Научная статья на тему 'МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫ РЕЗОНАНСНОГО ИНВЕРТОРА'

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫ РЕЗОНАНСНОГО ИНВЕРТОРА Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
95
28
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
СИСТЕМА ЗАРЯДА / ЕМКОСТНЫЙ НАКОПИТЕЛЬ / ДВУХТАКТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ / ИНВЕРТОР / РЕЖИМЫ РАБОТЫ / ИНДУКТИВНО-ЕМКОСТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Хазиева Регина Тагировна, Кириллов Роман Вячеславович, Латыпов Булат Фиделевич

Основной целью исследования являются анализ режимов работы гибридного электромагнитного элемента (ЭМЭ) в двухтактных схемах автономного инвертора на базе индуктивно-емкостного преобразователя (ИЕП) при заряде емкостного накопителя (ЕН) и поиск параметров гибридного ЭМЭ, позволяющих создать эффективный режим работы системы заряда ЕН с наивысшим КПД за одно и то же время до одного и того же напряжения. Кроме того, необходимо определить, как изменяются напряжения и токи при изменении параметров ИЕП и исследовать, как формируется траектория срабатывания полупроводниковых ключей инвертора. При решении поставленной задачи применялся программный пакет MathCad. Авторами разработана математическая модель системы заряда ЕН с ИЕП, включенным в диагональ инвертора. Авторами разработаны и запатентованы электротехнические устройства на базе многофункционального интегрированного электромагнитного компонента (МИЭК), работающего в составе двухтактного преобразователя, на активную и емкостную нагрузку. Результаты исследований, проведенные на основе математической модели, показывают, что при резонансном режиме работы гибридного ЭМЭ при совпадении частоты свободных колебаний гибридного ЭМЭ с частотой коммутации полупроводниковых ключей инвертора достигается наиболее энергетически эффективный режим заряда ЕН. Применение ИЕП обеспечивает постоянство значения тока в цепи нагрузки, что позволяет экономично использовать установленную мощность повышающего трансформатора, исключить броски тока при включении ЕН на заряд, обеспечить линейное нарастание напряжения на заряжаемом ЕН.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Хазиева Регина Тагировна, Кириллов Роман Вячеславович, Латыпов Булат Фиделевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

MATHEMATICAL SIMULATION OF OPERATING MODES OF A RESONANT INVERTER

The main purpose of the study is to analyze the operating modes of a hybrid electromagnetic element (EME) in push-pull circuits of an autonomous inverter based on an inductive-capacitive converter (IСC) when charging a capacitive storage(CS) and to search for parameters of a hybrid EME that allow creating an effective mode of operation of the CS charging system with the highest Efficiency for the same time, up to the same voltage. In addition, it is necessary to determine how the voltages and currents change when changing the parameters of the EME and to investigate how the trajectory of the operation of the semiconductor switches of the inverter is formed. When solving the problem, the MathCad software package was used. The authors have developed a mathematical model of the CS charging system with an ICC included in the diagonal of the inverter. The authors have developed and patented electrical devices based on a multifunctional integrated electromagnetic component (MIEC) operating as part of a push-pull converter for active and capacitive loads. The results of studies carried out based on a mathematical model show that in the resonant mode of operation of the hybrid EME, when the frequency of free oscillations of the hybrid EME coincides with the switching frequency of the semiconductor switches of the inverter, the most energetically efficient mode of charging CS is achieved. The use of ICC ensures the constancy of the current value in the load circuit, which makes it possible to economically use the installed power of the step-up transformer, to exclude current surges when the CS is switched on to the charge, and to ensure a linear increase in the voltage on the charged CS.

Текст научной работы на тему «МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫ РЕЗОНАНСНОГО ИНВЕРТОРА»

Хазиева Р. Т. Khazieva R. T.

кандидат технических наук, доцент кафедры «Электротехника и электрооборудование

предприятий», ФГБОУВО «Уфимский государственный нефтяной технический университет», г. Уфа, Российская Федерация

Кириллов Р. В. Кт1Ы R. V.

