are taken into account, and their classification is
given.
Key words: electric power system, switching and protecting hardware, load control center,
electrical arc discharge.
В. А. Фролов
Анализ работы конвертера как объекта с переменной структурой
Рассмотрена работа силовой части сварочных инверторных источников питания как
объектов с переменной структурой. Найдены математические зависимости переходных
процессов по току в нагрузке для каждой схемы и при изменении параметров схемы.
Предложен графо – аналитический метод расчета переходных процессов.
Ключевые слова: инверторный источник питания, объект с переменной структурой,
переходной процесс.
V. A. Frolov
Operational analysis of a converter as an object with variable structure
Operation of welding inverters power source power stage as objects with variable structure is
studied. Mathematical relations of transient load currents are obtained for each scheme as well
30
as under change in the parameters of the schemes. Transient analysis semigraphical method is
put forward.
Key words: inverter power source, object with a variable structure, transient.
А. В. Вахничев
Система электроснабжения для современных летательных аппаратов
Современный самолет невозможно представить без огромного числа потребителей
электрической энергии на борту. Эти потребители выполняют различные функции.
Некоторые из них обеспечивают безопасность полета. Некоторые обеспечивают
комфортные условия для пассажиров и экипажа. Все эти потребители объединяет
необходимость в качественной электрической энергии. Система электроснабжения
предназначена для обеспечения качественной электрической энергией всего оборудования
самолета. Рост суммарной мощности потребителей электрической энергии на борту
самолета требует новых подходов к проектированию системы электроснабжения.
Ключевые слова: система электроснабжения, потребитель электроэнергии,
мощность, система генерирования, переменный ток, постоянный ток, постоянная
частота, выпрямитель, генератор, установленная мощность, аккумуляторная батарея,
система с повышенным напряжением.
Vakhnichev Aleksey
Electrical power supply system for modern aircraft
A modern aircraft is impossible to imagine without a large number of consumers of electric
power on board. These consumers perform different functions. Some of them provide the flight
safety. Some provide comfortable environment for passengers and crew. All of these consumers
require high quality electrical power. Electrical power supply system is designed to provide
high-quality electrical power for all aircraft equipment. Total power demand of onboard
consumers growth requires new approaches to design of power supply system.
Key words: electrical power supply system, consumer of electric power, power, generating
system, AC, DC, constant frequency, rectification circuit, generator, installed generating
capacity, installed power, rechargeable battery, higher voltage system
Д. А. Шевцов, И. С. Турченко
Моделирование режимов работы перспективного магнитно–регулируемого выпрямителя с
выходным сглаживающим фильтром
В статье приведены результаты моделирования перспективного авиационного
однофазного магнитно-регулируемого выпрямительного устройства на основе
управляемых однообмоточных дросселей насыщения с L-, C-, LC-выходными
сглаживающими фильтрами в переходных, установившихся и аварийных режимах.
Предложена относительно простая методики расчета параметров L-, C-, LCсглаживающих фильтров для выпрямителя. Описаны особенности построения
имитационно–компьютерных
моделей
магнитно-управляемого
выпрямителя
с
рассматриваемыми выходными фильтрами. На основе результатов имитационнокомпьютерного моделирования показано, что управляемый однообмоточный дроссель
насыщения сохраняет способность регулировать выходное напряжение выпрямителя и
обеспечивать защиту от коротких замыканий нагрузки при применении L-, C-, LCсглаживающих фильтров.
Ключевые слова: магнитно–регулируемое выпрямительное устройство, управляемый
однообмоточный дроссель насыщения, выходной сглаживающий фильтр, короткое
замыкание нагрузки, передаточная функция, амплитудно–частотная характеристика,
имитационно–компьютерное моделирование
D. A. Shevtsov, I. S. Turchenko
Simulation of processes in a prospective magnetic–regulated rectifier with output
smoothing filter
31
The paper presents simulation results of a prospective aviation single-phase magnetic–
regulated rectifier based on controllable single winding saturable inductors with L-, C-, LCoutput smoothing filters in transition, steady-state and emergency modes. A relatively simple
procedure for parameter calculation of L-, C-, LC-output smoothing filters for rectifier is
offered. Peculiarities of magnetic–regulated rectifier with considered smoothing filters
simulation model design are described. On the basis of simulation results it is shown that the
controllable single- winding saturable inductor using L-, C-, LC-smoothing filters remains
capable of controlling rectifier output voltage and providing load short circuit protection.
Key words: magnetic–regulated rectifier, controllable single-winding saturable inductor,
output smoothing filter, load short circuit, transfer function, amplitude–frequency characteristic,
amorphous alloy, regulated rectifying device, load shorting, simulation–computer modeling.
В. Т. Пенкин, Д. В. Сухов, Д. А. Шевцов, Д. М. Шишов
Бездатчиковый регулятор бесколлекторного двигателя постоянного тока с постоянными
магнитами на роторе
В статье описан модифицированный метод бездатчикового управления
бесколлекторным двигателем постоянного тока с постоянными магнитами на роторе
на основе вычисления противо-ЭДС фаз. Описана структура регулятора, построенного
на базе этого метода.
Ключевые слова: бесщеточный двигатель постоянного тока, датчик положения
ротора, бездатчиковое управление, транзисторный регулятор бесщеточного двигателя
постоянного тока.
Penkin V. T., Sukhov D. V., Shevtsov D. A., Shishov D. M.
Sensorless Сontroller of BLDC Motor with Permanent Magnets
Modified method of BLDC motor sensorless control, based on back-EMF calculation, is
presented in this paper. Control system structure based on proposed method is presented too.
Key words: brushless DC motor, position sensor, sensorless control, transistor regulator for
brushless DC motor.
В. М. Бардин, А. В. Земсков
О возможности наращивания мощности сварочных комплексов
Для увеличения нагрузочной способности, повышения удобства, гибкости построения,
унификации сварочных комплексов можно использовать модульный принцип
наращивания мощности, что позволит снизить стоимость затрат на киловатт
потребляемой энергии. Кроме того, модульное наращивание мощности позволяет
увеличить технологическую надежность системы из-за возможности быстрой замены
отказавшего модуля. На основе полученных в работе данных можно сформулировать
требования по обеспечению идентичности параметров и характеристик сварочных
модулей в процессе их изготовления.
Ключевые слова: инвертор, модульное наращивание мощности, моделирование,
электродуговая сварка
V. M. Bardin, A. V. Zemskov
On the possibility of welding complexes modular power build-up
To add load capacity, increase convenience, design flexibility, and unification of welding
systems a modular approach can be used to build-up capacity. All these factors will lead to cost
reduction per every kilowatt of consumed energy. In addition, such modular capacity build-up
allows to increase technological reliability of the system due to the possibility of rapid failed
module replacement.
Based on the data obtained in this work requirements for parameters and characteristics
identity of welding modules during manufacturing can be formulated.
Key words: inverter, modular power build-up, simulation, electric-arc welding.
32
ПСЭ № 56
С. В. Аверин, В. С. Коняхин, С. Ф. Коняхин
Влияние параметров контуров межфазного замыкания на электромагнитные процессы в
трехфазном инверторе систем электроснабжения ЛА
В статье рассмотрены и проанализированы структуры контуров, образующихся при
межфазном замыкании в трехфазных инверторов и показано их влияние на процессы
нарастания перенапряжений на выходах питающих их преобразователей. Приведенные
результаты анализа структур контуров дают возможность разрабатывать
трехфазные инверторы с повышенной надежностью.
Ключевые слова: система электроснабжения летательных аппаратов, трехфазный
инвертор напряжения, аварийные режимы.
S. V. Averin, V. S. Koniahin, S. F. Koniahin
Effect of phase-to-phase short circuit loops parameters on electromagnetic processes in
three-phase inverter for aircraft power supply systems
The paper considers structures of current loops that formed in the course of phase-to-phase
short circuit and shows its effect on overvoltage rise processes at their supply rails. The given
results of current loops structures analysis make it possible to design three-phase inverters with
higher reliability.
Key words: flying vehicle electric power supply system, three-phase voltage inverter,
emergency modes.
А. А. Гуров, С. Н. Бродников, Р. Н. Буланов, П. П. Лукашов
Современное состояние и тенденции развития систем автономного электроснабжения
наземных подвижных объектов
Рассматриваются современные тенденции проектирования автоматизированных
систем автономного электроснабжения объектов специальной техники в процессе
модернизации, обусловленной ростом требований потребителей к электропитанию.
Основное внимание уделено выбору структуры системы в зависимости от используемого
рода тока.
Ключевые слова: система автономного электроснабжения, преобразовательные
устройства, конвертор напряжения, модернизация систем электроснабжения.
