Разработка и исследование методов мягкой коммутации в трехфазных автономных инверторах напряжения тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.12, кандидат технических наук Воронин, Игорь Павлович

• Воронин, Игорь Павлович
• кандидат технических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат технических наук Воронин, Игорь Павлович

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. Систематизация методов мягкой коммутации в АИН.

§1.1 Схемы мягкой коммутации в цепи постоянного тока АИН.

§1.2 Схемы мягкой коммутации в цепи переменного тока АИН.

§1.3 АИН с общей схемой мягкой коммутации в цепи переменного тока.

§1.4 Схемы мягкой коммутации в многоуровневых АИН.

§1.4.1 Схема мягкой коммутации в цепи постоянного тока трехуровневого инвертора.

§1.4.2 Схемы мягкой коммутации в цепи переменного тока трехуровневого инвертора.

Глава 2. Исследование коммутационных процессов в АИН.

§2.1 Процессы жесткой коммутации в АИН, базовая переключающая схема для инвертора напряжения.

§2.2 Исследование динамических потерь в силовых ключах АИН при жесткой коммутации.

§2.2.1 Конструктивные особенности измерительного макета.

§2.2.2 Состав измерительного оборудования.

§2.2.3 Методика измерения динамических характеристик ЮВТ.

§2.3 Зависимость энергии динамических потерь от напряжения питания схемы и тока нагрузки.

§2.4 Процессы установления стационарных состояний в ЮВТ и их вклад в энергию динамических потерь.

§2.4.1 Установление стационарного состояния проводимости, эффект динамического насыщения.

§2.4.2. Установление стационарного состояния закрытого ключа, интервал остаточного тока.

Глава 3. Разработка метода мульти-резонансной коммутации для трехфазного АИН.

§3.1 Топология мульти-резонансной схемы.

§3.2 Анализ электромагнитных процессов в мульти-резонансной схеме и определение критериев мягкой коммутации.

§3.3 Переход инвертора в режим мягкой коммутации.

§3.4 Обобщенный критерий мягкой коммутации.

§3.5 Расчет коммутационных характеристик мульти-резонансной схемы, влияние тока нагрузки.

§3.6 Методика расчета мульти-резонансной схемы.

Глава 4. Экспериментальное исследование мульти-резонансной схемы.

§4.1 Исследование влияния параметров схемы на эффективность мягкой коммутации.

§4.2 Исследование коммутационной способности схемы в переходном процессе включения.

§4.3 Исследование коммутационной способности схемы в переходном процессе выключения.

§4.4 Исследование мягкой коммутации в граничных режимах.

Глава 5. Базовые варианты инверторов напряжения с мульти-резонансной коммутацией, анализ и исследование процессов мягкой коммутации в АИН.

§5.1 Инвертор напряжения с мульти-резонансной коммутацией в цепи переменного тока, алгоритм управления ключами инвертора.

§5.2 Инвертор напряжения с мульти-резонансной коммутацией в цепи постоянного тока.

§5.3 Обращенный инвертор напряжения (активный выпрямитель) с мультирезонансной коммутацией в цепи постоянного тока.

§5.4 Многоуровневые АИН с мульти-резонансной коммутацией.

Глава 6. Влияние процессов мягкой коммутации на основные характеристики АИН.

§6.1 Влияние мягкой коммутации на качество выходного напряжения АИН, применение метода спектрального моделирования.

§6.2 Регулировочная характеристика инвертора с мягкой коммутацией.

§6.3 Составляющие потерь в ключевых элементах инвертора.

§6.3.1 Динамические потери при синусоидальной ШИМ и жесткой коммутации.

§6.3.2 Потери проводимости при синусоидальной ШИМ и жесткой коммутации.

§6.3.3 Влияние мощности потерь на эффективность работы АИН.

§6.4 Схемотехнические методы снижения энергии потерь в силовых ключах АИН.

§6.4.1 Методы снижения статических потерь.

§6.4.2 Методы снижения динамических потерь.

§6.4.3 Методы снижения амплитуды коммутируемого тока и количества коммутаций.

§6.4.4 Методы снижения напряжения на коммутируемом ключе.

§6.4.5 Применение мульти-резонансной схемы для снижения динамических потерь.

§6.4.6 Оптимизация потерь в инверторе в диапазоне тока нагрузки.

§6.4.7 Энергетические характеристики АИН с мульти-резонансной коммутацией.

§6.5 Способы повышения частоты коммутации в АИН.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка и исследование методов мягкой коммутации в трехфазных автономных инверторах напряжения»

Актуальность проблемы. Энергоэффективность и энергосбережение являются приоритетными направлениями развития науки, технологий и техники Российской Федерации на ближайшие годы.

Решение проблем энергосбережения основано на использовании высокоэффективных преобразователей электрической энергии, построенных на базе силовых интегральных модулей /25,61,63,65/. При этом для достижения максимального уровня энергосбережения необходимо применение силовых схем с минимальным уровнем потерь.

Наиболее актуальными задачами при разработке энергетически эффективных преобразователей являются: повышение коэффициента полезного действия схемы; увеличение частоты преобразования; уменьшение массы и габаритных размеров преобразователя; снижение уровня импульсных помех; обеспечение электроэнергетической и электромагнитной совместимости преобразователей с питающей сетью и нагрузкой.

Рассмотрим основные проблемы при решении данных задач.

Регулирование мощности в силовых преобразователях осуществляется двумя основными методами /1,2,4,6/: методом широтно-импульсной модуляции (ШИМ), когда при постоянном периоде коммутации изменяется длительность замкнутого или разомкнутого состояния силовых ключей; резонансным методом, при котором процесс регулирования осуществляется изменением частоты коммутации силовых ключей.

Простота схемных решений, эффективные методы управления и высокие энергетические показатели сделали преобразователи с ШИМ регулированием основными схемами силовой электроники. Однако токи и напряжения в данных преобразователях носят пульсирующий характер. При этом на ключевых элементах преобразователя присутствуют значительные динамические потери мощности, что существенно ограничивает диапазон частот коммутации. Существенным недостатком преобразователей с ШИМ регулированием является также высокий уровень импульсных помех.