инженер кафедры «Электротехника и электрооборудование

предприятий», ФГБОУ ВО «Уфимский государственный нефтяной технический университет», г. Уфа, Российская Федерация

Латыпов Б. Ф. Latypov B. Е

студент кафедры «Электротехника и электрооборудование

предприятий», ФГБОУ ВО «Уфимский государственный нефтяной технический университет», г. Уфа, Российская Федерация

УДК 621.3

DOI: 10.17122/1999-5458-2020-16-4-18-27

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫ РЕЗОНАНСНОГО ИНВЕРТОРА

Основной целью исследования являются анализ режимов работы гибридного электромагнитного элемента (ЭМЭ) в двухтактных схемах автономного инвертора на базе индуктивно-емкостного преобразователя (ИЕП) при заряде емкостного накопителя (ЕН) и поиск параметров гибридного ЭМЭ, позволяющих создать эффективный режим работы системы заряда ЕН с наивысшим КПД за одно и то же время до одного и того же напряжения. Кроме того, необходимо определить, как изменяются напряжения и токи при изменении параметров ИЕП и исследовать, как формируется траектория срабатывания полупроводниковых ключей инвертора. При решении поставленной задачи применялся программный пакет MathCad. Авторами разработана математическая модель системы заряда ЕН с ИЕП, включенным в диагональ инвертора. Авторами разработаны и запатентованы электротехнические устройства на базе многофункционального интегрированного электромагнитного компонента (МИЭК), работающего в составе двухтактного преобразователя, на активную и емкостную нагрузку. Результаты исследований, проведенные на основе математической модели, показывают, что при резонансном режиме работы гибридного ЭМЭ при совпадении частоты свободных колебаний гибридного ЭМЭ с частотой коммутации полупроводниковых ключей инвертора достигается наиболее энергетически эффективный режим заряда ЕН. Применение ИЕП обеспечивает постоянство значения тока в цепи нагрузки, что позволяет экономично использовать установленную мощность повышающего трансформатора, исключить броски тока при включении ЕН на заряд, обеспечить линейное нарастание напряжения на заряжаемом ЕН.

Ключевые слова: система заряда, емкостный накопитель, двухтактный преобразователь, инвертор, режимы работы, индуктивно-емкостный преобразователь.

MATHEMATICAL SIMULATION OF OPERATING MODES OF A RESONANT INVERTER

The main purpose of the study is to analyze the operating modes of a hybrid electromagnetic element (EME) in push-pull circuits of an autonomous inverter based on an inductive-capacitive

converter (ICC) when charging a capacitive storage (CS) and to search for parameters of a hybrid EME that allow creating an effective mode of operation of the CS charging system with the highest Efficiency for the same time, up to the same voltage. In addition, it is necessary to determine how the voltages and currents change when changing the parameters of the EME and to investigate how the trajectory of the operation of the semiconductor switches of the inverter is formed. When solving the problem, the MathCad software package was used. The authors have developed a mathematical model of the CS charging system with an ICC included in the diagonal of the inverter. The authors have developed and patented electrical devices based on a multifunctional integrated electromagnetic component (MIEC) operating as part of a push-pull converter for active and capacitive loads. The results of studies carried out based on a mathematical model show that in the resonant mode of operation of the hybrid EME, when the frequency of free oscillations of the hybrid EME coincides with the switching frequency of the semiconductor switches of the inverter, the most energetically efficient mode of charging CS is achieved. The use of ICC ensures the constancy of the current value in the load circuit, which makes it possible to economically use the installed power of the step-up transformer, to exclude current surges when the CS is switched on to the charge, and to ensure a linear increase in the voltage on the charged CS.

Key words: charge system, capacitive storage, push-pull converter, inverter, operating modes, inductive-capacitive converter.

Одной из известных топологий импульсных преобразователей напряжения считается двухтактный преобразователь. В отличие от однотактного обратноходового преобразователя энергия в сердечнике двухтактного преобразователя никак не запасается благодаря тому, что в данном случае это сердечник трансформатора, но никак не сердечник дросселя, он предназначается здесь в роли проводника для переменного магнитного потока, который создается по очереди двумя половинами первичной обмотки [1].

Двухтактные преобразователи успешно применяются в источниках вторичного электропитания, зарядных устройствах аккумуляторных батарей и импульсной технике. Авторами разработан автономный инвертор на базе индуктивно-емкостного преобразователя (ИЕП), выполненного на основе гибридного электромагнитного элемента (ЭМЭ). В свою очередь, индуктивно-емкостные преобразователи — устройства, которые используют резонансные свойства реактивных составляющих при их питании от источников переменного напряжения промышленной частоты. Применение гибридных ЭМЭ позволяет улучшить технико-экономические показатели, повысить надежность, снизить массу, габариты и себестоимость устройств на их основе [2].

В данной статье ставится задача исследования режимов работы гибридного ЭМЭ в составе ИЕП в двухтактных схемах автономного инвертора при заряде емкостного накопителя (ЕН). Для обеспечения высокой энергетической эффективности процесса заряда требуется заряд ЕН током неизменной формы

[3].

Авторами разработана математическая модель системы заряда ЕН с ИЕП, включенным в диагональ инвертора. Особенность разработанной математической модели заключается в описании электромагнитных процессов в гибридных ЭМЭ системой линейных уравнений с помощью интегральных параметров [4].