A. A. Gurov, S. N. Brodnikov, R. N. Bulanov, P. P. Lukashov
State of the art and development trends of off-line electric power supply systems for
ground vehicles
The paper considers recent trends of off-line automated electric power supply systems for
purpose-built machinery in the course of upgrading stipulated by power consumers growing
requirements for electric power quality. The emphasis is on system structure selection depending
on a used type of current.
Key words: autonomous power supply system, converter units, converter, modernization of
power supply systems.
С. В. Аверин, В. В. Крючков, Ю. Г. Следков
Трехфазный транзисторный преобразователь частоты для систем электрооборудования
летательных аппаратов
Рассмотрен трехфазный транзисторный преобразователь частоты (ТТПЧ), основой
которого является трехфазный мостовой инвертор в режиме двухуровневой
синусоидальной широтно-импульсной модуляции (ШИМ-СИН-2), предназначенный для
работы в составе как бортового, так и наземного электрооборудования летательных
аппаратов (ЛА). Подобные устройства необходимы для обеспечения питания бортовых и
33
наземных потребителей систем электрооборудования трехфазным синусоидальным
напряжением стабильной частоты.
Ключевые слова: система электрооборудования, преобразователь частоты,
трехфазный транзисторный мостовой инвертор, спектральный состав, коэффициент
гармоник, выходной фильтр.
S. V. Averin, V. V. Kryuchkov, U. G. Sledkov
Three-Phase Cycloconverter for Flying Vehicles Electric Power Systems
The paper presents three-phase transistor cycloconverter, based on three-phase transistor
bridge inverter operating in two-level sinusoidal pulse-width modulation (SPWM-2) designed for
either on-board or nonflying aircraft electronic and electromechanical equipment. Such
cycloconverters are absolutely necessary to provide on-board and ground consumers of
electrical energy with three-phase sinusoidal voltage of constant frequency.
Key words: electric power system, cycloconverter, three-phase transistor bridge inverter,
frequency content, total harmonic distortion, output filter.
Д. С. Силкин, В. П. Падеров
Определение номиналов элементов снабберных цепей для тиристоров в составе инвертора
тока для печи индукционной плавки
В статье приведены результаты моделирования инвертора тока в программе Saber с
помощью физической кусочно-зарядовой модели тиристора scr2, использующей
физические параметры полупроводниковой структуры. Из результатов моделирования
были получены графики зависимостей перенапряжений на тиристорах от номиналов
элементов снабберных цепей и разброса заряда обратного восстановления самих
приборов в последовательном соединении. Были определены значения сопротивлений и
емкостей снаббера для данного инвертора тока, обеспечивающие защиту от
перенапряжений.
Ключевые слова: тиристор, последовательное соединение, инвертор тока,
перенапряжение, определение номиналов снабберной цепи.
D. S. Silkin, V. P. Paderov
Snubber circuits rated values evaluation for thyristors as parts of current-source inverter
for induction melting furnace
The article presents modeling results of a current-source inverter with the aid of a physical
lumped-charge thyristor model scr2 using physical parameters of semiconductor structures.
Graphic dependences of thyristors overvoltages from snubber circuit elements rated values as
well as variation of reverse recovery charge of devices in serial connection were obtained from
simulation results. The values of snubber resistance and capacitance values providing a surge
protection were calculated for this current-source inverter.
Keywords: thyristor, serial connection, current-source inverter, overvoltage, snubber circuit
rated values determination
С. Б. Резников, В. В. Бочаров, А. В. Лавринович, И. А. Харченко
Унифицированно-модульный синтез силовых интегральных схем многофункциональных
импульсных преобразователей для авиационно- космических комбинированных систем
электроснабжения
переменно-постоянного
тока
(Цикл
статей).
Часть
1.
Унифицированные базовые модули обратимых импульсных конверторов с
промежуточным индуктивным накопителем
Унифицировано – модульный синтез статических преобразователей, в частностивторичных источников питания, регуляторов, стабилизаторов и др. является наиболее
перспективной технологией в области практической силовой электроники транспортных
средств. Особую роль он играет в авиационно-космических бортовых системах
электроснабжения
(СЭС) с повышенными
требованиями
к
надежности,
взаиморезервированию (живучести), контроле- и ремонтопригодности (с учетом
34
вынужденных простоев транспорта), массо- габаритным и энергетическим
показателям, качеству электроэнергии и ЭМС, элементной и схемотехнической
преемственности и возможности гибкого варьирования установленной мощности
(модульно-масштабируемая архитектура).
Авторами предлагается цикл статей с указанным в заголовке общим названием,
посвященных нетрадиционным схемотехническим решениям при создании основных
унифицированных базовых модулей для дальнейшего синтеза силовых интегральных схем
(СИС)
обратимых
(двунаправленных)
многофункциональных
импульсных
преобразователей (МИП): непосредственных и каскадно-трансформаторных, с
промежуточными
трансреакторными
демодуляторами-накопителями
и
др.
Предлагаемые схемотехнические решения являются результатом многолетних научноисследовательских работ, проведенных с участием авторов в МАИ совместно с
ведущими авиационно- космическими предприятиями и защищены приоритетом РФ.
Цикл статей предназначен для разработчиков комбинированных автономных систем
электроснабжения постоянно–переменного тока “полностью электрифицированных
самолетов”, а также представляется интересным для широкого круга специалистов в
области транспортной силовой электроники.
Ключевые слова: полностью электрифицированный самолет, обратимый
преобразователь, бортовая система электроснабжения, многофункциональные
импульсные преобразователи.
S. B. Reznikov, V. V. Bocharov, A. V. Lavrinovich, I. A. Kharchenko
Unified-modular synthesis of power ICs for multifunctional SMPCs for aerospace
combined AC-DC electrical power systems (Series of articles). Part 1. Unified basic
modules of reversible SMPCs with intermediate inductive energy storage device
Unified-modular synthesis of static converters, particularly secondary power supplies
regulators, stabilizers, etc. is the most promising technology in the field of transportation
vehicles power electronics. It plays special part in aerospace onboard power supply systems
with high requirements for reliability, survivability, control, and serviceability (taking into
account transport downtime), weight, dimensions and energy performances, power quality and
EMC, components and circuit continuity as well as flexibility of varying the installed capacity
(modular, scalable architecture).
The authors offer a series of articles with the general title name dedicated to non-traditional
circuit engineering solutions when creating unified basic modules for further synthesis of power
integrated circuits. Proposed circuit solutions are the result of years of research work carried
out with the participation of the authors from MAI in cooperation with leading aerospace
companies and are protected by the priority of the Russian Federation.
This series of articles is intended for developers of AC–DC off-line power supply systems for
“All Electric Aircraft” and appeals to a wide range of experts in the field of transportation
power electronics.
Key words: all electric aircraft, reversible converter, onboard power system, multifunctional
impulse converters
С. В. Федоров, Л. Э. Рогинская, А. В. Бондарев
Влияние алгоритмов формирования выходного напряжения системой управления на
качественные показатели матричного преобразователя частоты
converter
В статье производится систематизация существующих алгоритмов модуляции и
систем управления, реализующих данные алгоритмы. Проводится оценка алгоритмов
модуляции по критерию минимума несинусоидальности (коэффициента гармоник)
выходного напряжения. Приводятся результаты сравнения алгоритмов формирования
выходного напряжения.
35
Ключевые слова: матричный преобразователь частоты, циклическое переключение,
широтно-импульсная модуляция, гармонический анализ выходного напряжения.
S. V. Fedorov, L. E. Roginskaya, A. V. Bondarev
The impact of output voltage algorithms generation by control system on the quality
indicators of matrix frequency converter
This article systematizes the existing modulation algorithms and control systems that
implement these algorithms. The estimation of modulation algorithms is performed on the basis
output voltage anharmonicity minimum criterion (THD). The results of the output voltage
generating algorithms comparison are given.
Key words: matrix converter frequency, cycle, pulse-width modulation, harmonic analysis of the
output voltage.
С. В. Федоров, Л. Э. Рогинская, А. В. Бондарев
Способ формирования выходного напряжения двенадцатифазно-однофазного
непосредственного преобразователя частоты на основе цифрового квантования
В представлен способ формирования выходного напряжения двенадцатифазнооднофазного непосредственного преобразователя частоты на основе цифрового
квантования. Проводится оценка данного способа по критерию минимума
несинусоидальности (коэффициента гармоник) выходного напряжения.
Ключевые слова: непосредственный преобразователь частоты, цифровое
квантование, гармонический анализ выходного напряжения.
