Підвищення енергоефективності формувачів високовольтних імпульсів з наносекундною тривалістю

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorЛитвиненко, Тарас Миколайович
dc.contributor.degreedepartmentелектронних системuk
dc.contributor.degreefaculty-uk
dc.contributor.degreegrantorЗапорізька державна інженерна академіяuk
dc.date.accessioned2016-10-06T08:24:12Z
dc.date.available2016-10-06T08:24:12Z
dc.date.issued2016
dc.description.abstractenThis thesis is devoted to the further development of the theory of design of the high-voltage shapers, their improvement by applying new schematics and determine the optimal modes of operation of the shapers. Requirements for the electrical parameters of the impulses of high-voltage shapers for a more effective influence of the electric discharge on sulfur dioxide are formulated. The synthesis of high-voltage shaper scheme is made by synthesizing algorithm with variable structure based on graph of state changes. The analysis of electromagnetic processes in the shaper is made. Developed the new compensation method of the residual voltage on the primary capacitive storage, which is caused by unequal storage capacity in the transfer of energy from one drive to another, this method increases the voltage storage capacitor if you decrease its capacitance and increase accumulated them energy. The mathematical model of generating the high-voltage pulse process, taking into account the influence of the trajectory of current interruption by the interrupter, parameters of the output circuit elements and the load on the output voltage of the high voltage shapers is developed. Experimental results during the implementation of the experimental model showed the effectiveness of the developed high-voltage shaper. So, with increasing field strength in the discharge gap of up to 23 kV/sm the increase of the degree of sulfur dioxide neutralization to 96% was observed.uk
dc.description.abstractruДиссертационная работа посвящена дальнейшему развитию теории проектирования высоковольтных формирователей импульсов с наносекундной длительностью, созданию формирователя высоковольтных импульсов с повышенной энергоэффективностью за счет его усовершенствования путем применения нового схемного решения и определения оптимальных режимов работы формирователя, который может использоваться для озонных и высоковольтных импульсных технологий. Сформулированы требования к электрическим параметрам импульсов высоковольтного формирователя для электротехнологического применения, в частности для более эффективного действия электрического разряда на диоксид серы. Выполнен анализ схем высоковольтных импульсных формирователей, в которых качестве выходных прерывателей тока могут применяться электровзрывные, плазменные и полупроводниковые прерыватели. Показано, что наиболее перспективным типом полупроводниковых прерывателей в настоящее время является SOS-диоды. Совершенствование высоковольтных формирователей на базе SOS-диодов связано с уменьшением активных потерь в магнитных и полупроводниковых элементах формирователя, определением режима работы SOS-диодов при отключении ими тока в момент времени, обеспечивает эффективную передачу энергии от емкостного накопителя к нагрузке, компенсацией уменьшения накопленной энергии, что объясняется неравенством емкостей накопителей при передаче энергии и выбор электрических параметров импульсного трансформатора с учетом того, что трансформатор является частью резонансного контура передачи энергии. Синтезирована новая схема высоковольтного преобразователя, такая конфигурация схемы позволяет уменьшить в 2 раза рабочее напряжение первичного емкостного накопителя и силовых ключей по сравнению с однотактной схемой. Проведен анализ влияния длительности заряда первичного емкостного накопителя на энергоэффективность высоковольтного формирователя, установлено, что при сокращении длительности заряда первичного емкостного накопителя с 20 мкс до 2,5 мкс, что достигается за счет применения в качестве быстродействующих силовых ключей приборов IGBT, удается уменьшить количество и габариты магнитных звеньев от 2 до 1,5 раз при снижении потерь энергии в высоковольтном формирователе и позволяет повысить КПД до 70% по сравнению с аналогами 50-60%. Разработан метод компенсации на первичном емкостном накопителе остаточного напряжения, которое обусловлено неравенством емкостей накопителей при передаче энергии от одного накопителя к другому. С помощью применения этого метода при рассогласовании величин емкостей в 2 раза и напряжении питания 450 В можно зарядить вторичный емкостный накопитель до напряжения 1800 В, что в два раза больше, чем для случая равенства емкостей. Такой метод компенсации можно использовать для умножения напряжения на вторичном емкостном накопителе, что позволяет уменьшить коэффициент трансформации высоковольтного