Способность к переключению при нулевом напряжении, при частоте коммутации выше частоты собственного резонанса, и при нулевом токе, при частоте коммутации ниже частоты собственного резонанса, является основным достоинством резонансных преобразователей. При этом значительно снижаются коммутационные потери. Однако статические потери мощности, наоборот, возрастают из-за роста амплитудных и действующих значений токов и напряжений на ключевых элементах преобразователя.

Компромиссным решением проблемы является построение преобразователей на основе квазирезонансных схем, которые по существу представляет собой гибрид преобразователя с ШИМ регулированием и резонансного преобразователя. Квазирезонансная схема строится на основе схемы преобразователя с ШИМ регулированием, в которой проводится замена силовых ключей преобразователя на так называемые резонансные ключи. Переключение данных ключей осуществляется либо при нулевом токе, либо при нулевом напряжении с помощью относительно короткого по времени резонансного процесса, который носит вспомогательный характер и по этой причине называется квазирезонансным. Такой способ мягкой коммутации эффективно снижает динамические потери мощности и в отличие от обычных резонансных преобразователей не приводит к существенному росту статических потерь. Поэтому квазирезонансные преобразователи способны работать в значительно более высоком диапазоне частот коммутации, имеют лучшие энергетические характеристики и большую удельную мощность.

Принцип переключения при нулевом напряжении (ПНН) и нулевом токе (ПНТ), был впервые применен на практике в резонансных генераторах радиотехнических схем примерно в начале тридцатых годов двадцатого столетия. Однако первое упоминание о данном способе переключения в литературе приходится на 1947 год /105,106/. Способ повышения эффективности переключения транзисторов, известный как «мягкая» или «квазирезонансная коммутация», впервые был представлен в 1958 году в работе /107/. Сам же термин «мягкая коммутация» появляется в литературе несколько позже - в 1966 году /108/.

В середине восьмидесятых годов для импульсных источников питания был разработан мульти-резонансный метод мягкой коммутации /139,140/. При данном методе изменение напряжения и тока в ключевых компонентах схемы происходит во времени с изменяющейся резонансной частотой.

И по сей день совершенствованию методов энергоэффективной коммутации, а также разработке новых научных идей, уделяется большое внимание - как в нашей стране, так и за рубежом. Значительный вклад в развитие методов мягкой коммутации для устройств силовой электроники внесли российские ученые: Мелешин В.И. /2,14/, Поликарпов А.Г. /6/, Розанов Ю.К. /1,117/, Силкин Е.М. /17,18,22/, Чванов В.А. /112,113/ и их зарубежные коллеги: Lee F. /15,123,125/, Barbi I. /84,101,102/, Boroyevich D. /87,138/.

Резонансный ключ, как главный элемент мягкой коммутации, состоит из силового полупроводникового ключа и присоединенных к нему элементов резонансного контура. Резонансная LC цепь не только обеспечивает «мягкую» траекторию изменения напряжения и тока на ключе в процессе коммутации, но и служит для накопления и передачи энергии от входа преобразователя к нагрузке, а также обеспечивает ее частичный возврат в источник питания схемы.

Если резонансная LC цепь присоединяется к полупроводниковому ключу в качестве пассивной цепи, то для управления квазирезонансным преобразователем может быть использован только частотный метод регулирования. Такие квазирезонансные схемы применяются в основном в маломощных преобразователях постоянного напряжения, в которых резонансный дроссель, как правило, расположен непосредственно в цепи силового ключа /15/.

Схема с последовательным резонансным дросселем имеет существенные недостатки: на основных ключах преобразователя возникают значительные перенапряжения; условие включения основных ключей при нулевом напряжении зависит от величины тока нагрузки и может не выполняться при малых нагрузках.

Основная причина перенапряжений в таких схемах состоит в том, что резонансный дроссель, включенный последовательно с основным транзистором, отделяет его от элемента фиксации уровня напряжения, роль которого выполняет противофазный диод.

Поэтому для мощных схем более предпочтительным является вариант с параллельным резонансным дросселем /123,125/. Однако в такой схеме после каждого такта мягкой коммутации необходимо отводить от резонансного дросселя накопленную в нем энергию. Отметим также, что при регулировании выходной мощности по методу ШИМ для всех типов квазирезонансных преобразователей необходимо применение вспомогательных транзисторов и диодов.

Большинство известных разработок по квазирезонансным преобразователям относится к классу импульсных регуляторов постоянного напряжения, в которых чаще всего применяются силовые МДП-транзисторы /6,15,18/. В данных ключах в процессе проводимости отсутствует какое-либо накопление зарядов, поскольку перенос тока в них осуществляется только за счет потока основных носителей. Поэтому эффективное снижение динамических потерь в ключах импульсных регуляторов обеспечивается за счет применения квазирезонансной коммутации в переходном процессе их включения, т.е. при нулевом напряжении. При этом в процессе запирания резонансный способ коммутации тока чаще всего не применяется, а для снижения потерь используется конденсатор резонансной цепи, подключенный параллельно транзистору, который обеспечивает плавное нарастание напряжения на ключе.

К числу наиболее распространенных классов устройств силовой электроники в настоящее время относятся автономные инверторы напряжения (АИН). В схемах АИН применяются более мощные полупроводниковые ключи с биполярным механизмом переноса тока, в структуре которых в процессе проводимости происходит накопление значительных зарядов. При запирании данных ключей существенно снизить энергию динамических только за счет плавного нарастания напряжения на них не представляется возможным. Поэтому для схем инверторов более предпочтительным является способ квазирезонансной коммутации, обеспечивающий запирание ключей при нулевом токе /85,125,130/. Однако при этом сохраняются потери мощности в переходном процессе включения, которые дополнительно увеличиваются за счет эффекта динамического насыщения, свойственного силовым ключам высоковольтного применения. Поэтому решение проблемы мягкой коммутации для АИН остается актуальной задачей.