S. V. Fedorov, L. E. Roginskaya, A. V. Bondarev
Twelve-phase-single-phase direct frequency converter output voltage formation method
based on digital quantization
This article presents a twelve-phase-single-phase direct frequency converter output voltage
formation method based on digital quantization. Evaluation of this method according to the of
minimum non-sinusoidal output voltage criterion (THD) is carried out.
Key words: direct frequency converter, digital quantization, harmonic analysis of the output
voltage.
В. П. Феоктистов, Ю. Ю. Чуверин, В. А.Шаров, Д. В.Назаров
Плавное регулирование магнитного потока тяговых электродвигателей постоянного тока
последовательного возбуждения
В тяговых электроприводах с двигателями постоянного тока широко используют
регулирование магнитного потока. Это облегчает управление поездом, особенно в зоне
высоких скоростей, но применяемая система регулирования предполагает использование
небольшого числа ступеней для изменения соотношения тока обмоток возбуждения и
тока якорных обмоток. На мотор-вагонных электропоездах постоянного тока обычно
предусматривают три таких ступени, а на пассажирских электровозах – пять. При
этом
усложняется
управление
электроприводом
и
ухудшаются
условия
функционирования тягового двигателя.
Для исключения этих недостатков предложено плавное регулирование магнитного
потока при помощи импульсного преобразователя. Этот преобразователь может быть
выполнен на базе силового транзистора, включенного параллельно резистору в цепи
шунтирования обмотки возбуждения. Любой диапазон регулирования в такой схеме
обеспечивается изменением коэффициента заполнения преобразователя.
Показано, что такая система управления обеспечивает нелинейную
регулировочную характеристику непрерывного типа (без разрывов первого и второго
рода). Приведена рекомендация по переходу к схеме с линейной регулировочной
характеристикой.
36
Импульсное регулирование ведет к пульсациям тока в обмотках возбуждения
двигателей. Расчет этих пульсаций выполнен на основе теории электрических цепей для
квазистационарного режима работы тягового электропривода.
Соответствующий
электромагнитный
процесс
описан
линейным
дифференциальным уравнением первого порядка, которое соответствует второму
закону Кирхгофа. Для его решения введены допущения, позволяющие перейти к линейному
алгебраическому
уравнению.
Его
решение
соответствует
пульсационной
характеристике, в качестве которой принята зависимость размаха пульсаций тока от
коэффициента заполнения импульсного цикла.
Указанные характеристики рассчитаны для электропоезда ЭД4М при модернизации его
с установкой импульсного преобразователя в цепи шунтирования обмоток возбуждения в
каждом моторном вагоне. Обоснована рекомендация по усовершенствованию тягового
электропривода с двигателями постоянного тока.
Ключевые слова: тяговые электродвигатели, регулирование магнитного потока,
постоянный ток, импульсный преобразователь, автоматическое регулирование.
V. P. Feoktistov, Y. Y. Chuverin, V. A.Sharov, D. V.Nazarov
Smooth control of magnetic flux for traction DC motors with series excitation
Traction DC motor drives extensively use magnetic flux regulation. It simplifies train control,
in particular in high speed area. But such control system assumes small number of steps to alter
the ratio of excitation and armature windings currents. With motor coach DC electric train three
such steps are provided, and with passenger electric locomotive – five. With this, electric motor
drive control becomes more complicated, and traction engine operation conditions deteriorate.
To eliminate these disadvantages the paper suggests smooth control of magnetic flux with
switched mode converter. This converter can be based on power transistor in parallel with
resistor in excitation winding bypassing circuit. Any desirable control range in such structure is
provided by a duty ration of the converter.
It is shown that such control system provides non-linear regulating characteristic of
continuous type (without ordinary and non-removable discontinuity). The authors give
recommendation on transition to the structure with linear regulating characteristic.
Pulse control leads to current ripples in motor excitation winding. Evaluation of these current
ripples was made based on electric circuit theory for traction drive quasi-stationary operating
mode.
Corresponding electromagnetic process is described by first-order linear differential
equation, which complies with KVL. To solve it we introduce suppositions that allow transition
to linear algebraic equation. Its solution conforms to oscillatory response, represented by the
current ripples magnitude dependence from pulse cycle duty ratio.
The abovementioned characteristics were calculated for the electric train during its upgrading
by switched mode converter installation in excitation winding bypassing circuit in every motor
coach. The paper also validates the recommendations on traction DC motor drive improvement.
Keywords: traction electric motors, magnetic flux regulation, direct current (DC), chopper
converter, automatic regulation.
Е. В. Машуков, Г. М. Ульященко, К. В. Куликовский
Эффективность методов индикации аварийных дуговых разрядов в авиационных системах
постоянного тока
В статье рассмотрены методы индикации электрического дугового разряда, описаны
проблемы ликвидации. Каждому из рассмотренных методов дана оценка
эффективности, а также рассмотрена возможность их применения на борту ЛА.
Ключевые слова: авиационная система электроснабжения, коммутационно-защитная
аппаратура, центр управления нагрузкой, электрический дуговой разряд.
E. V. Mashukov, G. M. Uliaschenko, K. V. Kulikovskiy
Emergency arc discharges indication methods effectiveness for aircraft DC systems
37
The paper considers arc discharges indication methods and describes problems of liquidation
of these discharges. It also analyses effectiveness of each method as well as possibilities of their
realization on board an aircraft.
Key words: aircraft power supply system, switching and protection equipment, loads control
center, electric arc discharge.
В. М. Бардин, А. В. Пивкин
К вопросу об электромагнитной совместимости силовых преобразовательных устройств
на полупроводниковых приборах
Все электрические аппараты бытового и производственного назначения должны
удовлетворять требованиям международных или национальных стандартов по
электромагнитной совместимости (ЭМС). Для этого проводятся соответствующие
сертификационные испытания в аттестованных лабораториях. Большинство
предприятий-изготовителей электротехнических и радиоэлектронных аппаратов таких
лабораторий не имеют, поэтому приходится обращаться к сторонним организациям и
нести соответствующие немалые финансовые издержки. Сократить издержки можно
путем проведения предварительной оценки возможного спектрального состава и
энергетического уровня электромагнитных помех (ЭМП), создаваемых аппаратом.
Ключевые слова: электромагнитная совместимость, инверторный сварочный
аппарат, кондуктивные помехи.
Bardin V. M. Pivkin A. V.
On electromagnetic compatibility of converters based on semiconductor devices
All electrical equipment either household or industrial purpose should comply with
international or national standards for electromagnetic compatibility (EMC). With this end in
view, one should carry out appropriate certification tests in special laboratories. The majority of
manufacturers of electric and radio-electronic devices do not have such laboratories at their
disposal. Thus they have to turn to external organizations and bear appropriate significant
expenses. One can cut down these expenses by way of preliminary estimation of possible
harmonic content and energy level of electromagnetic interference (EMI) generated by such
equipment.
Key words: electromagnetic compatibility, inverter welding machine, conductive interference
А. В. Вахничев
Проектирование бортовой кабельной сети летательных аппаратов с применением
современных средств автоматизированного проектирования
В настоящее время создание таких сложных и высокотехнологичных изделий, как ЛА,
немыслимо без применения систем автоматизированного проектирования. В статье
описаны подходы к проектированию бортовой кабельной сети (БКС) летательных
аппаратов (ЛА), с применением современных средств автоматизированного
проектирования (САПР) для разработки бортовой кабельной сети. При работе над этой
статьей был проведен анализ существующих подходов к проектированию бортовой
кабельной сети летательных аппаратов, а также представленное на рынке САПР
специализированное
программное
обеспечение.
Применение
современных
электротехнических CAD систем, 3D CAD/CAE/CAM систем высокого уровня и PDMсистем для решения задач управления проектом, позволят построить современную
сложную бортовую кабельную сеть современного летательного аппарата, отвечающую
всем требованиям, предъявляемым к авиационной технике.
Ключевые слова: летательный аппарат, система электроснабжения, бортовая
кабельная сеть, электрическая энергия, проектирование, монтаж электрических
жгутов, программное обеспечение, 3D моделирование, электрифицированная система,
САПР, бортовое радиоэлектронное оборудование, потребитель электроэнергии.
Vakhnichev Aleksey
38
Design of aircraft onboard cable network using modern CAD facilities
Creation of complex and high-tech products such as aircraft is unconceivable without use of
design automated facilities. In this article the approach to design of aircraft onboard cable
network are covered, with usage of current design automated facilities (CAD systems). Existing
approaches to design of aircraft onboard cable network were analyzed along with commercially
available CAD software. Application of current electrotechnical CAD systems, high-level 3D
CAD/CAE/CAM systems and PDM-systems for project management allows modern aircraft
onboard cable network to be designed meeting all modern requirements for aircraft systems.
