Секция «Теория и практика развития транспортных систем»


СТАБИЛИЗИРУЮЩИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО



страница33/57
Дата06.06.2016
Размер3.5 Mb.
1   ...   29   30   31   32   33   34   35   36   ...   57

СТАБИЛИЗИРУЮЩИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ ДЛЯ РАСПРЕДЕЛЁННЫХ АВТОНОМНЫХ

СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПОДВИЖНЫХ ОБЪЕКТОВ

А.Ю. Степанов

В настоящее время различные подвижные объекты оборудуются комплексом радиоэлектронной аппаратуры, вычислительными и управляющими микропроцессорными системами. Надежность работы сложного бортового электронного оборудования в значительной степени зависит от качества напряжения питания. В связи с этим, эксплуатация высокотребовательных к качеству напряжения питания потребителей невозможна без использования в автономных СЭС специализированных ИВЭП, обеспечивающих требуемые параметры бортовой сети электропитания. К бортовому оборудованию всегда предъявлялись жесткие требования по массогабаритным показателям и задача миниатюризации ИВЭП для автономных объектов особенно актуальна.

Во многих случаях считается целесообразным создание распределённой автономной СЭС с одним мощным основным источником вторичного электропитания и промежуточной шиной питания. Ряд ведущих компаний создают сложные структуры распределённых СЭС (рис. 1).


В них входят основной ИВЭП, формирующий стабилизированное постоянное напряжение на промежуточной шине (IBA-шина – Intermediate Bus Architecture), локальные источники вторичного питания POL-преобразователи (Point Of Load) и центральная система диагностики и управления элементами СЭС со своей информационной цифровой шиной (Z-one – шина) [1]. Такая система обладает рядом существенных положительных качеств. Она является более конструктивно гибкой, поскольку может быть построена из множества независимых стандартизованных ИВЭП. В распределённой системе при необходимости легче локализовать аварийные режимы работы. Заданные параметры и качество напряжения питания потребителей поддерживается двухзонной стабилизацией как основным ИВЭП так и локальными источниками. В распределённой модульной конструкции СЭС естественным образом обеспечивается миниатюризация, эффективность охлаждения и, как следствие, высокие энергетические и удельные выходные характеристики основного и локальных источников питания. В распределённых системах просто реализуются возможности контроля и управления параметрами энергетической системы.

В автономных СЭС ИВЭП, выполняющий функции стабилизирующего преобразователя постоянного напряжения (СППН), занимает центральное место. От его схемотехнического исполнения в значительной степени зависят потребительские характеристики всей энергетической системы. В связи с этим к СППН предъявляются высокие требования по стабильности поддержания уровня выходного напряжения в установившихся и переходных режимах, надёжности работы в жёстких климатических условиях и особенно энергетическим и массогабаритным показателям. Один из наиболее совершенных и широко применяемых вариантов построения структурной схемы СППН представлен на рис. 2.

Значение требуемой выходной мощности может быть получено наращиванием выходной мощности силовой части (СЧ) одного модуля, либо параллельным соединением соответствующего числа автономных модулей меньшей мощности. Кроме того, увеличением числа параллельно соединённых автономных модулей повышается степень надёжности всей системы. Требования по стабильности, динамике и, в определённой мере, надежности возлагаются на систему управления (СУ). Система управления, осуществляя управление силовыми ключами, обеспечивает стабилизацию уровня выходного напряжения, а также, выполняет функции защиты элементов силовой части самого преобразователя и цепей нагрузки от перегрузок и коротких замыканий. Питание системы управления, организуется вспомогательным источником питания (ВИП). Кроме того, в структуру модуля СППН могут входить схема согласования (СС) работы модулей при их параллельном соединении и схема диагностики и управления (СДУ) для связи с центральной системой.

Фирмами разработчиками и производителями ИВЭП традиционно используются структуры силовых схем СППН с гальванической развязкой. Однако, в тех СЭС, где не требуется гальваническое разделение потребителей от первичных источников электроэнергии, целесообразнее использовать силовые схемы без гальванического разделения. Структуры таких силовых схем могут быть составными, в которых последовательно соединённые силовые звенья выполняют роль соответственно повышения и понижения входного напряжения [2]. Известны комбинированные структуры, в которых в зависимости от переключения силовое звено может быть как повышающим, так и понижающей напряжение [3]. При этом могут применяться типы силовых звеньев, работающие в однотактном или двухтактном режиме [4]. Во многих случаях использование таких схемных решений даёт эффект по снижению энергетических и массогабаритных характеристик СППН.

С целью проектирования и расчёта энергетических и массогабаритных показателей силовой схемы СППН за основу был принят один из известных программных пакетов для анализа электронных схем Micro-Cap (Microcomputer Circuit Analysis Program) фирмы Spectrum Software. Для решения задач по расчёту энергетических и массогабаритных показателей преобразователя возможности стандартного пакета МС7 были расширены за счёт дополнительных математических модулей в системе компьютерной математики Mathcad 2000. Запланированы и рассчитаны следующие основные характеристики силовой схемы СППН (рис. 3):

– номинальное входное напряжение – 28 В,

– диапазон изменения входного напряжения – 17…70 В,

– номинальное выходное напряжение – 28,5 В,

– номинальная выходная мощность 1 кВт;

– КПД – 0,9;

– удельная выходная мощность – 900 Вт/дм3.

Проведённые расчёты позволяют сделать вывод, что СППН, спроектированный на основе составной двухзвенной структуре силовой схемы, обладает высокими энергетическими и массогабаритными показателями и вполне может создать конкуренцию известным на рынке источникам вторичного электропитания.


Литература
1. Чанов, Л. Источники питания из готовых компонентов и модулей / Л. Чанов // Электронные компоненты. –2006. – №2. – С. 39–44.

2. Гельман, М.В. Импульсный стабилизатор постоянного напряжения / М.В. Гельман, Х.К. Харасов, А.Ю. Степанов и др. // АС СССР № 1379777, кл. G05F1/56, 1986.

3. Стабилизирующий преобразователь постоянного напряжения / М.В. Гельман, Х.К. Харасов, А.Ю. Степанов, А.В. Велин // АС СССР № 1403286, кл. H02M3/338, 1988.

4.  Преобразователь постоянного напряжения / М.В. Гельман, Х.К. Харасов, А.Ю. Степанов и др. // АС СССР № 1394363, кл. H02M3/335, 1988.






Поделитесь с Вашими друзьями:
1   ...   29   30   31   32   33   34   35   36   ...   57


База данных защищена авторским правом ©uverenniy.ru 2019
обратиться к администрации

    Главная страница