Применительно к автономным инверторам напряжения схемы с мягкой коммутацией зачастую пытаются строить на тех же принципах, что и для импульсных преобразователей постоянного напряжения. Но, поскольку количество ключевых элементов в инверторах значительно больше, топология их связи с элементами схемы мягкой коммутации может быть существенно расширена.

Для получения выходного напряжения с требуемым гармоническим составом в АИН используются различные виды ШИМ, при которых на периоде выходной частоты инвертора (50, 60 Гц или 400 Гц) происходит несколько десятков и даже сотен коммутаций тока нагрузки. При этом индуктивный характер нагрузки АИН является причиной многократной коммутация тока между одним и тем же противофазным диодом и основным ключом инвертора на протяжении целого полупериода относительно низкой выходной частоты инвертора. Поэтому в магнитных элементах резонансного ключа возможен существенный рост токов намагничивания, что может приводить к искажению формы выходного тока и срыву процессов мягкой коммутации /87,91,101/.

Отдельной проблемой применения мягкой коммутации в АИН является сохранение высокого КПД. Поскольку топология резонансного ключа, применяемого в инверторе, кроме элементов резонансного контура включает в себя также вспомогательные транзисторы и диоды, необходимо, чтобы доля энергии динамических потерь, отводимой от основных ключей инвертора, была больше дополнительных потерь, вносимых в схему элементами резонансных цепей /91/.

Цель диссертационной работы заключается в разработке и исследовании нового метода мягкой коммутации применительно к трехфазным инверторам напряжения, обеспечивающего более значительное в сравнении с известными решениями снижение динамических потерь в ключевых элементах схемы за счет их отпирания при нулевом напряжении и запирания при нулевом токе.

Задачи диссертации. Поставленная цель достигается решением следующих задач:

Разработка нового метода мульти-резонансной коммутации, обеспечивающего переключение ключевых элементов инвертора при нулевом напряжении и токе.

Аналитический вывод критерия реализации метода в полном диапазоне тока нагрузки инвертора.

Разработка базовых вариантов инверторов напряжения с мульти-резонансной коммутацией.

Математическая оценка влияния процессов мягкой коммутации на качество выходного напряжения АИН, получение регулировочных и энергетических характеристик инвертора.

Методика исследований. Для решения поставленных задач применялись методы аналитического и численного решения интегральных и дифференциальных уравнений, методы схемотехнического моделирования с использованием пакета компьютерных программ OrCAD 9.2 и модуля аналого-цифрового моделирования PSpice Analog Digital, а также программы инженерных и научных расчётов MathCad и электронных таблиц Microsoft Excel. При проведении экспериментальных исследований использовалось программное обеспечение WSTRO WaveStar Software.

Достоверность научных результатов обеспечена корректным применением математических методов, использованием схемотехнического моделирования, а также сравнением теоретических выводов с экспериментальными данными.

Научная новизна:

Предложен новый метод мульти-резонансной коммутации, обеспечивающий переключение ключевых элементов инвертора при нулевом напряжении и токе.

Получен математический критерий реализации метода мульти-резонансной коммутации в полном диапазоне тока нагрузки.

Разработана методика расчета мульти-резонансной схемы и выбор параметров ее элементов при заданном коэффициенте нагрузки.

Разработаны базовые варианты трехфазных инверторов напряжения с мульти-резонансной коммутацией, защищенные патентами на полезную модель.

Практическая полезность:

Применение метода мульти-резонансной коммутации позволяет значительно снизить энергию динамических потерь в ключевых элементах инвертора, повысить частоту преобразования и КПД схемы.

Разработанный метод мягкой коммутации является универсальным и может быть применен ко всем типам силовых полупроводниковых ключей, что позволяет использовать его в инверторах напряжения с широкой элементной базой.

Предложенный способ управления ключами инвертора с фиксированным временем коммутации позволяет применять разработанный мульти-резонансный метод без внесения изменений в «классическую» ШИМ - последовательность логических сигналов управления.

Внедрение результатов работы. Результаты диссертационной работы получили практическое внедрение в ОАО НПО «ЭНЕРГОМОДУЛЬ» при создании опытной партии энергосберегающих силовых модулей и серии статических преобразователей частоты высокой удельной мощности, а также в ОАО НПО «ТРАНСКОМ» при разработке источников бесперебойного, питания аппаратуры связи.

Основные положения, выносимые на защиту:

Метод мульти-резонансной коммутации.

Математический критерий реализации мягкой коммутации в полном диапазоне тока нагрузки инвертора.

Методика выбора параметров мульти-резонансного звена.

Алгоритм управления ключами инвертора с фиксированным временем коммутации.

Базовые варианты инверторов напряжения с мульти-резонансной коммутацией.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались на научных семинарах кафедры промышленной электроники МЭИ, а также на XV, XVI и XVII Международных научно-технических конференциях студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика».

Исследование видов мягкой коммутации для трехуровневых инверторов напряжения выполнены при поддержке «Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере».

Основные научные результаты по теме диссертации получены в ходе выполнения следующих хоздоговорных и инновационных работ:

НИР по теме: «Анализ и разработка методов снижения коммутационных потерь в силовых полупроводниковых ключах», заказчик ОАО НПО «ЭНЕРГОМОДУЛЬ», 2008 г.

НИР по теме: «Разработка конструкции и технологии изготовления энергосберегающих силовых модулей на напряжение 1200В и ток 200А на основе биполярных транзисторов с изолированным затвором», заказчик ООО «Научная бизнес школа», 2010 г.

НИОКР по теме: «Исследование видов мягкой коммутации в трехуровневых автономных инверторах напряжения», заказчик ООО «Коэнергия», 2010-2011 г.г.

Результаты диссертационного исследования отмечены: дипломом победителя VIII ежегодной выставки и конференции «Russia Power 2010» в номинации «Энергоэффективность и энергосбережение»; дипломом X Всероссийской выставки НТТМ - 2010; дипломом победителя конкурса «Молодые таланты Москвы - 2010» в номинации «Наука и инновации»; почетной грамоты победителя программы «Участник Молодежного Научно-Инновационного Конкурса - 2010».