Key words: , aircraft electrical power supply system, onboard cable network, electric power,
design, bundled cables mounting, software, 3D modeling, electrified system, all-electric system,
CAD system, avionics, consumer of electric power
ПСЭ № 57
Кафедре “Микроэлектронные электросистемы” МАИ – 70 лет
The Department of Microelectronic Electrical Systems at MAI Celebrates its 70-th Aniversary
Ю. Н. Либенко
Вдруг откуда ни возьмись, появилась …
Совершенно неожиданно, как снег зимой и ливни с жарой летом, как принято во
многих русских народных сказках: “Вдруг, откуда ни возьмись, появилась …” проблема,
именуемая “импортозамещением”. В статье в непринужденной форме (другую для
нынешнего ее состояния трудно себе представить) специалистам предлагается
обсудить совсем не сказочную и очень непростую проблему, связанную, как с основами
создания современных устройств силовой электроники, так и практически любой
радиоэлектронной аппаратуры для всех направлений ее применения и, прежде всего, для
решения оборонных задач.
Ключевые слова: импортозамещение, унификация, элементная база, силовой
электронный модуль, уровень разукрупнения, устройства силовой электроники,
радиоэлектронная аппаратура.
U. N. Libenko
Out of a clear blue sky there came …
All of a sudden like snow in winter and rainstorm with heat in summer as is customary to say
in many Russian folktales: “Out of a clear blue sky there came …:” a problem of “import
substitution”. In this article the author in easy form (other form is difficult to imagine for its
present situation) suggests the specialists to discuss absolutely non-fairytale and non-simple
problem associated with either basics of modern power electronics design, or practically with
any general purpose radio-electronic equipment implementation trends and in the first place for
defense problems solution.
Key words: import substitution, unification of products, element base, power electronic
module, level of disaggregation, power electronic devices, communications electronics
equipment
С. В. Аверин, В. В. Крючков И. М. Коваленко, Д. А. Шевцов
Модель двухфазного гибридного биполярного шагового двигателя для бортового
электропривода следящих систем
В статье представлена SPICE модель двухфазного гибридного двигателя с биполярной
конфигурацией обмоток, которая позволяет с достаточной точностью анализировать
электрические и электромеханические процессы в системе шагового электропривода.
Цель статьи – создание Spice модели гибридного биполярного шагового двигателя на
основе системы уравнений, описывающих шаговый электропривод. Разработанная
39
модель позволяет исследовать динамические свойства шагового электропривода как в
полношаговом, так и в микрошаговом режимах работы.
Ключевые слова: шаговый двигатель, гибридный шаговый двигатель, шаговый
электропривод, компьютерное моделирование, Spice model.
S. V. Averin, V. V. Kryuchkov, I. M. Kovalenko, D. A. Shevtsov
Model of two-phase hybrid bipolar stepper motor for onboard servo system electric drive
The article presents SPICE model of the two-phase hybrid stepper motor with bipolar
winding configuration, which allows analysis of electrical and electromechanical features of a
step electric drive with reasonable accuracy. The objective of the article aims at stepper motor
SPICE model developing based on set of equations describing step electric drive. The developed
model allows analyze stepper drive dynamic behavior step electric drive in both full-stepping
and micro-stepping modes.
Key words: stepper motor, hybrid stepper motor, step electric drive, computer simulation, Spice
model.
Хлаинг Мин У, Г.С. Мыцык
Сопоставительный анализ вариантов шестифазного вентильного генератора
Представлены результаты сопоставительного анализа 4-х вариантов выполнения
вентильного генератора (ВГ) с пульсностью выпрямленного напряжения 12. Показано
преимущество двухканальной структуры ВГ с суммированием выходных токов каналов с
помощью двухобмоточного трансфильтра. В качестве оценочного показателя
использована габаритная (расчетная) мощность электрической машины. Задача решена
на основе использования имитационного компьютерного моделирования.
Ключевые слова: электрическая машина, 6-фазная несимметричная система
напряжений, выпрямление, трансфильтр, варианты решений, габаритная мощность,
параметрические соотношения, компьютерное моделирование.
Hlaing Min Oo, G. S. Mytsyk
Comparative analysis of six-phase contactless DC generator versions
The paper presents the results of comparative analysis of four versions of contactless DC
generator with 12 pulse number rectified voltage. It also shows the advantage of such generators
with two-channel structures and summing up output currents by two winding trans-filter. We
used rated (calculated) power of an electric motor as an estimated figure. The problem is solved
by means of computer simulation.
Keywords: electric machine, 6-phase unsymmetrical voltage system, rectifying, trans-filter,
candidate solution, rated power, parametric relation, computer simulation.
Хлаинг Мин У
Целью исследования является получение зависимостей массы дросселей переменного и
постоянного тока от их интегрального показателя энергии – GL = f(WL). Данная
информация необхоДма при системном проектировании различного рода
электротехнических комплексов, в которых применяются Г-образные LC фильтры, а ее
использование обеспечивает значительно большую оперативность решения
поставленной задачи. Методологической основой для ее решения послужили известные
работы.
Ключевые слова: дроссель индуктивности, фильтр, энергия, масса, минимизация,
оперативная оценка, системное проектирование.
Hlaing Min Oo
Interrelation of AC and DC inductors mass with their energy
The purpose of this research is to obtain the dependence of the mass of AC and DC inductors
on their integral energy index GL = f(WL). This information is essential for the systematic design
of different types of electro-technical complexes, where L-section LC filters are used, while its
implementation provides greater operability to solve the given problem. We used well-known
40
works as a methodological basis.
Keywords: inductor choke, filter, energy, mass, minimization, operational estimation,
systematic design.
В. П. Климов, А. В. Демьянов, С. Р. Климова, В. Н. Смирнов
Мультимодульная система суммирования мощностей генераторов переменного тока
Рассматриваются вопросы суммирования мощностей маломощных генераторов
переменного тока на основе бустерных преобразователей, формирующих шину
постоянного тока высокого напряжения.
Ключевые слова: корректор коэффициента мощности, бустер, преобразователь,
генератор переменного тока, мощность, система управления.
V. P. Klimov, A. V. Demyanov, C. R. Klimova, V. N. Smirnov
Multi-module system for AC generators power addition
The paper considers questions of low-power AC generators power addition on the basis of
booster converters that form high DC voltage bus.
Key words: power factor corrector, booster, converter, AC generator, power, control system.
Б. А. Глебов, В. А. Жигачев
Мостовой резонансный DC/DC-преобразователь с фазовым управлением силовыми
транзисторами
Для резонансных DC/DC-преобразователей характерна плавность изменения во
времени токов, протекающих по обмоткам силового трансформатора, передающего
энергию от источника питания в нагрузку. Этим обусловливается “мягкий характер”
коммутационных процессов в силовых транзисторах, коммутирующих ток первичной
обмотки, а также в вентильных элементах, выпрямляющих ток вторичной обмотки.
Как следствие, достигаются низкие значения потерь энергии в силовых транзисторах и
вентильных элементах, возникающих на интервалах коммутации, а также низкие
значения энергии импульсных помех. Эти качества делают резонансные DC/DCпреобразователи привлекательными для применения.
Обычно в двухтатктных схемах резонансных DC/DC-преобразователей регулирование
энергии, передаваемой в нагрузку, осуществляется путем изменения частоты
коммутации силовых транзисторов [1, 2]. Использование фазового способа управления
силовыми транзисторами в мостовом резонансном DC/DC-преобразователе позволяет в
дополнение к указанным выше свойствам схемы получить ряд новых положительных
качеств, которые рассматриваются в данной работе.
Ключевые слова: мостовой резонансный преобразователь, фазовое управление,
принцип работы
B. A. Glebov, V. A. Zhigachev
Full-bridge resonant DC/DC converter with power transistors phase control
Variation in time continuity is peculiar to resonant DC/DC converter currents flowing
through windings of power transformer transferring energy from power source to a load. This
stipulates the “soft character” of commutation processes in power transistors switching primary
winding current, as well as in gate elements that rectify secondary winding current. As a
consequence we can provide low values of pulse interferences. These features make resonant
DC/DC converters competitive for application.
As usual, in push-pall circuits of DC/DC resonant converters power transferred to a load is
controlled by varying switching frequency of power transistors [1, 2]. Implementing phase
control method of power transistors for full-bridge resonant DC/DC converter in addition to
above mentioned features allows obtaining a number of new positive features, presented in this
article.
Key words: bridge resonant converter, phase shift control, operating principals.
