Введение (образец)

Из основных тенденций развития современных систем связи следует отметить с одной стороны внедрение новых технологий связи, с другой стороны разработку новых принципов энерго- и ресурсосберегающих методов генерирования электрических колебаний, усиления информационных сигналов и преобразования электрической энергии в системах электропитания. Современные устройства и системы связи резко ужесточают требования к качеству, надежности, экономичности, массогабаритным показателям, электромагнитной совместимости схем электропитания.

Решение проблемы энерго- и ресурсосбережений в устройствах электропитания (выпрямителях, инверторах и т.д.) осуществляется с помощью использования промежуточного звена высокой частоты – импульсных преобразователей напряжения ИПН и современной элементной базы: мощных транзисторов (MOSFET, IGBT), мощных ультрабыстрых диодов, магнитных материалов, конденсаторов и т.д.

Введение звена высокой частоты в силовую часть таких источников питания позволяет, прежде всего, резко уменьшить размеры силового трансформатора и выходного сглаживающего фильтра. Кроме того, наличие в составе источника питания звена высокой частоты позволяет оперативно осуществлять регулирование выходных параметров, т.е. значительно улучшить динамические свойства системы регулирования по сравнению с источниками питания, выполненными по схеме сетевой силовой трансформатор – регулируемый выпрямитель. Звено высокой частоты, представляющее нелинейное дискретное устройство, в основном и определяет характеристики источника питания.

В решении проблемы энерго- и ресурсосбережений устройств электропитания, которые занимают до 60 - 70% габаритов и веса всей системы, одно из важных мест занимает решение проблемы минимизации реактивных фильтрующих устройств и силового трансформатора, которые являются неотъемлемой частью устройств питания и занимают до 70 - 80% их габаритов и веса. В такой ситуации повышение эффективности устройств и систем питания сдерживается нерешёнными проблемами снижения и минимизации массогабаритных характеристик сглаживающих фильтрующих цепей и согласующих силовых трансформаторов.

До появления мощных транзисторов (MOSFET, IGBT) в качестве звена высокой частоты в источниках питания мощностью от несколько киловатт и выше использовались тиристорные инверторы. Применение тиристоров в качестве ключевых элементов требовало установки большого числа реактивных коммутирующих элементов. Помимо этого, недостатком тиристоров являлось невысокое быстродействие (частота переключения, как правило, не превышала 20 кГц), что не позволяло существенно уменьшить габариты коммутирующих дросселей и конденсаторов схемы, а также размеры силового согласующего трансформатора и выходных фильтров.

Появление мощных транзисторов (MOSFET, IGBT) [1, 2] позволило создать источники питания, в которых в качестве звена высокой частоты используется высокочастотный импульсный транзисторный преобразователь с лучшими массогабаритными показателями и КПД, чем тиристорный инвертор.

Задача минимизации массогабаритных показателей (МГП) фильтров нижних частот (ФНЧ), фильтров верхних частот (ФВЧ) и полосовых фильтров (ПФ) для многих радиопередающих и других радиотехнических устройств успешно решалась в большинстве случаев на основе энергетической теории электрических цепей с применением аппарата энергетических функций.

Указанный подход целесообразно развить и для минимизации массогабаритных показателей сглаживающих фильтров (СФ) импульсных источников питания.

Современные импульсные преобразователи напряжения относятся, как отмечалось, к нелинейным дискретным системам автоматического регулирования.

Одной из основных проблем при проектировании таких систем является обеспечение заданных динамических характеристик преобразователя, которые характеризуются следующими основными показателями:

устойчивостью работы;

- качеством динамических (переходных) процессов при различных возмущающих воздействиях (изменение входного напряжения, тока нагрузки, включение и выключение системы);

степенью подавления входных низкочастотных пульсаций, т.е. фильтрующими свойствами импульсного преобразователя в области низких частот.

Решению всех этих актуальных проблем и посвящена дипломная работа.

ПРИЛОЖЕНИЕ 4