Семинар «Транзисторные преобразователи электроэнергии: современное состояние и новые решения», который состоится 25 июня с 10:00 до 18:00 по адресу: Москва, Красноказарменная улица, дом 14, административный корпус Московского Энергетического Института, носит исключительно практический характер и рассчитан на инженеров, стремящихся не только узнать о новых решениях силовой электроники, но и применить их в разработках для существенного улучшения технических параметров устройств и систем. На семинаре обсуждаются конструкторские решения преобразователей различного назначения.Семинар «Транзисторные преобразователи электроэнергии: современное состояние и новые решения», который состоится 25 июня с 10:00 до 18:00 по адресу: Москва, Красноказарменная улица, дом 14, административный корпус Московского Энергетического Института, носит исключительно практический характер и рассчитан на инженеров, стремящихся не только узнать о новых решениях силовой электроники, но и применить их в разработках для существенного улучшения технических параметров устройств и систем. На семинаре обсуждаются конструкторские решения преобразователей различного назначения.
Всем участникам семинара будут выданы печатные сборники материалов.
Лекция 1. Высокочастотные DC-DC преобразователи
- Использование жёсткого и мягкого переключения транзисторов (ПНН, ZVS и ПНТ, ZCS);
- анализ различных топологий с мягким переключением, особенности их применения и расчёта;
- выходные диоды: рекомендации по выбору, выключение выходных диодов, улучшение режимов их работы.
При работе преобразователей на высокой частоте требуется применение мягкого переключения транзисторов (ПНН, ZVS и ПНТ, ZCS), что позволяет существенно снизить динамические потери в ключах. Рассмотрено большое число схем с мягким переключением, их особенности и области применения. Уделено внимание работе выходных диодов при ШИМ-управлении ключами преобразователей, показаны основные методы улучшения их работы, влияющие на снижение общего уровня потерь в устройстве.
Лекция 2. Применение резонансных преобразователей в современных разработках
- Особенности применения преобразователей с последовательным и параллельным подключением нагрузки к резонансному контуру;
- анализ LLC преобразователей – основные свойства, методика расчёта;
- области и примеры применения синусных токовых преобразователей, их основные соотношения для проектирования.
Рассмотрены особенности работы и методы расчёта преобразователей с последовательным и параллельным подключением нагрузки к резонансному контуру. Показаны области применения синусных токовых преобразователей и приведены основные соотношения для их проектирования. Рассмотрена LLC топология, широко применяющаяся в современных DC-DC преобразователях, показана методика расчёта этой схемы.
Лекция 3. Векторное ШИМ-управление трёхфазными инверторами
- Простейшие трёхфазные преобразователи;
- синусная широтно-импульсная модуляция;
- основы векторного ШИМ-управления.
Рассмотрен широкий круг вопросов, относящихся к формированию управляемого по амплитуде и частоте трёхфазного напряжения, широко применяемого при частотном управлении электродвигателями. Показано построение трёхфазных инверторов без широтно-импульсной модуляции (нерегулируемых инверторов). Рассмотрена широко применяемая синусоидальная широтно-импульсная модуляция (ШИМ) и модуляция с исключением выбранных номеров гармоник из спектра. Показаны преимущества векторной ШИМ и приведено подробное изложение принципа её построения. Даны расчётные формулы потерь в трёхфазном инверторе.
Лекция 4. Однофазные и трёхфазные управляемые выпрямители напряжения
Применение преобразователей, минимально искажающих однофазную и трёхфазную сети переменного тока, востребовано в настоящее время. С одной стороны, режимы работы силовых ключей могут в значительной степени искажать напряжение сети, а с другой – существующие стандарты жёстко ограничивают влияние современных нагрузок на параметры вырабатываемой электроэнергии. При повседневно растущем количестве электронного оборудования этот вопрос становится чрезвычайно важным.
