Анализ способов формирования дискретных зон в конверторах с многозонным регулированием выходных параметров

DOI: 10.21293/1818-0442-2024-27-3-133-139

Скачать текст статьи в формате PDF

Скачать JATS xml

Аннотация: Источники электропитания, работающие в ключевом режиме работы, создают импульсный характер потребляемого тока, приводящего к возникновению пульсаций тока и напряжения в питающей сети и на входе подключаемых потребителей. Традиционные схемы конверторов строятся на основе однотактных преобразователей или инверторов с полным диапазоном регулирования выходных параметров. Силовые элементы данных конверторов рассчитываются на полную мощность преобразуемой электрической энергии, а на выходе регулируемого инвертора формируется импульсное напряжение, амплитуда и длительность которого оказывают значительное влияние на параметры входных и выходных фильтров. Одним из эффективных путей снижения этого влияния является способ многозонного регулирования, основанный на разбиении диапазона регулирования на несколько зон. Про-веден сравнительный анализ данных вариантов конверторов по размаху пульсаций тока дросселей и напряжения на конденсаторах фильтров, по величине тока ключей, а также по условиям возникновения режима прерывистых токов в зависимости от количества зон. Доказано преимущество разбиения диапазона регулирования на зоны с равномерным шагом квантования, а также эффективность этих схем по сравнению с конверторами с полной и не-полной глубиной модуляции регулируемого параметра. Анализ вариантов схем с равномерными и неравномерными шагами квантования проведен на моделях, построенных с помощью программы MatLab Simulink.

Ключевые слова: конвертор, пульсации тока и напряжения, многозонное регулирование, импульсная составляющая, прерывистые токи, диапазон регулирования

Сведения о финансировании: Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда, проект № 23-29-00403, https://rscf.ru/project/23-29-00403/.

Библиография статьи:
Авдзейко В. И. Анализ способов формирования дискретных зон в конверторах с многозонным регулированием выходных параметров / В. И. Авдзейко [и др.] // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. – 2024. – Т. 27, № 3. – С. 133–139. DOI: 10.21293/1818-0442-2024-27-3-133-139

Авторы и правообладатели:

  • Авдзейко В. И. , Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (Томск, Россия)
  • Дроздова А. А. , Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (Томск, Россия)
  • Рулевский В. М. , Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (Томск, Россия)
  • Ляпунов Д. Ю. , Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (Томск, Россия)

