DOI: https://doi.org/10.15407/techned2018.03.028

УДК 621.314: 621.373.54

ПОКРАЩЕННЯ ЕЛЕКТРОМАГНІТНОЇ СУМІСНОСТІ РОЗРЯДНО-ІМПУЛЬСНИХ СИСТЕМ З МЕРЕЖЕЮ ЖИВЛЕННЯ

Автори
Н.А. Шидловська*, чл.-кор. НАН України, С.М. Захарченко**, докт.техн.наук, О.П. Черкаський***, канд.техн.наук, Ю.В. Руденко****, канд.техн.наук
Інститут електродинаміки НАН України,
пр. Перемоги, 56, Київ, 03057, Україна,
е-mail: This e-mail address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it , This e-mail address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it , This e-mail address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it , This e-mail address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it
* ORCID ID : http://orcid.org/0000-0002-9907-7416
** ORCID ID : http://orcid.org/0000-0002-8597-8045
*** ORCID ID : http://orcid.org/0000-0001-5353-1022
**** ORCID ID : http://orcid.org/0000-0003-1852-215X

Досліджено залежності відносної амплітуди пульсацій напруги на конденсаторі буферного фільтра розрядно-імпульсних систем, викликаних зарядженням від нього робочого конденсатора, від співвідношень їхніх ємностей, початкових умов на них та від добротності зарядного контура. Наведено аналіз ефективності технічних засобів поліпшення електромагнітної сумісності розрядно-імпульсних систем із мережею живлення. У програмному пакеті Simetrix створено моделі активного і пасивного коректорів коефіцієнта потужності розрядно-імпульсної системи та досліджено роботу активного коректора при зміні параметрів його основних елементів і частоти комутації силового транзистора в широких межах. У результаті аналітичних розрахунків та комп’ютерного моделювання отримано залежності коефіцієнта сумарних гармонічних спотворень вхідного струму коректора від активного опору його навантаження, індуктивності дроселя коректора, ємності конденсатора фільтра і частоти комутації силового транзистора. Наведено рекомендації щодо підвищення стабільності початкових умов на робочому конденсаторі та конденсаторі фільтра розрядно-імпульсних систем, а також щодо покращення електромагнітної сумісності таких систем із мережею живлення. Бібл. 35, рис. 8, табл. 2.

Ключові слова: розрядно-імпульсні системи, пульсації, коректор коефіцієнта потужності, коефіцієнт сумарних гармонічних спотворень.

Надійшла                         07.08.2017
Остаточний варіант       29.01.2018
Підписано до друку       13.04.2018

УДК 621.314: 621.373.54

УЛУЧШЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ РАЗРЯДНО-ИМПУЛЬСНЫХ СИСТЕМ С ПИТАЮЩЕЙ СЕТЬЮ

Авторы
Н.А. Шидловская, чл.-корр. НАН Украины, С.Н. Захарченко, докт.техн.наук, А.П. Черкасский, канд.техн.наук, Ю.В. Руденко, канд.техн.наук
Институт электродинамики НАН Украины,
пр. Победы, 56, Киев, 03057, Украина,
е-mail: This e-mail address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it , This e-mail address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it , This e-mail address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it , This e-mail address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it

Исследованы зависимости относительной амплитуды пульсаций напряжения на конденсаторе буферного фильтра разрядно-импульсных систем, вызванных зарядом от него рабочего конденсатора, от соотношения их емкостей, начальных условий на них и от добротности зарядного контура. Приведен анализ эффективности технических средств улучшения электромагнитной совместимости разрядно-импульсных систем с сетью питания. В программном пакете Simetrix созданы модели активного и пассивного корректоров коэффициента мощности разрядно-импульсной системы и исследована работа активного корректора при изменении параметров его основных элементов и частоты коммутации силового транзистора в широких диапазонах. В результате аналитических расчетов и компьютерного моделирования получены зависимости коэффициента суммарных гармоничных искажений входного тока корректора от активного сопротивления его нагрузки, индуктивности дросселя корректора, емкости конденсатора фильтра и частоты коммутации силового транзистора. Приведены рекомендации по повышению стабильности начальных условий на рабочем конденсаторе и конденсаторе фильтра разрядно-импульсных систем, а также по улучшению электромагнитной совместимости таких систем с сетью питания. Библ. 35, рис. 8, табл. 2.