Энергетически эффективный режим заряда ЕН обеспечивает увеличение амплитуды напряжения на обкладках гибридного ЭМЭ и уменьшение амплитуды тока при той же выходной мощности системы заряда ЕН. Снижаются потери мощности, что приводит к повышению КПД на 12-15 % [5].

Результаты исследований, проведенные на основе математической модели, показывают, что наиболее эффективный с энергетической точки зрения режим заряда ЕН достигается при наиболее благоприятном режиме работы гибридного ЭМЭ. Данный режим является резонансным [6].

В нефтяной индустрии существует проблема образования отложений (соли, минералы, парафины) на различных участках насосно-компрессорных труб [7]. Использование электрогидроимпульсной очистительной системы позволяет решить данную проблему за счет обработки внутренней поверхности труб импульсным разрядом высокого напряжения. Подобные системы содержат двухтактную схему преобразования - автономный инвертор. Преобразователи, собранные по двухтактной схеме, успешно применяются для питания радиотехнических устройств, в источниках вторичного электропитания, используются в зарядных устройствах аккумуляторных батарей и импульсной технике. Высокий КПД двухтактных преобразователей обусловлен тем, что используются обе части цикла преобразования (зарядная и разрядная) [8].

Авторами разработан автономный инвертор на базе ИЕП, выполненного на основе гибридного ЭМЭ. Применение гибридного ЭМЭ позволяет улучшить технико-экономические показатели, ускорить процесс разработки, повысить технологичность и надежность, снизить себестоимость устройств на их основе. Оценка надежности структур гибридных ЭМЭ и устройств на их основе произведена авторами в работе [9].

При разработке инженерных методик расчета гибридных ЭМЭ и их уточнении, а также при определении алгоритмов проектирования устройств на основе гибридных ЭМЭ необходимо учитывать режимы работы компонента, электродинамические процессы, происходящие в нём. Некоторый анализ режимов работы двухтактного инвертора с гибридным резонансным контуром произведен в статье [10]. Важной задачей при выборе режима работы устройств данного типа является определение параметров гибридного ЭМЭ для обеспечения наиболее высокого КПД преобразователя.

Длительная работа оборудования на импульсном напряжении приводит к ускоренному износу и отказу техники. Использование напряжения искаженной формы для питания дорогостоящего оборудования нежелательно. Определенные кате-

гории оборудования не способны работать на напряжении, отличающемся от синусоидальной формы. Возникает необходимость в инверторах с синусоидальной формой напряжения, способных выдержать значительную нагрузку. Производители предлагают преобразователи с квазисинусоидальной формой напряжения. Такая форма представляет собой синусоиду, состоящую из множества небольших ступенек [11].

Получить идеальную синусоиду при использовании радиоэлектронных компонентов достаточно сложно. Проблема решается установкой фильтра, что, в свою очередь, значительно повышает массу и габариты преобразователя, усложняет схему, увеличивает стоимость, снижает надежность. Получить синусоидальную форму тока в цепи питания инверторных систем, а также обеспечить высокий коэффициент мощности (до 98 %), близкий к идеальному за счет минимального сдвига фаз между напряжением и током (вследствие активного характера нагрузки) можно в устройствах, содержащих колебательные контуры. Выбор параметров гибридного ЭМЭ для работы в составе двухтактного инвертора произведен, исходя из условия, когда процессы носят колебательный характер [12].

Чтобы понять, каким образом будет работать реальное устройство в тех или иных условиях, необходимо исследовать процессы циклического перезаряда. Пакеты прикладных программ позволяют исследовать эти процессы виртуально, при этом важно, чтобы моделирование соответствовало реальности, чтобы разработанные математические модели для исследования режимов работы электротехнических систем и устройств были адекватными.

В данной статье исследуются режимы работы системы заряда ЕН. С помощью математической модели можно определить наиболее оптимальный режим работы системы заряда ЕН с энергетической точки зрения. Для обеспечения высокой энергетической эффективности процесса заряда требуется заряжать ЕН током неизменной формы [13].

Основными задачами исследования являются анализ режимов работы гибридного

ЭМЭ в двухтактных схемах автономного инвертора на базе ИЕП при заряде ЕН и поиск параметров гибридного ЭМЭ, позволяющих создать эффективный режим работы системы заряда ЕН с наивысшим КПД за одно и то же время, до одного и того же напряжения. Кроме того, необходимо определить, как изменяются напряжения и токи при изменении параметров ИЕП и исследовать, как формируется траектория срабатывания полупроводниковых ключей инвертора.

