Дослідження статичних і динамічних характеристик перетворювача напруги з м'яким перемиканням, що працює на дугове навантаження
DOI:
https://doi.org/10.15588/1607-6761-2019-2-1Ключові слова:
якість стабілізації, імпульсний перетворювач постійного струму, комбіноване управлінняАнотація
Мета роботи. Забезпечення підвищення якості регулювання імпульсних перетворювачів енергії з одночасним виключенням з його динаміки небажаних динамічних режимів. Побудова імітаційної моделі мостового перетворювача з фазовим керуванням і м'яким перемиканням, що працює на дугове навантаження, дослідження статичних і динамічних характеристик, аналіз статичних і динамічних режимів функціонування замкнутої системи стабілізації струму, вивчення нелінійних динамічних властивостей розглянутого перетворювача з ШІМ, порівняльний аналіз частотних характеристик реальної замкнутої імпульсної системи з характеристиками її лінійної моделі.
Методи дослідження. Фундаментальні принципи теорії зворотного зв'язку, частотного аналізу стійкості електричних ланцюгів і управління, математичного моделювання та спектрального аналізу процесів в нелінійних дискретних системах, цифрової обробки сигналів і експериментального визначення характеристик і параметрів систем автоматичного управління. Застосування інженерної методики та універсальної комп'ютерної програми, що базуються на нових рішеннях матричних рівнянь ланцюгів, що дозволяють на якісно іншому рівні в автоматичному режимі виконувати трудомісткі розрахунки частотних характеристик, що враховують нелінійний характер процесів в замкнутих сучасних потужних імпульсних системах.
Отримані результати. Запропонована система регулювання струму на основі перетворювача з м'якою комутацією транзисторів володіє достатньою надійністю і терміном служби, дозволяє отримати високий ККД і показники якості і точності в умовах невизначеності параметрів об'єкта і збурень. Розроблено методику проектування оптимальних за Боде частотних характеристик петлевого посилення розглянутого перетворювача з ШІМ, в можливості регулювання статичної та виборі динамічної нестабільності вихідного струму, в забезпеченні стійкої роботи і виключення автоколивального режиму стабілізованого перетворювача, що працює на довільне комплексне навантаження.
Наукова новизна. Отримала подальший розвиток теорія частотного управління шляхом її поширення на новий клас об'єктів - джерела живлення для електротехнологій з поліпшеними показниками якості і точності, що дозволяє підняти зварювальні та суміжні з нею технології на більш високий рівень, вирішити багато проблем, в тому числі проблему поліпшення якості кінцевого продукту.
Практична цінність. Розглянуті в статті аналіз статичних і динамічних характеристик і застосування нових методик розрахунку і засобів вимірювання еквівалентних частотних характеристик перетворювальних пристроїв з ШІМ слід вважати як один з етапів створення інженерних методик синтезу регуляторів джерела живлення, який би розглядав останні як істотно нелінійні системи і враховуючи можливість виникнення небажаних динамічних режимів. Метод замкнутого контуру дозволяє визначити частотні характеристики функції петлевого посилення перетворювача з ШІМ, адекватно відображаючи умови стійкості та можливі режими генерації.
Посилання
[1] Aleksandrov, A.G. (2010) Chastotnaja teorija avtomaticheskogo upravlenija (chastotnoe upravlenie). Jelektrostal': JePI MISiS, 320.
[2] Korzhavin, O.A. Dinamicheskie harakteristiki impul'snyh poluprovodnikovyh preobrazovatelej i stabilizatorov postojannogo naprjazhenija. (1977). Moscow, Radio and communication, 360.
[3] Bode, Henrik W. (1946). Network Analysis and Feedback Amplifier Design. New York: D. Van Nostrand Company, 642.
[4] Vereshhago, E.N., Kostjuchenko, V.I., Fel'dsher, I.F. (2007). Analiz jelektromagnitnyh processov v FB-ZVS-PS DC-DC konvertore s LCC-konturami [Analysis of electromagnetic processes in FB-ZVS-PS DC-DC converter with LCC circuits]. Visnyk of the Khmelnytsky National University. 2 (1), 225-229.
[5] Vereshhago, E.N., Kostjuchenko, V.I., Fel'dsher, I.F. (2007). Kvazirezonansnye invertory v ustrojstvah jelektropitanija dlja vozdushno-plazmennoj rezki [Quasiresonant inverters in power supply devices for air plasma cutting]. Technical electrodynamics. Thematic issue "Power Electronics and Energy Efficiency". 4, 8-11.
[6] Jovanovic, M. (1988). Zero-Voltage-Switching Technique in High-Frequency off-line Converters. IEEE Proceedings of APEC, 23-32.
[7] Vereshhago, E.N., Kvasnickij, V.F., Miroshnichenko, L.N., Pentegov, I.V. (2000). Shemotehnika invertornyh istochnikov pitanija dlja dugovoj nagruzki. Nikolaev: UGMTU, 283.
[8] Middlebrook, R.D. (1977). Input filter consideration in design and application of switching regulators. IEEE PESC, 36-57.
[9] Horowitz, I.M. (1963). Synthesis of Feedback Systems, Academic Press, 740.
[10] Vereshhago, E.N., Kostjuchenko, V.I. (2019). Chuvstvitel'nost' harakteristik modeli jelektricheskoj dugi k izmeneniju parametrov jelementov [Sensitivity of characteristics of model of the electric arc to change of parameters of elements]. Electrical Engineering And Power Engineering, 1, 22-31. DOI: 10.15588/1607-6761-2019-1-2
[11] Dmitrikov, V.V. (2008). Osnovy teorii cepej, Moscow, Gorjachaja linija, 424.
[12] Ghetty, Р.Р.К. (1986). Switch-mode power supply design. TAB Books Inc., 326.
[13] Arif, A., Wang, Z., Wang, J., Mather, B., Bashualdo, H., Zhao, D. (2017). Load Modeling A Review. IEEE Transactions on Smart Grid, 9, 6, 5986-5999. DOI: 10.1109/TSG.2017.2700436
[14] Krein, P.T., Bass, R.M. (1990). Types of instabilities encountered in simple power electronics circuits: Unboundedness, chattering and chaos. Proc. IEEE Applied Power Electronics Conf., 191-194. DOI: 10.1109/APEC.1990.66411
[15] Lowke, J. J., Morrow, R., Haidar, J. (1997). A simplified unified theory of arcs and their electrodes. Journal of Physics D: Applied Physics, 30, 2033-2042. DOI: 10.1088/0022-3727/30/14/011
[16] Mayer, E. A., King, R. J. (2001). An improved sampled-data current-mode-control model which explains the effects of control delay. IEEE Trans on Power Electronics, 16, 3, 369-374. DOI: 10.1109/63.923769
[17] Loos, A. V., Lukutin, A. V., Saraev, Ju. N. (1998). Istochniki pitanija dlja impul'snyh tehnologicheskih processov. Tomsk: Izdatel'sko–poligraficheskaja firma TPU, 160.
[18] Miljutin, V. S., Shalimov, M. P., Shanchurov, S.M. (2007). Istochniki pitanija dlja svarki. Moscow.: Ajris-press, 376
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2019 E.N. Vereschago, V.I. Kostyuchenko
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Положення про авторські права Creative Commons
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.
