Вплив параметрів джерела та навантаження на характеристики імпульсного перетворювача в режимі зниження напруги Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК

1. Волькенштейн Ф.Ф., Горбань А.Н., Соколов В.А. Радикало-рекомбинационная люминесценция полупроводников. - М.: Наука.- 1976. -278 с.

2. Стыров В.В. Эмиссия заряженных частиц с твердой поверхности при протекании на ней химической реакции // Письма в ЖЭТФ.-1972. - Т. 15. - В. 5. - С. 242-245.

3. Стыров В.В. Толмачев В.М. Возбуждение неравновесной проводимости твердого тела при протекании на нем химической реакции // Доклады АН СССР.- 1974. - Т.218. -№5. -С.1150-1152.

4. Горбань А.Н., Корнич В.Г. Хемовольтаические эффекты: возникновение ЭДС в полупроводнике при рекомбинации на его поверхности свободных радикалов // Материалы радиоэлектроники. - 1975. -В.74. -С.138-141.

5. Лавренко В.А. Рекомбинация атомов водорода на поверхности твердых тел. - Киев: Наукова думка, 1973. -202 с.

6. Shapovalov V.P., Matyushin V.M.,.Tochilin S.D. Investigation of influence of atomic hydrogen on germanium crystal morphology // Vacuum. - 1993. -V.44.- №9. -P.949.

7. Пинчук В.П., Корнич В.Г., Горбань А.Н. Некоторые эффекты, стимулированные рекомбинацией атомов на поверхности твердых тел // ЖТФ. - 1974. - Т. 44. - №. 6. -С.1287-1291.

8. Гегузин Я.Е. Очерки о диффузии в кристаллах. - М.: Наука, 1974. - 254 с.

9. Савельев И.В. Курс общей физики. 4.1. - М.: Наука, 1970. -512 с.

УДК 621.314.12.001.5

ВПЛИВ ПАРАМЕТРА ДЖЕРЕЛА ТА НАВАНТАЖЕННЯ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ 1МПУЛЬСН0Г0 ПЕРЕТВОРЮВАЧА В РЕЖИМ1

ЗНИЖЕННЯ НАПРУГИ

В. Д. Флора

Используя метод равенства пульсаций, получены соотношения в относительных единицах для расчета рабочих и регулировочных характеристик импульсного преобразователя в квазиустановившемся режиме понижения напряжения. Приведены результаты расчетов для одного из вариантов источника и нагрузки.

Використовуючи метод ргвностг пульсаций, одержат ств-вгдношення у вгдносних одиницях для розрахунку робочих та регулювальних характеристик iмпульсного перетворювача в квазгусталеному режимi зниження напруги. Наведено резуль-тати розрахунтв для одного з варгантгв джерела та навантаження.

Using a method of equality of pulsations, the parities(ratio) in relative units for account of the working and adjusting characteristics of the pulse converter in квазиустановившемся a mode of downturn of a pressure(voltage) are received. The results of accounts for one of variants of a source and loading are given.

Як зазначаеться [1], для живлення радюелектронних пристро'1'в, особливо електропривода, який в них використовуеться, застосовуються 1мпульсш перетворю-вач1 в режим! зниження напруги. На робоч1 та регулювальш характеристики таких перетворювач1в впливають параметри (опори, шдуктивностО елеменив схеми живлення та навантаження.

Як зазначаеться [1], в пром1жку часу накопичення енергп, тобто 0 <t< Тнк, розмах пульсацп струму навантаження дор1внюе:

^н =

[ U - U ср - /н ср ( а 2Rдж + ) ] а

ср

(LRж + LK )f

де U - напруга живлення без навантаження;

иср - середня напруга навантаження; 1н ср - середнш струм навантаження;

тнк

а = = Гнк/" - коефщ1ент заповнення 1мпульсом

перюду T = 1/f;

R^, Rr , Ьдж, Ln - в1дпов1дно активш опори та

1ндуктивност1 джерела та навантаження.