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 17 научных работах, из них две в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и списка литературы. Содержит 195 страниц текста, 24 таблицы и 134 рисунка. Список литературы содержит 140 наименований на 13 страницах.

Заключение диссертации по теме «Силовая электроника», Воронин, Игорь Павлович

Основные выводы по главе 6:

При помощи метода спектрального моделирования проведено исследование влияния мягкой коммутации на качество выходного напряжения АИН. Дана математическая оценка ошибки, вносимой мульти-резонансной схемой в значение коэффициента регулирования схемы.

Влияние мягкой коммутации на коэффициент заполнения импульсов приводит к дополнительному росту гармонических составляющих в области комбинационных частот в спектре выходного напряжения инвертора. Однако относительное увеличение коэффициента комбинационных гармоник при этом составляет не более 4,0%.

По результатам спектрального моделирования построена регулировочная характеристика инвертора напряжения с мягкой коммутацией. Установлено, что снижение амплитуды первой гармоники выходного напряжения для максимального значения т составляет не более 3,1%.

Проведен расчет энергетических характеристик инвертора в режимах жесткой и мягкой коммутации при постоянном и переменном коэффициенте нагрузки схемы. Представлена методика расчета потерь в основных и вспомогательных элементах инвертора.

Представлен сравнительный анализ современных методов снижения энергии потерь для инверторов с жесткой коммутацией и с мягкой коммутацией на основе предложенного метода. Показано, что применение мульти-резонансной коммутации является наиболее рациональным способом снижения потерь в ключевых элементах инвертора, как при «синусоидальной», так и при «векторной» ШИМ.

Установлено, что при увеличении частоты коммутации в АИН для исключения дополнительных потерь мощности в элементах мульти-резонансной схемы необходимо пропорционально увеличивать резонансную частоту ПНТ, поддерживая при этом неизменным коэффициент нагрузки. Показано, что для перехода на более высокий диапазон частот преобразования в АИН это является необходимым, но не достаточным условием. Для решения проблемы предложена планарная конструкция мульти-резонансного контура, которая может быть интегрирована в силовой модуль с ключевыми элементами инвертора.

194

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Представим основные выводы по результатам диссертационного исследования:

1. Исследованы процессы жесткой коммутации ЮВТ в АИН. Установлено, что энергия потерь на интервалах установления вносит значительный вклад (от 27% до 39%) в суммарную энергию динамических потерь, а применение известных методов мягкой коммутации не обеспечивает ее эффективного снижения.

2. Разработан новый метод мульти-резонансной коммутации (МРК), обеспечивающий в каждом такте коммутации переключение силовых транзисторов инвертора при нулевом напряжении и токе. Определен критерий реализации метода МРК в полном диапазоне тока нагрузки.

3. Проведено экспериментальное исследование коммутационных характеристик инвертора напряжения с МРК. Разработанный метод обеспечивает значительное (на 80-90%) снижение энергии динамических потерь в силовых ключах инвертора, в том числе на интервалах установления, что позволяет повысить частоту коммутации.

4. Разработана методика расчета мульти-резонансной схемы и выбор параметров ее элементов при заданном коэффициенте нагрузки.

5. Разработан алгоритм переключения основных и вспомогательных ключей инвертора с МРК с фиксированным временем коммутации.

6. Разработаны и исследованы варианты применения МРК на стороне переменного и постоянного тока инвертора, в схеме активного выпрямителя (обращенного инвертора), а также в схемах трехуровневых и многоуровневых инверторов напряжения.

7. Исследовано влияние процессов мягкой коммутации на качество выходного напряжения. Рассчитаны энергетические и регулировочные характеристики АИН с МРК. Дана оценка изменения коэффициента комбинационных гармоник при мягкой коммутации.

8. Разработана планарная конструкция мульти-резонансного контура, которая может быть интегрирована в силовой модуль с ключевыми элементами инвертора.

Основное содержание работы опубликовано в 17 печатных трудах, состоящих из следующих изданий:

- четырех научных статей, две из которых опубликованы в научных журналах, входящих в перечень ВАК:

1. Воронин И.П. Схема мягкой коммутации ключевых элементов трехфазного инвертора напряжения //Вестник МЭИ, 2010, №5, с. 97-101.

2. Воронин П.А., Воронин И.П. Устройство для снижения динамических потерь в ключевых элементах трехфазного инвертора напряжения //Вестник МЭИ, 2010, №4, с. 20-25.

3. Воронин И.П. Оптимизация мощности потерь в ключевых элементах трехфазного инвертора напряжения // Современная электроника, 2011, №6, с. 44-45.

4. Воронин И.П., Воронин П.А. Снижение энергии потерь в ключевых элементах преобразователей // Современная электроника, 2010, №9, с. 46-49.

- четырех тезисов докладов на международных научно-технических конференциях студентов и аспирантов:

5. Воронин И.П. Влияние способов переключения ЮВТ на параметры процессов установления. //РАДИОЭЛЕКТРОНИКА, ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭНЕРГЕТИКА: Пятнадцатая Междунар. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов. /Тез.докл. В 3-х т. Т.1. М.: Издательский дом МЭИ, 2009, с. 191-192.

6. Воронин И.П. Виды мягкой коммутации в трехуровневых автономных инверторах напряжения. //РАДИОЭЛЕКТРОНИКА, ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭНЕРГЕТИКА: Шестнадцатая Междунар. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов. /Тез.докл. В 3-х т. T.l. М.: Издательский дом МЭИ, 2010, с 242.

7. Воронин И.Ц., Сидоренкова A.C. Исследование энергетических характеристик инвертора напряжения с мягкой коммутацией //РАДИОЭЛЕКТРОНИКА, ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭНЕРГЕТИКА: Семнадцатая Междунар. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов. /Тез.докл. В 3-х т. T.l. М.: Издательский дом МЭИ, 2011, с. 247-248.

