В ряде технических устройств используются емкостные накопители энергии, работающие с полным или частичным разрядом. Для их заряда необходимо использование систем заряда, способных работать на такую нагрузку (с постепенно увеличивающимся напряжением).
В литературе и интернете присутствует большое количество информации, полезной для разработки системы заряда. Однако выбор и расчет конкретных схемотехнических решений для конкретной ситуации все равно может оказаться непростой задачей.
Данная работа будет посвящена обзору и структурированию материалов по системам заряда, а также выработке рекомендаций по выбору и расчету схемотехнических решений исходя из конкретных условий.
Областью применения данной работы являются системы заряда емкостных накопителей.
Научная новизна: Произведены обзор, классификация и анализ различных решений систем заряда. Выявлены их достоинства и недостатки, а так же приведены рекомендации по их применимости. На основании проведенного обзора предложена методика проектирования систем заряда емкостного накопителя. Осуществлено математическое моделирование удвоителя напряжения.
Основные положения и результаты, выносимые на защиту:
1. Разработанная классификация структурных схем систем заряда емкостных накопителей
2. Проведенный обзор, классификация и анализ схемотехнических решений
3. Предложенная методика разработки систем заряда емкостных накопителей.
В первой главе рассмотрено состояние вопроса, сформулированы цели и задачи работы, произведен обзор готовых устройств, пригодных для заряда емкостных накопителей.
Во второй главе произведен: обзор, классификация и анализ различных решений систем заряда. Выявлены их достоинства и недостатки, а так же приведены рекомендации по их применимости. На основании проведенного обзора предложена методика проектирования систем заряда емкостного накопителя.
В третьей главе на основе материала, проработанного во второй главе, произведен выбор структурных и схемотехнических решений системы заряда емкостного накопителя; произведен ее расчет.
В четвертой главе произведено математическое моделирование удвоителя напряжения для различных режимов работы.
Таким образом, в данной работе произведена разработка и апробация методики проектирования систем заряда емкостных накопителей.
Результаты работы опубликованы в [12,13].
1. Каталог блоков питания. [Электронный ресурс]. URL: http://www.agilent.com(дата обращения: 01.05.2017).
2. Каталог блоков питания. [Электронный ресурс]. URL: http:// www.lambdaemi.com(дата обращения: 01.05.2017).
3. Виктор Жданкин. Силовая электроника №1,2005 /
программируемые низкопрофильные (1U) источники электропитания Nemic- Lambda
4. Бут Д. А., Алиевский Б. Л., Мизюрин С. Р., Васюкевич П. В. Накопители энергии. М.:Энергоатомиздат, 1991.
5. Кныш, В.А. Полупроводниковые преобразователи в системах заряда накопительных конденсаторов. - Л.: Энергоиздат. Ленингр. отд-ние,1981.- 160с., ил.
6. Зиновьев, Г.С. Основы силовой электроники: учеб.пособ./
Зиновьев, Г.С. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2003. - 664с.
7. Северенс, Р. Импульсные преобразователи постоянного напряжения для систем вторичного электропитания / Северенс Р., Блум Г. - М.: Энергоатомиздат, 1988. -294 с: ил.
8. Пат. 2254662 Преобразователь постоянного напряжения /
Кудинов А.К.; заявл.29.12.03, опубл. 20.06.05, Бюл №17.
9. Кудинов, А.К. Мощный транзисторный преобразователь для заряда емкостного накопителя энергии / А.К. Кудинов, А.В. Прядилов, К.Х. Узбеков // Наука - производству. - 2004. - №4(72). - С.54-56.
10. Б.Ю. Семенов - Силовая электроника для любителей и профессионалов. изд-во «Солон-Р», М. - 2001.
11. Воронин, П.А. Силовые полупроводниковые ключи: семейства, характеристики, применение/ П.А. Воронин. - М.:Издательский дом “Додека- ХХ1”, 2001. - 384 с.
12. А.В. Прядилов, П.П. Барбаков, Д.М. Киряков. Схемотехнические решения устройств заряда конденсаторов большой емкости // «Студенческие Дни науки в ТГУ» научно-практическая конференция (Тольятти, 1-25 апреля 2016 года) : сборник студенческих работ / отв. за вып. С.Х.Петерайтис. - Тольятти: Изд-во ТГУ, 2016. С.119-120
13. А.В. Прядилов, П.П. Барбаков, Д.М. Киряков. Система заряда емкостного накопителя, работающего в режиме с полным разрядом // Энергоэффективность и энергобезопасность производственных процессов. IV Всероссийская научно-техническая конференция студентов, магистрантов, аспирантов: сборник трудов. Ответственный за выпуск: В.В. Вахнина. 2016. С. 370-372.
