Забезпечення електромагнітної сумісності імпульсних джерел електроживлення електронної апаратури

Abstract

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.09.12 – Напівпровідникові перетворювачі електроенергії. – Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут”, Київ. 2012 р. У дисертації досліджено проблеми стосовно забезпечення електромагнітної сумісності імпульсних джерел електроживлення електронної апаратури за споживаної потужності десятки … сотні ват. За даними порівняльного аналізу показано, що рівні, створювані широтно-імпульсними перетворювачами (ШІП), значно перевищують чутливість радіоелектронної апаратури та допустимі рівні регламентувальними документами. Виконано на основі програмного комплексу Multisim 11 моделювання кондуктивних завад ШІП без гальванічної розв’язки: знижувальним, підвищувальним, полярно-інвертувальним та з трансформатором: зворотним, двотранзисторним, прямим і мостовим із урахуванням паразитних параметрів. 19 Проаналізовано електромагнітну обстановку, створювану ШІП та силовими провідниками у локалізованому об’ємі навколишнього середовища. Розроблено програму порівняння даних створюваних ШІП кондуктивних завад та в навколишньому середовищі із нормативними рівнями та синтезу рекомендацій щодо вибору протизавадових мережевих фільтрів та екранів. Досліджено можливості застосування нанокомпозитних матеріалів для електромагнітних екранів ефективних у смузі частот від десятків кілогерц до одиниць гігагерц, модернізовано фільтр гармонік в сенсі розширення смуги згасання до 30 МГц із ефективністю 15…25 дБ. Основні наукові положення та практичні результати застосовні під час проектування імпульсних джерел вторинного електроживлення електромагнітно-сумісних з електронною апаратурою та електричною мережею і навчальному процесі.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.09.12 - Полупроводниковые преобразователи электроэнергии. - Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт", Киев, 2012 г. В диссертации исследованы вопросы обеспечения электромагнитной совместимости импульсных источников электропитания электронной аппаратуры с потребляемой мощностью десятки … сотни ватт. По данным сравнительного анализа показано, что уровни, создаваемые широтно-импульсными преобразователями (ШИП) значительно превышают чувствительность радиоэлектронной аппаратуры и допустимые регламентирующими документами уровни. Обоснована необходимость разработки программного обеспечения, позволяющего на стадии проектирования комплекса: электронное радиоинформационное устройство – источник энергообеспечения на основе полупроводниковых преобразователей напряжения проанализировать электромагнитную обстановку, и с целью обеспечения ЭМС предложить адекватные средства подавления помех по кондуктивным цепям и в окружающем пространстве. Разработана методика определения уровня несимметричных кондуктивных помех, создаваемых широтно-импульсными преобразователями без гальванической развязки и с трансформаторами в силовой цепи. Программный комплекс Multisim 11 адаптирован к анализу динамических процессов широтно-импульсных преобразователей с учетом паразитных параметров компонентов. Полученные данные кондуктивных помех представлены в виде зависимостей на основании регрессионного анализа для случаев с минимальными, усредненными и максимальными значениями паразитных параметров для использования в программном комплексе исследования электромагнитной обстановки с целью определения условий обеспечения ЭМС. Предложен метод для оценки электромагнитной обстановки локального объекта, который учитывает влияние реактивной составляющей помехоэмиссии энергетических систем (полупроводниковых преобразователей, распределительных щитов, индукторов и др). Приведен пример замещения данных систем эквивалентными электрическим и магнитным излучателями. Выполнен анализ зависимости реактивной мощности от расстояния для данных излучателей. Предложено использование модифицированного метода наведѐнных ЭДС для расчѐта эмиссии радиопомех электрических проводов подключенных к источникам электромагнитных помех (преобразователям электроэнергии, работающим в ключевом режиме на повышенных частотах) и модифицированной волновой модели для расчѐта электромагнитного поля помех, создаваемого преобразователями электроэнергии в ближней зоне с учѐтом планировки помещения, свойств материалов стен и перекрытий, значений излучаемой мощности в каждом блоке. Приведен расчѐт электромагнитного поля излучающих линий электропитания внутри здания с различными типами перекрытий. Показана зависимость коэффициента усиления эмитирующих электрических проводов по отношению к изотропному излучателю от свойств материалов и частоты как косвенный показатель, характеризующий электромагнитную обстановку. Представлен алгоритм для описания электромагнитной обстановки с целью выяснения соблюдения условий обеспечения ЭМС. Составлена программа в среде Borland С++ Builder 6, позволяющая определить условия обеспечения ЭМС преобразовательных устройств с сетью и приемниками энергии, и, при необходимости, выбрать адекватные средства помехоподавления. Исследованы возможности применения наноструктурных композитов для улучшения характеристик электромагнитных экранов. Выполнены экспериментальные исследования сетевого фильтра гармоник и предложено техническое решение с целью расширения полосы подавления помех до 30 МГц. Основные научные положения и практические результаты применимы при проектировании импульсных источников вторичного электропитания электромагнитно-совместимых с электронной аппаратурой и электрической сетью и учебном процессе.

Thesis for the degree of Candidate of Technical Sciences in specialty 05.09.12 - Semiconductor converters of electrical energy. - National Technical University of Ukraine: "Kiev Polytechnic Institute". 2012. Electromagnetic compatibility problems of Switch Mode Power Supply of electronic equipment are investigated. According to a comparative analysis shows that the levels produced by pulse width converter (PWC) is significantly higher than the sensitivity of electronic equipment and acceptable levels of regulatory documents. Based is on complex software Multisim 11 simulations conducted interference PWC non-isolated: buck, boost, buck-boost and PWC earns isolated: flyback, double transistor forward and bridge taking into account the parasitic parameters. Analyzed the electromagnetic environment created by PWC and power wires in a localized volume of the environment. The program compare data produced by PWC conducted interference and the environment with regulatory levels and synthesis of recommendations on the selection power line filters and screens. The possibilities of nano-composite materials for electromagnetic shields are effective in the frequency range from tens of kilohertz to several gigahertz, modernized harmonic filter of expansion band to 30 MHz with an attenuation of 15 ... 25 dB. Basic scientific principles and practical results can be applied in the design of switch mode power supply of the electromagnetic compatibility with electronic equipment and mains, the learning process.