8. Воронин И.П., Ковалева М.А. Исследование спектральных характеристик инвертора напряжения с мягкой коммутацией //РАДИОЭЛЕКТРОНИКА, ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭНЕРГЕТИКА: Семнадцатая Междунар. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов. /Тез.докл. В 3-х т. T.l. М.: Издательский дом МЭИ, 2011, с. 248-249. технические решения, полученные в ходе выполнения диссертационных исследований, защищены девятью патентами на полезную модель и заявкой с положительным решением:

9. Патент RU 101597 U1. Инвертор с мягкой коммутацией / Воронин И.П. // Бюллетень «Изобретения и полезные модели» №2, 20.01.2011.

Ю.Патент RU 96708 U1. Трехуровневый инвертор с мягкой коммутацией / Воронин И.П. // Бюллетень «Изобретения и полезные модели» №22, 10.08.2010.

11.Заявка на полезную модель RU 2011116248. Силовой модуль с мульти-резонансным контуром / Воронин И.П., Воронин П.А. // Решение о выдаче патента от 27.06.2011.

12.Патент RU 94780 U1. Трехфазный активный выпрямитель с мягким переключением / Воронин П.А., Воронин И.П. // Бюллетень «Изобретения и полезные модели» №15, 27.05.2010.

13. Патент RU 92581 U1. Трехуровневый инвертор с мягким переключением / Воронин П.А., Воронин И.П. // Бюллетень «Изобретения и полезные модели» №8, 20.03.2010.

14. Патент RU 84171 U1. Полупроводниковое устройство с мягким переключением / Воронин П.А., Воронин И.П. // Бюллетень «Изобретения и полезные модели» №18, 27.06.2009.

15. Патент RU 84170 U1. Полупроводниковое устройство с мягким переключением / Воронин П.А., Воронин И.П. // Бюллетень «Изобретения и полезные модели» №18, 27.06.2009.

16. Патент RU 74534 U1. Полупроводниковое устройство ключевого типа / Воронин П.А., Воронин И.П., Щепкин Н.П. // Бюллетень «Изобретения и полезные модели» №18, 27.06.2008.

17. Патент RU 74533 U1. Полупроводниковое устройство ключевого типа / Воронин П.А., Воронин И.П., Щепкин Н.П. // Бюллетень «Изобретения и полезные модели» №18, 27.06.2008.

18. Патент RU 74253 U1. Полупроводниковое устройство ключевого типа / Воронин П.А., Воронин И.П., Щепкин Н.П. // Бюллетень «Изобретения и полезные модели» №17, 20.06.2008.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Воронин, Игорь Павлович, 2011 год

1. Розанов Ю.К., Рябчицкий М.В., Кваснюк A.A. Силовая электроника // М.: Издательство МЭИ, 2007, 632с.

2. Мелешин В.И. Транзисторная преобразовательная техника // М.: Техносфера, 2005, 632с.

3. Воронин П.А. Силовые полупроводниковые ключи. Семейства, характеристики, применение //2-е изд., М.:, Додека-ХХ1,2005, 384с.

4. Зиновьев Г. С. Основы силовой электроники // НЭТИ, Учебное пособие, Изд. 3-е, испр., доп., 2004, 672с.

5. Забродин Ю.С. Узлы принудительной конденсаторной коммутации тиристоров // М.: Энергия, 1974, 129с.

6. Поликарпов А.Г., Сергиенко Е.Ф. Однотактные преобразователи напряжения в устройствах электропитания РЭА // М.: Радио и связь, 1989, 160с.

7. Разевиг В.Д. Система проектирования OrCAD 9.2 // М.: Солон-Р, 2001.

8. Дьяконов В.П. MathCAD 8/2000 // Специальный справочник, СПб.: Питер, 2000.

9. Разевиг В. Д. Система схемотехнического моделирования и проектирования печатных плат Design Center (PSpice) //М.: СК-Пресс, 1996, 268с.

10. Ю.Чаплыгин Е. Е. Спектральное моделирование преобразователей с широтно-импульсной модуляцией // Учебное пособие по курсу «Моделирование электронных устройств и систем». Москва, 2009, http://chaplyginyy.narod.ru/

11. П.Чаплыгин Е. Е. Инверторы напряжения и их спектральные модели // Учебное пособие по курсам «Автономные преобразователи» и «Моделирование электронных устройств и систем». М.: Издательство МЭИ, 2003, 64с.

12. Лаппе Р., Фишер Ф. Измерения в энергетической электронике // М.: Энергоатомиздат, 1986, 232с.

13. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике // М.: Издательство Наука, 1981, 720с.

14. Мелешин В.И., Якушев В.А., Фрейдлин С. Анализ транзисторного преобразователя постоянного тока с «мягкой» коммутацией // Электричество, 2000, №1.

15. Ли Ф.К. Высокочастотные квазирезонансные преобразователи // ТИИЭР, т. 76, №4, 1988, с.83-97.

16. Эраносян С., Ланцов В. Квазирезонансные источники вторичного электропитания: проблемы, новый взгляд // Силовая электроника, 2007, №3, с. 78-84.

17. Силкин Е. Независимые инверторы напряжения с квазирезонансной коммутацией для высокочастотных применений // Силовая электроника, 2009, №3, с. 56-60.

18. Силкин Е. Применение силовых МДП транзисторов в высокочастотных автономных инверторах напряжения с квазирезонансной коммутацией // Силовая электроника, 2009, №4, с. 62-65.

19. Колпаков А., Ламп Й. Проблемы проектирования ЮВТ-инверторов: перенапряжения и снабберы // Компоненты и технологии, 2008, №5, с.98-103.

20. Саро Л., Дирбергер К., Редл Р. Поведение высоковольтных МОЗРЕТ -транзисторов в преобразователях с мягким переключением // Компоненты и технологии, 2006, №4, с. 136-144.

21. Резников С., Чуев Д. Защита от сверхтоков и перенапряжений и снижение коммутационных потерь в силовых импульсных преобразователях //Компоненты и технологии, 2006, №5, с.132-136.

