Обеспечение электромагнитной совместимости бортовых источников вторичного электропитания подавлением сетевых импульсных помех и рациональной компоновкой силовых элементов




Скачать 240.32 Kb.
НазваниеОбеспечение электромагнитной совместимости бортовых источников вторичного электропитания подавлением сетевых импульсных помех и рациональной компоновкой силовых элементов
страница1/3
Дата конвертации25.10.2012
Размер240.32 Kb.
ТипАвтореферат
  1   2   3











На правах рукописи






















ШКОРКИН Вячеслав Васильевич













ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ

СОВМЕСТИМОСТИ БОРТОВЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВТОРИЧНОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ ПОДАВЛЕНИЕМ СЕТЕВЫХ ИМПУЛЬСНЫХ ПОМЕХ И РАЦИОНАЛЬНОЙ

КОМПОНОВКОЙ СИЛОВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ



















Специальность 05.09.12 – Силовая электроника



















Автореферат диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук













Томск – 2010

Работа выполнена в открытом акционерном обществе

«Научно-производственный центр «Полюс» и на кафедре

промышленной электроники Томского государственного

университета систем управления и радиоэлектроники



















Научный руководитель −

Казанцев Юрий Михайлович




доктор технических наук, профессор







Официальные оппоненты:

Семиглазов Анатолий Михайлович




доктор технических наук, профессор




(Томский государственный университет




систем управления и радиоэлектроники);










Лукьяненко Михаил Васильевич




кандидат технических наук, профессор




(Сибирский государственный аэрокосмический университет, г. Красноярск)







Ведущая организация −

Открытое акционерное общество




«Государственный ракетный центр имени академика В.П. Макеева», г. Миасс



















Защита состоится 18 февраля 2010 года в 15 час. 15 мин. на заседании диссертационного совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.268.03 при ГОУ ВПО Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники по адресу: 634050, г. Томск, пр. Ленина 40.













С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ГОУ ВПО Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники.







Автореферат разослан «___» января 2010 г.
















Ученый секретарь




диссертационного совета




канд. техн. наук, доцент

Мещеряков Р.В.


ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ


Актуальность проблемы. В бортовых системах электроснабжения (СЭС) автономных объектов при работе электротехнического и радиоэлектронного оборудования возникают импульсные коммутационные помехи (ИКП) микро- и миллисекундной длительности. При воздействии мощной помехи по цепи питания возможны необратимые отказы импульсных источников вторичного электропитания (ИВЭП) из-за изменения структуры полупроводниковых материалов вплоть до их частичного или полного разрушения. Поэтому невозможно обеспечить длительный срок службы данных источников, не защищая их от воздействия ИКП.

ИВЭП относятся к устройствам, которые влияют на внутреннюю электромагнитную обстановку автономных объектов и являются опасными источниками помех для бортовой радиоэлектронной аппаратуры (РЭА). Снижение помехоэмиссии ИВЭП – основное средство обеспечения внутриаппаратурной электромагнитной совместимости (ЭМС).

Для ИВЭП, не имеющих своего замкнутого корпуса, проблема обеспечения ЭМС обостряется, поскольку снижается эффективность работы фильтров радиопомех, а установка электромагнитных экранов ограничена массогабаритными характеристиками изделия. В таких конструкциях рациональная компоновка ИВЭП имеет существенное значение.

Бортовые ИВЭП в системах с разветвленной сетью потребителей различного назначения должны иметь установленный техническим заданием (ТЗ) на разработку выходной импеданс в диапазоне частот от 10 Гц до 10 МГц. Завышенное значение импеданса на отдельных участках диапазона частот может привести к возникновению косвенных кондуктивных помех и потере устойчивости системы в целом, в то время как каждый её элемент в автономном режиме работает устойчиво во всём диапазоне изменения входных и выходных параметров.

Таким образом, повышение устойчивости ИВЭП к воздействию ИКП, снижение помехоэмиссии, достоверное определение выходного импеданса имеют актуальное значение при обеспечении внутриаппаратурной и внутрисистемной ЭМС аппаратуры ракетно-космической техники.

В теоретические исследования, разработку методов и средств обеспечения ЭМС значительный вклад внесли отечественные и зарубежные ученые: С.А. Лютов, А.А. Харкевич, А.Д. Князев, М.Л. Волин, Д. Уайт, Дж. Барнс, Т. Уильямс, Э. Хабигер и другие.

Цель работы – решение задачи эффективной защиты ИВЭП бортовых систем от ИКП и обеспечение их ЭМС с РЭА подавлением помех и рациональной компоновкой силовых элементов.

Для реализации поставленной цели определены следующие направления исследований:

1) теоретические и экспериментальные исследования способов защиты РЭА от ИКП микро- и миллисекундной длительности в высоковольтных бортовых системах электроснабжения;

2) синтез входных фильтров ИВЭП в низковольтных системах электроснабжения с ИКП и перенапряжениями секундной длительности;

3) оценка эффективности снижения помехоэмиссии путем рациональной объемной компоновки силовых элементов ИВЭП без введения в конструкцию дополнительных фильтров и электромагнитных экранов;

4) разработка методики измерения собственных пульсаций напряжения в частотной области (диапазон 10 Гц – 10 МГц) и выходного комплексного сопротивления (импеданса) энергопреобразующей аппаратуры при имитации реальных токов нагрузки.

