Дослідження напівпровідникових перетворювачів модуляційного типу

Наукова школа заснована доктором технічних наук, професором, лауреатом премії імені Г. Ф. Проскури, лауреатом Державної премії України Сеньком Віталієм Івановичем

1. Історія створення школи. Період діяльності

З 1950 р. коли кафедру ТОЕ очолив Чиженко І.М., основним напрямком науково-дослідної роботи кафедри стало дослідження електромагнітних процесів у потужних вентильних перетворювачах електричної енергії. Ці дослідження спричинили створення нового типу перетворювачів, які були названі компенсаційними. У контури комутації таких перетворювачів вводяться конденсатори, які сприяють комутації. Завдяки дії цих конденсаторів комутація відбувається в потрібні моменти часу.

У 50-і та на початку 60-х років у перетворювачах використовували ртутні вентилі. У 60-х роках замість ртутних вентилів почали застосовувати напівпровідникові зі значно меншим падінням напруги.

Роботи по дослідженню і розробці напівпровідникових перетворювачів електричної енергії були продовжені під керівництвом проф. Руденка В.С. з 1962 р. на кафедрі промислової електроніки. Під його науковим керівництвом і безпосередньою участю виготовлено та впроваджено цілу низку перетворювальних пристроїв різного призначення.

З 1987 р. на кафедрі ТЕ започатковані нові напрями наукової роботи під керівництвом проф. Сенька В.І. — аналіз та дослідження напівпровідникових перетворювачів модуляційного типу. Розроблено імітатор первинної системи електропостачання змінним струмом та змінною частотою для автономних комплексів для науково-дослідного інституту авіаційного приладо-будування (м. Новосибірськ).

Досліджено та розроблено комплекс напівпровідникових перетворювачів частоти для живлення динамічних навантажень випробувальних комплексів, які забезпечують живлення навантажень однофазною та трифазною синусоїдальними напругоами з частотами 400, 500 та 1000 Гц. Такі перетворювачі впроваджені на заводі Пірометр (м. Санкт-Петербург).

Розроблено напівпровідниковий перетворювач частоти, який забезпечує живлення три-фазною змінною напругою динамічні навантаження та забезпечує захист кіл навантаження від перенапруг, які виникають на виході первинного джерела електропостачання (НДІ АП, м. Но-восибірськ).

Для Київського науково-дослідного інституту електромеханічних приладів розроблено перетворювач частоти з імпульсно-кодовою модуляцією. Перетворювач забезпечує регулюван-ня вихідної частоти в діапазоні 5 – 1000 Гц, вихідної напруги в діапазоні 0 – 75 В та потрібну форму вихідної напруги.

Для цього ж підприємства розроблено перетворювач частоти з амплітудно-широтно-імпульсною модуляцією для використання в апаратурі резервного живлення активно-індуктивного навантаження, а також як пристрій відтворення сигналів будь-якої форми. Розроблено високочастотний перетворювач для електрофізичних установок, створених в НДІ ім. Векшинського (м. Москва).

Створено оригінальний перетворювач для імітації автономних систем електроенергетичного постачання постійного струму. Виготовлено експериментальний зразок перетворювача – імітатора з безтрансформаторним входом. У розробленому перетворювачі досягнуто підвищення надійності функціонування в режимах перенавантажень, зменшення рівня пульсації вихідної напруги. Перетворювач застосовано у НВО “Волна” (м. Москва).

2. Характеристика школи

Сучасний етап науково-технічного прогресу характеризується значним зростанням пере-творювальної техніки як однієї з основ удосконалення існуючих та створення якісно нових технологічних процесів у галузях господарства України. Особлива увага приділяється створенню засобів автоматизованого контролю якості та випробування готової продукції, енергозберігаючим технологічним процесам, у підвищенні ефективності яких істотна роль надається системам електроживлення на основі різноманітних напівпровідникових перетворювачів (НП) модуляційного типу. При цьому відсутність єдиного системного підходу до аналізу електромагнітних процесів у НП шляхом проведення їхнього системного моделювання, яке дозволяє узагальнювати результати досліджень відносно повних множин підсистем перетворення електроенергії, значно ускладнює задачу їхнього проектування, особливо тих, що мають багато розгалужені структури силових частин та систем керування. Крім того, недостатньо повно розглянуті питання теорії побудови та системного аналізу НП багатофункціонального призначення на основі інверторів змінної та випрямленої напруг у складі силових модуляторів напруг мережі живлення та алгоритми керування ними, що підвищують їхні техніко-економічні показники. У зв’язку з цим набуває важливого значення подальший розвиток теорії системного аналізу електромагнітних процесів у НП модуляційного типу на основі розробки методів системного моделюван-ня таких процесів, створення нових структур інверторів напруги та алгоритмів керування ними у НП електроенергії багатофункціонального призначення.

Зважаючи на високу вартість макетування фізичних моделей перетворювачів, неодмін-ним етапом в процесі проектування сучасних НП електроенергії модуляційного типу став етап попереднього аналізу електромагнітних процесів у них шляхом їхнього моделювання.

За результатами робіт, які проводилися за даною тематикою захищено 3 докторських дисертації, 25 кандидатських дисертацій, опубліковано 8 монографій, опубліковано більше 400 наукових праць, отримано 63 авторських свідоцтва на винаходи.

3. Засновники школи

Роботи за даним напрямком було розпочато на кафедрі теоретичної електротехніки КПІ під керівництвом професора Чиженко І.М., розвинуто на кафедрі промислової електроніки КПІ професором Руденко В.С. та одержали подальший розвиток на кафедрі теоретичної електротехніки професором Сенько В.І.

4. Вчені школи

Д.т.н., проф.: Сенько В.І., Макаренко М.П., Смірнов В.С. К.т.н.: Будьонний О.В., Скобченко В.М., Колесніков А.О., Побєдаш К.К., Калініченко О.П., Бойко В.В., Денисенко В.І. (Казахстан), Овдін В.І. (Росія), Макдісі Карло, Шукайфі Бахрі, Кондрак Кутейба, Жаруша Хассан (Сирія), Козарєв Н.Х. (Болгарія), Фам Куанг Вінь, Фан Куок Зунг (В’єтнам), Бен Мустафа Ріад (Туніс), Густаво Абарка Авіло (Мексіка), Бензін Ахмед (Алжир), Фажрауі Хассен Бен Мбарек (Туніс), Хамріт Мостефа (Алжир).