22. Силкин Е. Применение нулевых схем инверторов тока с квазирезонансной коммутацией // Силовая электроника, 2005, №3, с. 84-87.

23. Вахи А. Преобразование энергии и проблемы силовой электроники // Компоненты и технологии, 2009, №11, с. 70-73.

24. Флайжик П., Рачек В., Хипки М. Оценка эффективности работы ШИМ инвертора с «мягкой» коммутацией // Компоненты и технологии, 2010, №10, с. 104-106.

25. Ньюман П. Эффективность преобразования и совершенствование технологии силовых модулей // Компоненты и технологии, 2008, №3, с. 136-138.

26. Шишкин С. Внешние фильтры электромагнитной совместимости частотно-регулируемого асинхронного электропривода с ЮВТ-инвертором // Силовая электроника, 2006, №1, с. 42-45.

27. Колпаков А., Журавлев Л. Проблемы электромагнитной совместимости мощных импульсных преобразователей // Силовая электроника, 2006, №2, с. 40-45.

28. Чанг Д-Й. Повышение эффективности разрешения и снижение шума осциллографа // Компоненты и технологии, 2010, №9, с.150-152.

29. Дьяконов В. Сверхскоростная осциллография вчера, сегодня и завтра // Компоненты и технологии, 2010, №4, с.142-151.

30. Индерка Р., Донкер Р. Дискретный или интегральный? Концепция построения силовых конвертеров // Компоненты и технологии, 2010, №2, с.74-78.

31. Лэшли Р. Шесть советов по повышению точности измерений с помощью высококачественных осциллографов // Компоненты и технологии, 2009, №8, с.134-136.

32. Дьяконов В. МАТЬАВ новые возможности в технологии осциллографии // Компоненты и технологии, 2009, №10, с. 133-144.

33. Хинтц Л. Что нужно знать о высокочастотных осциллографических пробниках // Компоненты и технологии, 2008, №9, с. 184-186.

34. Дедюхин А. Измерения в цифровых осциллографах и обработка результатов измерения // Компоненты и технологии, 2006, №12, с. 150158.

35. Колпаков А. Многослойная шина и модули БЕМКТАСК от 8ЕМ1КЖЖ // Силовая электроника, 2004, №1, с. 32-36.

36. Воронин П.А., Щепкин Н.П. Устройство контроля параметров силовых транзисторов //Практическая силовая электроника, 2003, № 11, с. 11-13.

37. Чаплыгин Е.Е. Двухфазная широтно-импульсная модуляция в трехфазных инверторах напряжения // Электричество, №8, 2009.

38. Обухов С.Г., Чаплыгин Е.Е., Кондратьев Д.Е. Широтно-импульсная модуляция в трехфазных инверторах напряжения // Электричество, № 7, 2008.

39. Козаченко В. Основные тенденции развития встроенных систем управления двигателями и требования к микроконтроллерам // Московский энергетический институт, кафедра Автоматизированногоэлектропривода, лаборатория микропроцессорных систем управления, 2000.

40. Изосимов Д.Б., Рыбкин С.Е., Шевцов C.B. Симплексные алгоритмы управления трёхфазным автономным инвертором напряжения с ШИМ // Электротехника, №12, 1993.

41. Плушке Н., Грашхоф Т., Колпаков А. Специализированные модули для 3 -уровневых инверторов // Силовая электроника, 2010, №2, с. 44-47.

42. Си Д., Йенсен У., Рутинг X. Специализированные модули IGBT для 3 -уровневых преобразователей на основе кристаллов 650В IGBT и ECD диодов //Компоненты и технологии, 2010, №7, с.120-122.

43. Колпаков А., Карташев Е. Алгоритмы управления многоуровневыми преобразователями // Силовая электроника, 2009, №2, с. 57-65.

44. Шрайбер Д. Силовая электроника для ветроэнергетики // Компоненты и технологии, 2008, №3, с.6-7.

45. Донской Н., Иванов А., Матисон В. и др. Многоуровневые автономные инверторы для электропривода и электроэнергетики // Силовая электроника, 2008, №1, с. 43-46.

46. Резников С., Коняхин С., Соколов А. Регулируемые преобразователи частоты для питания высоковольтных двигателей переменного тока от промышленной сети // Компоненты и технологии, 2007, №2.

47. Чибиркин В., Боок А., Завгородний В. и др. Разработка трехфазного мостового инвертора для питания тяговых асинхронных электродвигателей электровозов постоянного тока // Силовая электроника, 2005, №2, с. 68-69.

48. Колпаков А. Быстрые диоды для новых поколений ЮВТ // Силовая электроника, 2008, №4, с. 16-19.

49. Полищук А. Применение карбид-кремниевых диодов Шоттки в ЮВТ инверторах с жестким переключением // Силовая электроника, 2006, №1, с. 8-12.

50. Копылов А. Новая технология изготовления диодов большой мощности ЕшСоп НБ11 с более высокими динамическими характеристиками // Силовая электроника, 2004, №1, с. 4-7.

51. Недолужко И.Г., Воронин П.А., Лебедев А.Г. Определение параметров РБрюе моделей МДПТ и БТИЗ по экспериментальным характеристикам // Силовая электроника, 2006, № 4, с.20-23.

52. Ан Н. X. Управление трехфазным выпрямителем с активной коррекцией коэффициента мощности // Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. М.: МЭИ (ТУ), 2006.

53. Шрейнер Р.Т. Математическое моделирование электроприводов переменного тока с полупроводниковыми преобразователями частоты // Екатеринбург, УРО РАН, 2000, с. 273-288.

54. Чаплыгин Е.Е., Калугин Н.Г. Влияние снабберов на работу инверторов напряжения с широтно-импульсной модуляцией //Электричество, № 1, 2003

55. Чаплыгин Е.Е., Малышев Д.В. Спектральные модели автономных инверторов напряжения с широтно-импульсной модуляцией // Электричество, №8, 1999.