41
Н. А. Калистратов, Н. П. Митяшин
Моделирование двухконтурной системы стабилизации выходного напряжения источника
питания замедляющей системы мощных ламп бегущей волны
Рассмотрена новая схема стабилизирующего источника питания замедляющей
системы мощных ламп бегущей волны, отличающаяся от традиционных схем наличием
дополнительного контура стабилизации. Произведено сравнение предлагаемой и
традиционной схем методом математического моделирования. Доказывается
преимущества предлагаемой схемы по сравнению с традиционной по качеству
переходного процесса и отсутствию автоколебательных режимов.
Ключевые слова: источник питания, лампа бегущей волны, качество переходного
процесса, перерегулирование, автоколебания, обратная связь, стабилизация,
нелинейность.
N. A. Kalistratov, N. P. Mityashin
Simulation of two-loop output voltage stabilization system for retarding system power
source feeding high-power TWTs
The paper considers a new structure of stabilizing power source for high-power TWT
retarding system. It differs from conventional structures in that presented structure has an
additional stabilizing loop. We compared the proposed and conventional structures by
mathematical modeling, and proved that proposed structure has advantages over traditional
ones in transient performance and absence of self-oscillating modes.
Key words: power supply, traveling wave-tube, transient performance, overshoot, selfoscillations, feedback, stabilization, nonlinearity.
В. Г. Еременко, Д. О. Варламов, А. А. Лавриков
Моделирование устройства балансировки напряжений с коммутируемым конденсатором
на каждую пару последовательно соединенных Li-Ion аккумуляторов в программе PSpice
В статье рассмотрена модель устройства балансировки напряжений, в котором на
каждую пару Li-Ion аккумуляторов в батарее приходится один коммутируемый
конденсатор. Приведен сравнительный анализ результатов моделирования различных
конденсаторных устройств балансировки напряжений в программе PSpice.
Ключевые слова: устройство балансировки напряжений, коммутируемый
конденсатор, моделирование в PSpice, аккумуляторная батарея.
V. G. Eremenko, D. O. Varlamov, A. A. Lavrikov
PSpice simulation of single-tiered voltage balancer with switched capacitor for each pair of
series-connected Li-Ion batteries
The article describes a model of a single-tiered voltage balancer switched capacitor for LiIon battery devices. It also presents the results of comparative analysis of various capacitor
voltage balancers simulation using PSpice.
Key words: balancer, switched capacitor, PSpice simulation, battery.
С. Б. Резников, В. В. Бочаров, А. В. Лавринович, И. А. Харченко
Унифицированно-модульный синтез силовых интегральных схем многофункциональных
импульсных преобразователей для авиационно- космических комбинированных систем
электроснабжения переменно-постоянного тока. Часть 2. Унифицированные базовые
модули обратимых выпрямительно-инверторных преобразователей с корректором
коэффициента мощности и накопительно-демодулирующими реакторами)
S. B. Reznikov, V. V. Bocharov, A. V. Lavrinovich, I. A. Kharchenko
Unified-modular synthesis of power ICs for multifunctional SMPCs for aerospace
combined AC-DC electrical power systems. Part 2. Unified basic modules of reversible
rectifying and inverting converters with power factor correction with storage and
demodulating reactors
42
Унифицировано – модульный синтез статических преобразователей, в частности –
вторичных источников питания, регуляторов, стабилизаторов и др. является наиболее
перспективной технологией в области практической силовой электроники транспортных
средств. Особую роль он играет в авиационно-космических бортовых системах
электроснабжения
(СЭС) с повышенными
требованиями
к
надежности,
взаиморезервированию (живучести), контроле- и ремонтопригодности (с учетом
вынужденных простоев транспорта), массо- габаритным и энергетическим
показателям, качеству электроэнергии и ЭМС, элементной и схемотехнической
преемственности и возможности гибкого варьирования установленной мощности
(модульно-масштабируемая архитектура).
Цикл статей предназначен для разработчиков комбинированных автономных систем
электроснабжения постоянно- переменного тока “полностью электрифицированных
самолетов”, а также представляется интересным для широкого круга специалистов в
области транспортной силовой электроники.
Ключевые слова: управляемый выпрямитель, корректор коэффициента мощности,
обратимый преобразователь, многофункциональный преобразователь, накопительнодемодулирующий реактор, понижающий преобразователь, повышающий
преобразователь, понижающе-повыщаюзий преобразователь.
Unified-modular synthesis of static converters, particularly secondary power supplies
regulators, stabilizers, etc. is the most promising technology in the field of transportation
vehicles power electronics. It plays special part in aerospace onboard power supply systems
with high requirements for reliability, survivability, control, and serviceability (taking into
account transport downtime), weight, dimensions and energy performances, power quality and
EMC, components and circuit continuity as well as flexibility of varying the installed capacity
(modular, scalable architecture).
This series of articles is intended for developers of AC–DC off-line power supply systems for
“All Electric Aircraft” and appeals to a wide range of experts in the field of transportation
power electronics.
Key words: controlled rectifier, power factor corrector, reversible converter, multifunctional
converter, storage and demodulate inductor, buck converter, boost converter, buck-boost
converter.
ПСЭ № 58
Б. А. Глебов, В. А. Жигачев
Оптимизация мостового резонансного DC/DC-преобразователя с фазовым управлением
силовыми транзисторами.
Для резонансных DC/DC-преобразователей желательно, чтобы в режиме
максимальной выходной мощности устройства частота коммутаций силовых
транзисторов совпадала бы с резонансной частотой последовательной LC-цепи, через
которую первичная обмотка трансформатора подключена к выходу транзисторной
схемы, обеспечивающей коммутацию тока в этой обмотке. В этом случае запирание
транзисторов происходит при токе, который равен току намагничивания первичной
обмотки.
Соответствующим
выбором
параметров
трансформатора
ток
намагничивания обычно устанавливается так, чтобы он отвечал двум условиям. С одной
стороны, максимальное значение тока намагничивания должно быть существенно
меньше амплитудного значения тока, которому пропорциональна мощность,
передаваемая трансформатором. Тем самым снижаются коммутационные потери при
запирании силовых транзисторов. С другой стороны, ток намагничивания должен быть
столь значительным, чтобы запас энергии в трансформаторе и в магнитном накопителе
энергии LC-цепи был достаточен для того, чтобы отпирание силовых транзисторов
происходило бы при нуле напряжения на них (режим Zero Voltage Switching – ZVS). Этим
43
обусловливается незначительность мощности коммутационных потерь при отпирании
[1].
Применение фазового управления транзисторами мостового резонансного DC/DCпреобразователя [2] при условии соответствующего изменения топологии схемы дает
возможность осуществлять регулирование мощности в нагрузке при вариации ее
напряжения и тока в диапазоне от нуля до максимума, обеспечивая режим ZVS во всем
диапазоне регулирования. При этом ток намагничивания первичной обмотки силового
трансформатора может быть минимизирован (снижен практически до нуля). Описанию
модифицированной схемы DC/DC-преобразователя и ее характеристик посвящена
данная работа.
Ключевые слова: мостовой резонансный преобразователь, фазовое управление,
снижение коммутационных потерь, переключение в нуле напряжения, переключение в
нуле тока
B. A. Glebov, V. A. Zhigachev
Optimization of a Full-Bridge Resonant DC/DC Converter with Power Transistors
Phase Control
For resonant DC/DC-converters it is desirable that at maximum output load, power transistor
switching frequency corresponds to the resonance frequency of the serial LC-circuit. In this
case, transistors’ switching off occurs at a current which is equal to the magnetizing current of
the primary winding. Appropriate choice of parameters of the transformer magnetizing current
is normally set so that it meets two conditions. On one hand, the maximum value of the
magnetizing current must be substantially lower than its peak value, which is proportional to the
power transmitted by the transformer. This reduces switching off losses of power transistors. On
the other hand, the magnetizing current should be sufficient that the energy stored in the
transformer and the magnetic energy of LC-circuit was enough to ensure, that power transistors
would switch on at zero voltage across them (Zero Voltage Switch - ZVS). Thus low power losses
of transistors’ switching on achieved.
Phase control application for power transistors of a full-bridge resonant converter under
conditions of appropriate changes in schematic topology allows load power regulation with load
current and voltage variations in the range from zero to maximum. Wherein the magnetizing
current of the power transformer primary winding can be minimized (reduced to practically
zero). This article describes the modified circuitry of DC/DC-converter and its performance.
Key words: bridge resonant converter, phase shift control, reducing switching power losses,
ZVS, ZCS.
П. А. Воронин, И. П. Воронин, Н. П. Щепкин
Исследование энергии динамических потерь на интервалах установления стационарных
состояний IGBT: Часть 1. Жесткая коммутация и коммутация с демпфирующими цепями.