Система заряда ЕН может быть реализована на основе автономного инвертора, обеспечивающего необходимый уровень напряжения и частоты [14].

Блок-схема исследуемой системы заряда ЕН с ИЕП включает в себя следующие основные блоки:

— питающая сеть (ПС);

— трехфазный мостовой двухполупери-одный выпрямитель (В);

— емкостный фильтр (Ф);

— автономный инвертор с полностью управляемыми транзисторами (АИ);

— индуктивно-емкостный преобразователь, подключенный к первичной обмотке согласующего трансформатора (Т);

— высоковольтный выпрямительный столб (ВС);

— разрядная цепь (РЦ).

На рисунке 1 представлена принципиальная схема системы заряда ЕН с ИЕП. Использование ИЕП в системах заряда ЕН позволяет стабилизировать ток заряда и тем самым достичь наилучших значений энергетических показателей процесса заряда ЕН.

Рисунок 1. Схема системы заряда емкостного накопителя с ИЕП

Представленная схема (рисунок 1) является стандартной. Особенность схемы заключается в использовании гибридного ЭМЭ — многофункционального интегрированного электромагнитного компонента (МИЭК), включенного в диагональ ИЕП, поэтому важно исследовать работу МИЭК в двухтактных схемах [15].

Схематические исполнения двухсекционных МИЭК имеют несколько вариаций. Многофункциональный интегрированный электромагнитный компонент может сочетать в себе свойства катушки индуктивности и конденсатора и выполнять функции колебательного контура и первичной обмотки трансформатора, что позволяет снизить рас-

ход электропроводящих, изоляционных и конструкционных материалов. Авторами запатентованы устройства, использующие данное свойство МИЭК [16].

В статье [17] произведена оценка процессов заряда ЕН, что позволило сделать выбор в пользу наиболее эффективного схемотехнического решения ИЕП. Актуальной задачей является исследование процессов циклического перезаряда емкости МИЭК, так как характер процесса и форма импульса зависят от вида и величины нагрузки. Исходными данными для расчета являются параметры питающей сети (напряжение и частота), частота коммутации полупроводниковых ключей, требуемый уровень напряжения на ЕН и время заряда ЕН.

В работе [18] определен наиболее оптимальный режим заряда ЕН, исследованы базовые структуры МИЭК, определена емкость МИЭК для получения формы тока, близкой к синусоидальной, и максимального

<

ÏEHl(t)

коэффициента мощности. Определено, что максимальный коэффициент усиления по напряжению достигается при колебательном процессе заряда емкости гибридного ЭМЭ и коммутации ключа в момент достижения максимального напряжения.

Для расчета сложных структур МИЭК целесообразно использовать метод, основанный на описании электромагнитных процессов в МИЭК интегральными параметрами как наиболее удобный и простой [19].

Для определения наиболее эффективного с энергетической точки зрения режима работы авторами разработана математическая модель заряда ЕН, с помощью которой проведены исследования электромагнитных процессов, получены осциллограммы напряжений и токов на всех компонентах схемы, в том числе полупроводниковых ключах.

Разработанная авторами математическая модель представляет собой следующую систему уравнений:

Ubx = ипл + и 1вх- 1т

и = ~.-^

j * а) * С

ипл = (R + j ■ со ■ L) * (1вх + IL) UL + ипл = U ÏEHi(t) = А * ехр(- а * t) * sin(a)CB.* t) UEH-А * exp(- а * t) * (а)св.* cos(o)cb.* t) + а * sin(a)CB.* t))

СИЕП " (а2 + WCB2)

В данной системе первые четыре уравнения описывают электромагнитные процессы в ИЕП на основе МИЭК, а остальные уравнения описывают процесс заряда ЕН.

Изменяя параметры (значения емкости и индуктивности) МИЭК при выбранной частоте коммутации, построим графики зависимостей напряжения и тока на ЕН от времени для наиболее оптимального режима заряда ЕН.

На основе созданных математических моделей в программной среде MathCad построена временная диаграмма напряжения и тока заряда ЕН (рисунки 2 и 3).

и, кВ

1 — режим заряда ЕН при неизменной форме тока; 2 — режим заряда ЕН при изменяющейся форме тока

Рисунок 2. Временная диаграмма напряжения заряда ЕН

(заряд до и = 35 кВ за 1 = 2 с, ^,ез.= 2 кГц)

1 — режим заряда ЕН при неизменной форме тока; 2 — режим заряда ЕН при изменяющейся форме тока

Рисунок 3. Временная диаграмма тока заряда ЕН

Оценить энергетическую эффективность процесса заряда можно, определив КПД системы заряда ЕН.

