Основні задачі теорії перетворювачів

Напівпровідникові перетворювачі є динамічними системами високого порядку. Тому аналіз процесів в перетворювачах і розрахунок їх основних характеристик є достатньо складною задачею. Для спрощення аналізу всі змінні, які характеризують роботу перетворювача, доцільно розділити на три групи:

- вхідних змінних V;

- внутрішніх змінних Х;

- вихідних змінних Y.

Вхідними змінними перетворювача є вектор зовнішньої дії, до якого входять всі зовнішні джерела енергії, а також джерела опорної напруги і задаючий сигнал системи керування. Внутрішні змінні Х повністю характеризують стан системи. До них відносяться струми в індуктивних і напруги на ємнісних елементах перетворювача. Вихідними змінними є значення величин, які необхідно розрахувати (вихідна напруга, струм). Таким чином, динамічна система, її вхідні і вихідні змінні – три взаємопов’язаних об’єкти, які визначаються описом системи: її структурою, моделями приладів, тобто математичною моделлю, а також векторами вхідних і вихідних змінних.

В залежності від того, які змінні необхідно розрахувати розрізняють наступні задачі теорії перетворювачів електричної енергії.

Задача аналізу. Полягає у аналізі процесів в перетворювачі при відомих вхідних змінних, визначених параметрах і структурі силової частини і системи керування та відомій вхідній дії. Кінцевими результатами аналізу можуть бути як миттєві значення внутрішніх або вихідних змінних, так і їх інтегральні характеристики (коефіцієнти пульсацій, гармонік, спектральний склад і т.д.).

Задача синтезу. Полягає у розробці структури силової частини перетворювача і системи керування і розрахунку їх параметрів при відомих вхідних і вихідних змінних.

Задача оптимізації. Близька до задачі синтезу, але більш складна. Вона полягає у визначенні оптимальних параметрів схеми перетворювача і його структури при заданих обмеженнях на їх значення, а також обраної цільової функції. Можливість постановки і вирішення задачі оптимізації пов’язана з неоднозначністю вирішення задачі синтезу і наявністю серед отриманих схемних рішень таких, які є оптимальними за певними критеріями.

Задача ідентифікації. Полягає у виборі параметрів вхідних змінних при відомих значеннях усіх інших параметрів.

Для вирішення задач синтезу і оптимізації розробляються спеціальні методики розрахунку силової частини і системи керування перетворювачів. Задачі аналізу і ідентифікації процесів є оберненими одна до одної і вирішуються на основі методів аналізу процесів в перетворювачах. Складність і похибка розв’язання вказаних задач багато в чому залежить від обраних методів, які в свою чергу розробляються на основі математичних моделей і схем заміщення перетворювачів.