Анотація до роботи:

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.

Публікації автора:

1. Смирнов В.С. Електронні імпульсні пристрої: Навчальний посібник. -К.: Національний технічний університет України “КПІ”, Інститут змісту та методів навчання Міністерства освіти України, 1998.-141с.

2. Смирнов В.С. Анализ вентильных преобразователей автономных систем электроснабжения //Вестн. ХГПУ.-1999.-Вып.56.-С.79-90.

3. Смирнов В.С. Анализ динамических потерь силовых ключей инвариантных вентильных преобразователей автономных систем электроснабжения // Сб. научных трудов Севастопольского института ядерной энергии и промышленности.-Севастополь: СИЯЭиП.-1999.-Вып.2.-С.210-221.

4. Смирнов В.С. Аналіз регулюємих вентильних перетворювачів з використанням білінійних моделей // Вісн. Чернігівського технологічного інст-ту. Інформатика. Електроніка. Механохімія. Машинобудування. Гуманітарні науки.-1998.-Вип.6.-С.229-242.

5. Смирнов В.С. Инвариантная структура полупроводниковых преобразователей // Техн. електродинаміка.-1998.-Т.1,спец.вип..№2.-С.17-20.

6. Смирнов В.С., Липковский К.А., Устенко Л.В. Построение инвариантных преобразовательных систем с использованием теории нечётких множеств // Вестн. НТУ “ХПИ”. Проблемы автоматизированного электропривода. Теория и практика. -Харьков: НТУ “ХПИ”-2001.-С. 432-434.

7. Смирнов В.С. Организация структурно-инвариантных вентильных преобразователей автономных систем электроснабжения // Праці Інституту електродинаміки НАН України. Електротехніка.- Київ: ІЕД НАН України.-1999.-С. 34-53.

8. Смирнов В.С. Организация структурно-инвариантных преобразователей электротехнических систем //Авиационно-космическая техника и технология. –Харьков: ХАИ.-1999.- Вып.8.-С. 24-28.

9. Смирнов В.С. Принципы построения структурно-инвариантных полупроводниковых преобразователей автономных систем электроснабжения // Вестн. ХГПУ.- 1999.-Вып.37.-С.126-134.

10. Смирнов В.С, Самков А.В. Структурно-инвариантные полупроводниковые преобразователи систем электропитания // Техн. електродинаміка. Проблеми сучасної електротехніки.- 2000.- Ч.9.-С. 35-40.

11. Смирнов В.С., Сенько В.И., Юрченко Н.Н. Теоретические аспекты гиперкомплексного исчисления и его применение к анализу преобразовательных систем с многократной модуляцией // Праці Інституту електродинаміки НАН України. Електродинаміка.-Київ: ІЕД НАН України.-2000.-С. 14-34.

12. Смирнов В.С. Синтез електромеханічних систем з використанням нечіткої логіки та аналіз їх стійкості // Вісн. Вінницького політехнічного інституту.- 1999.-Вип.1.-С. 52-60.

13. Смирнов В.С. Синтез и анализ структурно-инвариантных вентильных преобразователей высокоточных систем электропитания // Техн. електродинаміка. Силова електроніка та енергоефективність.- Темат.вип.-2000.-Ч.2.-С.38-41.

14. Смирнов В.С. Синтез коммутационных функций структурно-инвариантных преобразователей // Вестн. ХГПУ. Проблемы автоматизированного электропривода. Теория и практика.-Харьков: ХГПУ.-1998.-С.109-112.

15. Смирнов В.С. Синтез электромеханических систем робототехнических комплексов // Авиационно-космическая техника и технология.- Харьков: ХАИ.-1999.-Вып.10.-С. 162-165.

16. Смирнов В.С., Терновий В.М. Аналіз комутаційних процесів в транзисторних інверторах автономних систем електропостачання // Вісн. Державної академії легкої промисловості.-1999.-Вип.2.-С. 89-95.

17. Смирнов В.С., Терновий В.М. Аналіз та принципи побудови транзисторних інверторів інваріантних перетворювачів електроенергії // Радіоелектроніка. Інформатика. Управління.-1999.-№1.-С. 31-35.

18. Смирнов В.С., Трубицын К.В. Организация цифровых систем управления вентильными преобразователями прецизионных электромеханических систем // Вестн. ХГПУ. Проблемы автоматизированного электропривода. Теория и практика.- Харьков: ХГПУ.-2000.-С. 233-234.

19. Смирнов В.С., Трубицын К.В. Принципы построения инвариантных преобразователей с многократной модуляцией // Вестн. ХГПУ . Проблемы автоматизированного электропривода.-1999.-Вып.61.-С. 290-291.

20. Смирнов В.С., Устенко Л.В. Инвариантные полупроводниковые преобразователи электроэнергии автономных объектов // Техн. електродинаміка. Силова електроніка та енергоефективність. Темат. вип.-2001.-Ч.2.-С. 53-56.