Методы исследования базируются на общих положениях теории электрических цепей, теории электромагнитного поля, теории сигналов, алгебраических и дифференциальных уравнений, вычислительных методах и использовании современных инструментальных систем и методов математического моделирования. Экспериментальные исследования ЭМС проводились в регламентированных условиях согласно действующим стандартам на макетах и промышленных образцах.

Достоверность и обоснованность результатов подтверждается математическими доказательствами, экспериментальными данными и опытом эксплуатации ИВЭП, выпускаемых серийно. Новизна технических решений подтверждается патентами РФ на изобретение и полезную модель.

Научная новизна:

1) предложен способ защиты от импульсных перенапряжений миллисекундной длительности в высоковольтных бортовых СЭС, при котором энергия помех не рассеивается в тепло специальными разрядными цепями, а используется для питания потребителя;

2) получены расчетные соотношения для определения параметров входных RC- и LC-фильтров ИВЭП, обеспечивающих снижение воздействия ИКП экспоненциальной формы до заданного уровня;

3) для снижения помехоэмиссии электромагнитных и силовых элементов ИВЭП предложено использовать результаты анализа углового распределения напряженности магнитного и электрического полей в ближней зоне;

4) для расчета поля рассеяния силовых дросселей тороидальной конструкции предложена модель в виде эквивалентного витка с током.

Практическая ценность:

1 Реализованные устройства защиты от ИКП имеют улучшенные массогабаритные характеристики и обеспечивают бесперебойное питание защищаемых потребителей при возникновении перенапряжений в бортовых системах электроснабжения автономных объектов.

2 Рекомендации по практическому снижению помехоэмиссии конструкторскими средствами сокращают затраты времени на проектирование и отработку технической документации по изготовлению ИВЭП.

3 Комплексное использование разработанных методик измерения амплитуды и спектрального состава пульсаций напряжения и выходного импеданса с среднеквадратичной погрешностью не хуже 4,5 % позволяет обеспечить внутрисистемную ЭМС энергопреобразующей аппаратуры бортовых систем электропитания в диапазоне частот от 10 Гц до 10 МГц.

Реализация результатов работы. Результаты работы используются в производственной деятельности предприятий: ОАО «НПЦ «Полюс», ФГУП «НПО автоматики им. академика Н.А. Семихатова», ОАО «Пермская научно-производственная промышленная компания», ЗАО «Наука и серийный выпуск», а также в учебном процессе Томского университета систем управления и радиоэлектроники при подготовке студентов направления 210100 – «Электроника и микроэлектроника» по дисциплине «Электромагнитная совместимость устройств промышленной электроники».

Основные положения, выносимые на защиту:

1) предложенный способ защиты РЭА от ИКП миллисекундной длительности обеспечивает бесперебойное электроснабжение защищаемого потребителя при возникновении перенапряжений в высоковольтных бортовых СЭС, при этом 80 % энергии помех используется для питания потребителя;

2) полученные аналитические зависимости позволяют определить параметры элементов входных RC- и LC-фильтров ИВЭП, обеспечивающих снижение амплитуды ИКП до заданных значений;

3) рекомендации по снижению помехоэмиссии конструкторскими средствами, полученные по результатам исследования углового распределения напряженности магнитного поля в ближней зоне, позволяют снизить поле рассеяния силовых дросселей тороидальной конструкции не менее чем на 20 дБ;

4) разработанные методики измерения амплитуды и спектрального состава пульсаций напряжения и выходного импеданса позволяют проводить измерения параметров энергопреобразующей аппаратуры бортовых СЭП КА в заданном диапазоне частот с погрешностью не хуже 4,5 %.

Личный вклад автора:

1) разработаны имитационные модели и принципиальные схемы устройств защиты от ИКП в низковольтных и высоковольтных бортовых СЭС;

2) проведены исследования распределения напряженности магнитного и электрического полей силовых элементов ИВЭП в ближней зоне;

3) предложена новая методика расчета поля рассеяния силовых дросселей тороидальной конструкции на этапе проектирования ИВЭП;

4) разработана методика измерения выходного комплексного сопротивления ИВЭП в диапазоне частот от 10 Гц до 10 МГц.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы обсуждались на международных научно-технических конференциях «Электромеханические преобразователи энергии» (Томск, ТПУ, 20 – 22 октября 2005 г. и 17 – 19 октября 2007 г.); XVII науч.-техн. конф. «Электронные и электромеханические системы и устройства» (Томск, ФГУП «НПЦ «Полюс», 20 – 21 апреля 2006 г.); Девятой российской научно-технической конференции «Электромагнитная совместимость технических средств и электромагнитная безопасность» (Санкт-Петербург, ВИТУ, 20 – 22 сентября 2006 г.); Двенадцатой всероссийской научно-технической конференции «Энергетика: экология, надежность, безопасность» (Томск, ТПУ, 6 – 8 декабря 2006 г.); всероссийских научно-технических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых «Научная сессия ТУСУР» (Томск, 3 – 7 мая 2007 и 5 – 8 мая 2008 г.); 7 Международном симпозиуме по электромагнитной совместимости и электромагнитной экологии (Санкт-Петербург, СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 26 – 29 июня 2007 г.); Всероссийской научно-технической конференции «Измерения и испытания в ракетно-космической промышленности» (Москва, ЦЭНКИ, 20 – 22 октября 2009 г.).