У формул! (1) враховано те, що середнш струм джерела:

I = а1

дж ср ср

(2)

Для пром1жку часу витрати накопичено'' енергЦ 0 < t < Тв наведена формула [1 ]:

= [ иср + 1н ср RK ] ( 1 - а ) н ^

(3)

Пор1внюючи вирази (1) та (3), п1сля перетворень, визначаеться:

U -1

н ср

иср =

а2Rдж+R

. (■+1

- а Lдж + Lн

а

1+

1 - а L дж + L н

(4)

а

L

(1)

Якщо перетворювач живиться в1д акумуляторно' батаре', то можливо знехтувати 1ндуктивн1стю джерела

В. Д. Флора: ВПЛИВ ПАРАМЕТР1В ДЖЕРЕЛА ТА НАВАНТАЖЕННЯ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ МПУЛЬСНОГО ПЕРЕТВОРКВАЧА В РЕЖИМ1 ЗНИЖЕННЯ НАПРУГИ

(Ьдж ~ 0 ). Для цього випадку з формули (4) одержимо:

иср = иа - /н Ср(а2^дж + кн).

(5)

то у в1дносних одиницях:

р1д* = 'дж д* = кг*1а.

(17)

Розмах пульсац1й струму навантаження з1 сп1вв1д-ношення (3) з урахуванням (5):

^н =

[ и - а 2 0 дж 1н с р ] а ( 1 - а )

Розм1рковуючи аналог1чно, визначаемо сп1вв1дношен-ня для потужност1 та струму на вход1 перетворювача:

Р1ср и1дж ср UIнсрNК1а ,

(6)

або

(18)

Введемо позначення:

о

шк =

= Чср

и

(7)

(8)

р 1 ср* 'дж ср* К1а . (19)

Д1юча потужн1сть на виход1 перетворювача:

Р2 = 1нДинД' (20>

де д1ючий струм навантаження за методикою [2]:

Аи* = = = к М*м;

и 0не 1 М

Кне = I

и

н срМ

Кг = —н_с£_ ;

I г

н срМ

Аи*к = 1н ср№°н , N и

(9)

(10)

(11)

(12)

г = /г2 + Агн.

нд А| н ср 12

(21)

З формули (6), враховуючи (9), (11), (12) та вводячи позначення:

XLнN 2 пfЬнN ;

ХЬн = XLнNKL ;

К =

Ь

де Гн СрN , 1н ср - в1дпов1дно ном1нальний середн1й струм

навантаження та його поточне значення. Тод1 з формули (5):

и =

нN

и

LнN

А'н* = АТ' гб

(2)

(23)

(24)

(25)

(26)

и* = а - Кг(Аи*^( 1 + а3шк ).

(13)

Таким чином, (13) - це анал1тичний вираз зовн1шньо1 та регулювально! характеристик перетворювача у в1дносних одиницях. Д1юче значення потужност1, яка споживаеться перетворювачем в1д джерела:

Р1 = гджи,

(14)

одержуемо вираз для розмаху пульсацш струму навантаження у в1дносних одиницях:

2 п 2

А'н* = Ц-~( 1 - а2ш0 KIАu*N)а( 1 - а). (27) К т 3

Д1ючий струм навантаження у в1дносних одиницях за формулою (21) з урахуванням (11), (27):

де 1дж = 1н срл/а - д1юче значення струму джерела. Тод1 з формули (14) з урахуванням (11):

Р1 = игн ср^ = игн ср№кг^а .

Якщо базовими величинами вважати ном1нальн1 середн1 струми 1н СрN та потужн1сть:

нд

* = Кг

1+

п2ш\н(1 - а2ш0 KIАu*N)2а2(1 - а)2п0'5

(15) де позначено

3 К кL

к.