Среднециклический КПД системы заряда: Шн

Лср- " Шн + ДШ,

где Wн — предразрядная энергия ЕН; ДW — энергия потерь;

Шн =

Сн * ^нмах

АШ

к=п сс 1 1

1 — режим заряда ЕН при неизменной форме тока; 2 — режим заряда ЕН при изменяющейся форме тока

Рисунок 4. Временная диаграмма напряжения в диагонали инвертора

где ^ — время зарядно-разрядного цикла.

Расчеты показывают, что при режиме заряда ЕН, описываемом графиками 1, по сравнению с режимом, описываемом графиком 2, КПД выше на 12-15 %, потери мощности меньше в 2,2 раза (рисунки 2 и 3).

Авторами также произведено исследование работы МИЭК.

Математическая модель позволяет определить значения токов и напряжений на обкладках и емкости МИЭК и в диагонали инвертора, графики которых представлены на рисунках 4-7.

На рисунках 4 и 5 представлены временные диаграммы напряжения и тока в диагонали инвертора при заряде ЕН.

На рисунках 6 и 7 представлены временные диаграммы напряжения на обкладках и между обкладками (на емкости и индуктивности) МИЭК при заряде ЕН.

1 — режим заряда ЕН при неизменной форме тока; 2 — режим заряда ЕН при изменяющейся форме тока

Рисунок 5. Временная диаграмма тока через обкладки МИЭК

1 — режим заряда ЕН при неизменной форме тока; 2 — режим заряда ЕН при изменяющейся форме тока

Рисунок 6. Временная диаграмма напряжения на обкладке МИЭК (на индуктивности)

1 — режим заряда ЕН при неизменной форме тока; 2 — режим заряда ЕН при изменяющейся форме тока

Рисунок 7. Временная диаграмма напряжения между обкладками (на емкости) МИЭК

На рисунке 8 представлены временные диаграммы напряжений на транзисторах инвертора. На первом графике показаны напряжения на накрест лежащих транзисторах инвертора УТ1 и УТ4, УТ3 и УТ2 при подаче импульсов поочередного отпирания и запирания накрест лежащих транзисторов.

Рисунок 8. Временная диаграмма напряжений на транзисторах инвертора

Применение в качестве ИЕП МИЭК позволяет обеспечить наиболее оптимальный с энергетической точки зрения режим заряда ЕН током неизменной формы с автоматическим поддержанием его постоянства в процессе заряда с целью получения линейно возрастающего напряжения (рису-

нок 2, график 1) для заряда ЕН с максимальным КПД [14].

Исследования временных диаграмм заряда ЕН показывают, что при энергетически эффективном режиме заряда ЕН обеспечивается увеличение амплитуды напряжения на обкладках гибридного ЭМЭ в 1,5 раза, уменьшение амплитуды тока — в 1,4 раза при той же выходной мощности системы заряда ЕН (рисунки 4 и 5, график 1). Оценка энергетической эффективности разных режимов заряда ЕН показала, что мощность потерь в режиме заряда ЕН током неизменной формы меньше в 2,2 раза, что приводит к повышению КПД на 15 %.

Напряжения на индуктивностях и емкостях ИЕП находятся в противофазе и равны (рисунки 6 и 7). Значения напряжений и токов свидетельствует о резонансном режиме работы ИЕП.

По результатам моделирования произведена оценка энергетической эффективности для разных режимов заряда ЕН. С помощью модели произведен выбор наиболее оптимального схемотехнического решения с использованием ИЕП для построения на его основе силовой части устройства заряда ЕН реального объекта, произведена оценка энергетической эффективности для разных режимов заряда ЕН. Показано, что режим работы системы заряда ЕН током неизменной формы повышает КПД с 80 % до 95 %.

Результаты исследований, проведенные на основе математической модели, показывают, что при резонансном режиме работы гибридного ЭМЭ, при совпадении частоты свободных колебаний гибридного ЭМЭ с частотой коммутации полупроводниковых ключей инвертора достигается наиболее энергетически эффективный режим заряда ЕН.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Применение ИЕП обеспечивает постоянство значения тока в цепи нагрузки, что позволяет экономично использовать установленную мощность повышающего трансформатора, исключить броски тока при включении ЕН на заряд, обеспечить линейное нарастание напряжения на заряжаемом ЕН.

При проектировании системы заряда ЕН следует перейти от трансформаторно-выпря-мительных схем к схемам со звеном повы-

шенной частоты. Силовая пассивная часть звена повышенной частоты должна строиться на основе МИЭК. Это позволяет улучшить частотные свойства и повысить добротность контура коммутации, улучшить условия работы полупроводниковых приборов, а также уменьшить массу и габариты коммутационного контура за счет функциональной интеграции.