Ключевые слова: разрядно-импульсные системы, пульсации, корректор коэффициента мощности, коэффициент суммарных гармонических искажений.

Поступила                                07.08.2017
Окончательный вариант     29.01.2018
Подписано в печать             13.04.2018

Література

1. Берзан В.П., Геликман Б.Ю., Гураевский М.Н., Ермуратский В.В., Кучинский Г.С., Мезенин О.Л., Назаров Н.Н., Перегудова Е.Н., Рудь В.И., Садовников А.И., Смирнов Б.К., Стёпина К.И. Электрические конденсаторы и конденсаторные установки: Справочник. М.: Энергоатомиздат, 1987. 656 с.
2. Вовченко А.И., Богуславский Л.З., Мирошниченко Л.Н. Тенденции развития мощных высоковольтных генераторов импульсных токов в ИИПТ НАН Украины (Обзор). Технічна електродинаміка. 2010. № 5. С. 69–74.
3. Волков И.В., Зозулев В.И., Шолох Д.А. Магнитно-полупроводниковые импульсные устройства преобразовательной техники. К.: Наукова думка, 2016. 230 с.
4. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Радио и связь, 1986. 512 с.
5. ГОСТ13109-97 Межгосударственный стандарт. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. Киев, ИПК Изд-во стандартов, 1999, 33 с.
6. ДСТУ EN 50160:2014 Характеристики напруги електропостачання в електричних мережах загальної призначенності (EN 50160:2010, IDT). Київ, Мінекономрозвитку України, 2014, 27 с.
7. ДСТУ ІЕС 61000-4-30:2010. Електромагнітна сумісність. Частина 4-30. Методи випробування та вимірювання. Вимірювання показників якості електричної енергії (ІЕС 61000-4-30:2008, ЮТ). Київ, Мінеко-номрозвитку України, 2010, 56 с.
8. Жаркін А.Ф., Пазєєв А.Г. Однофазні активні коректори коефіцієнта потужності для багатомодульних систем електроживлення. К.: Інститут електродинаміки НАН України, 2014. 212 с.
9. Захарченко С.Н. Особенности электромагнитных процессов в установках искроэрозионной коагуляции для систем водоподготовки тепловых сетей и агрегатов. Новини енергетики. 2012. № 6. С. 41–48.
10. Захарченко С.М. Статистичні дослідження еквівалентного електричного опору гетерогенного струмопровідного середовища при його електроерозійній обробці на прикладі гранул алюмінію у воді. Науковий вісник Національного гірничого університету. 2013. № 1 (133). С. 62–67.
11. Захарченко С.Н., Руденко Ю.В. Сравнительный анализ алгоритмов импульсного заряда емкостных накопителей энергии для систем плазмоэрозионной обработки гетерогенных токопроводящих сред. Праці Ін-ту електродинаміки НАН України. Київ, 2014. Вип. 37. С. 100–108.
12. Захарченко С.Н., Руденко Ю.В., Черкасский А.П. Повышение точности регулирования напряжения на емкостных накопителях энергии систем импульсной плазмоэрозионной обработки гетерогенных токопроводящих сред. Технічна електродинаміка. 2016. № 6. С. 30–37.
13. Калачев А. С низким стартовым током: корректоры коэффициента мощности от компании STM. Новости электроники. 2011. № 9 (101). С. 17–23.
14. Месяц Г.А. Импульсная энергетика и электроника. М.: Наука, 2004. 704 с.
15. Михальський В.М. Засоби підвищення якості електроенергії на вході і виході перетворювачів частоти та напруги з широтно-імпульсною модуляцією. К.: Інститут електродинаміки НАН України, 2013. 340 с.
16. Ращепкін А.П., Кондратенко І.П., Захарченко С.М., Руденко Ю.В. Розробка обладнання електроерозійного коагуляційного очищення в системах водопідготовки теплових агрегатів. Проблеми ресурсу і безпеки експлуатації конструкцій, споруд та машин. Київ: Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України, 2015. С. 451–454.
17. Рогаль В.В., Демченко Ю.С. Дослідження спектру вхідного струму високочастотних коректорів коефіцієнта потужності. Технічна електродинаміка. 2014. № 5. С. 80–82.
18. Руденко В.С., Сенько В.И., Чиженко И.М. Преобразовательная техника. К.: Вища школа, 1983. 431 с.
