Оглавление

Предисловие 3

1. Реактивные фильтры радиотехнических и преобразовательных устройств и показатели их эффективности 8
1.1. Энергетические функции, массогабаритные показатели и характеристики стабильности реактивных четырехполюсников 8
1.2. Основные функции реактивных фильтров 11
1.3. Характеристики и схемы классических LC-фильтров 15

2. Энергетическая теория реактивных фильтров 20
2.1. Теорема Теледжена и ее применение для анализа энергетических функций нагруженных реактивных четырехполюсников 20
2.2. Энергетические функции реактивных четырехполюсников с
двухсторонней нагрузкой 23
2.3. Энергетические функции реактивных четырехполюсников с
односторонней нагрузкой 26
2.4. Энергетические и массогабаритные показатели сглаживающих фильтров источников электропитания 30
2.5. Основные свойства энергетических функций LC-фильтров 34
2.6. Энергетические функции фильтров, полученных путем преобразования
частоты из низкочастотного прототипа 39

3. Расчет LC-фильтров с минимальными реактивной энергией, массой габаритными размерами 43
3.1. Алгоритм анализа функций электрических цепей лестничной структуры 43
3.2. Численный анализ энергетических характеристик классических
LC-фильтров 48
3.3. Расчет LC-фильтров с минимальной реактивной энергией на элементах
без потерь 57
3.4. Влияние потерь в реактивных элементах фильтрующих цепей на их
энергетические функции 62
3.5. Расчет LC-фильтров с минимальной реактивной энергией с учетом
потерь в элементах 65

4. Параметрическая чувствительность и стабильность характеристик
реактивных фильтров 70
4.1. Показатели стабильности и математическая модель фильтрующей цепи с изменяющимися параметрами 71
4.2. Свойства суммарных показателей чувствительности и их связь с
энергетическими функциями LC-фильтров 80
4.3. Свойства сумм параметрических чувствительностей временных функций фильтрующих цепей 83
4.4. Свойства вариаций функций фильтрующих цепей 87
4.5. Оценка точности уравнений теории чувствительности 91
4.6. Сравнительный анализ показателей стабильности LC-фильтров Чебышева, Золотарева-Кауэра и с минимальной реактивной энергией 97

5. Оптимальный параметрический синтез реактивных фильтрующих цепей по энергетическим критериям и показателям стабильности 104
5.1. Задача оптимального синтеза фильтров 104
5.2. Оптимизация реактивных фильтров по энергетическому (массогабаритному) критерию 105
5.3. Оптимальный синтез линейных электрических цепей с учетом нестабильности параметров элементов 111
5.4. Задача аппроксимации при синтезе электрических фильтров со стабильными характеристиками 120
5.5. Расчет аппроксимирующих функций полиномиальных стабильных фильтров 127
5.6. Оптимальный синтез формирующих LC-двухполюсников со стабильными переходными характеристиками 134

6. Ключевые генераторы с улучшенным спектральным составом выходного напряжения 139
6.1. Принципы построения ключевых устройств с улучшенным спектральным составом выходного напряжения 139
6.2. Дискретный синтез выходного напряжения ключевых устройств с улучшенным спектральным составом в базисе тригонометрических и в базисе кусочно-постоянных функций 145
6.3. Расчет фильтра выпрямителя ключевого генератора с уменьшенным содержанием гармоник 150
6.4. Влияние неидеальности ключевых свойств активных элементов на ухудшение спектрального состава КГ 155
6.5. Синтез выходных фильтрующих устройств ключевых генераторов с уменьшенным содержанием гармоник 162

7. Переходные и установившиеся процессы в ключевых генераторах с квазисинусоидальной формой выходного напряжения и синусоидальной формой тока 166
7.1. Ключевой генератор с квазисинусоидальной формой выходного напряжения и синусоидальной формой тока 166
7.2. Методы анализа ключевых генераторов с учетом цепей постоянного тока 169
7.3. Структурные схемы ключевых генераторов 171
7.4. Метод гармонической линеаризации 173
7.5. Анализ установившегося режима работы ключевого генератора с ШИМ 185
7.6. Инженерная методика расчета ключевого генератора 198
7.7. Погрешность метода гармонического баланса 208
7.8. Анализ переходных процессов при управлении колебаниями 218