21. Смирнов В.С. Структурная организация электротехнических комплексов с вентильными преобразователями // Авиационно-космическая техника и технология.- Харьков: ХАИ.-1999.-Вып.13.-С.152-159.

22. Преобразователь напряжения: А.с. 1814177 СССР, МКИ Н 02 М 7/48. / В.И.Сенько, В.С. Смирнов, К.В. Трубицын, А.А. Мозоляко, А.П. Калиниченко (СССР).-№4880667; Заявл. 05.11.90; Опубл. 07.05.93, Бюл.№17.-8с.

23. Программируемый преобразователь напряжения произвольной формы в напряжение требуемой формы: А.с. 1711303 СССР, МКИ Н 02 М 5/27./ В.И. Сенько, В.С. Смирнов, К.В. Трубицын, А.А. Мозоляко, Д.В. Халилов (СССР).- №4823645; Заявл. 07.05.90; Опубл. 07.02.92, Бюл.№5.-12с.

24. Пат. 2020709 России, МКИ Н 02 М 5/27. . Программируемый преобразователь переменного напряжения / В.С. Смирнов, В.И. Сенько, К.В. Трубицын, А.А. Мозоляко, А.П. Калиниченко (Украина); Киевский политехнический институт, з-д “Пирометр” (Россия). - №5023552/07; Заявл. 22.01.92; Опубл.30.09.94, Бюл. №18.-8с.

25. Сенько В.И., Смирнов В.С., Скаржепа В.А., Сенько Л.И., Макаренко Н.П. Принципы функциональной организации полупроводниковых преобразователей прецизионных систем электропитания // Труды З научн.-техн. совещания “Проблемы элекромагнитной совместимости силовых полупроводниковых преобразователей.”- Таллин: АН ЭССР.-1986.-С. 64-65.

26. Сенько В.И., Смирнов В.С., Трубицын К.В. Использование многократной модуляции в полупроводниковых преобразователях // Труды международной научно-технической конф. “Силовая электроника в решении проблем ресурсо- и энергосбережения”.-Харьков: ХПИ.-1993.-С.262.

27. Сенько В.И., Смирнов В.С., Трубицын К.В., Мозоляко А.А. Многофункциональный полупроводниковый преобразователь с программным управлением для питания асинхронных конденсаторных двигателей // Труды 2 Всесоюзной научно-технической конференции по электромеханотронике.-Санкт-Петербург: ГТУ.-1991.-Ч.2.-С.185.

28. Сенько В.И., Смирнов В.С., Трубицын К.В. Полупроводниковый преобразователь частоты с многократной модуляцией // Труды 5 научно-технической конференции “Проблемы преобразовательной техники”.- Киев: АН УССР.- 1991.-Ч.2.-С. 83-84.

29. Сенько В.И., Смирнов В.С., Трубицын К.В., Халилов Д.В. Многофункциональный полупроводниковый преобразователь с программируемым управлением для систем электропитания автономных объектов// Труды 2 научно-технической конференции “Устройства и системы автоматики автономных объектов”.- Красноярск: Изд-во Красноярского филиала АН СССР.-1990.-С. 138-139.

30. Смирнов В.С., Сенько В.И., Татиенко В.К.. Способы аппроксимации кривой выходного напряжения полупроводниковых преобразователей // Труды 4 Всесоюзной научно-технической конф. “Проблемы преобразовательной техники.”- Киев: АН УССР.-1987.-Ч.4.-С. 215-218.

31. Смирнов В.С, Сенько В.И., Трубицын К.В.. Полупроводниковый преобразователь с неявно выраженным звеном постоянного тока // Proc. of the 3^rd Intern. Scientific and technical conference “Unconventional electromechanical and electrical systems”.-Alyshta (Ukraine), 1997.-Vol.2.-P.693-694.

32. Смирнов В.С., Сенько В.И., Трубицын К.В.. Синтез коммутационных функций преобразователей с многократной модуляцией // Сб. трудов научно-технической конференции “Проблемы автоматизированного электропривода. Теория и практика”.- Харьков: Основа.-1997.-С.307-308.

33. Смирнов В.С., Трубицын К.В., Мозоляко А.А., Святненко В.А. Полупроводниковые преобразователи прецизионных систем электропитания с импульсно-кодовой модуляцией // Труды 4 научно-технического совещания “Проблемы электромагнитной совместимости силовых полупроводниковых преобразователей”.- Таллин: Издательство АН Эстонии.-1990.-С.52-53.

34. Смирнов В.С., Трубицын К.В. Перспективные системы электропитания электронно-механических комплексов // Сб. трудов международной научно-технической конференции “Прогрессивные технологии машиностроения и современность”. Донецк: ДонГТУ.-1997.-С. 223-224.