19. Сегеда М.С. Електричні мережі та системи. Львів: Видавництво Львівської політехніки, 2015. 540 с.
20. Твердов И. Пассивные корректоры коэффициента мощности для однофазных и трехфазных модулей питания. Компоненты и технологии. 2009. № 4. С. 94–97.
21. Шидловская Н.А., Захарченко С.Н., Черкасский А.П. Нелинейно-параметрическая модель электри-ческого сопротивления гранулированных токопроводящих сред для широкого диапазона изменений приложенного напряжения. Технічна електродинаміка. 2014. № 6. С. 3–17.
22. Шидловский А.К., Жаркин А.Ф. Высшие гармоники в низковольтных электрических сетях. К.: Наукова думка, 2005. 210 с.
23. Шидловский А.К., Щерба А.А., Супруновская Н.И. Энергетические процессы в электроимпульсных установках с емкостными накопителями энергии. К.: Интерконтиненталь-Украина, 2009. 208 с.
24. Шидловська Н.А., Захарченко С.М., Черкаський О.П. Параметрична модель опору плазмо ерозійного навантаження, адекватна в широкому діапазоні змін прикладеної напруги. Технічна електродинаміка. 2017. № 3. С. 3–12.
25. Шидловська Н.А., Захарченко С.М., Черкаський О.П. Фізичні передумови побудови математичних моделей електричного опору плазмоерозійних навантажень. Технічна електродинаміка. 2017. № 2. С. 5–12.
26. Шидловський А.К., Новський В.О., Жаркін А.Ф. Стабілізація параметрів електричної енергії в трифазних системах напівпровідниковими коригуючими пристроями. К.: Інститут електродинаміки НАН України, 2013. 378 с.
27. Щерба А.А. Системы электроимпульсного диспергирования токопроводящих материалов: автореф. дис. … докт. техн. наук: 05.09.03 / Институт электродинамики Академии наук Украины. Киев. 1993. 38 с.
28. Щерба А.А., Захарченко С.Н. Полупроводниковые адаптивные системы объемной электроискровой обработки материалов и сред. Праці Інституту електродинаміки Національної академії наук України: Електроенергетика. Зб. наук. праць. Київ: ІЕД НАН України, 1999. С. 66–73.
29. Щерба А.А., Захарченко С.Н. Стабилизация и регулирование параметров разрядных импульсов в системах объёмной электроискровой обработки гетерогенных токопроводящих сред. Праці Інституту електродинаміки Національної академії наук України: Електродинаміка. Зб. наук. праць. Київ: ІЕД НАН України, 2001. С. 30–35.
30. Щерба А.А., Захарченко С.М., Супруновська Н.І., Шевченко Н.І., Монастирський Г.Є., Перетятко Ю.В., Петрученко О.В. Стабілізація режимів електротехнологічних систем для отримання іскроерозійних мікро- та нанопорошків. Технічна електродинаміка. Тематичний випуск Силова електроніка та енергоефективність. 2006. Ч.1. С. 120–123.
31. Aluminum electrolytic capacitors. Large-size capacitors. Series/Type B43508. URL: https://en.tdk.eu/inf/20/30/db/aec/B43508.pdf (дата звернення: 07.06.2017).
32. Danilenko N.B., Savelev G.G., Yavorovskii N.A., Yurmazova T.A. Chemical Reactions in Electric Pulse Dispersion of Iron in Aqueous Solutions. Russian Journal of Applied Chemistry. 2008. Vol. 81. No 5. Pp. 803–809.
33. International Rectifier IR1155S Programmable Frequency. One Cycle Control PFC IC. URL: http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/427261/IRF/IR1155S.html (дата звернення: 07.06.2017).
34. Perekos A.E., Chernenko V.A., Bunayev S.A., Zalutskiy V.P., Ruzhitskaya T.V., Boitsov O.F., Kakazei G.N. Structure and Magnetic Properties of Highly Dispersed Ni-Mn-Ga Powders Prepared by Spark-erosion. J. Appl. Phys. 2012. Vol. 112. Pp. 093909-1 – 093909-7. DOI: https://doi.org/10.1063/1.4764017
35. Stepins D. An Improved Control Technique of Switching-Frequency-Modulated Power Factor Correctors for Low THD and High Power Factor. IEEE Transactions on Power Electronics. 2016. Vol. 31. No 7. Pp. 5201–5214. DOI: http://doi.org/10.1109/TPEL.2015.2478848

PDF