14. Аксенов А.И., Нефедов А.В. Отечественные полупроводниковые приборы. Справочное пособие., М.: СОЛОН., 1999 г.
15. Гусев В.Г., Гусев Ю.М. Электроника: Учеб. пособие для приборостроит. спец. вузов. - М.: Высш. шк.1991. - 622 с.
16. Забродин Ю.С. Промышленная электроника. - М.: Высш. Школа,
1982. 496 с.
17. Кузнечиков С.Ю. Магнитопроводы из композиционных магнитомягких порошковых материалов.// Электротехника 1994г. №8, С.54
18. Мощные полупроводниковые приборы: Диоды: Справочник / Б.А. Бородин, Б.В. Кондратьев, В.М. Ломакин и др.; Под ред. Голомедова. - М.: Радио и связь, 1985. - 400 с.
19. Намитоков К.К. и др. Аппараты для защиты полупроводниковых
устройств/ К.К. Намитоков, Н.А. Ильина, И.Г. Шкловский. - М.:
Энергоатомиздат, 1988. - 280 с.
20. Резисторы: справочник / Ю. Н. Андреев, А. И. Антонян, Д. М. Иванов и др.; Под ред. И. И. Четверткова. - М.: Энергоатомиздат, 1981. - 352 с.
21. Силовые полупроводниковые приборы. Пер. с англ. Под ред. В.В. Токарева. Первое издание. - Воронеж: «Элист», 1995 г. - 664 с.
22. Справочник разработчика и конструктора РЭА. Элементная база/ Масленников М.Ю., Соболев Е.А., Соколов Г.В. и др.; Под ред. Масленникова М.Ю. М.: Радио и связь,1996.
23. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника:
Справочное руководство. Пер. с нем. - М.: Мир,1982. - 512 с.,ил.
24. Транзисторы малой мощности: Справочник/Под ред. А. В. Голомедова.- М.: Радио и связь,1989.
25. Трансформаторы и преобразователи «Электроагрегат». Каталог. - Санкт Петербург.: Электроагрегат, 2003 г. 38 с.
26. Шило В.Л. Популярные микросхемы КМОП. Справочник. - М.: Изд-во «Ягуар», 1993. - 64 с.
27. Электрические конденсаторы и конденсаторные установки: Справочник /В.П. Берзан, Б.Ю. Геликман, М.Н. Гураевский и др.: Под ред. Г.С. Кучинского. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 656 с., ил.
28. Каталог электронных компонентов Платан. [Электронный ресурс]. URL: http://www.platan.ru(дата обращения: 01.05.2017)
29. Каталог электронных компонентов Чип и дип. [Электронный ресурс]. URL: http://www. chip-dip.ru(дата обращения: 01.05.2017)
30. Миловзоров О. В. Электроника : учеб. для вузов / О. В. Миловзоров, И. Г. Панков. - Изд. 4-е, стер. ; Гриф МО. - М. : Высш. шк., 2008. - 288 с.
31. Б.В. Тарабрин, С.В. Якубовский, Н.А. Барканов и др.: справочник по интегральным микросхемам. - М.: Энергия, 1980. - 816 с., ил.
32. Воронин, П.А. Силовые полупроводниковые ключи: семейства, характеристики, применение/ П.А. Воронин. - М.:Издательский дом “Додека- ХХ1”, 2001. - 384 с.
33. Ямпурин Н. П. Электроника [Электронный ресурс] : учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / Н. П. Ямпурин, А. В. Баранова, В. И. Обухов. - М. : Академия, 2011.
34. Андреев Ю.Р., Антонян А.И., Иванов Д.М. и др. Резисторы: Справочник. - М.: Энергоиздат, 1981.
35. Болотовский Ю. И., Таназлы Г. И., Вашкевич Е. И., Никитин А. В. Разработка систем заряда емкостных накопителей энергии. Часть 1 // Силовая электроника. 2009. №2
36. Берзан В.П., Геликман Б.Ю., Гураевский М.Н. и др. Электрические конденсаторы и конденсаторные установки . М.: Энергоатомиздат, 1987.
37. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники. Т.т. 1-2. - М., Мир, 1998.
38. Александров, А.А Электротехнические чертежи и схемы / Александров К.К., Кузьмина Е.Г.- М.:Энергоатомиздат, 1990. - 288с.
39. ГОСТ 2.104-68. Единая система конструкторской документации. Основные надписи. - Введ. 1971-01-01. - М.: Госстандарт СССР: Изд-во стандартов, 1970.- 27с.: ил.
40. ГОСТ 7.32-2001. Отчет о научно-исследовательской работе. Структура и правила оформления. - Введ. 2002-07-01. - М.: Госстандарт РФ: Изд-во стандартов, 2001.- 23с.