СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА 2010-8

48 / 82

● выходной высокочастотный (ВЧ) си
ловой выпрямитель выполнен на си
ловых диодах Шоттки КД236Е и
КД236ЕС (U RRM = 800 В, IF = 30 А);
● силовой ВЧ трансформатор выпол
нен на сердечнике ПК20×16 из фер
рита 2500НМС1; габаритная мощ
ность 1100 ВА, суммарные потери
мощности PΣпот = 12 Вт;
● КПД силового модуля η = 0,92 в ре
жиме U0 =250 В (постоянное напря
жение на входе преобразователя при
минимальном значении сетевого пи
тающего напряжения), U вых = 140 В,
Iн = 7,6 А.
В работе [1], наряду с обобщённы
ми сведениями о параметрах актив
ных силовых компонентов (МОП
транзисторов, IGBT, быстродейству
ющих диодов), также приведены
схемы импульсных ИВЭ, основные
характеристики и элементная база
двух мощных блоков питания (до
3000 Вт). Блоки питаются от од
нофазной сети переменного тока
220 В ± 20%, 50 Гц и имеют встроен
ные активные ККМ, работающие на
частоте 200 кГц. В обоих источниках
использованы единичные однотакт
ные прямоходовые преобразователи
(ОПН) по схеме «косой» мост, управ
ляемые микросхемами ШИМ конт
роллера с рабочей частотой 200 кГц.
Однако в источнике мощностью
1200 Вт применён один такой пре
образователь, а в ИВЭ мощностью
2400 Вт использованы два единич
ных ОПН, питающиеся от одного
входного модуля и соединённые па
раллельно силовыми выходами.
После опубликования статьи [1] ав
торы получили несколько отзывов,
которые они прокомментировали в
статье [10]. Полученные отклики чита
телей подтверждают, что проблема
разработки, оптимизации и отладки
мощных импульсных ИВЭ является
весьма актуальной. Обсуждение пока
зало, что имеется сравнительно мало
работ, посвящённых проблематике
сверхмощных импульсных ИВЭ, осо
бенно в систематизированном виде.
При анализе немногих источников,
которые описывают различные аспек
ты импульсных систем вторичного
электропитания большой и сверхболь
шой мощности, составляющих их ре
гуляторов, инверторов и преобразова
телей напряжения, у авторов сложи
лись следующее мнение:
● большая часть публикаций по раз
работке и моделированию упомяну
тых объектов, а также производимых
серийно, фактически посвящена
среднечастотным (до 10…30 кГц) ти
ристорным инверторам и системам
электропитания различного назна
чения на их основе;
● нет обобщений по многим аспектам
разработки систем и источников
электропитания сверхбольшоймощ
ности, а именно:
– рациональным «взаимоотношени
ям» с питающей сетью;
– вопросамплавного пуска и выклю
чения;
– организации комплексной защи
ты от перегрузок;
– использованиюмикроконтролле
ров для управления, диагностики и
взаимодействия с внешней системой
управления и потребителем;
– вопросамрезервирования для объ
ектов высокой надёжности;
– обеспечению современного уров
ня электромагнитной совместимос
ти (ЭМС) и др.
Опыт работы авторов, а также со
временные тенденции унификации
силовых устройств позволяют утверж
дать: более эффективно разработать
сложный, но всё таки один (называе
мый нами единичным) блок питания.
В дальнейшем целесообразно выпол
нить разработку (синтез) сверхмощ
ной системы электропитания, ис
пользуя этот унифицированный блок,
который обладает оптимальными
энергетическими и массогабаритны
ми показателями.
Необходимо подчеркнуть, что сис
тема проектирования мощных сис
тем вторичного электропитания,
которые построены на основе уни
фицированных силовых модулей,
специально ориентированных на
синтез более мощных блоков пита
ния, может быть принципиально до
полнена и развита и для создания
сверхмощных блоков питания (до
100 кВт и выше).
ХАРАКТЕРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ
ИСТОЧНИКОВ ПИТАНИЯ
СВЕРХБОЛЬШОЙ МОЩНОСТИ
Некоторые особенности источников
питания сверхбольшой мощности, по
мнению авторов, заключаются в сле
дующем:
● электропитание только от трёхфаз
ной сети переменного тока;
● обязательное наличие устройства
(модуля) включения и контроля со
стояния сети;
● повышенные требования к эффек
тивности ограничения пусковых то
ков при включении;
● необходимость параллельной рабо
ты единичных силовых преобразо
вателей и резервирования системы
управления;
● ограничения в номенклатуре приме
няемых силовых компонентов из за
сверхбольшой мощности, потребля
емой от сети, повышенного питаю
щего напряжения, которое может
изменяться практически от 400 до
700 В, а также больших токов нагруз
ки (сотни и тысячи ампер);
● повышенная сложность проектиро
вания и производства высокочастот
ных моточных изделий сильноточ
ных трансформаторов и дросселей;
● высокие требования к надёжности и
помехоустойчивости устройств (мо
дулей) управления, защиты и диа
гностики;
● необходимость повышенного вни
мания к проблемам обеспечения
требований электробезопасности, а
также электромагнитной совмести
мости (ЭМС);
● технологически сложная, уникаль
ная конструктивная реализация сис
тем сверхмощного электропитания,
обусловленная очень высокими по
терямимощности рассеяния (от еди
ниц до десятков киловатт).
Основываясь на специфике проек
тирования современных систем вто
ричного электропитания сверхболь
шой мощности, авторы считают целе
сообразным сформулировать ряд
утверждений, которые позволят облег
чить поиск оптимальных инженерных
и научных решений при создании
сверхмощных систем электропита
ния:
● при создании систем электропита
ния мощностью от 10 до 2000 кВт
выбор типа электрической схемы
не имеет решающего значения, по
скольку конечным результатом син
теза сверхмощной системы, которая
по существу заключается в «сборке»
N единичных блоков питания, явля
ется оптимизация единичной мощ
ности блока (ЕМБ);
● оптимизация ЕМБ в основном опре
деляется предельной мощностью
единичного электронного ключа
(ЕЭК) и оптимальным значением га
баритной мощности (ГМТ) ВЧ сило
вого трансформатора (Тр.с) унифи
цированного блока и минимизаци
ей его конструктива;
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЭЛЕКТРОНИКА
48 СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 8 2010
© СТА-ПРЕСС