В работе представлено исследование энергии динамических потерь в NPT – IGBT с
учетом процессов установления стационарных состояний. Показано, что применение
демпфирующих цепей обеспечивает эффективное снижение энергии динамических
потерь на быстрых фронтах и практически не влияет на величину дополнительных
потерь, рассеиваемых в ключе на интервалах динамического насыщения и остаточного
тока.
Ключевые слова: энергия динамических потерь, динамическое насыщение, остаточный
ток, силовой ключ, транзистор, демпфирующая цепь.
P. A. Voronin, I. P. Voronin, N. P. Shchepkin
Analysis of dynamic energy losses at the settling intervals of IGBT: Part 1. Hard switching
and switching with snubbers
This article presents a research of dynamic energy losses in NPT - IGBT with account for the
process of stationary states settling. It is shown that the implementation of snubber circuits
44
provides effective reduction of energy losses of fast dynamic fronts and practically has no effect
on the value of the additional losses on the intervals of dynamic saturation and tail current.
Key words: dynamic energy loss, dynamic saturation, tail current, power switch, transistor,
snubber.
П. А. Воронин, И. П. Воронин, Н. П. Щепкин
Исследование энергии динамических потерь на интервалах установления стационарных
состояний IGBT. Часть 2. Активное разделение фронтов
В работе представлено исследование энергии динамических потерь в NPT – IGBT при
активном разделении фронтов тока и напряжения. Показано, что для снижения
минимального уровня динамических потерь наравне с активным разделением фронтов
необходимо уменьшать скорость нарастания тока ключа при его отпирании и скорость
нарастания напряжения на ключе при его запирании.
Ключевые слова: энергия динамических потерь, фронт тока, фронт напряжения,
силовой ключ, транзистор, заряд.
P. A. Voronin, I. P. Voronin, N. P. Shchepkin
Analysis of dynamic energy losses at the settling intervals of IGBT: Part 2. Active fronts
partition
This article presents an analysis of dynamic energy losses in NPT – IGBT with active current
and voltage fronts partition. It is shown that for dynamic losses reduction it is necessary to
reduce current rise rate during the switch turn-on and voltage rise rate during its turn-off
together with active fronts partition.
Key words: dynamic energy loss, current front, voltage front, power switch, transistor,
charge.
Г. А. Белов
Влияние паразитных колебаний на КПД преобразователя в режиме прерывистых токов
Обосновано обобщенное дифференциальное уравнение в векторно-матричной форме,
описывающее паразитные колебания, возникающие в силовой части импульсных
преобразователей понижающего, повышающего и инвертирующего типов во время
бестоковой паузы в режиме прерывистого тока. Получены и проанализированы
выражения для расчета дополнительных потерь мощности и снижения КПД
преобразователя за счет этих колебаний, которые обусловливают дополнительные
ограничения при выборе параметров элементов силовой части.
Ключевые слова: импульсные преобразователи, режим прерывистого тока,
паразитные колебания, потери мощности, КПД.
G. A. Belov
The impact of parasitic oscillations on converter in discontinuous current mode efficiency
The article substantiates the generalized differential equation in vector-matrix form,
describing the parasitic oscillations that occur in the power stage of the buck, boost and buckboost switched converters during the dead time in the discontinuous current mode. The author
obtained and analyzed the expression for calculation of additional power loss and the efficiency
reduction of the converter due to these oscillations, which imposes additional constraints on the
parameters selection of the power stage elements.
Key words: switched mode converters, discontinuous current mode, parasitic oscillations,
power losses, efficiency.
Р. Л. Горбунов, Г. И. Посконный
Сравнительный анализ качества выходного напряжения понижающего преобразователя
переменного напряжения и трехфазного автономного инвертора напряжения
В статье представлены результаты сравнения качества выходного фазного
напряжения понижающего преобразователя переменного напряжения (ППН) при
45
широтно-импульсном способе регулирования и автономного инвертора напряжения
(АИН) при синусоидальной ШИМ. Сравнение выполнено по спектральному составу,
коэффициентам гармонических составляющих, суммарному коэффициенту
гармонических составляющих (коэффициенту гармоник) и интегральному коэффициенту
гармоник. Установлено, что качество выходного напряжения ППН в диапазоне
регулирования γ = 0,9 ±10% выше, чем у АИН по всем рассмотренным показателям.
Результаты теоретического анализа согласуются с результатами компьютерного
моделирования.
Ключевые слова: понижающий преобразователь переменного напряжения,
автономный инвертор напряжения, качество напряжения, коэффициент гармоник,
интегральный коэффициент гармоник, ШИР, СШИМ
R. L Gorbunov, G. I. Poskonnyy
Comparative Analysis of Output Voltage Quality of AC Buck Converter and Off-Line
Three-Phase Voltage Source Inverter
The paper is focused on output voltage quality analysis for two types of converters: AC Buck
converter with equal time-ratio control and Voltage Source Inverter (VSI) with sinusoidal PWM.
Comparative analysis was performed considering harmonic composition, harmonic distortion
factors, total harmonic distortion (THD) factor and weighted THD factor. It was deduced that in
the control range γ = 0,9±10% the output voltage quality of AC Buck converter is higher in
comparison to VSI at all considered characteristics.
Keywords: AC buck converter (AC chopper), voltage source inverter, voltage quality, THD,
weighted THD, equal time-ratio control, SPWM
В. С. Климаш, В. И. Тараканов
Способы включения трехфазного электрооборудования и их реализация
Рассматривается проблема бросков токов при включении трехфазных активноиндуктивных нагрузок и предлагаются новые способы их устранения. Производится
моделирование пусковых переходных процессов для схем соединения в треугольник, звезду,
звезду с нулевым проводом, либо групп нагрузок с различным сочетанием этих схем.
Реализация новых способов гибридными пускателями, в состав которых входят
электрический и электронный аппарат, позволит снизить электродинамические усилия
на электрооборудование и продлить срок его службы, устранить снижение напряжения
у соседних потребителей и уменьшить потери электроэнергии при включении и
выключении трехфазных нагрузок.
Ключевые слова: способ пуска, трехфазные активно-индуктивные нагрузки,
электрические и электронные пускатели, переходные процессы, Matlab.
V. S. Klimash, V. I. Tarakanov
Three-Phase Electric Equipment Turn-on Techniques and Their Implementation
The paper considers the problem of inrush currents in the process of three-phase activeinductive loads turn-on and new ways to eliminate them. Startup transients simulation was
carried out for the structures with Delta-type, Y-type, Y-type with neutral, or groups of loads
with combinations of such structures. Realization of new methods of the basis of hybrid starters
comprising electric and electronic apparatus will allow reducing electrical equipment
electrodynamic stresses and prolonging its operating time. It will also contribute to elimination
of voltage reduction on adjacent loads and reduce electric power losses during three-phase
loads turn-on and turn-off.
Keywords: (starting method, three-phase active-inductive loads, electrical and electronic
starters, transients, Matlab.
Л. Э.Рогинская, А. Р. Латыпов
Расширение частотного диапазона полупроводникового преобразователя на базе
многофункциональных трансформаторов (умножители частоты)
46
Индукционный нагрев, для осуществления которого применяются источники питания
повышенной частоты, широко используется в автомобильной, машиностроительной,
электронной, металлургической и других отраслях промышленности. Применение
индукционного нагрева оправдывается высокими показателями качества – большой
экономической выгодой, экологической чистотой процессов, концентрированной
передачей энергии. Во многом эти преимущества объясняются применением автономных
инверторов, которые являются основной частью индукционных установок повышенной
частоты. Однако в случае применения тиристорных преобразователей расширение
частотного диапазона довольно сложно. Причиной такого недостатка является рост
коммутационной нагрузки на силовые ключи с увеличением частоты переключения.
Одним из решений по устранению такого недостатка является каскадное включение
инвертора и ферромагнитного умножителя (учетверителя частоты).
Моделирование
каскадного
включения
тиристорного
преобразователя
и
ферромагнитного учетверителя выполнено математическом пакете Matlab-Simulink.
Тиристорный преобразователь выполнен на базе мостового симметричного резонансного
инвертора.
В результате моделирования установлена возможность совместной работы
тиристорного преобразователя и ферромагнитного учетверителя частоты. Определены
основные параметры схемы, обеспечивающие максимальную расчетную частоту.
Исследована зависимость выходного тока от напряжения питания.
Построенная модель установки позволяет получить на выходе 3 вида различных по
частоте напряжения: выходное напряжение преобразователя (f), удвоенная частота на
одном выходе (2f),учетверенная частота на втором выходе (4f). Таким образом
ферромагнитный умножитель (учетверитель) подсоединенный к полупроводниковому
преобразователю частоты является многофункциональным источником питания.