Публикации. Результаты выполненных исследований отражены в 20 печатных работах, в том числе одной статье в центральной периодической печати из перечня ВАК, одном патенте РФ на изобретение, одном патенте РФ на полезную модель, двух учебно-методических пособиях.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка, включающего 136 наименований. Работа изложена на 121 листе машинописного текста, содержит 5 таблиц, 67 рисунков, 2 приложения.

  1   2   3

Добавить в свой блог или на сайт

Похожие:

Обеспечение электромагнитной совместимости бортовых источников вторичного электропитания подавлением сетевых импульсных помех и рациональной компоновкой силовых элементов icon5. электропитание радиоэлектронных устройств
Работа радиоаппаратуры невозможна без источников электропитания. Для ее нормального функционирования необходим постоянный ток с одним...

Обеспечение электромагнитной совместимости бортовых источников вторичного электропитания подавлением сетевых импульсных помех и рациональной компоновкой силовых элементов icon1. проблема электромагнитной совместимости судового электротехнического и электронного оборудования
Электромагнитная совместимость (эмс) технических средств (ТС) определяется как способность технического средства функционировать...

Обеспечение электромагнитной совместимости бортовых источников вторичного электропитания подавлением сетевых импульсных помех и рациональной компоновкой силовых элементов iconФуентес Карлос разработка алгоритмов размещения бортовых устройств и прокладки трасс кабелей подвижных объектов с учетом электромагнитной совместимости
Специальность 05. 13. 05 – Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления

Обеспечение электромагнитной совместимости бортовых источников вторичного электропитания подавлением сетевых импульсных помех и рациональной компоновкой силовых элементов iconVii международный симпозиум по электромагнитной совместимости и электромагнитной экологии эмс-2007
Целью симпозиума эмс-2007 является обсуждение современных научных и практических достижений ученых, инженеров, аспирантов и студентов,...

Обеспечение электромагнитной совместимости бортовых источников вторичного электропитания подавлением сетевых импульсных помех и рациональной компоновкой силовых элементов iconViii-й Международный симпозиум и выставка по электромагнитной совместимости и электромагнитной экологии
Народный симпозиум эмс-2009 организуется для обсуждения современных научных и практических достижений ученых, инженеров, аспирантов...

Обеспечение электромагнитной совместимости бортовых источников вторичного электропитания подавлением сетевых импульсных помех и рациональной компоновкой силовых элементов iconПрименение систем искусственного интеллекта в сфере компьютерных технологий при решении задачи электромагнитной совместимости сверхширокополосных устройств со спутниковой радионавигационной системой в совместно используемых полосах частот
Тно используемых полосах частот с возможностью выбора оптимального сценария электромагнитной совместимости за счет изменения параметров...

Обеспечение электромагнитной совместимости бортовых источников вторичного электропитания подавлением сетевых импульсных помех и рациональной компоновкой силовых элементов iconМатематическая морфология. Электронный математический и медико-биологический журнал. Том 11. Вып. 2012
В настоящей статье описаны детерминированная и вероятностная модели процесса постановки когерентных помех с учетом обратного вторичного...

Обеспечение электромагнитной совместимости бортовых источников вторичного электропитания подавлением сетевых импульсных помех и рациональной компоновкой силовых элементов iconВ. А. Хачатурян управление электроснабжением нефтеперерабатывающих
Рассмотрены вопросы обеспечения электромагнитной совместимости электрооборудования нефтепереработки в условиях массового применения...

Обеспечение электромагнитной совместимости бортовых источников вторичного электропитания подавлением сетевых импульсных помех и рациональной компоновкой силовых элементов iconЛекция 19 Помехозащищенность систем электропитания ЭВМ
Как правило, средства вторичного электропитания подключаются к источникам первичного электропитания, преобразуют их переменное или...

Обеспечение электромагнитной совместимости бортовых источников вторичного электропитания подавлением сетевых импульсных помех и рациональной компоновкой силовых элементов iconЛабораторная работа №1 иследование однофазных выпрямителей
Выпрямительные устройства являются преобразователями переменного тока в постоянный и входят составной частью в большинство источников...


Разместите кнопку на своём сайте:
lib.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©lib.convdocs.org 2012
обратиться к администрации
lib.convdocs.org
Главная страница