Розглянуто питання покращення якості електричної енергії тягової підстанції постійного струму шляхом застосування спеціальних замкнутих систем автоматичного регулювання для стабілізації та зменшення амплітуд гармонік вихідної напруги. Запропоновано застосування в складі випрямної установки вольтододатного перетворювача побудованого на базі випрямляча, управління яким для розширення смуги пропускання виконується за допомогою широтно - імпульсною модуляцією (ШІМ). Встановлено, що застосування ШІМ підвищує енергетичні характеристики вольтододатного перетворювача в порівнянні з фазовим керуванням. Одержано імпульсну модель вольтододатного перетворювача з ШІМ і аналітичні залежності, що описують його статичні та динамічні характеристики. Показано, що під дією пульсаційної складової вихідної напруги випрямляча вольтододатний перетворювач з ШІМ набуває властивості динамічної ланки зі змінними параметрами. В той же час, компенсаційна дія фактора пульсацій дозволяє описувати динамічні процеси, застосовуючи усереднені значення статичного коефіцієнта передачі та фактора пульсацій. Показано, що реалізація в замкнутій системі автоматичного регулювання вихідної напруги вольтододатного перетворювача з ШІМ умов процесу кінцевої тривалості дозволяє ефективно впливати на гармонійні складові, що лежать в її смузі пропускання. Запропонована адаптивна система активної фільтрації дозволяє одержати інваріантність величини пульсацій вихідної напруги випрямної установки до зовнішніх і внутрішніх збурень. Одержано вираз, що дозволяє визначати сталу часу \i LC \i0- фільтра за необхідною величиною заважаючої напруги. Розроблено імітаційні моделі, які дозволяють виконати проектування реальних підсистем випрямної установки.

Одержано вирази для регулювальної характеристики і коефіцієнта передачі випрямляча з широтно-імпульсною модуляцією. Показано, що випрямляч з широтно-імпульсною модуляцією має змінний коефіцієнт передачі на кожному тактовому інтервалі широтно-імпульсної модуляції. Запропоновано графоаналітичний метод гармонічного аналізу.

Мета роботи - визначення динамічних властивостей систем автоматичного керування імпульсного перетворювача постійної напруги із одно- та двосторонньою модуляціями шляхом дослідження впливу форми опорного сигналу на динамічні процеси у системах автоматичного регулювання вихідної координати перетворювача з широко використовуваними пропорційним (Р), інтегральним (І) та пропорційно-інтегральним (ПІ) регуляторами. Новизна запропонованої роботи полягає у визначенні впливу односторонньої та двосторонньої широтно-імпульсних модуляцій на стійкість та умови процесу кінцевої тривалості системи автоматичного керування імпульсним перетворювачем постійної напруги. Динамічні характеристики системи досліджені із застосуванням імпульсних моделей перетворювача постійної напруги і використанням математичного апарату Z-перетворення та імітаційного моделювання. Отримано аналітичні залежності: умови стійкості для пропорційного, інтегрального та пропорційно-інтегрального регуляторів; умови процесу кінцевої тривалості в системі із аперіодичною ланкою в колі навантаження; осцилограми перехідних процесів, що підтверджують теоретичні результати. Практична цінність полягає в тому, що отримані в роботі результати дають під час розробки системи автоматичного регулювання із заданими параметрами можливість оптимального вибору типу широтно-імпульсної модуляції.

Висвітлено основи теорії та методи аналізу і синтезу мікроелектронних функціональних пристроїв для створення електромеханотронних систем. Надано методи розрахунку неперервних та імпульсних мікроелеюронних пристроїв і їх імітаційні моделі. Розглянуто керування однофазними і трифазними перетворювачами електричної енергії, побудованих із застосуванням мікроелектронних компонентів, та створено їх імітаційні моделі для дослідження електричних процесів. Досліджено термінологію, яка застосовується у мікроелектроніці, наведено класифікацію інтегральних мікросхем, приділено увагу питанням, що стосуються технології виготовлення напівпровідникових інтегральних мікросхем, надано вітчизняні системи умовних позначень інтегральних схем. Подано загальні відомості про операційний підсилювач та його графічне зображення на принципових електричних схемах, визначено основні параметри операційного підсилювача, розглянуто статичні та динамічні характеристики операційного підсилювача, наведено параметри ідеального операційного підсилювача. Розглянуто методи розрахунків функціональних вузлії побудованих на операційному підсилювачі: операторний метод, метод структурних схем, метод графів, метод модифікованого z-перетворення, імітаційне моделювання.