В данном разделе показано применение улучшенных однофазных корректоров коэффициента мощности (ККМ), отмечаются недостатки традиционного трёхфазного выпрямителя. Раскрыты достоинства и недостатки двух решений трёхфазных ККМ. Показана реализация управляемого выпрямителя на основе трёхфазного моста при использовании векторной широтно-импульсной модуляции. Такие устройства начинают широко применяться в различных приложениях.
Лекция 5. Комбинированные импульсные регуляторы напряжения (Buck-Boost)
- Топология Buck-Boost, отличительные особенности, преимущества в сравнении с другими схемами;
- двунаправленный режим работы;
- динамические свойства преобразователя Buck-Boost, приёмы их улучшения.
Рассматривается топология DC-DC преобразователя, получившая распространение в последние годы. Проведено сравнение базовой схемы этого преобразователя с известной схемой С. Кука (А.Г. Поликарпова), выполненной с разделительным конденсатором. Постановка управляемых ключей вместо диодов позволяет не только повысить КПД схемы, но и получить возможность изменения направления передачи энергии. Рассмотрен пример построения системы электропитания повышенной надёжности с использованием регулятора Buck-Boost. Для понижающего режима работы схемы в этой системе сравниваются две схемы PID-регулятора, обеспечивающие различные переходные процессы. Приведены результаты моделирования и эксперимента. Обращается внимание на возможность появления неустойчивого режима и плохого качества переходных процессов при переходе из режима Buck в режим Boost и обратно. Рассматриваются методы, позволяющие устранить отмеченные недостатки.
Лекция 6. Трёхуровневые повышающие преобразователи напряжения
- Широкое применение повышающих преобразователей постоянного напряжения в силовой электронике;
- трёхуровневый преобразователь напряжения, сравнение с известной схемой Boost;
- основные свойства, режимы работы, характеристики.
Повышающие преобразователи широко используются в устройствах силовой электроники, их применение можно встретить в системах с альтернативными источниками энергии, на железнодорожном и городском транспорте. Давно известная схема Boost преобразователя наряду с несомненными достоинствами имеет и ряд недостатков – недостаточно высокий КПД, особенно при большой кратности входного напряжения, большие размеры дросселя, большая установленная мощность полупроводниковых приборов. Поэтому проводятся интенсивные поиски новых топологий, способных конкурировать со схемой Boost и превосходить её по основным параметрам. Одной из них является схема трёхуровневого повышающего преобразователя (Three-Level Boost Converter, TLBC). На семинаре подробно освещаются возможности и свойства TLBC: различные режимы работы (с перекрытием ключей и без), работа в режимах непрерывного и прерывистого токов в дросселе, регулировочные характеристики; всесторонне рассматриваются преимущества данной схемы перед схемой Boost. Отмечается особенность TLBC – возможность появления режима несимметриии, анализируются причины и даются рекомендации по его устранению. Показаны примеры применения TLBC.
Автор семинара и докладчик – Валерий Иванович Мелешин, д.т.н., профессор, руководитель группы новых разработок ЗАО «Электро СИ».
В течение почти десяти лет возглавлял в МАИ научно-исследовательский отдел силовой транзисторной электроники, работавший по контракту с крупнейшими американскими компаниями.
Основное направление работ В.И. Мелешина – исследование и разработка транзисторных преобразовательных устройств и систем электропитания. Автор большого числа изобретений и публикаций, в том числе на ведущих международных конференциях по силовой электронике. Автор четырёх патентов на изобретения США.
В настоящее время Валерий Иванович является руководителем группы новых разработок ЗАО «Электро СИ» (группа компаний «Связь Инжиниринг»). Автор книги «Транзисторная преобразовательная техника» (вышла двумя тиражами в 2005 и 2006 гг.) и соавтор книги «Управление транзисторными преобразователями электроэнергии», которая вышла в конце 2010 г.
Для участия в семинаре, пожалуйста, заполните бланк заявки, который можно скачать на сайте: http://www.sovel.org/10062015 и направьте его на электронную почту forum@sovel.org или на факс +7(495)280–04–19.
Комментарии