Ключевые слова: тиристорный преобразователь, ферромагнитный умножитель
(учетверитель), резонансный инвертор, каскадное включение, пакет Matlab-Simulink.
L. E.Roginskaya, A. R Latypov
Frequency range enhancement of semiconductor converter based on multifunctional
transformers (frequency multipliers)
Induction heating, which high frequency power supplies are meant for, is widely used in
automotive, mechanical engineering, electronics, metallurgy and other industries.
Implementation of induction heating is stipulated by high figures of merit – great economic
benefits, environmental cleanness of processes, concentrated energy transfer. In many ways,
these advantages are accounted for implementation of the off-line inverters, composing a major
part of the high frequency induction systems. However, in the case of thyristor converters the
frequency range enhancement rather is difficult. The reason for this shortcoming is the growth of
the switching load of power switches with the increase of switching frequency. One of the
solutions to remove this disadvantage is a cascade connection of the inverter and the
ferromagnetic multiplier (quadrupler frequency).
Simulation of the cascade connection of thyristor converter and ferromagnetic quadrupler
was carried out in MATLAB-Simulink. Thyristor converter is represented on the basis of fullbridge symmetrical resonant inverter.
As a result of the simulation, we establish the possibility of joint operation of thyristor converter
and ferromagnetic frequency quadrupler, and determined the main parameters of the structure to
ensure maximum design frequency. The dependence of the output current versus supply voltage was
studied.
Created model of the installation allows forming 3 types of voltages of different frequencies:
output voltage (f), doubled frequency at one output (2f), quadruple frequency at the second
output (4f) .Thus ferromagnetic multiplier (quadrupler) connected to the semiconductor
converter becomes a multi-frequency power source.
47
Key words: thyristor converter, ferromagnetic multiplier (quadrupler) resonant inverter,
cascade connection, Matlab-Simulink.
В. А. Фролов
Разработка структурной схемы сварочного инверторного источника питания
непосредственно по электрической схеме методом обратных связей
Для построения структурных схем непосредственно по электрической схеме с
несколькими источниками ЭДС предложен метод обратных связей. Сварочный
инверторный источник питания рассмотрен как объект с переменной структурой.
Разработан новый тип сварочных источников питания с обратно пропорциональной
вольтамперной характеристикой. Предложены способы получения обратно
пропорциональной внешней характеристики.
Ключевые слова: структурная схема, объект с переменной структурой, обратно
пропорциональная вольтамперная характеристика.
V. A. Frolov
Building Structural diagram of welding inverting power supply directly from electrical
circuit scheme using feedback method
The article suggests a method of feedback for building structural diagrams directly from
electric circuit scheme with several EMF sources. Welding inverting power source is considered
as an object with variable structure. The author developed a new type of welding power sources
with inverse proportional current-voltage characteristic, and suggested methods for obtaining
inverse proportional current-voltage characteristic.
Key words: structural diagram, object with variable structure, inverse proportional currentvoltage characteristic.
В. М. Бардин, Д. П. Новиков
Основные направления работ в области надежности силовых полупроводниковых
приборов
Надежность силовых полупроводниковых приборов (СПП), работающих в
преобразователях электрической энергии, определяется как качеством их изготовления,
так и режимами эксплуатации. В статье предлагается классификация факторов,
которые могут оказывать влияние на ресурсные показатели СПП. Оценка степени этого
влияния требует проведения большого комплекса исследований, целью которых является
обеспечение длительной безаварийной работы преобразовательных устройств.
Ключевые слова: надежность силовых полупроводниковых приборов, режимы работы,
факторы режима, ресурсные показатели.
V. M. Bardin, D. P. Novikov
The main trends of activities in the field of power semiconductor devices reliability
Reliability of power semiconductor devices operating in the electrical energy converters is
defined by both the manufacturing quality and operating mode. The article proposes a
classification of factors that can influence the resource of power semiconductor devices.
Assessment of the degree of this influence requires a large complex of research aimed at
providing long-term trouble-free operation of converters.
Key words: reliability of power semiconductor devices, operating mode, factors of mode,
resource parameters.
ПСЭ № 59
С. Н. Бродников, К. А. Воронцов, Г. С. Мыцык
Трехфазный инвертор напряжения централизованного типа с промежуточным
высокочастотным преобразованием
48
Статья посвящена структурно-алгоритмическому синтезу трехфазного инвертора
напряжения (ТИН), обеспечивающего преобразование напряжения постоянного тока
24÷50В в трехфазное квазисинусоидальное напряжение (220/380 В с искажениями КГ(U) <
5%, частотой 50 Гц, мощностью 3000 ВА и cosφ = 0,7), предназначенного для системы
резервного электропитания специального назначения. Для снижения массы
трансформаторного узла использована двухзвенная структура в виде последовательно
соединенных регулируемого и повышающего напряжение конвертора (РПКН) и ТИН с
ШИМ выходного напряжения. В РПКН реализован принцип М-канального преобразования
(МКП) энергетического потока (при М = 2) и широтный способ регулирования
напряжения в каналах. Показана возможность совершенствования показателей
качества такого преобразователя на основе использования принципов системного
подхода к проектированию, когда синтез каждого силового звена осуществляется с
учетом свойств и возможностей совершенствования всех звеньев. Средство решения
задач – имитационное компьютерное моделирование.
Ключевые слова: двухканальный конвертор, широтное регулирование напряжения,
трехфазный инвертор, широтно-импульсная модуляция, сопоставление вариантов,
структурно-алгоритмический и параметрический синтез, системный подход,
компьютерное моделирование, оптимизация.
S. N. Brodnikov, K. A. Vorontsov, G. S. Mytsyk
Three-phase voltage inverter with an intermediate high frequency transformation for
centralized backup power source
The article is devoted to the structural and algorithmic synthesis of three-phase voltagesource inverter (VSI), that provides conversion of 24…50 V DC voltage into a quasi-sinusoidal
voltage (220/380 V with THD < 6%, 50 Hz, 3000 VA power and cosφ = 0.7), designed for
backup power systems for special applications. To reduce the weight of the transformer
assembly, two-tier structure is used in the form of series-connected step-up voltage converter
(SUVC) and VSI with PWM. The SUVC uses a principle of multichannel power conversion (in
two-channel variant) and pulse-width regulation in each channel. The article shows the
possibility of improving the quality parameters of the inverter using the principles of the
systematic approach to design, while synthesis of each element shall be based on the properties
and possibilities of improving of all the elements. In case of high power conversion beyond the
capability of the available elements, a method of multichannel conversion passes from the
category of alternative synthesis methods into the category of non-alternative ones.
Keywords: multichannel conversion, converter, PWM, pulse-width regulation, three-phase
inverter, VSI, structurally-algorithmic and parametric synthesis, systematic approach, computer
simulation, optimization.
В. Ф. Дмитриков, Д. В. Шушпанов, С. М. Ким, А. Ю. Петроченко, З. В. Зайцева
Влияние перекрестной связи на устойчивость работы параллельно включенных
импульсных преобразователей напряжения
В статье проведен анализ частотных характеристик параллельно включенных
неидентичных модулей импульсных преобразователеей напряжения (ИПН) при наличии
только ООС по выходному напряжению, а так же рассмотрено влияние на
устойчивость работы глубины перекрестных ООС по выравниванию токов параллельно
включенных идентичных и неидентичных модулей ИПН.
Ключевые слова: импульсный преобразователь напряжения, перекрестная
отрицательная обратная связь, устойчивость параллельно включенных модулей,
выравнивание токов параллельно включенных модулей, частотные характеристики.
V. F. Dmitrikov, D. V.Shushpanov, S. M. Kim, A.Yu. Petrochenko, Z. V. Zaitcheva
The impact of a cross feedback on the stability of switched mode voltage converters
operating in parallel
49
The frequency characteristics of parallel-connected non-identical modules of switched mode
voltage converters (SMVC) with only negative output voltage feedback is being analyzed in this
article, as well as the impact of the depth of negative cross feedback compensating output
currents of parallel identical and non-identical modules of switched mode voltage converters on
operation stability.
Keywords: switched mode voltage converter, cross negative feedback, parallel modules
stability, current sharing for parallel modules, frequency characteristics.