трансформатора. Разработана математическая модель процесса формирования выходного импульса высоковольтного формирователя, с помощью которой установлена закономерность влияния параметров выходного контура формирователя и влияние траектории обрыва тока прерывателем на условия передачи энергии в нагрузку. Найдены условия, при которых в зависимости от выбранного критерия, можно достичь максимального значения выходного напряжения или максимальной импульсной мощности в нагрузке для заданных параметров исходного контура и прерывателя тока. Выполнен анализ режима работы емкостного накопителя при раннем отключении полупроводникового прерывателя тока и предложены рекомендации по выбору момента отключения прерывателя, при котором обеспечивается увеличение передачи энергии из выходного накопителя в нагрузку от 7 % до 20 %. Исследован процесс трансформации импульсов высокого напряжения формирователя, в котором трансформатор является частью резонансного контура передачи энергии. Полученные соотношения позволяют произвести расчет электрических параметров трансформатора при заданном снижении напряжения импульса по амплитуде на выходе трансформатора с учетом величины емкости накопительных конденсаторов, величины необходимой резонансной частоты и волнового сопротивления. Разработан высоковольтный формирователь с амплитудой выходного напряжения 50 - 70 кВ, длительностью импульса 150 нс, частотой повторения импульсов до 5 кГц. Результаты экспериментальных исследований при реализации опытного макета показали эффективность применения разработанного высоковольтного формирователя. Так при повышении напряженности поля в разрядной камере до 23 кВ/см наблюдался рост степени обезвреживания диоксида серы до 96 %.uk
dc.description.abstractukДисертаційна робота присвячена подальшому розвитку теорії проектування високовольтних формувачів, їх удосконаленню шляхом застосування нового схемного рішення та визначення оптимальних режимів роботи формувача. Сформульовані вимоги до електричних параметрів імпульсів високовольтного формувача для більш ефективної дії електричного розряду на діоксид сірки. Виконано синтез схеми високовольтного формувача за алгоритмом синтезу зі змінною структурою на основі графа зміни станів. Проведено аналіз електромагнітних процесів у формувачі. Розроблено новий метод компенсації на первинному ємнісному накопичувачі залишкової напруги, яка обумовлена нерівністю ємностей накопичувачів при передачі енергії від одного накопичувача до іншого, що дозволяє підвищити напругу ємнісного накопичувача при зменшенні його ємності і збільшити накопичену їм енергію. Розроблена математична модель процесу формування високовольтного імпульсу, що враховує вплив траєкторії обриву струму переривником, параметрів елементів вихідного контуру і навантаження на вихідну напругу високовольтного формувача. Результати експериментальних досліджень при реалізації дослідного макету показали ефективність застосування розробленого високовольтного формувача. Так, при підвищенні напруженості поля в розрядній камері до 23 кВ/см спостерігалось зростання ступеню знешкодження діоксиду сірки до 96%.uk
dc.format.page24 c.uk
dc.identifier.citationЛитвиненко Т. М. Підвищення енергоефективності формувачів високовольтних імпульсів з наносекундною тривалістю : автореф. дис. ... канд. техн. наук. : 05.09.12 – напівпровідникові перетворювачі електроенергії / Тарас Миколайович Литвиненко. - Київ, 2016. - 24 с.uk
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/17676
dc.language.isoukuk
dc.publisherНТУУ "КПІ"uk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.status.pubpublisheduk
dc.subjectвисоковольтний формувачuk
dc.subjectелетротехнологіяuk
dc.subjectенергоефективністьuk
dc.subjectємнісний накопичувачuk
dc.subjectімпульсний розрядuk
dc.subjectнапівпровідниковий переривникuk
dc.subjectформування імпульсівuk
dc.subjectвысоковольтный формировательru
dc.subjectемкостной накопительru
dc.subjectимпульсный разрядru
dc.subjectполупроводниковый прерывательru
dc.subjectформирование импульсовru
dc.subjectэлетротехнологияru
dc.subjectэнергоэффективностьru
dc.subjectcapacitive storageen
dc.subjectelectrotechnologyen
dc.subjectenergy efficiencyen
dc.subjectthe generating pulsesen
dc.subjecthigh-voltage shaperen
dc.subjectimpulses dischargeen
dc.subjectsemiconductor interrupteren
dc.subject.udc621.314: 621.373(043.3)uk
dc.titleПідвищення енергоефективності формувачів високовольтних імпульсів з наносекундною тривалістюuk
dc.typeThesisuk
thesis.degree.levelcandidateuk
thesis.degree.nameкандидат технічних наукuk
thesis.degree.speciality05.09.12 – напівпровідникові перетворювачі електроенергіїuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Lytvynenko_aref.pdf
Розмір:
1.04 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
7.71 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Автореферати (вільний доступ)