CC BY
47
Секция «Автоматика и электроника»
УДК 621.3.082
А. С. Каржаев, Н. В. Мацук Научный руководитель - Н. Н. Горяшин Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОВЫХ ПОТЕРЬ МДП ТРАНЗИСТОРА В ИМПУЛЬСНОМ РЕЖИМЕ РАБОТЫ
Целью данной работы являлась отработка методики измерения тепловых потерь МДП-транзистора в импульсном режиме и сравнение ее с другими используемыми методиками измерений мощности тепловыделения на силовых полупроводниковых приборах.
Существует проблема оценки тепловых потерь транзисторов работающих в ключевом режиме при проектирования схем импульсных источников вторичного электропитания. На данный момент существует три традиционных способа измерения тепловых потерь силовых полупроводниковых приборов: калориметрический, электрический и теоретический. При измерении тепловых потерь МДП транзистора в импульсном режиме работы их использование имеет следующие достоинства и недостатки. Калориметрический метод имеет высокую точность, но не позволяет исследовать режимы работы транзистора в высокочастотной схеме, так как необходимые для её использования преобразования схемы искажают режим работы транзистора. Электрический метод не требует искажения схемы и осуществляется за счет анализа тока и напряжения в цепи ключа с использованием запоминающего осциллографа, однако обладает существенной погрешностью ввиду того что невозможно исключить влияние паразитных реактивных компонентов схемы. Теоретический метод позволяет исследовать любой режим работы, но не позволяет достичь нужной степени адекватности, ввиду невозможности учета всех факторов математической модели.
Предлагаемая методика измерений позволяет: не выносить транзистор из схемы, что увеличивает адекватность реальным режимам работы, а также имеет достаточную для поставленной задачи точность измерений. Методика заключается в следующем: транзистор расположенный на радиаторе при исследуемом режиме работы нагревает радиатор до состояния теплового равновесия, когда теплоотдача с радиатора равна нагреву радиатора транзистором, при этом температура каждой точки радиатора не меняется с тече-
100 т, с
нием времени. После достижения теплового равновесия, тепловизором снимается карта распределения температур по радиатору. В начале работы были сняты карты распределения температур по радиатору при работе транзистора в линейном режиме для требуемого диапазона мощностей. Линейный режим транзистора позволяет с большой точностью измерить мощность рассеиваемую на транзисторе. На основе этих данных были составлены калибровочные таблицы распределения температур по сечению радиатора проходящему через центр кристалла, в зависимости от мощности рассеиваемой на транзисторе. Зная что зависимость установившейся температуры в любой точке в пределах плоскости радиатора от мощности рассеиваемой транзистором является неубывающей функцией с помощью этих таблиц можно определить тепловые потери любом режиме работы транзистора. Погрешности данной методики малы ввиду малых погрешностей измерения температур тепловизора (доверительный интервал 0.1С° для каждой точки), и высокой точности измерения мощности транзистора работающего при постоянном токе при составлении калибровочных таблиц (среднеквадратичное отклонение 0.2Вт). Все измерения были сделаны при одинаковых внешних температурных условиях. На рис.1 представлено графическое отображение калибровочных таблиц где каждая линия представляет собой распределение температур по сечению радиатора проходящему через кристалл исследуемого транзистора. Пунктиром представлена линия полученная в результате измерения мощности рассеиваемой на транзисторе в импульсном режиме работы, с формой напряжения сток-исток представленной на рис. 2.
и,
2 0 В/дел
'||||Ц|й
Г
20 40
Рис. 1
I, 1м к с/ДО л
Рис. 2
90 80 70 60 50
Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки
Библиографические ссылки
1. Wilson E. A Practical Switching Loss Model for Buck Voltage Regulators / Zhiliang, Z., Yan-Fei, L., Pa-resh C. S. // IEEE Trans. Power Electron. 2009.Vol. 24. No. 3. P. 700-713.
2. Rodr'iguez, M. An Insight into the Switching Process of Power MOSFETs: An Improved Analytical Losses
Model / Rodr'iguez, A., Fern'andez, P. M., Gonz'alez, D. L., Sebasti'an, J. Z. // IEEE Trans. Power Electron. 2010.Vol. 25. No. 6. P. 1626-1640.
