Purpose. This work is directed on study of the electromagnetic processes in electric circuits with semiconductor commutators. It is necessary to develop the new mathematical models of functions determination and algorithmic equations for analysis of formed and transition processes in electric circuits of the variable structure. To research the mathematical models with semiconductor commutators and sections, in which sine, constant and pulsed voltages appear. Methodology. The mathematical model of the semiconductor converter with electromechanical load was created for achievement the purpose in view. It is shown that appearance of nonlinear element complicates powerfully the problems of the calculation and studies appearing in circuits of the electromagnetic processes. The most complications appear in circuits of the variable structure, in which sine, constant and pulsed current arise under the action of appropriete voltages. Findings. The new mathematical models of the electromagnetic processes were designed in three-phase electric circuit of the semiconductor converters with multiserver zoned regulation of phase voltages (without losses in semiconductor commutators) for quick estimation the load parameters influence on level and form of the output voltage. Originality. The method of multi-parameter functions was developed. The last are included in algorithmic equations for analysis of formed and transition processes in network with semiconductor commutators and reactive elements, in the considerations direction of phase to neutral voltages usage in the power circuit. It is motivated that use of the multi-parameter modulating functions method in electric circuit of variable structures is expedient if in their sections there are not more than three independent reactive elements. The new mathematical model of formed and transition processes in electric circuits of the semiconductor converters, modulation type with multiserver zoned use of phase to neutral voltages in three-phase network of the power supply was developed. At that energy loss in commutators were not taken into account. Such mathematical model was created for quick estimation the influence of parameters load on controlled features of sine and constant voltages. Practical value. New scheme technical solutions of semiconductor commutators with high-frequency impulse relative time regulation of output voltage when change parameters load in a wide range were created. It has allowed raising the speed of the electro technological systems. The increase in speed methods of regulation and determinations the energy efficient mode parameters of semiconductor commutators of the electro technological systems were developed. The new methods of analyzes of formed and transition processes in electric circuits of semiconductor converters, modulation type with constant output voltages and with miscellaneous types of modulating influence.

    Цель. Работа направлена на исследование электромагнитных процессов в электрических цепях с полупроводниковыми коммутаторами. Необходимо разработать новые математические модели, определения функций и алгоритмических уравнений для анализа установившихся и переходных процессов в электрических цепях переменной структуры. Также предусмотрено исследовать математические моделис полупроводниковыми коммутаторами и звеньями, в которых возникают синусоидные, постоянные и импульсные напряжения. Методика. Для достижения поставленной цели была создана математическая модель полупроводникового преобразователя с электромеханической нагрузкой. Показано, что появление нелинейных элементов сильно усложняет задачи расчета и исследования возникающих в цепях электромагнитных процессов. Наибольшие осложнения появляются в цепях переменной структуры, в которых возникают синусоидные, постоянные и импульсные токи под действием соответствующих напряжений. Результаты. Разработаны новые математические модели электромагнитных процессов в трехфазных электрических цепях полупроводниковых преобразователей с многоканальным зонным регулированием фазных напряжений (без учета потерь в полупроводниковых коммутаторах) для быстрой оценки влияния параметров нагрузки на уровень и форму выходного напряжения. Научная новизна. Разработан метод многопараметрических функций, которые входят в алгоритмические уравнения анализа установившихся и переходных процессов в разветвленных электрических цепях с полупроводниковыми коммутаторами и реактивными элементами, в направлении учета особенностей использования фазных напряжений сети электропитания. Обосновано, что использование метода многопараметрических модулирующих функций в электрических цепях переменной структуры является целесообразным, если в их звеньях есть не более трех независимых реактивных элементов. Разработана новая математическая модель устоявшихся и переходных процессов в электрических цепях полупроводниковых преобразователей модуляционного типа с многоканальным зонным использованием фазных напряжений трехфазной сети питания. При этом потери электроэнергии в коммутаторах не учитывались. Такая математическая модель была разработана для быстрой оценки влияния параметров нагрузки на характеристики регулируемых синусоидальных и постоянных напряжений. Практическая значимость. Созданы новые схемотехнические решения полупроводниковых коммутаторов с высокочастотным широтноимпульсным регулированием выходного напряжения при изменении параметров нагрузки в широких пределах. Это позволило повысить быстродействие электротехнологических систем. Разработаны методики повышения скорости регулирования и определения энергоэффективных режимных параметров полупроводниковых коммутаторов электротехнологических систем. Разработаны новые методики анализа установившихся и переходных процессов в электрических цепях полупроводниковых преобразователей модуляционного типа с постоянными выходными напряжениями и с различными видами модулирующих влияний.

