СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА 2011-6

Повышение качества электрического

питания ответственных потребителей

в системах электропитания (СЭП) с ши

роким диапазоном импульсных пере

напряжений и переходных процессов

первичной сети в условиях воздействия

жёстких климатических и механичес

ких факторов является важным факто

ром повышения надёжности электрон

ной аппаратуры.

По некоторым оценкам, в настоящее

время около 30% генерируемой электро

энергии преобразуется устройствами

силовой электроники. К 2030 г. эта ве

личина достигнет 80%, при этом количе

ственный рост будет сопровождаться

качественными изменениями устройств

с одновременным снижением их стои

мости [1].

Одним из перспективных направле

ний повышения надёжности СЭП яв

ляется интеграция элементов и узлов.

Оптимальным решением представляет

ся разработка унифицированных вто

ричных источников электропитания

(УВИП), обеспечивающих надёжнуюра

боту в условиях жёстких внешних воз

действий. Функционально модульное

проектирование СЭП на основе унифи

цированных модулей позволяет зна

чительно снизить затраты на проекти

рование СЭП одновременно с обеспече

НАДЁЖНОСТЬ И КАЧЕСТВО

WWW.SOEL.RU

СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА

◆

№ 6 2011

нием высокой надёжности и качества

электрического питания.

Важной проблемой повышения эф

фективности систем электропитания яв

ляется обеспечение:

●

надёжного функционирования уст

ройств электропитания в услови

ях воздействия импульсных помех

и перенапряжений, динамической

устойчивости устройств при пере

ходных процессах в сети;

●

оптимальных тепловых режимов

работы устройств одновременно с

повышениемэнергетической эффек

тивности и энергетической плот

ности.

Известно, что технический уровень

и состояние генерирующих и рас

пределяющих стационарных сетей

электропитания, а также первичных ис

точников подвижных объектов, харак

теризуются низким качеством электри

ческого питания, обусловленным зна

чительными импульсными помехами и

перепадами напряжения в переходных

процессах.

В частности, электрические транс

портные энергосистемы отличаются

разветвлённой сетью мощных генера

торов помех и большой протяжён

ностью линий связи.

С другой стороны, рост энергетичес

кой плотности устройств сопровожда

ется концентрацией энергии в меньших

геометрических объёмах. Поэтому низ

кий профиль конструкции является

перспективой развития современных

микроэлектронных систем электропи

тания. Очевидно, что тепловыделяющие

устройства, имеющие максимальное от

ношение поверхности к объёму, значи

тельно лучше рассеивают тепло за счёт

большей теплоотводящей поверхности.

При этом рассредоточение источников

тепла в низкопрофильных конструкци

ях облегчает задачу построения теплоот

водящих устройств, что актуально для

систем, работающих в широком темпе

ратурном диапазоне.

Рассмотрим подробнее перечислен

ные направления обеспечения надёж

ности и стойкости преобразователей к

внешним воздействующим факторам.

ГРАНИЧЕНИЕ БРОСКОВ

НАПРЯЖЕНИЯ ПЕРВИЧНОЙ СЕТИ

Для ограничения бросков напряжения

первичной сети до безопасных для

электронной аппаратуры значений в

распоряжении разработчиков имеются

следующие способы:

●

использование параллельной шун

тирующей ёмкости на входе уст

ройств;

●

применение полупроводниковых

ограничителей напряжения (тран

силов) или варисторов;

●

применение дросселей в последова

тельной цепи для ограничения ско

рости изменения тока

dI/dt

;

●

использование обратноходовых пре

образователей;

●

включение в цепь питания последо

вательных регуляторов напряже

ния – нормализаторов сети.

Известно, что анализ переходных

процессов в распределённой системе

электропитания с промежуточной ши

ной целесообразно проводить путём

условного разбиения СЭП на подсис

темы генерирования (источники) и

преобразования (потребители) энер

гии. При этом для разработки меро

приятий по повышению качества элек

тропитания необходимо учитывать и

соблюдать условия устойчивости сис

темы электропитания как системы

автоматического регулирования. На

рисунке 1 показана структурная схема

условного разбиения СЭП на две под

системы.

Особенность энергетических сис

тем такого рода состоит в том, что

потребители энергии – вторичные

источники электропитания – имеют

отрицательное входное сопротив

ление на частотах, лежащих внутри

Повышение качества электропитания

в условиях воздействия внешних факторов,

импульсных помех и перенапряжений

Александр Гончаров (г. Прага, Чехия),

Владимир Савенков (г. Воронеж)

Статья посвящена практическим вопросам создания помехоустойчивых

систем электропитания. Рассматриваются способы повышения качества

электрического питания в распределённых системах на основе

модульных унифицированных преобразователей.

вых

U U

вх

вых

Источник

Потребитель

Рис. 1. Схема условного разбиения СЭП на две

подсистемы