56. Герман Галкин С. Модельное исследование основных характеристик силовых полупроводниковых преобразователей. Моделирование устройств силовой электроники // Силовая электроника, 2008, №1, с. 92-99.

57. Бербенец А. Новые IGBT модули Infineon Technologies // Силовая электроника, 2008, №2, с. 39-40.

58. Бономорский О.И., Воронин П.А. Новый класс силовых полупроводниковых модулей модули H-IGBT // IX Симпозиум Электротехника 2030 год. Перспективные технологии электроэнергетики, 2007, с. 258-259.

59. Фукалов Р. Новая серия высоковольтных модулей корпорации Mitsubishi Electric // Силовая электроника, 2007, №2, с. 14-18.

60. Резников А.Е., Воронин П.А., Щепкин Н.П. Гибридный IGBT-статические и динамические характеристики // Силовая электроника, 2006, № 3, с.28-30.

61. Ямада Ю., Симизу Т., Кавагучи М. и др. Новые высокоэффективные и высоконадежные модули IGBT // Силовая электроника, 2006, №3, стр. 24-26.

62. Бономорский О.И., Воронин П.А, Щепкин Н.П. Быстродействующий каскодный ключ с полевым управлением // Силовая электроника, 2005, № 1, с.42-44.

63. Бономорский О.И., Воронин П.А, Щепкин Н.П. Сравнительный анализ эффективности ключевых транзисторов с полевым управлением // Силовая электроника», 2005, № 2, с. 12-14.

64. Бономорский О.И., Воронин П.А, Куканов В.В., Щепкин Н.П. Исследование процессов запирания комбинированных транзисторов // Компоненты и технологии, 2004, № 8, с.68-71.

65. Soft switching in ZVS or ZCS-mode, switching loss reduction networks // SEMIKRON, Application Handbook «IGBT and MOSFET power modules», 2010.

66. Pittet S., Rufer A. Importance of quasi-saturation effect in the bipolar junction of high voltage NPT-IGBTs for power calculations // Laboratoire dElectronique Industrielle Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, Switzerland.

67. Pittet S., Rufer A. Analytical analysis of quasi-saturation effect in PT and NPT IGBTs // Laboratoire dElectronique Industrielle Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, Switzerland.

68. Rajapakse A., Gole A., Wilson P. Approximate loss formulae for estimation of IGBT switching losses through EMTP-type simulations // International Conference on Power Systems Transients (IPST'05) in Montreal, Canada, 2005, Paper No. IPST05 184.

69. SEMIKRON Application Manual // 2004, SEMIKRON INTERNATIONAL GmbH Deutschland Germany.

70. Hajji M. A transient model for Insulated Gate Bipolar Transistors (IGBTs) // Ph. D. Dissertation. University of Pitsburgh, 2002.

71. Udrea F., Amaratunga G. An on-state analytical model for the Trench Insulated-Gate Bipolar Transistor (TIGBT) // Solid-State Electronics, Vol. 41, No.8, p. 1111-1118, 1997.

72. Letor R., Musumeci S., Frisina F. IGBTs in resonant converter // ST, AN662/1294.

73. Hefner A., Blackburn D. An analytical model for steady-state and transient characteristics of the power Insulated-Gate Bipolar Transistor // Solid-State Electronics, Vol. 31, No. 10, p. 1513-1532, 1988.

74. Zhou K., Wang D. Relationship between space-vector modulation and three-phase carrier-based PWM: a comprehensive analysis // IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL ELECTRONICS, VOL. 49, NO. 1, 2002.

75. Prasad H. Analysis and comparison of space vector modulation schemes for three-leg and four-leg voltage source inverters //Virginia Polytechnic Institute and State University, 1997.

76. Tu R., Chen C. A new three-phase space-vector-modulated power factor corrector // IEEE, 1994, p. 725-730.

77. Rodriguez J., Lai J., Peng F. Multilevel inverters: a survey of topologies, Controls, and Applications // IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL ELECTRONICS, VOL. 49, NO. 4, 2002.

78. Yuan X., Barbi I. Fundamentals of a new diode clamping multilevel inverter // IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS, VOL. 15, NO. 4, 2000, p. 711-718.

79. Dong W. et al. Soft-switching inverters for AC adjustable speed drives // Final Report of PNGV Project, prepared for General Motors Research Laboratory, 2001.

80. Smith K., Smedley K. Engineering design of lossless passive soft switching methods for PWM converters—Part I: with minimum voltage stress circuit cells // IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS, VOL. 16, NO. 3,2001.

81. Choi J., Boroyevich D., Lee F. A novel ZVT three-phase inverter with coupled inductors // Power Electronics Specialists Conference, 30th Annual IEEE, 1999, Vol. 2, p. 975 980.

82. Ben-Yaakov S., Ivensky G. Passive lossless snubbers for high frequency PWM converters // Power Electronics Laboratory, Ben-Gurion University, PESC'97.

83. Smith K., Smedley K. Lossless, passive soft switching methods for inverters and amplifiers // IEEE PESC Proceedings, 1997.

84. Finney S. Passive circuit configurations for snubber energy recovery in power converters using hard-switched devices // Power Electronics and Variable- Speed Drives Conference, 1994.

85. Li Y. Unified zero-current-transition techniques for high-power three-phase PWM //Ph. D. Dissertation. Blacksburg, Virginia, 2002.

86. Iovanovic M. Resonant, quasi-resonant, multi-resonant and soft-switching techniques merits and limitations. Int. J. Electronics, 1994, vol.77, № 5, p.537-554.

87. Qin Y. et al. Status and needs of power electronics for photovoltaic inverters // Sandia Report, Sandia National Laboratories, 2002.

88. Walters E., Wasynczuk O. Analysis of the auxiliary resonant commutated pole inverter // Electrical and Computer Engineering ECE Technical Reports, Purdue Libraries, 1995.

89. V. Sladecek Three phase soft commutation auxiliary resonant pole inverter // Advances in Electrical and Electronic Engineering, p. 61-63.