Авторами разработаны и запатентованы электротехнические устройства на базе МИЭК, работающем в составе двухтактного преобразователя, на активную и емкостную нагрузку [20].

Выводы

1. Авторами разработана математическая модель системы заряда ЕН с ИЕП на базе МИЭК, включенным в диагональ инвертора. Особенность разработанной математической модели заключается в описании электромагнитных процессов в МИЭК системой линейных уравнений с помощью интегральных параметров.

2. В результате исследования получены временные диаграммы токов и напряжений

Список литературы

1. Miller K.J., Collier K.N., SollMorris H.B., Raja Swaminathan, Mchenry M.E. Induction Heating of FECO Nanoparticles for Rapid RF Curing of Epoxy Composites // Journal of Applied Physics. 2009. Vol. 105. 07E714.

2. Tavakoli M.H., Ojaghi A., Mohammadi-Manesh E., Mansour M. Influence of Coil Geometry on the Induction Heating Process in Crystal Growth Systems // Journal of Crystal Growth. 2009. Vol. 311. P. 1594-1599. doi:10.1016/j.jcrysgro.2009.01.092.

3. Конесев С.Г., Хазиева Р.Т. Стабилизационные свойства индуктивно-емкостных преобразователей на основе гибридных электромагнитных элементов // Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. 2017. № 5-6 (157). С. 28-36.

4. Карабельская И.В. Примеры расчета электрических полей при электрохимической защите трубопроводов от коррозии // Электротехнические и информационные комплексы и системы. 2015. Т. 11, № 2. С. 23-29.

5. Карабельская И.В., Абызбаев И.З. Методы расчета электрических полей при

на элементах схемы при процессах заряда ЕН. Анализ временных диаграмм заряда ЕН показывает, что при энергетически эффективном режиме заряда ЕН обеспечивается увеличение амплитуды напряжения на обкладках гибридного ЭМЭ в 1,5 раза, уменьшение амплитуды тока в 1,4 раза при той же выходной мощности системы заряда ЕН. Оценка энергетической эффективности разных режимов заряда ЕН показала, что мощность потерь в режиме заряда ЕН током неизменной формы меньше в 2,2 раза, что приводит к повышению КПД на 15 %.

3. Результаты исследований, проведенные на основе математической модели, показывают, что наиболее эффективный с энергетической точки зрения режим заряда ЕН достигается при наиболее благоприятном с точки зрения электромагнитных процессов (значений токов и напряжений на обкладках) режиме работы гибридного ЭМЭ. Данный режим является резонансным и наступает при совпадении частоты свободных колебаний гибридного ЭМЭ с частотой коммутации полупроводниковых ключей инвертора.

электрохимической защите трубопроводов от коррозии в в неоднородных и клиновидных средах // Электротехнические и информационные комплексы и системы, 2015. Т. 11, № 4. С. 25-33.

6. O'Loughlin M. An Interleaved PFC Preregulator for High-Power Converters // Topic 5: Texas Instrument Power Supply Design Seminar, 2007, pp. 5-1-5-14.

7. Брылина О.Г., Гельман М.В. Исследование двухзвенных преобразователей частоты // Электротехнические системы и комплексы. 2013. № 21. С. 270-278.

8. Храмшин Т.Р., Храмшин Р.Р., Корнилов Г.П., Крубцов Д.С. Формирование фазных напряжений четырехуровневого высоковольтного преобразователя частоты // Электротехнические системы и комплексы. 2011. № 19. С. 174-181.

9. Брылина О.Г., Гельман М.В. Исследование трехфазного активного выпрямителя напряжения // Электротехнические системы и комплексы. 2014. № 1 (22). С. 47-50.

10. Радионов А.А., Маклаков А.С. Компенсация реактивной мощности в сети с

- 25

помощью активного выпрямителя напряжения // Электротехнические системы и комплексы. 2013. № 21. С. 226-231.

11. Sum K. Kit. Improved Valley-Fill Passive Power Factor Correction Current Shaper Approaches // IEC Specification Limits. PCIM Magazine, Feb. 1998.

12. Morrow K., Karner D., Francfort J. Plug-in Hybrid Electric Vehicle Charging Infrastructure Review. U.S. Department of Energy, Vehicle Technologies Program, 2008.

13. Конесев С.Г., Хазиева Р.Т., Кириллов Р. В., Хлюпин П.А. Компьютерная модель системы заряда емкостного накопителя на основе индуктивно-емкостного преобразователя // Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело». 2015. № 4. С. 374-390. URL: http://ogbus.ru/issues/4_2015/ ogbus_4_2015_p 374-390_KonesevSG_ru.pdf.