© Каржаев А. С., Мацук Н. В., 2013
УДК 669.713.7
О. Г. Клевцова Научные руководители - В. И. Иванчура, А. П. Прокопьев Сибирский федеральный университет, Красноярск
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ УПЛОТНЕНИЯ
В настоящее время, специалисты, причастные к сооружению дорожных объектов, пришли к выводу, что уплотнение является ключевой технологической операцией по своей значимости и влиянию на эффективность вкладываемых средств, качество, надежность и долговечность всего дорожного сооружения.
Повышение эффективности управления дорожными катками является основной и постоянной задачей при их конструировании и эксплуатации. Постоянно повышается производительность, увеличивается срок эксплуатации, наращивается надежность. Вместе с этим во многом детерминированными остаются методы и алгоритмы управления этими машинами. В первую очередь на это влияние оказывают кинематические характеристики и конструктивные особенности, от которых, в свою очередь, зависят методы и алгоритмы управления. Традиционно и технологически складывалось так, что в управлении и во взаимодействии машины со средой участвует оператор (либо его виртуальное присутствие, выраженное в виде алгоритмов контроля и управления) и все управление зависит от его мастерства и от эффективности выполняемых алгоритмов системой управления. Некоторые функции управления машиной переносились на регуляторы и автоматы, но они лишь являлись некоторыми продолжениями возможностей человека, а никак не заменяющие и исключающие его из операций принятия оперативных и стратегических решений по управлению. Тем более ни одна микропроцессорная система не способна обобщать предыдущие этапы, режимы, периоды, смены, сезоны и т. п. работы с последующей оптимизацией управления. Все известные системы управления дорожными катками строились по принципу оптимального управления по сколь угодно сложному алгоритму лишь с условиями устойчивости, наблюдаемости.
Следовательно, встала задача по совершенствованию и модернизации уже имеющихся систем управления. Одним из примеров такого совершенствования является внедрение нечеткого регулирования в управление виброкатком. Это управление основывается на алгоритмах нечетких множеств. Таким образом, мы получаем «умный каток», подстраивающийся под изменяющиеся параметры среды.
Подобные катки уже существуют в природе. В настоящее время компании Аттапп, Bomag, Бупарае,
Hamm, Sakai выпускают катки на основе интеллектуального уплотнения. Перед конструкторами этих компаний стоит не только задача сделать каток, способный адаптировать параметры воздействий на уплотняемый материал, свойства которого изменяются со временем, но и совершенствование вибрационных катков по таким направлениям, как повышение эргономических и экологических показателей, безопасности работы; повышение надежности, ремонтопригодности и удобства обслуживания, повышения уплотняющей способности, повышение удобства обслуживание и расширение функциональных возможностей.
Конечно же, наибольший интерес представляет задача наилучшего уплотнения асфальтобетона, являющаяся наиболее сложной, так как в ее решении невозможно применить методы с других отраслей машиностроения.
Управлять уплотнением можно посредством изменения веса, приходящегося на вибрационный модуль, чего можно достичь балластировкой водой или грузами и изменением размера база катка; изменением формы и площади контактируемой поверхности за счет естественного частичного выглубления вальцов по мере уплотнения грунта. Это что касается регулирования статической составляющей давления катка.
Регулирование динамической составляющей можно осуществить, регулируя вынуждающие усилие вибровозбудителя, изменяя вектор направленный колебаний, изменяя рабочую скорость.
Расширяя функционал возможностей для удобства обслуживания и решения поставленный задач используется GPS и ГЛОНАСС навигация, данные полученный со спутника, помогают управлять катком с диспетчерского пункта.
Важной задачей является выбор конкретных параметров катка в условиях реального времени. В этом и помогает «интеллектуализация», которая помогает исключить ошибки, связанные с неправильным выбором режима работы машины, что исключит недоуп-лотнение и переуплонение материала.
Существуют и отечественные разработки в данном направлении. В конструкции вибрационного катка ДУ-111 в качестве дополнительной опции предлагается прибор «Баллада». Этот прибор позволяет определить относительную, а после калибровки и полу-