С. В. Аверин, В. В. Крючков, Ю. Г. Следков, Д. А. Шевцов
Силовые каскады бортовых однотактных преобразователей постоянного напряжения
повышенной эффективности для перспективных СЭС ЛА
В статье проведен анализ работы силовых каскадов бортовых однотактных
преобразователей постоянного напряжения с передачей энергии во вторичную цепь как
во время импульса, так и во время паузы, резонансным переключением и активным
ограничением перенапряжений, обусловленных индуктивностью рассеяния обмоток
трансформатора. Рассмотрены структуры таких преобразователей с различными
схемами (вторичная обмотка трансформатора со средней точкой и структура с
удвоением выходного тока) выпрямления при алгоритмах управления, обеспечивающих
работу в режимах разрывных и безразрывных токов. Приведены результаты
моделирования рассмотренных структур в PSpice, позволяющие выявить электрические
и энергетические нагрузки на элементы силового каскада при наличии контура
отрицательной обратной связи.
Ключевые слова: импульсный преобразователь, силовой каскад, прямоходовой
преобразователь,
обратноходовой
преобразователь,
прямо-обратноходовой
преобразователь.
S. V. Averin, V. V. Kryuchkov, U. G. Sledkov, D. A. Shevtsov
Power Stages of Highly Effective Single-Ended DC-DC Converters
The paper provides performance analysis of power stages of on-board switched mode singleended DC-DC converters providing energy transfer to the secondary side during on-time and
off-time, resonant switching and active overvoltage clamping. This overvoltage occurs due to
stray inductance of the transformer. The authors considered topologies of such converters with
different kinds of output rectifiers (center tapped secondary winding of the transformer and the
structure with current doubling) and control algorithms providing continuous (CCM) and
discontinuous (DCM) current modes. The results of PSpice simulation presented allow reveal
electrical and energy overloads at power stage components for closed loop structures of the
converters.
Key words: switched mode converter, power stage, forward converter, flyback converter,
forward-flyback converter.
Н. А. Калистратов, Н. П. Митяшин
Исследование динамических характеристик умножителя напряжения
Разработана методика анализа и моделирования динамических характеристик
умножителя напряжения, предназначенных для питания электровакуумных приборов.
Методика основана на схемотехническом моделировании процесса преобразования
модулированного сигнала, проходящего через умножитель напряжения. В результате
построены логарифмические амплитудно-фазовые характеристики умножителей
напряжения как звеньев систем автоматического регулирования. Рассмотрена
возможность аппроксимации умножителя напряжения в виде линейного динамического
звена первого порядка. Приведены результаты расчета параметров аппроксимирующих
звеньев.
50
Ключевые слова: источник питания, лампа бегущей волны, нелинейность, умножитель
напряжения, линеаризация, логарифмические амплитудно-фазовые характеристики,
линейное динамическое звено.
N. A. Kalistratov, N. P.Mityashin
The study of voltage multiplier dynamic characteristics
The paper presents the methodology of voltage multiplier dynamic characteristics analysis
and simulation developed by the authors. Such multipliers are implemented for powering
electronic tubes. The methodology is based on circuit simulation of the process of modulated
signal passing through a voltage multiplier conversion. As a result Bode diagrams of the
multipliers in the form of units of automatic control systems were obtained. The authors
considered the possibility of voltage multiplier approximation in the form of the first-order
dynamic element. The results approximating units parameters calculation are presented.
Keywords: power supply, traveling wave tube, nonlinearity, voltage multiplier, linearization,
Bode diagrams, linear dynamic unit.
С. Б. Резников, А. В. Лавринович, И. А. Харченко
Унифицированно- модульный синтез силовых интегральных схем многофункциональных
импульсных преобразователей для авиационно- космических комбинированных систем
электроснабжения переменно-постоянного тока. Часть 3. Унифицированные базовые
модули конверторно-инверторных многофункциональных импульсных преобразователей
с регулируемыми инверторами синусоидальных токов и напряжений
Унифицировано – модульный синтез статических преобразователей, в частности вторичных источников питания, регуляторов, стабилизаторов и др. является наиболее
перспективной технологией в области практической силовой электроники транспортных
средств. Особую роль он играет в авиационно-космических бортовых системах
электроснабжения
(СЭС) с повышенными
требованиями
к
надежности,
взаиморезервированию (живучести), контроле- и ремонтопригодности (с учетом
вынужденных простоев транспорта), массо-габаритным и энергетическим
показателям, качеству электроэнергии и ЭМС, элементной и схемотехнической
преемственности и возможности гибкого варьирования установленной мощности
(модульно-масштабируемая архитектура).
Цикл статей предназначен для разработчиков комбинированных автономных систем
электроснабжения постоянно- переменного тока “полностью электрифицированных
самолетов”, а также представляется интересным для широкого круга специалистов в
области транспортной силовой электроники.
Ключевые слова: управляемый инвертор, многофункциональный преобразователь,
унифицированные модули.
S. B.Reznikov, A. V. Lavrinovich, I. A. Kharchenko
Unified-modular synthesis of power ICs for multifunctional SMPCs for aerospace
combined AC-DC electrical power systems. Part 3. Unified basic modules of converterinverter basic switched mode converters with regulated current and voltage inverters
Unified-modular synthesis of static converters, particularly secondary power supplies
regulators, stabilizers, etc. is the most promising technology in the field of transportation
vehicles power electronics. It plays special part in aerospace onboard power supply systems
with high requirements for reliability, survivability, control, and serviceability (taking into
account transport downtime), weight, dimensions and energy performances, power quality and
EMC, components and circuit continuity as well as flexibility of varying the installed capacity
(modular, scalable architecture).
This series of articles is intended for developers of AC–DC off-line power supply systems for
“All Electric Aircraft” and appeals to a wide range of experts in the field of transportation
power electronics.
51
Key words: controlled inverter, multifunctional converter, unified modules, voltage inverter
current inverter.
С. В. Аверин, И. М. Коваленко, Д. А. Шевцов
Модель двухфазного гибридного униполярного шагового двигателя для анализа работы
систем авиационной автоматики
В статье представлена SPICE модель двухфазного гибридного двигателя с
униполярной конфигурацией обмоток. В предыдущей статье [1] была рассмотрена
модель с биполярной конфигурацией обмоток, выведена система уравнений и приведены
результаты моделирования. На ее основе была реализована модель шагового двигателя с
униполярными обмотками. В статье будут показаны изменения, которые коснулись
электрической, а также электромеханической частей, выведена система уравнений и
приведены результаты моделирования. Приведено как по паспортным данным
рассчитать электрическую постоянную момента двигателя.
Ключевые слова: шаговый двигатель, гибридный шаговый двигатель, компьютерное
моделирование, SPICE модель.
S. V. Averin, Kovalenko, D. A. Shevtsov
Model of a two-phase hybrid unipolar stepper motor for the analysis of aviation automation
systems
The article presents a SPICE model of the two-phase hybrid stepper motor with unipolar
winding configuration. In a previous article [1] we described a model with bipolar winding
configuration, derived mathematical equations and showed the simulation results. A model of
stepper motor with unipolar winding configuration was created on their basis. This article shows
the changes that affected the electrical and electromechanical parts of a model, derives a system
of equations and shows simulation results. In addition the article explains how to calculate
stepper motor constant theoretically.
Key words: stepper motor, hybrid stepper motor, computer simulation, SPICE model.
Г. Н. Гулякович
Сервисные схемы в многоканальном источнике питания
В статье рассмотрены сервисные схемы, позволяющие осуществлять контроль
состояния, индикацию и управление многоканальными источниками питания любой
степени сложности и их реализацию.
Ключевые слова: преобразователь напряжения, многоканальный источник питания,
сервисная схема, сервисная плата, силовой модуль, контроль, индикация.
G. N. Guliakovich
Service Schematics in Multichannel Power Source
The paper considers service schematics, allowing implement condition monitoring, indication
and control of multichannel power sources, and realization of such structures.
Key words: voltage converter, multichannel power source, service scheme, service PCB,
power module, monitoring, indication
С. Г. Герман-Галкин, С. Б. Сергеев
Опыт разработки курса дистанционного обучения дисциплины “Силовая электроника”
В статье описан опыт разработки и проведения дистанционного обучения в вузах по
дисциплине “Силовая электроника”. Представлен план развития и усовершенствования
методов дистанционного обучения для организации совместных образовательных
программ (СОП).
Ключевые слова: дистанционное обучение, модели силовых полупроводниковых систем,
обучение по сетям Интернет, система дистанционного обучения.
S. G. German-Galkin, S. B. Sergeev
Experience in developing e-learning course in the discipline “Power Electronics”
52
The article describes the experience of developing and conducting distance learning at
universities in the discipline “Power electronics”. It presents a plan for the development and
improvement of methods of distance learning for the organization of joint educational programs
(JEP).
Key words: distance learning, power semiconductor systems models, learning through
Internet networks, system of distant learning.
53