    Мета. Робота спрямована на дослідження виконання аналізу електромагнітних процесів в електричних колах із напівпровідниковими комутаторами. Необхідно розробити нові математичні моделіта визначити функціїта алгоритми рівнянь для аналізу усталених та перехідних процесів в електричних колах змінної структури. Також передбачається дослідити математичні моделі з напівпровідниковими комутаторами та ланками, в яких виникають синусоїдні, постійні й імпульсні напруги. Методика. Для досягнення поставленої мети була створена математична модель напівпровідникового перетворювача з електромеханічним навантаженням. Показано, що поява нелінійних елементів суттєво ускладнює задачі розрахунку та дослідження виникаючих у колах електромагнітних процесів. Найбільші ускладнення з’являються у колах змінної структури, в ланках яких виникають синусоїдні, постійні та імпульсні струми під дією відповідних напруг. Результати. Розроблено нові математичні моделі електромагнітних процесів у трифазних електричних колах напівпровідникових перетворювачів із багатоканальним зонним регулюванням фазних напруг (без урахування енергетичних втрат у напівпровідникових комутаторах) для швидкої оцінки впливу параметрів навантаження на рівень та форму вихідної напруги. Наукова новизна. Розвинуто метод багатопараметричних функцій, які входять до алгоритмічних рівнянь аналізу усталених та перехідних процесів у розгалужених електричних колах із напівпровідниковими комутаторами та реактивними елементами, в напрямку врахування особливостей використання фазних напруг мережі електроживлення. Обґрунтовано, що використання методу багатопараметричних модулюючих функцій в електричних колах змінної структури є доцільним, якщо в їх ланках не більше трьох незалежних реактивних елементів. Розроблено нову математичну модель усталених і перехідних процесів в електричних колах напівпровідникових перетворювачів модуляційного типу з багатоканальним зонним використанням фазних напруг трифазної мережі живлення. При цьому втрати електроенергії у комутаторах не враховувались. Така математична модель була розроблена для швидкої оцінки впливу параметрів навантаження на характеристики регульованих синусоїдних та постійних напруг. Практична значимість. Створено нові схемотехнічні рішення напівпровідникових комутаторів із високочастотним широтноімпульсним регулюванням вихідної напруги при зміні параметрів навантаження в широких межах. Це дозволило підвищити швидкодію електротехнологічних систем. Розроблено методики підвищення швидкості регулювання та визначення енергоефективних режимних параметрів напівпровідникових комутаторів електротехнологічних систем. Розроблено нові методики аналізу усталених та перехідних процесів в електричних колах напівпровідникових перетворювачів модуляційного типу з постійними вихідними напругами та з різними видами модулюючих впливів.


    Access

    Download


    Export, share and cite



    Title :

    MATHEMATICAL MODEL OF SEMICONDUCTOR CONVERTER WITH FIVE-ZONE REGULATION OF THE OUTPUT VOLTAGE AND ELECTROMECHANICAL LOAD.
    МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ С ПЯТИЗОННЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ И ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ НАГРУЗКОЙ.
    МАТЕМАТИЧНА МОДЕЛЬ НАПІВПРОВІДНИКОВОГО ПЕРЕТВОРЮВАЧА З П’ЯТИЗОННИМ РЕГУЛЮВАННЯМ ВИХІДНОЇ НАПРУГИ ТА ЕЛЕКТРОМЕХАНІЧНИМ НАВАНТАЖЕННЯМ


    Contributors:


    Publication date :

    2015-04-29


    Remarks:

    Science and Transport Progress ; No. 2(56) (2015); 129-135



    Type of media :

    Article (Journal)


    Type of material :

    Electronic Resource


    Language :

    Ukrainian