Диссертация (Исследование и разработка аппаратов регулирования защиты и коммутации для систем электроснабжения полностью электрифицированных самолетов), страница 13

Масштаб: по оси абсцисс - 1 деление/ 100микросекунд; по осиординат - 1деление/500 вольт.119Рис.4.1.12На рис.4.1.12 представлена осциллограмма тока через датчик тока XCP1.Масштаб: по оси абсцисс - 1 деление/ 100микросекунд; по оси ординат 1деление/100ампер.Рис.4.1.13Таким образом, достигается максимально быстрый спад тока до нулевогоуровня при удержании предельно допустимого напряжения на транзисторе120Выводы по главе.1.

В программе Electronics Workbench 10 построена компьютерная модель КАЗК.Также, для сравнения, построены компьютерные модели наиболее частоиспользуемых устройств защиты силовых полупроводниковых ключей.2. Проведен сравнительный анализ и показаны преимущества предлагаемогоустройства.3. Результатыкомпьютерногоматематическими расчетами.моделированиясовпадаютспроведенными121ГЛАВА 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ИРЕКОМЕНДАЦИИ К ПРОЕКТИРОВАНИЮРис.5.1.15.1.Экспериментальный макет.В ходе исследовательской работы были проведены испытания КАЗК намакетном образце (Рис. 5.1.1).

Результаты испытаний незначительно отличатся отрезультатов моделирования (с погрешностью по интегральным параметрам 510%). На Рис.5.1.2 представлены осциллограммы напряжения на конденсаторе итока короткого замыкания.122Рис.5.1.2При проведении эксперимента обнаружилось, что из-за паразитнойиндуктивности балластного резистора, на ключевом элементе во времякоммутации возникал импульс перенапряжения, превышающий по амплитудедопустимый. Вследствие этого представляется целесообразным дополнительнаязащита транзисторов полупроводниковыми ограничителями напряжения (ПОН).5.2. Рекомендации к проектированию.При проектировании аварийного быстродействующего выключателя (АБВ всоставе АРЗК), представляется целесообразным:1.Использовать алгоритм управления, блок-схема которого изображена наРис.

5.2.1.123Рис.5.2.12.Для оптимизации параметров схемы использовать компьютерную модельАБВ описанную в главе 33.Для расчета энергии, поглощаемой балластным резистором в составе АБВпри условии поддержания напряжения сети на максимально допустимом уровне,124использовать формулу, представленную в главе 1:где K 4.W LI m2UmLI 2 K m,2 Um U П2 K 1Um>1 – кратность перенапряжения на транзисторе.UПДля расчета времени рассеивания, в АБВ, энергии, накопленной впредвключенных индуктивностях проводов и обмотках генераторов использоватьформулу: tсп LI mпредставленную в главе 1.Um U ППри проектировании устройства регулирования напряжения на коммутационнойшине, представляется целесообразным:1.. Использовать способ импульсного преобразования напряжений,представленный в главе 2.2.Использовать алгоритм управления, блок-схема которого изображена нарис.5.2.2.125Рис.5.2.2126Выводы по главе.1.

Результаты проведенных экспериментальных исследований совпали срезультатамикомпьютерногомоделированияиподтвердилиработоспособность способа обеспечения максимального быстродействияпроцессааварийнойкоммутации(приограничениисетевогоперенапряжения с учетом электромагнитной энергии последовательнопредвключенных сетевых индуктивностей).2. Предложены рекомендации к проектированию и алгоритм управления дляКАЗК.127ЗАКЛЮЧЕНИЕ1.Разработан принцип бездуговой аварийной коммутации сильноточныхцепей постоянного повышенного напряжения, позволяющий отказаться отиспользования в контакторах громоздких дугогасительных камер.2.Набазевышеуказанногоспособаразработанасхемадвунаправленного электронно-электромеханического комбинированного аппаратазащиты и коммутации (КАЗК) на базе аварийного быстродействующеговыключателя (АБВ).3.Разработан многофункциональный аппарат регулирования, защиты икоммутации, обладающий расширенными функциональными возможностями,такими как двунаправленная коммутация, регулирование и преобразованиенапряжения.4.подсистемРазработан принцип построения и алгоритм управления для бортовыхпостоянногоповышенногонапряженияпредполагающиеиспользование коммутационных шин для осуществления индивидуальной игрупповой коммутации нагрузок в штатном режиме.5.Предложены схемотехнические решения для импульсных блоковпитания и регулирования (стабилизации) напряжения на распределительныхкоммутационных шинах.6.Предложен способ преобразования напряжения, в котором длясглаживания пульсаций используется накопительный реактор, позволяющийисключитьэлектролитическиеконденсаторы,снизкимипоказателяминадежности (термостойкости безотказности и срока службы)7.В программе Electronics Workbench 10 построена компьютернаямодель КАЗК.