  • 1. Григораш О.В. Статические преобразователи и стабилизаторы автономных систем электроснабжения / О.В. Григораш, Ю.П. Степура, А.Е. Усков. – Краснодар: Кубанский гос. аграрный ун-т, 2011. – 188 с.
  • 2. Моин В.С. Стабилизированные транзисторные преобразователи / В.С. Моин, Н.Н. Лаптев. – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 376 с.
  • 3. Земан С. Анализ импульсно-модуляционных способов регулирования последовательного инвертора / С. Зиман, А. Осипов // Силовая электроника. – 2007. – № 4. – С. 88–91.
  • 4. Кобзев А.В. Энергетическая электроника: учеб. пособие / А.В. Кобзев, Б.И. Коновалов, В.Д. Семенов. – Томск: Том. межвуз. центр дистанционного образования, 2010. – 164 с.
  • 5. Найвельт Г.С. Источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры / Г.С. Найвельт, К.Б. Мазель, Ч.И. Хусаинов, Г.П. Затикян, Л.Н. Шаров, С.А. Кузнецов, В.А. Алексеев, Л.М. Киселев, В.И. Тихонов, Ю.Н. Шуваев. – М.: Радио и связь, 1985. – 576 с.
  • 6. Malo S. Output Voltage Regulation of a High-Efficiency High Step-Up DC-DC Power Converter / S. Malo, R. Grino // Instituto de Orgazinación y Control de Sistemas Industriales. – 2007. – P. 854–859. DOI: 10.1109/ISIE.2007.4374709.
  • 7. Кобзев А.В. Многозонная импульсная модуляция. – Новосибирск: Наука, 1979. – 304 с.
  • 8. Кобзев А.В. Модуляционные источники питания РЭА / А.В. Кобзев, Г.Я. Михальченко, Н.М. Музыченко. – Томск: Радио и связь, 1990. – 336 с.
  • 9. Томасов В.С. Импульсные полупроводниковые преобразователи в системах управления приборных комплексов нового поколения // Научно-технический вестник Санкт-Петерб. гос. ин-та точной механики и оптики (технического ун-та). – 2003. – № 11. – С. 5–20.
  • 10. Олещук И. Синхронная многозонная модуляция для регулирования силовых электронных преобразовательных систем на базе инверторов напряжения: обзор результатов последних исследований // Электронная обработка материалов. – 2022. – Т. 58, № 5. – C. 51–70.
  • 11. Strzelecki R. Distribution Transformer with MultiZone Voltage Regulation for Smart Grid System Application / R. Strzelecki, W. Matelski, R. Małkowski, V. Tomasov, L. Wolski, A. Krahel // 2019 IEEE 6th International Conference on Energy Smart Systems (ESS). – 2019. – P. 132–137. DOI: 10.1109/ESS.2019.8764193.
  • 12. Брылина О.Г. Статические и динамические спектральные характеристики многозонного преобразователя с частотно-широтно-импульсной модуляцией // Вестник Южно-Уральского гос. ун-та. Сер.: Энергетика. – 2013. – Т. 13, № 1. – С. 70–77.
  • 13. Lusgin V.I. Energy-efficient installations of multizone multi-frequency induction heating of steel billets for large deformation / V.I. Lusgin, I.E. Lopatin, E.P. Shalina, A.Y. Petrov, S.M. Fatkhullin, I.G. Alekseev // Advanced Problems of Electrotechnology. – 2020. – No. 1. – P. 1–10.
  • 14. Kosykh E. Analysis of the Control System for a Soft Starter of an Induction Motor Based on a Multi-Zone AC Voltage Converter / E. Kosykh, N. Udovichenko, N. Lopatkin, G. Zinoviev, E. Grishanov, R. Sarakhanova // Electronics. – 2023. – No. 12. – P. 1–24.
  • 15. Mohsin M.H. Sinusoidal inverter using pulse width amplitude modulation / M.H. Mohsin, N.K. Alshamaa, A.H. Dalal, A.H. Sabah // The Fourth Postgraduate Engineering Conference. – 2020. – P. 1–7. DOI:10.1088/1757-899X/745/1/012022.
  • 16. Bambang S. Improved voltage of cascaded inverters using sine quantization progression / S. Bambang, A. Mochamad, P. Mauridhi // TELKOMNIKA. – 2010. – Vol. 8, No. 2. – P. 123–130.
  • 17. Анисимова Т.В. Инверторы с многозонной модуляцией / Т.В. Анисимова, А.Н. Данилина // Электронный журнал «Труды МАИ». – 2012. – № 52. – С. 1–15.
  • 18. Авдзейко В.И. Расчет выходных фильтров систем электропитания с многозонным регулированием / В.И. Авдзейко, А.А. Дроздова, В.М. Рулевский, Д.Ю. Ляпунов // Электричество. – 2023. – № 9. – С. 31–37.
  • 19. Martynyuk V.V. The Analysis of Energy Transition Processes in Boost Converter / V.V. Martynyuk, V.D. Kosenkov, O.V. Geydarova, M.V. Fedula // Visnyk NTUU KPI. Seriia: Radiotekhnika Radioaparatobuduvannia. – 2019. – Is. 77. – P. 17–29.
  • 20. Cossart Q. Model reduction of converters for the analysis of 100% power electronics transmission systems / Q. Cossart, F. Colas, X. Kestelyn // 2018 IEEE International Conference on Industrial Technology (ICIT). – 2018. – P. 1254–1259. DOI: 10.1109/ICIT.2018.8352358.
Адрес редакции

  634050, г. Томск, пр. Ленина, 40, МК, каб. 310/2

  (3822) 701-582, внутр.: 1456

  journal@tusur.ru