14. Cheng C.J., Bao S.J., Li C M. A Facile and Well-Tailored Vanadium Oxide Porous Network for High-Capacity Electrochemical Capacitive Energy Storage // Materials Letters, 2014, Vol. 120. DOI: 10.1016/j. matlet.2014.01.111.

15. Конесев С.Г., Хазиева Р.Т. Тенденции развития индуктивно-емкостных преобразователей, их основные параметры и характеристики // Актуальные вопросы энергетики: сб. науч. тр. Междунар. науч.-практ. конф. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2017. С. 252-255.

16. Конесев С.Г., Хазиева Р.Т. Методы оценки показателей надежности сложных компонентов и систем // Электронный научный журнал «Современные проблемы науки и образования». 2015. № 1. URL: http:// science-education.ru/ru/article/view?id=17558.

17. Danilov A. Modern Industrial Current Sensors // Modern Electronics. 2004. Vol. 1. P. 26-28.

18. Musavi F., Eberle W., Dunford W.G. A Phase Shifted Semi-Bridgeless Boost Power Factor Corrected Converter for Plug in Hybrid Electric Vehicle Battery Chargers // Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC), 2011 Twenty-Sixth Annual IEEE. 2011. P. 821-828.

19. Konesev S.G., Khazieva R.T., Bochkareva T.A. Mathematical Modeling of Inverter with a Hybrid Resonant Circuit Operation Modes // 2018 International Conference on Industrial Engineering,

Applications and Manufacturing (ICIEAM), ICIE-2018, Saint-Petersburg, 2018. P. 1-5. DOI: 10.1109/ICIEAM.2018.872884.

20. Пат. 2632412 Российская Федерация, МПК H 03 K 3/53, H 02 M 5/06. Индуктивно-емкостный преобразователь / С.Г. Конесев, Р.Т. Хазиева, Т.А. Бочкарева. 2016143651, заявлено 07.11.16; опубл. 04.10.17. Бюл. № 28.

References

1. Miller K.J., Collier K.N., SollMorris H.B., Raja Swaminathan, Mchenry M.E. Induction Heating of FECO Nanoparticles for Rapid RF Curing of Epoxy Composites. Journal of Applied Physics, 2009, Vol. 105, 07E714.

2. Tavakoli M.H., Ojaghi A., Mohammadi-Manesh E., Mansour M. Influence of Coil Geometry on the Induction Heating Process in Crystal Growth Systems. Journal of Crystal Growth, 2009, Vol. 311, pp. 1594-1599. doi:10.1016/j.jcrysgro.2009.01.092.

3. Konesev S.G., Khazieva R.T. Stabilizatsionnye svoistva induktivno-emkost-nykh preobrazovatelei na osnove gibridnykh ele-ktromagnitnykh elementov [Stabilization Properties of Inductive-Capacitive Converters Based on Hybrid Electromagnetic Elements]. Elektrooborudovanie: ekspluatatsiya i remont — Electrical Equipment: Operation and Repair, 2017, No. 5-6 (157), pp. 28-36. [in Russian].

4. Karabel'skaya I.V. Primery rascheta ele-ktricheskikh polei pri elektrokhimicheskoi zash-chite truboprovodov ot korrozii [Examples of Calculation of Electric Fields at Electrochemical Protection of Pipelines against Corrosion]. Elektrotekhnicheskie i informatsionnye kom-pleksy i sistemy — Electrical and Data Processing Facilities and Systems, 2015, Vol. 11, No. 2, pp. 23-29. [in Russian].

5. Karabel'skaya I.V., Abyzbaev I.Z. Metody rascheta elektricheskikh polei pri elek-trokhimicheskoi zashchite truboprovodov ot korrozii v v neodnorodnykh i klinovidnykh sredakh [Methods for Calculating Electric Fields at Electrochemical Protection of Pipelines against Corrosion in Inhomogeneous Media and Wedge]. Elektrotekhnicheskie i informatsionnye kompleksy i sistemy — Electrical and Data Processing Facilities and Systems, 2015, Vol. 11, No. 4, pp. 25-33. [in Russian].

6. O'Loughlin M. An Interleaved PFC Preregulator for High-Power Converters. Topic

5: Texas Instrument Power Supply Design Seminar, 2007, pp. 5-1-5-14.

7. Brylina O.G., Gel'man M.V. Issledovanie dvukhzvennykh preobrazovatelei chastoty [Research of Variable Adjustable Frequency Converters]. Elektrotekhnicheskie sistemy i kompleksy — Electrotechnical Systems and Complexes, 2013, No. 21, pp. 270-278. [in Russian].

