Смирнов Володимир Сергійович. Напівпровідникові перетворювачі інваріантних систем електроживлення автономних об'єктів

Краткое описание

Смирнов Володимир Сергійович. Напівпровідникові перетворювачі інваріантних систем електроживлення автономних об'єктів : Дис... д-ра наук: 05.09.12 - 2002.

Смирнов В.С. Напівпровідникові перетворювачі інваріантних систем електроживлення автономних об’єктів. - Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.09.12 - Напівпровідникові перетворювачі електроенергії. - Інститут електродинаміки НАН України, Київ, 2002.
Дисертація присвячена розвитку теорії побудови інваріантних систем перетворювання параметрів електроенергії з багаторазовою модуляцією. На основі теоретичних досліджень розроблені та обґрунтовані узагальнена динамічна модель багатофункціональних перетворювачів, положення про структурну інваріантність перетворювачів, основи квадріплексного перетворення в гіперкомплексному форматі до аналізу перетворювальних систем з багаторазовою модуляцією. Запропоновані і досліджені принципи організації та алгоритми керування багатофункціональними перетворювачами, що забезпечують задані характеристики функціонування та високу якість вихідної електроенергії за умови впливу координатно-параметричних збурень.

У дисертаційній роботі розвинута теорія побудови інваріантних систем перетворення параметрів електроенергії, що у сукупності з розробленими принципами організації інваріантних НП з багаторазовою модуляцією, теоретичними положеннями квадріплексного перетворення та засобами адаптивного координатно-параметричного керування обумовило рішення важливої наукової проблеми створення багатофункціональних НП з заданими характеристиками функціонування для інваріантних СЕЖ автономних об’єктів. При цьому одержані наступні основні результати.
1. Обґрунтована доцільність розвитку положень теорії інваріантності , орієнтованих на побудову НП інваріантних СЕЖ. Дослідження динамічних можливостей НП з багаторазовою модуляцією з компенсації координатно-параметричних збурень показали, що ступінь інваріантності НП визначається повнотою реалізації його функціональних можливостей.
2. Встановлена доцільність використання методів і засобів координатно-параметричного керування при реалізації умов інваріантності в НП з багаторазовою модуляцією, показана необхідність застосування методів адаптації в якості основи для вирішення протиріччя між умовами інваріантності та стійкості в багатофункціональних НП з метою покращення їх динамічних характеристик.
3. Розроблено єдиний методологічний підхід до одержання умов інваріантності у вигляді вимоги незалежності рішення системи диференціальних рівнянь, яка описує НП, від вектора впливових координатно-параметричних збурень, що дозволило оптимізувати алгоритми координатно-параметричного керування багатофункціональними НП і підвищити точність реалізації умов інваріантності.
4. Одержала подальшого розвитку теорія білінійних методів дослідження перетворювальних систем з багаторазовою модуляцією, що забезпечило створення узагальненої динамічної моделі багатофункціональних НП, заснованої на представленні диференціальних рівнянь білінійними формами.
5. Обґрунтовано положення про структурну інваріантність НП, яка передбачає інваріантність вихідних енергетичних координат НП до впливових збурень, виду вхідної перетворювальної електроенергії та варіаціям її енергетичних координат. При цьому структурна інваріантність передбачає можливість формування заданого вихідного сигналу НП довільної форми з необхідною точністю. Це дозволяє усунути вихідні енергетичні фільтри, розширити область стійкої роботи НП, а також реалізувати положення про симетрування нелінійних каналів передачі загального збурення на програмному рівні.
6. Розроблено ефективні алгоритми координатно-параметричного керування НП з багаторазовою модуляцією, які забезпечили глибоке, безінерційне і незалежне регулювання вихідних енергетичних координат НП за умови мінімізації спотворень вихідного сигналу і компенсації координатно-параметричних впливових збурень, причому реалізація структурної інваріантності обумовила можливість формування вихідного сигналу НП, регулювання його вихідних координат і компенсацію координатно-параметричних збурень в єдиному функціональному вузлі СТ при зберіганні робастності у всьому діапазоні регулювання.
7. Сформульовано теоретичні положення методу квадріплексного перетворення, які орієнтовані на аналіз інваріантних НП з багаторазовою модуляцією і передбачають пряме і зворотне інтегральні перетворення. Розроблено і досліджено методику виконання функціональних операцій у гіперкомплексній області та основні правила алгебри квадріплексного перетворення, що дало можливість одержати інформаційно повне аналітичне рішення.
8. Розроблено варіанти організації багатофункціональних інваріантних НП і алгоритми керування ними, які передбачають екстраполяцію впливових функцій у форматі дельта-модуляції та цифрову корекцію алгоритмів керування з метою побудови оптимальних за умови структурної інваріантності систем координатно-параметричного керування, що забезпечило збільшення області фізичної реалізуємості умов структурної інваріантності та робастність системи.
9. Обґрунтовано доцільність використання релейних складових у алгоритмах керування, що дозволило організувати змінний режим керування нестаціонарною перетворювальною системою, за якого динамічні властивості системи не залежать від змінних об’єкта керування, тобто забезпечуються адаптивні властивості.
10. Одержали подальшого розвитку положення теорії нечіткого керування нелінійними перетворювальними системами в умовах неповноти інформації про властивості системи та зовнішні впливи, що обумовило можливість реалізації керування інваріантними СЕЖ на основі сумісного використання адаптивного і нечіткого підходів.
11. Запропоновано методику аналізу стійкості перетворювальних систем з нечіткими регуляторами, розроблено структурну організацію та алгоритм адаптивного керування інваріантними НП з використанням нечіткої логіки, які забезпечили симетрування нелінійності структури НП в умовах невизначеності.
12. Теоретично узагальнено принципи структурної організації багатофункціональних НП і алгоритми керування ними, що дозволило створити ефективні інваріантні СЕЖ з заданими характеристиками функціонування, які забезпечують високу оперативність і гнучкість керування АО.
13. Результати виконаних у дисертації теоретичних досліджень і практичних розробок знайшли застосування на ряді підприємств при створенні багатофункціональних НП інваріантних систем електроживлення, окремі положення дисертаційної роботи використовуються в навчальному процесі.
14. Сформульовані у дисертації теоретичні положення, рекомендації та висновки математично обґрунтовані й коректні, засновані на глибокому теоретичному аналізі, коректній постановці задач, що розв’язуються, узгодженні розрахункових і експериментальних даних з відомими раніше з літературних джерел результатами. Достовірність одержаних теоретичних результатів підтверджена експериментальними дослідженнями розроблених НП.