Также, для сравнения, построены компьютерные модели наиболеечасто используемых устройств защиты силовых полупроводниковых ключей.Проведен сравнительный анализ и показаны преимущества предлагаемогоустройства.1288.Разработанаппаратрегулированиярасширенными функциональнымизащитыивозможностями, такимикоммутации,каксаварийнаякоммутация, регулирование и двунаправленное преобразование напряжения.9.Разработан нетрадиционный принцип построения конверторов на базебезреверсивного индуктивного накопителя, обеспечивающий безынерционностьпереключения направлений преобразования и высокое качество процессоврегулирования.Результаты проведенных экспериментальных исследований совпали с10.результатами компьютерного моделирования и подтвердили работоспособностьпринципа обеспечения максимального быстродействия процесса аварийнойкоммутации(приэлектромагнитнойограниченииэнергиисетевогоперенапряженияпоследовательно-предвключенныхсучетомсетевыхиндуктивностей)11.Проведена аналитическая оптимизация импульсного управленияпредложенногокомбинированногоаппаратазащитыикоммутациидляавиационно-бортовых систем электроснабжения (СЭС) постоянного повышенногонапряжения (СППН).12.Предложены рекомендации к проектированию и алгоритм управлениядля КАЗК.Результаты, полученные в ходе диссертационной работы, могут бытьиспользованыаппаратуры,приаразработкетакжеавиационнойрегуляторовибортовойпреобразователейкоммутационнойнапряжениявкомбинированных системах электроснабжения постоянно-переменного тока,полностьюэлектрифицированныхсамолетов(ПЭС).Предложенныесхемотехнические решения и способы позволяют создать универсальныеаппараты регулирования защиты и коммутации (АРЗК), способные обеспечитьбездуговую коммутацию в сильноточных цепях постоянного повышенногонапряжения, а также работать в режиме регулирования или в режиме коррекциикоэффициентамощностивобратимыхвыпрямительно-инверторныхпреобразователях с рекуперации электроэнергии электроприводов.129Представляетсяперспективнымдальнейшееразвитиеподсистемэлектроснабжения постоянного повышенного напряжения, внедрение модульнойархитектуры регуляторов напряжения,а также разработка централизованныхцифровых систем диагностики и предотвращения аварийных режимов в составеавиационной системы электроснабжения.130СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.1.

Машуков Е.В., Шевцов Д.А., Ульященко Г.М. Транзисторные аппаратызащитыикоммутациидляавиационныхсистемраспределенияэлектроэнергии. – М.: Изд-во МАИ-ПРИНТ,2009-188с.2. В.П.Иванов и др. Применение вакуумных выключателей для коммутациицепейпостоянногоипеременноготоканаподвижномсоставежелезнодорожного транспорта. Ж.Электротехника,№11,1998г.,с.41,42.3.

Патент на изобретение № 2178928. Выключатель постоянного тока(варианты). Белащенко М.Д.. Ломанов А.В., Савенков А.И., Резников С.Б.,Станкевич В.А., Куземин А.А., Бюлл.№3 от 27.01.2002г.4. С.Б.Резников, В.Г.Болдырев, В.В.Бочаров, В.П.Булеков, В.А.Постников.Совместимостьсистемамитранспортныхвысоковольтногоэлектроэнергетическихпитания.Учебноекомплексовпособие.Подсред.С.Б.Резникова.-М.: Изд-во МАИ,2007.-268с.5. С.Б.Резников,В.В.Бочаров,КирилловВ.Ю.,ПостниковВ.А.Электроэнергетическая и электромагнитная совместимость транспортногоэлектрооборудования с высоковольтными цепями питания. –М.: Из-во МАИПРИНТ, 2010.-512с.6. Сергей Грузков, Сергей Останин, Анатолий Сугробов, Александр Токарев,Павел Тыричев Электрооборудование летательных аппаратов : учебник длявузов.

В двух томах /под ред.С.А.Грузкова-М.: Издательство МЭИ, Том 1.Системы электроснабжения летательных аппаратов, 2005 – 568 с.7. А.С. СССР №143503 от 1989г. Устройство для коммутации цепей питанияпотребителей электроэнергии / Бочаров В.В.,Болдырев В.Г.,ДубенскийГ.А.,Красильников А.А.,Резников С.Б.,Бюлл.№20,от 30.05.1989г.8. С.Резников, В.Бочаров, С.Коняхин, Е.Парфенов,. Бездуговая коммутационнаяаппаратура для перспективных транспортных систем электроснабжения сповышенным№3,2011г.,с.4-6постояннымнапряжением.Силоваяэлектроника,1319.

Колпаков А., Ламп Йохим. Проблемы проектирования IGBT&инверторов:перенапряжения и снабберы. Компоненты и технологии 2005. №5.10. Новиков П.А. Защита от перенапряжения: что выбрать?. www.electrumav.com. Ресурс Electrum AV.11.Колпаков А.. Особенности параллельного соединения модулей IGBT.Компоненты и технологии 2005. №8.12.С.Б.Резников,В.В.Бочаров,И.А.Харченко.Электромагнитнаяиэлектроэнергетическая совместимость систем электроснабжения и вторичныхисточников питания полностью электрифицированных самолетов. .

–М.: Изво МАИ-ПРИНТ, 2014.-160с13. Дмитриев В. Красавина М. Варисторы для ОПН. «старение» в процессеэксплуатации. Новости электротехники. Журнал№1(61) 2010 год14.(http://www.energeticsdigest.ru/2014/04/v-rossii-poyavitsya-polnostyuelektricheskij-samolet/. Ресурс Energeticsdigest.15.Станислав Резников, д. т. н.

Владимир Бочаров, к. т. н. Сергей Коняхин, к. т.н.ЕвгенийПарфенов.Бездуговаякоммутационнаяаппаратурадляперспективных транспортных систем электроснабжения с повышеннымпостоянным напряжением Силовая Электроника, № 3’2011.16.Энергоэкономичнаяструктуракомбинированнойавтономнойсистемыэлектроснабжения без стабилизации частоты вращения генератора. Авторы:В.В.