8. Khramshin T.R., Khramshin R.R., Kornilov G.P., Krubtsov D.S. Formirovanie faznykh napryazhenii chetyrekhurovnevogo vysokovol'tnogo preobrazovatelya chastoty [Formation of Phase Voltages of a Four-Level High-Voltage Frequency Converter]. Elektrotekhnicheskie sistemy i kompleksy — Electrotechnical Systems and Complexes, 2011, No. 19, pp. 174-181. [in Russian].

9. Brylina O.G., Gel'man M.V. Issledovanie trekhfaznogo aktivnogo vypry-amitelya napryazheniya [Investigation of a Three-Phase Active Voltage Rectifier]. Elektrotekhnicheskie sistemy i kompleksy — Electrotechnical Systems and Complexes, 2014, No. 1 (22), pp. 47-50. [in Russian].

10. Radionov A.A., Maklakov A.S. Kompensatsiya reaktivnoi moshchnosti v seti s pomoshch'yu aktivnogo vypryamitelya nap-ryazheniya [Compensation of Reactive Power in Grid with the Help of PWM Boost Rectifier]. Elektrotekhnicheskie sistemy i kompleksy — Electrotechnical Systems and Complexes, 2013, No. 21, pp. 226-231. [in Russian].

11. Sum K. Kit. Improved Valley-Fill Passive Power Factor Correction Current Shaper Approaches. IEC Specification Limits. PCIM Magazine, Feb. 1998.

12. Morrow K., Karner D., Francfort J. Plug-In Hybrid Electric Vehicle Charging Infrastructure Review. U.S. Department of Energy, Vehicle Technologies Program, 2008.

13. Konesev S.G., Khazieva R.T., Kirillov R.V., Khlyupin P.A. Komp'yuternaya model' sistemy zaryada emkostnogo nakopitelya na osnove induktivno-emkostnogo preobrazo-vatelya [Computer Model of the Capacitive Storage Charge System Based on Inductive-Capacitive Transducers]. Elektronnyi nauchnyi zhurnal «Neftegazovoe delo» — Electronic Scientific Journal «Oil and Gas Business», 2015, No. 4, pp. 374-390. URL: http://ogbus.ru/

issues/4_2015/ogbus_4_2015_p374-390_ KonesevSG_ru.pdf. [in Russian].

14. Cheng C.J., Bao S.J., Li C.M. A Facile and Well-Tailored Vanadium Oxide Porous Network for High-Capacity Electrochemical Capacitive Energy Storage. Materials Letters,

2014, Vol. 120. DOI: 10.1016/j.mat-let.2014.01.111.

15. Konesev S.G., Khazieva R.T. Tendentsii razvitiya induktivno-emkostnykh preobrazovatelei, ikh osnovnye parametry i kharakteristiki [Trends in the Development of Inductive-Capacitive Converters, Their Main Parameters and Characteristics]. Sborniknauchnykh trudov Mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konfer-entsii «Аktual'nye voprosy energetiki» [Collection of Articles of Scientific Works of International Scientific and Practical Conference «Actual Problems of Energetics»]. Omsk, Izd-vo OmGTU, 2017, pp. 252-255. [in Russian].

16. Konesev S.G., Khazieva R.T. Metody otsenki pokazatelei nadezhnosti slozhnykh komponentov i sistem [Methods for Assessing the Reliability Indicators of Complex Components and Systems]. Elektronnyi nauchnyi zhurnal «Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya» — Electronic Scientific Journal «Modern Problems of Science and Education»,

2015, No. 1. URL: http://science-education.ru/ ru/article/view?id=17558. [in Russian].

17. Danilov A. Modern Industrial Current Sensors. Modern Electronics, 2004, Vol. 1. pp. 26-28.

18. Musavi F., Eberle W., Dunford W.G. A Phase Shifted Semi-Bridgeless Boost Power Factor Corrected Converter for Plug in Hybrid Electric Vehicle Battery Chargers. Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC), 2011 Twenty-Sixth Annual IEEE. 2011, pp. 821-828.

19. Konesev S.G., Khazieva R.T., Bochkareva T.A. Mathematical Modeling of Inverter with a Hybrid Resonant Circuit Operation Modes. 2018 International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM), ICIE-2018. Saint-Petersburg, 2018, pp. 1-5. DOI: 10.1109/ICIEAM.2018.872884.

20. Konesev S.G., Khazieva R.T., Bochkareva T.A. Induktivno-emkostnyi preobra-zovatel' [Inductive-Capacitive Converter]. Patent RF, 2017. [in Russian].

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.