X

(28)

(29)

LнN

PсрN и1н срN ,

(16)

Д1юча напруга навантаження з урахуванням формули (8) за методикою [2]:

и

шЬн =

инд = Ju2 + U2a( 1 - a) = U[«2 + a( 1 - a)^5.(30) (13). За сп1вв1дно0енням наведено результати

нд ^ ср розрахунк1в у табл. 1.

Враховуючи (16), (20), (28), (30), д!юча потужн1сть Таблиця 1 - Результаты розрахункгв зовшштх та

навантаження у шдн°сних одиницях: регулювальних характеристик «*(К, a)

Р2д* = Kj[«2 + a( 1 - a)]0'5 х

' n2m2LH(1 - a2mR KjAu*N)2a2(1 - a)2

1 +-3-

3K2K2

0, 5

(31)

РЦ

= I a[u2 + a( 1 - a)] х

n2m2Lh(1 - a2mR K7Au*N)2a2(1 - a)2

1 +-3-

3k2kL

0, 5

Р2д* = Kj[«2 + a( 1 - a)]0'5 ,

1 i0,5

П = I a[«2 + a( 1 - a)]

при

розрахунков1и температур1

Враховуючи (17) та (31), визначаемо ККД 1мпульс-ного перетворювача:

п =Рр2Д =

Kj a 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0

0,2 0,2 0,178 0,156 0,135 0,113 0,091

0,4 0,4 0,376 0,353 0,329 0,306 0,282

0,6 0,6 0,572 0,544 0,515 0,486 0,458

0,8 0,8 0,762 0,724 0,686 0,648 0,611

1,0 1,0 0,947 0,893 0,84 0,786 0,733

. (32)

У формулах (31), (32) досить часто вираз, якиИ записано в других прямокутних дужках, близькиИ до одиниц1. Це дае можлив1сть користуватись приблизни-ми, але прост1шими формулами:

Залежн1сть п(Kj, a) визначаеться формулою (34). За

цим сп1вв1дношенням з урахуванням даних табл. 1 розрахован! ККД, наведен! у табл. 2.

Таблиця 2 - Розрахунков{ дам залежност{ п(Kj, a)

(33)

(34)

Проанал1зуемо вплив параметр1в на зовн1шню та 1нш1 характеристики перетворювача на приклад1 1мпульсного живлення двигуна пост1Иного струму типу МТ-2 в1д акумуляторно'1' батаре! типу ТЖН-250. Основн1 дан1 джерела та навантаження, визначен1 за паспортними даними та експериментально, так1:

U = 32 B, 1н срN=80A, Lhn = 1, 22 х 10-3Гн, Rhn =0,043 Ом,

0 = 75 °C,

Kj a 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0

0,2 0,979 0,96 0,944 0,929 0,917

0,4 0,976 0,955 0,933 0,913 0,894

0,6 0,972 0,945 0,918 0,891 0,866

0,8 0,962 0,925 0,888 0,851 0,816

1,0 0,947 0,893 0,84 0,786 0,733

Rдж=0,064, Lдж ~ 0.

Вважаючи Kl = 1 , тобто Lh = Lhn = const, розра-

ховано робоч1 та регулювальн1 характеристики 1мпульс-ного перетворювача, якиИ живить двигун з наведеними параметрами в1д вказано! акумуляторно! батаре!'. Комутатор побудовано на польових транзисторах MOS-FET, а частота комутацп f=4000 Гц.

Залежн1сть «*(Kj, a), тобто зовн1шн1 та регулю-вальн1 характеристики, визначаються сп1вв1дношенням

Залежн1сть P1cp*(Kj, a) та гдж ср*(Kj, a) визначаються формулою (19), а p2Cp*(Kj, a) можливо визна-

чити таким чином. Середня потужн1сть, яка спожи-ваеться навантаженням може бути розрахована, як:

p2cp инср^ср UjH срNKJU * , або у в1дносних одиницях:

P2cp = Kj«*(К, a) .

