Запорожец  Издания 

0 1 [ 2 ] 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53

схемотехнические требования (гальваническая -развязка выходных цепей от входных, возможность параллельной работы ИВЭП, обеспеченность дистанционным управлением, контроль по уровням напрял<ений и токов, а также защита от аварийных для ИВЭП и потребителей электроэнергии режимов и др.);

конструктивные особенности (габаритные и присоединительные зазмеры, наличие корпуса, вид разъемов и др.).

ИВЭП, признанные перспективными и в связи с этим предлагаемые к рассмотрению, - высокочастотные преобразователи напряжения (ВПН) с бестрансформаторным входом, проектируемые на базе высоковольтных транзисторных ключей. Понятия «высокочастотные» и «высоковольтные» в значительной степени условны. Первое говорит о повышенной по сравнению с частотой первичной сети частоте коммутации в ВПН (десятки килогерц - единицы мегагерц), второе подразумевает наличие коммутируемого ключами напряжения в сотни вольт.

Выходная мощность СВЭП составляет сотни ватт-единицы киловатт (гл. 1); тот же параметр для ВПН лежит в диапазоне десятков - сотен ватт. Входные (первичные) напряжения - сотни вольт постоянного или переменного тока однофазных или трехфазных сетей; выходные напряжения - единицы вольт одного или нескольких уровней.

Вопросы достижения высоких показателей надежности - центральные в настоящей работе. Главное направление при этом, рассматриваемое в гл. 2, - построение СВЭП с параллельным включением маломои{Ных ВПН с незначительной их избыточностью по суммарной выходной мощности.

Уровень качества выходных напряжений СВЭП должен обеспечивать функционирование цифровых устройств вычислительной техники, автоматики, связи и другой аналогичной РЭА (гл. 3).

Объемно-энергетический показатель рассматриваемых ВПН должен быть, как правило, менее 10 смВт, однако, как будет показано в гл. 4, о величине этого показателя можно достаточно объективно судить, лишь имея очень обширную информацию.

Стоимость - такой же зависяи{ий от многих параметров показатель, как и предыдущий. Условно все ВПН можно разделить на -хдорогнс» и «дешевые». К первой группе отнесем устройства с удельным стоимостным показателем свыше одного доллара на ватт -входной мощности, ко второй-ниже указанного значения.

По данным исследований, проведенных во второй половине -0-х годов в США, удельная стоимость ВПН рассматриваемого ласса находилась в диапазоне от 25 дол/Вт для военных заказов 10 0.3 дол/Вт в гражданской аппаратуре. Подход к проектированию двух указанных групп рассматривается в разделах по зле-йентной базе и конструированию (гл. 6, 7). Со стоимостью очень есно связаны условия эксплуатации и хранения, о чем также 1Дет речь в гл. 6, 7.

Естественное либо принудительное воздушное охлаждение определяет разницу в объемно-энергетических показателях от десят-



ков до сотен процентов в зависимости от интенсивности принудительного обдува и температуры воздуха. При применении жидкостного охлаждения разброс втих показателей становится еще больше (гл. 4, 7).

Схемотехническим совершенствованием ВПН занимается большое число .разработчиков, считая именно эту деятельность главным направлением для приложения сил, надеясь на эффект в обеспечении вышеперечисленных схемотехнических требований, предъявляемых к современным ВПН, и в улучшении основных показателей ВПН (надежности, качества выходного напряжения, удельного объема, стоимости). Не отрицая важности занятий схемотехникой (гл. 5), автор считает своим долгом обратить внимание читателя на недостаточную проработку вопросов улучшения перечисленных основных показателей несхемотехническими способами, а также на крайне сильную взаимосвязь показателей, анализируемую в гл. 4.

Важность учета конструктивных особенностей проектирования трудно переоценить. Серьезных работ по этому направлению для ВПН средней мощности мало. В гл. 7 делается попытка восполнить отмечаемый пробел.

Если читатель из представленных пояснений все-таки не получил достаточной информации о содержании книги, автор рекомендует просмотреть также раздел «Заключение», который, может быть, явится катализатором к прочтению книги.

Книга написана, в основном, на материале статей, докладов и изобретений автора, а также курсов лекций «Миниатюризация ИВЭП» в институте повышения квалификации отрасли, «Электропитание устройств связи» в Московском институте связи, экспресс-университета «Современные проблемы электропитания» при обшестве «Знание».

Задача книги - довести до читателя-специалиста ряд соображений и конкретных разработок автора, а также некоторые идеи и решения из отечественной и зарубежной научно-технической литературы, которые должны дополнить книги [1-13], выпущенные в последние годы по данному направлению силовой электроники или близкие к нему.

Замечания, предложения, оценки по настоящей книге автор с признательностью примет по адресу: 113093 Москва, Большая Серпуховская, 36, НИИВЦ «Источник».



ГЛАВА 1

СОВРЕМЕННЫЕ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ СТАЦИОНАРНОЙ РЭА

Устройства электропитания стационарной РЭА, потребляющей электроэнергию от единиц до десятков киловатт, можно разделить на входящие в системы первичного (СВЭП) и вторичного (СВЭП) электропитания. СПЭП обеспечивают СВЭП электроэнергией переменного или постоянного тока. Часто в литературе ао электропитанию СПЭП называют системами гарантированного электропитания (СГЭП), поскольку их выходное напряжение (примерно сотни вольт) имеет заданные показатели качества.

Устройства СВЭП, основные из которых ИВЭП, обычно конструктивно входят непосредственно в стойки РЭА и в значительной степени влияют на ее показатели надежности, объема, стоимости и др. В § 1.1 рассматриваются разновидности структурных схем СВЭП на базе высокочастотных преобразователей напряжения с бестрансформаторным входом.

В § 1.2 приводятся структурные схемы СВЭП, реализуемые с помощью способов многоячейкового построения, направленных на повышение надежности систем.

Системы первичного электропитания мощной стационарной РЭА рассматриваются в третьем параграфе главы. Отмечается, что при использовании в СВЭП высокочастотных преобразователей напряжения перспективными являются СПЭП с выходным напряжением постоянного тока в сотни вольт.

1.1. РАЗНОВИДНОСТИ СИСТЕМ ВТОРИЧНОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ НА БАЗЕ ВПН С БЕСТРАНСФОРМАТОРНЫМ ВХОДОМ

Классификация СВЭП

Устройства электропитания рассматриваемого класса - ВПН бестрансформаторным входом - являются основной составной шстью систем вторичного электропитания, включающих в себя "-акже аппаратуру контроля, защиты, коммутации, токопроводы и ряд других вспомогательных устройств. Данные СВЭП можно разделить [14] на системы с централизованным (СВЭП-1), групповым (СВЭП-2) и децентрализованным (СВЭП-3) способами стабилизации напряжений питания потребителей - узлов стационарной РЭА.



0 1 [ 2 ] 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53