8. Исследование статических и динамических характеристик преобразователей напряжения понижающего типа 225
8.1. Математическая модель ИПН понижающего типа 227
8.2. Импульсный преобразователь напряжения понижающего типа с
однозвенными фильтрами 236
8.2.1. Исследование устойчивости и коэффициента стабилизации с использованием частотных характеристик непрерывной линеаризированной модели ИПН 236
8.2.2. Исследование коэффициента подавления низкочастотных пульсаций с использованием частотных характеристик импульсной модели ИПН 244
8.2.3. Исследование статических и динамических характеристик с использованием импульсной модели ИПН 247
8.2.4. Выводы 254
8.3. Импульсный преобразователь напряжения понижающего типа с двузвенными фильтрами 255
8.3.1. Исследование устойчивости и коэффициента стабилизации с использованием частотных характеристик непрерывной линеаризированной
модели ИПН 255
8.3.2. Исследование коэффициента подавления низкочастотных пульсаций с использованием частотных характеристик импульсной модели ИПН 260
8.3.3. Исследование статических и динамических характеристик с использованием импульсной модели ИПН 265
8.3.4. Выводы 274
8.4. Особенность работы импульсных источников питания на комплексную нагрузку 274
8.5. Сравнительный анализ частотных характеристик передачи по петле ООС для импульсной и линейной моделей преобразователей с ШИМ понижающего типа 279
8.5.1. Состояние вопроса 279
8.5.2. Способы введения возмущения в кольцо ООС преобразователя 281
8.5.3. Описание компьютерной программы 283
8.5.4. Расчет частотных характеристик преобразователя с одноконтурной ООС 283
8.5.5. Расчет частотных характеристик преобразователя с двухконтурной ООС 286
8.5.6. Расчет частотных характеристик преобразователя с двухзвенным фильтром и двухконтурной ООС 290
8.5.7. Расчет процессов в преобразователе с двухзвенным фильтром и двухконтурной ООС 293
8.5.8. Заключение 295

9. Исследование статических и динамических характеристик
преобразователей напряжения повышающего типа 297
9.1. Математическая модель импульсного преобразователя напряжения повышающего типа 297
9.2. Исследование ИПН повышающего типа с емкостным фильтром 305
9.2.1. Исследование устойчивости и коэффициента стабилизации ИПН повышающего типа с использованием частотных характеристик непрерывной линеаризованной модели 305
9.2.2. Исследование статических и динамических характеристик ИПН 310
9.3. Исследование импульсного преобразователя напряжения повышающего типа c П-образным CLC-фильтром 316
9.3.1. Исследование устойчивости с использованием усредненной модели ИПН 316
9.3.2. Исследование статических и динамических характеристик ИПН с П-образным CLC-фильтром 324

10. Корректоры коэффициента мощности 329
10.1. Исследование динамических и качественных характеристик активных корректоров коэффициента мощности 329
10.2. Исследование пассивных корректоров коэффициента мощности 340

11. Устойчивость высокочастотных импульсных источников в распределенных системах постоянного тока 355
11.1. Вывод комплексного коэффициента передачи системы каскадно-соединенных взаимодействующих четырехполюсников 356
11.2. Постановка задачи исследования 357
11.3. Анализ результатов расчета сопротивлений 360
11.4. Проверка устойчивости системы сетевой фильтр - преобразователь 363
11.5. Проверка устойчивости системы ведущий источник – ведомые источники 365

Приложения 368

Приложение 1. Программа анализа лестничных реактивных фильтров 368

Приложение 2. Программа расчета оптимизированных по реактивной энергии ФПНЧ и соответствующих аппроксимирующих функций 373

Приложение 3. Таблицы для расчета оптимизированных по реактивной энергии ФПНЧ Чебышева и Золотарева-Кауэра 377

Приложение 4. Программа синтеза фильтров Чебышева и Золотарева-Кауэра с учетом потерь и с минимальной реактивной энергией 388

Приложение 5. Оценка предельной глубины отрицательной OC в ШИМ преобразователях понижающего типа 398

Приложение 6. Программа MathCad для анализа устойчивости (запаса по фазе и амплитуде) и коэффициента стабилизации с использованием метода усреднения и линеаризации для ИПН с двузвенным СФ и двумя контурами ОС 405

Список сокращений 408

Литература 410