(35)

(36)

Розрахунки за формулою (19) наведено у табл. 3, а за сп1вв1дношенням (36) з урахуванням даних табл. 1 - у табл. 4.

х

В. Д. Флора: ВПЛИВ ПАРАМЕТР1В ДЖЕРЕЛА ТА НАВАНТАЖЕННЯ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ МПУЛЬСНОГО ПЕРЕТВОРКВАЧА В РЕЖИМ1 ЗНИЖЕННЯ НАПРУГИ

Таблиця 3 - Розрахунков{ залежност{ ^ 1 ср*(К' а) та

дж ср*

К а)

Таблиця 6 - Результати розрахунмв характеристик и*(а) та п(а) з р{зними активними опорами джерела та навантаження

а К1 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0

0,2 0,04 0,08 0,12 0,16 0,2

0,4 0,08 0,16 0,24 0,32 0,4

0,6 0,12 0,24 0,36 0,48 0,6

0,8 0,16 0,32 0,48 0,64 0,8

1,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0

Таблиця 4 - Розрахунков{ залежност{ Р2сР*(К/, а)

а К1 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0

0,2 0,036 0,075 0,114 0,152 0,189

0,4 0,063 0,141 0,217 0,29 0,357

0,6 0,081 0,198 0,309 0,412 0,504

0,8 0,09 0,245 0,389 0,519 0,629

1,0 0,091 0,282 0,458 0,611 0,733

Таблиця 5 - Розрахунков{ залежност{ Р2д*(К, а)

а К1 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0

0,2 0,088 0,124 0,151 0,172 0,189

0,4 0,172 0,242 0,293 0,329 0,357

0,6 0,253 0,354 0,426 0,477 0,504

0,8 0,333 0,462 0,552 0,61 0,629

1,0 0,41 0,565 0,671 0,73 0,733

а 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0

=1 К3 Ди*^=0,1 и * 0,099 0,294 0,478 0,649 0,8

П 0,922 0,903 0,884 0,852 0,8

=0,05 и* 0,15 0,347 0,539 0,724 0,9

П 0,955 0,949 0,941 0,925 0,9

Ди,к=0,02 и* 0,18 0,372 0,576 0,77 0,96

П 0,981 0,979 0,976 0,97 0,96

ш„ = 0,5 к3 Дм,к=0,1 и* 0,1 0,297 0,489 0,674 0,85

П 0,922 0,906 0,894 0,877 0,85

Дм,к=0,05 и* 0,15 0,348 0,545 0,737 0,925

П 0,955 0,951 0,946 0,938 0,925

Ди,к=0,02 и* 0,18 0,379 0,578 0,775 0,97

п 0,981 0,98 0,978 0,975 0,97

Шт, =0, 2 К3 Дм,к=0,1 и* 0,1 0,299 0,496 0,69 0,88

п 0,922 0,907 0,9 0,892 0,88

Дм,к=0,05 и* 0,15 0,349 0,548 0,745 0,94

п 0,955 0,951 0,949 0,945 0,94

Дм,к=0,02 и* 0,18 0,38 0,579 0,778 0,976

п 0,981 0,98 0,979 0,978 0,976

Залежшсть д1ючо! потужност навантаження в1д К1 та

а визначаеться формулою (34). Результати розра-хунюв за щею формулою наведено у табл. 5 з урахуванням даних табл. 1.

Таким чином, за одержаними залежностями можливо розрахувати робоч1 та регулювальн1 характеристики 1мпульсного перетворювача в режим1 зниження напруги.

Для виявлення впливу активних опор1в джерела та навантаження на вих1дну напругу та ККД перетворювача за формулами (13) та (34), вважаючи Kj = 1 , було розраховано залежност1 «*(a) та n(a)

для трьох значень mR3:1, 0;0, 5;0, 2 . В кожному випад-

ку розглянуто три значення A«*n:0, 1;0, 05;0, 02 Ре-

зультати розрахунк1в наведено у табл. 6.

