Прогресс науки и интенсификация производства в настоящее время невозможны без электроники. Именно поэтому в Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1981-1985 годы и на период до 1990 года , принятых на XXVI съезде КПСС, указывается на необходимость развития производства полупроводниковых материалов, широкого использования микропроцессоров и микро-ЭВМ, сокращения сроков создания новой техники и расширения автоматизации проектно-конструкторских работ.

Все большая насыщенность радиоэлектронных систем электронной и микроэлектронной аппаратурой ставит перед разработчиками средств электропитания сложные проблемы: повышение качества электрической энергии, обеспечение надежного функционирования радиоэлектронной аппаратуры, повышение собственной надежности и резкого уменьшения объема и массы устройств преобразования электрической энергии. Значительное место в решении: этих проблем занимает формирование динамических характеристик силовых электронных устройств (СЭУ), так как в подавляющел* большинстве случаев они представляют собой замкнутые системы автоматического регулирования.

Структурная и схемотехническая сложность силовых электронных устройств, наличие в их составе элементов и функциональных узлов с нелинейными свойствами, использование ключевого режима работы превращают эти устройства в замкнутые нелинейные дискретные системы высокого порядка. Поскольку ни одно устройство не может нормально функционировать не обладая требуемыми динамическими свойствами, то решение этой традиционной для замкнутых систем регулирования задачи является принципиально необходимым. !

Процесс формирования динамических свойств теснейшим образом связан с путями повышения качества преобразуемой электрической энергии и тем самым с повышением надежного функциони.-рования питаемой аппаратуры, с ограничением в переходных режимах электрических перегрузок элементов и узлов, а следовательно, с повышением надежности самих силовых электронных устройств, с возможностью организации процессов передачи потребителю? электрической энергии при минимальном использовании пассивных накопителей электрической энергии, а поэтому и минимизации объема силовых электронных устройств.

Таким образом, не умаляя важности собственно процесса) формирования динамических характеристик и отмечая необходи-

мость поиска решения этой задачи, следует указать, что дальнейшее совершенствование СЭУ и, в первую очередь, развитие методов их миниатюризации требует разработки комплексного решения проблем миниатюризации и формирования заданных динамических свойств, поскольку их раздельное решение определенным образом препятствует миниатюризации, не позволяя использовать все имеющиеся для этого возможности, и прежде всего, достоинства микроэлектронной элементной базы.

Сложность проблем, стоящих перед разработчиками СЭУ, множество решаемых вопросов требуют значительных затрат сил, средств и времени. Поэтому все более остро ставится вопрос об автоматизации процесса проектирования СЭУ. Для широкого применения ЦВМ при проектировании СЭУ необходимо как можно полнее формализовать все этапы проектирования. Наибольшие трудности в этом плане вызывает этап синтеза структуры преобразователей электрической энергии.

В данной работе предложен метод структурного и параметрического синтеза, опирающийся на разработанную математическую модель СЭУ, который является важным шагом на пути автоматизации проектирования этих устройств. Книга направлена на дальнейшее развитие известных методов миниатюризации силовых электронных устройств, являющейся одной из актуальных проблем современной электроники. Новизна полученных результатов связана с широким использованием процесса формирования динамических характеристик для минимизации объема конструкции рассматриваемых устройств.

Основные разделы посвящены исследованию устойчивости замкнутых нелинейных непрерывных и импульсных систем высокого порядка, теоретическому обоснованию предложенной формы их математического описания, выявлению связи процесса формирования динамических свойств с решением проблем миниатюризации преобразователей электрической энергии и усилителей, разработке путей направленного использования свойств замкнутой системы при оптимизации СЭУ по критерию минимума объема, теоретическому обоснованию метода проектирования и конкретизации его для основных классов рассматриваемых устройств.

Книга предназначена для инженерно-технических работников, занимающихся исследованиями и разработкой силовых электронных устройств, а также для студентов электротехнических специальностей вузов.

Автор считает своим приятным долгом поблагодарить рецензентов книги канд. техн. наук К. П. Полянина и канд. техн. наук Г. Н. Гуляковича, а также д-ра техн. наук проф. Ю. И. Конева за рассмотрение рукописи и ценные замечания, способствовавшие ее улучшению.

Основные сокращения

дСФ - активный сглаживающий фильтр ЗФ - задающий фильтр

ИВЭП - источник вторичного электропитания

PIKCH - импульсный компенсационный стабилизатор напряжения

ИОН - источник опорного напряжения

КР - контур регулирования

ЛЗ - линейное звено

МЗГ - многофазный задающий генератор

МИП - многофазный импульсный преобразователь

ММ - математическая модель

НКСИ - непрерывный компенсационный стабилизатор напряжения

ИЗ - нелинейное звено

ОИП - однофазный импульсный преобразователь ООС - отрицательная обратная связь ОУС - обобщенная усилительная схема РЭ - регулирующий элемент

ССИН - статический стабилизированный инвертор напряжения ССПН - статический стабилизированный преобразователь напряжения

СЭУ - силовое электронное устройство

ТЗ - техническое задание

ТКЕ - тем.пературный коэффициент емкости

ТКН - температурный коэффициент напряжения

ТКС - температурный коэффициент сопротивления

УНЧ - усилитель изкой частоты

УПТ - усилитель постоянного тока

УУ - усилительное устройство

ФНЧ - функционально необходимая часть

Основныеобозначения

Ск-емкость конденсатора цепи коррекции Сфкв-логарифмический коэффициент передачи по напряжению силового ф,ильтра на частоте квантования Фшим - логарифмический коэффициент передачи по напряжению непрерывной части СЭУ до входа ШИМ 21эо - исходный коэффициент передачи транзистора по току в схеме с общим эмиттером (при тр=2... 4) Кв - коэффициент передачи возмущающего воздействия /Ср - коэффициент усиления внутри рабочего диапазона частот

/Срн(в) - коэффициент усиления на нижней (верхней) границе рабочего диапазона частот Фшим- коэффициент фильтрации пульсаций а входе ШИМ /Сф 11(b) - коэффициент фильтрации низкочастотной (высокочастотной) пульсации Кпр - коэффициент передачи прямого тракта (от точки