90. Behera S., Das P., and Doradla R. A new SVM technique for soft-switched dc-ac converter// IE (I) Journal.EL, p. 182-186.

91. Zhao L. Generalized frequency plane model of integrated electromagnetic power passives // Ph. D. Dissertation. Blacksburg, Virginia, 2004.

92. Yuan X., Orglmeister G., Barbi I. ARCPI resonant snubber for the neutral-point-clamped inverter // IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRY APPLICATIONS, VOL. 36, NO. 2,2000.

93. Yamamoto M. et al. New space vector modulated 3-level 3-Phase voltage-source soft-switching inverter with two active resonant DC link snubbers //Y amaguchi University.

94. Jeonghyoun Sung J., Nam K. A Snubber configuration suitable for energy recovery in three level GTO inverters // Department of Electrical Engineering, POSTECH University, Republic of Korea.

95. Yuan X., Barbi I. A transformer assisted zero voltage switching scheme for the Neutral-Point-Clamped (NPC) inverter // 1999 IEEE, p. 12591265.

96. Yuan X., Stemmler H., Barbi I. Evaluation of soft switching techniques for the Neutral-Point-Clamped (NPC) inverter //1999 IEEE, p.659-664.

97. LEMSYS Technical Characteristics TRd 2030 // Controlled version, PGO, 2006.

98. Giessibl H. Power testing static and dynamic parameter in one handling // Power Conversion, 1993, p. 257-268.

99. Severns R. History of soft switching // Switching Power Magazine, 2001.

100. Mallory R. and Co. Mallory vibrator Data Handbook, 1947.

101. Caldwell, Wagner. Boosting power transistor efficiency // Electronics magazine, Nov., 1958, p. 88.

102. Morgan, Ray. Basic magnetic functions in converters and inverters including new soft commutation // IEEE Transactions, vol. IGA-2, No.l, 1966, p. 58-65.

103. Патент RU 85045 Ul. Активный снаббер для мостового/полумостового инвертора напряжения / Коростелев С.А.

104. Патент RU 89307 U1. Независимый инвертор напряжения с квазирезонансной коммутацией / Силкин Е.М.

105. Патент RU 90629 Ul. Высокочастотный снаббер для мостового/полумостового инвертора напряжения / Коростелев С.А., Сысоев Б.Г.

106. Патент RU 2085013 С1 Статический преобразователь с квазирезонансной коммутацией тока / Чванов В.А., Жирков Ю.П.

107. Патент RU 2108653 С1 Статический преобразователь с квазирезонансной коммутацией тока / Чванов В.А., Сидоров В.И.

108. Патент RU 2307441 С1. Способ снижения динамических потерь в преобразователях электроэнергии / Шепелин А.В. и др.

109. Патент RU 2321151 С1. Способ снижения потерь в инверторе напряжения / Иванов A.JI. и др.

110. Патент RU 2325753 С2. Способ уменьшения потерь в мостовых схемах на полевых транзисторах / Базылев Ю.И.

111. Патент RU 2379819 С2 Способ управления трехфазным мостовым преобразователем / Розанов Ю.К. и др.

112. Патент RU 2395154 С1. Способ управления автономным инвертором напряжения с квазирезонансной коммутацией / Клоков А.А. и др.

113. Патент RU 2398346 С1. Автономный согласованный инвертор с квазирезонансной коммутацией и способ управления автономным согласованным инвертором с квазирезонансной коммутацией / Силкин Е.М.

114. Patent 4,864,483 US. Static power conversion method and apparatus having essentially zero switching losses and clamped voltage levels / D. Divan.

115. Patent 5,047,913 US. Method for controlling a power converter using an auxiliary resonant commutation circuit / R. Doncker, J. Lyons.

116. Patent 5,172,309 US. Auxiliary quasi-resonant DC link converter / R. Doncker, J. Lyons.

117. Patent 5,262,930 US. Zero-voltage-transition PWM converters / G. Hua, F. Lee.

118. Patent 5,418,704 US. Zero-voltage-transition pulse-width-modulated converters / G. Hua, F. Lee.

119. Patent 5,486,752 US. Zero-current-transition PWM converters / G. Hua, F. Lee.

120. Patent 5,559,685 US. Voltage clamped parallel resonant converter with controllable duty cycle / H. Lauw, R. Zedwick.

121. Patent 5,574,636 US. Zero-voltage-transition (ZVT) 3-phase PWM voltage link converters / F. Lee, H. Mao.

122. Patent 5,633,793 US. Soft switched three-phase boost rectifiers and voltage source inverters / F. Lee, Y. Jiang.

123. Patent 6,172,882 US. Partial resonance PWM converter / K. Tanaka, Y. Okita, K. Ito.

124. Patent 6,337,801 US. Three-phase zero-current-transition (ZCT) inverters and rectifiers with three auxiliary switches / Y. Li, F. Lee.

125. Patent 7,142,439 US. Zero-voltage-switching single-switched resonant DC link with minimized conduction loss /1. Oh.

126. Patent 5,481,448 US. Multilevel inverter having voltage dividing capacitors distributed across multiple arms / K. Nakata et al.

127. Patent 5,684,688 US. Soft switching three-level inverter / D. Rouaud, T. Aboumrad.

128. Patent 5,949,669 US. Low-loss power current inverter / M. Bruckmann, A. Mertens.

129. Patent 6,205,040 US. Auxiliary resonant commutation pole three-point or multipoint converter / R. Teichmann.

130. Patent 6,392,907 US. NPC inverter control system / K. Ichirawa.

131. Patent 6,597,590 US. 3-level inverter apparatus / T. Ikimi, K. Kobayashi.210/

132. Patent 5,432,695 US. Zero-voltage-switched three-phase PWM rectifier inverter circuit / Vlatkovic V., Borojevic D., Lee F.

133. Patent 4,841,220 US. DC-to-DC converters using multi-resonant switches / Tabisz W., Lee F.

134. Patent 4,857,828 US. Zero-voltage-switched multi-resonant including the buck and forward type / Tabisz W., Lee F.