Метод оптимизации распределения емкостей конденсаторов в составе умножителя напряжения по критерию массомощностных характеристик

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Проведена численная оптимизация величин емкостей в составе умножителя напряжения путем параметрической оптимизации с применением программ LTSpice и Matlab. Определены оптимальное число каскадов устройства, характер распределения емкостей и значения емкостей конденсаторов в его составе для достижения требуемого выходного напряжения. Проведено сравнение оптимизационных распределений емкостей, полученных при использовании идеальных диодов и диодов на основе карбида кремния марки GB02SLT12-214. Показано, что распределение емкостей, полученное в результате решения задачи оптимизации, позволяет снизить массу устройства и потери энергии в диодах.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Я. Е. Жарков

Институт электрофизики и электроэнергетики Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: yarik77794@mail.ru
Россия, 191186, Санкт-Петербург, Дворцовая наб., 18

А. С. Кириллов

Институт электрофизики и электроэнергетики Российской академии наук

Email: yarik77794@mail.ru
Россия, 191186, Санкт-Петербург, Дворцовая наб., 18

С. И. Мошкунов

Институт электрофизики и электроэнергетики Российской академии наук

Email: yarik77794@mail.ru
Россия, 191186, Санкт-Петербург, Дворцовая наб., 18

А. Б. Прокофьев

Самарский национальный исследовательский университет им. академика С.П. Королева

Email: yarik77794@mail.ru
Россия, 443086, Самара, Московское шоссе, 34

В. Ю. Хомич

Институт электрофизики и электроэнергетики Российской академии наук

Email: yarik77794@mail.ru
Россия, 191186, Санкт-Петербург, Дворцовая наб., 18

Список литературы

  1. Iqbal S., Besar R. // American Journal of Applied Sciences. 2007. V. 4. № 10. P. 795.
  2. Stoican O.S. // Polymers. 2021. Vol. 13. №. 13. P. 2132.
  3. Kwon J.M., Kwon B.H. // IEEE Trans. Power Electron. 2009. V. 24. № 1. P. 108.
  4. Аверьянов А.В., Воропай Л.М., Гительман Е.Б., Плеханов А.А. // Экология и промышленность России. 2014. № 3. С. 8. EDN RXCLAL
  5. Пелевин А.Е. Магнитные и электрические методы обогащения. Магнитные методы обогащения: Учебник. Екатеринбург: Уральский государственный горный университет, 2018. ISBN 978-5-8019-0435-1. EDN PHCEVA
  6. Ананьев В.В., Перетокин Т.Н., Заиков Г.Е., Софьина С.Ю. // Вестник Казанского технологического университета. 2014. № 3. С. 116.
  7. Ефремова А.А., Гарипова Л.Р., Григорьева А.Ю., Кузнецова О.П. // Вестник Казанского технологического университета. 2015. № 11. С. 148.
  8. Xu H., He Y., Strobel K.L. et al.// Nature. 2018. V. 563. P. 532.
  9. Мошкунов С.И., Небогаткин С.В., Ребров И.Е., Хомич В.Ю., Ямщиков В.А. // Прикладная физика. 2011. № 6. С. 32. ISSN 1996-0948
  10. Алешин Б.С., Курячий А.П., Ребров И.Е., Хомич В.Ю., Чернышев С.Л., Ямщиков В.А. // Письма в ЖТФ. 2017. Т. 43. № 1. С. 45.
  11. Defoot E., Benard N., Moreau E. // Journal of Electrostatics. 2017. № 88. P. 35.
  12. Васюков И.В., Пузин В.С., Батюков А.В., Живодерников А.В. // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. 2018. Т. 61. № 5. С. 32. https://doi.org/10.17213/0136-3360-2018-5-32-37. EDN YLFAZF.
  13. Муравьев В.В., Кореневский С.А. // Доклады БГУИР. 2005. № 4 (12). С. 37.
  14. Мошкунов С.И., Хомич В.Ю. Генераторы высоковольтных импульсов на основе составных твердотельных коммутаторов. Москва: Физматлит, 2018. ISBN 978-5-9221-1820-0. EDN YMIQZN.
  15. Powell M.J.D. A Fast Algorithm for Nonlinearly Constrained Optimization Calculations. Numerical Analysis. Lecture Notes in Mathematics. V. 630 / Ed. by G.A. Watson, Springer-Verlag, 1978.
  16. Техническая спецификация диода Шоттки на основе карбида кремния. https://genesicsemi.com/sic-schottky-mps/GB02SLT12- 214/ GB02SLT12-214.pdf

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Электрическая схема умножителя напряжения.

Скачать (10KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Блок-схема программы.

Скачать (49KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Зависимость выходного напряжения от значения емкости при двух значениях количества каскадов (а) и суммарная средняя электрическая энергия емкостей в зависимости от количества каскадов (б).

Скачать (57KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Расчетные зависимости с использованием идеализированной модели диодов: а –осциллограмма напряжения на нагрузке, б – распределение емкостей, в – суммарная энергия.

Скачать (103KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Зависимости формы кривой Безье порядкового номера конденсатора для разной степени полинома.

Скачать (61KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Зависимости емкости конденсаторов от порядкового номера для случаев переменного и постоянного распределения при применении модели диодов GB02SLT12-214, а также идеализированной модели диодов.

Скачать (46KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Расчетные осциллограммы выходного напряжения умножителя (а), суммарная электрическая энергия устройства (б) и коэффициент пульсации (в) для случаев переменного и постоянного распределений емкостей при применении модели диодов GB02SLT12-214.

Скачать (73KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Зависимость среднего напряжения на емкостях устройства при постоянном и переменном распределениях.

Скачать (28KB)
Метаданные
10. таблица. рис. 1

Скачать (10KB)
Метаданные
11. таблица. рис. 2

Скачать (16KB)
Метаданные
12. таблица. рис. 3

Скачать (15KB)
Метаданные
13. таблица. рис. 4

Скачать (16KB)
Метаданные
14. таблица. рис. 5

Скачать (13KB)
Метаданные
15. таблица. рис. 6

Скачать (11KB)
Метаданные
16. таблица. рис. 7

Скачать (9KB)
Метаданные
17. таблица. рис. 8

Скачать (15KB)
Метаданные
18. Рис. 9. Зависимости емкости от порядкового номера, найденные при решении задачи оптимизации и подобранные с использованием SMD-компонентов в корпусе 1206.

Скачать (25KB)
Метаданные
19. Рис. 10. Зависимости активных потерь на диодах в зависимости от порядкового номера при оптимизированном и постоянном распределениях емкости.

Скачать (29KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024