За результатами виконаних досл1джень можливо зробити так1 висновки:

1. Одержан1 анал1тичн1 залежност1, за допомогою яких можливо розрахувати регулювальн1 характеристики перетворювача в режим1 зниження напруги як у в1дносних, так 1 в абсолютних величинах з урахуванням параметр1в джерела та навантаження.

2. 1з зростанням a вих1дна напруга перетворювача зростае, ККД зменшуеться.

3. 1з зм1ненням активного опору джерела вих1дна напруга та ККД перетворювача зб1льшуеться, причому з1 зростанням a це зб1льшення в1дчутн1ше.

4. З1 зм1ненням активного опору навантаження вих1дна напруга та ККД перетворювача зм1нюеться б1льше, н1ж в1д зм1нення внутр1шнього активного опору джерела.

ПЕРЕЛ1 К ПОСИЛАНЬ

1. Флора В.Д. Досл1дження режиму зниження напруги одно полярного ¡мпульсного регулятора. Радюелектрошка, ¡нфор-матика, управлшня, № 1, 1999, с. 40 - 41.

2. Флора В.Д. Апроксимашя графта несинусоТдно!' функцп за допомогою найпростМих геометричних ф|гур та елементар-них функцш. Електротехшка та електроенергетика, № 1, 1999, с. 24 - 25.

УДК 621.396.677.83

ПЕРЕДАЮЩАЯ АНТЕННА СИСТЕМЫ "МИТРИС"

Д. А. Худолий, С. В. Семенихин

Описана конструкция, технические характеристики и результаты экспериментального исследования передающей антенны центральной станции микроволновой интегрированной телерадиоинформационной системы

Описана конструкщя, техтчт характеристики та ре-зультати експериментального дослгдження передавально'( ан-тени центральноi станцп мтроволновог ттегрованог телера-дгогнформацшног системи

The structure, technical characteristics and the experimental investigation results of the central station microwave integrated tеlеrаdioinformation system transmitting antenna are described.

ВВЕДЕНИЕ

Разработанная и развернутая впервые на Украине микроволновая интегрированная телерадиоинформаци-онная система (МИТРИС) является аналогом известноИ за рубежом микроволновоИ многоточечноИ распредели-тельноИ системы (MMDS), но благодаря ряду технических решениИ превосходит последнюю по основным показателям. МИТРИС имеет более высокие помехозащищенность (за счет использования частотноИ модуляции вместо амплитудноИ), экологическую безопасность (за счет более высокоИ направленности переда-ющеИ антенны и более низкоИ мощности передатчика -50 мВт на канал) и канальную емкость (за счет выбора более высокого диапазона частот, а именно диапазона 11,7-13,5 ГГц) [1,2,3]. Антенные устроИства передающеИ

и приемных абонентских станций являются одними из важнейших элементов МИТРИС, обеспечивающих эффективное функционирование всей информационной сети. Ниже рассмотрены особенности конструкции и параметры передающего антенного устройства.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К АНТЕННЕ

Исходя из особенностей системы МИТРИС, антенна центральной станции (АЦС) должна, во-первых, иметь направленную характеристику излучения в угломестной плоскости и ненаправленную характеристику излучения в азимутальной плоскости.

Во-вторых, антенна должна иметь простую конструкцию, на изготовление которой не потребуется сложных технологических процессов. Наиболее оптимальной будет конструкция антенны, для осуществления которой возможно будет использовать готовые узлы.

В-третьих, желательна возможность сравнительно несложного изменения направления максимального излучения АЦС в угломестной плоскости для учета кривизны поверхности Земли и высоты поднятия антенны.

В-четвертых, конструкция антенны должна быть пригодна для работы в нескольких рабочих диапазонах одновременно. Данное требование обусловлено дефицитом частотного спектра.