Однотактный прямо-обратноходовой стабилизированный преобразователь постоянного напряжения.Ч. 2. Устройство управления силовым каскадом

  • Даниил Андреевич Шевцов
  • Кирилл Андреевич Модестов
  • Филипп Владимирович Тихонов
  • Наталья Григорьевна Мананникова
DOI: https://doi.org/10.24160/0013-5380-2023-6-43-49
Ключевые слова: стабилизированный источник вторичного электропитания, замкнутая система автоматического управления, прямо-обратноходовой преобразователь, однотранзисторный силовой каскад, компьютерная модель

Аннотация

Статья посвящена разработке однотактного однотранзисторного прямо-обратноходового преобразователя постоянного напряжения. Во второй части стати показаны особенности построения источника вторичного электропитания на основе однотактного однотранзисторного прямо-обратноходового силового преобразовательного каскада, рассмотренного в ее первой части [1]. Источник питания строится как замкнутая система автоматического регулирования по отклонению выходного напряжения от заданного уровня на основе принципа подчиненного регулирования по току. Предложена схема начального запуска ШИМ-контроллера с последующей подпиткой от дополнительных обмоток силового трансформатора. Приведены результаты исследования схемы, проведенного с помощью имитационного компьютерного моделирования в программе OrCAD. Она позволяет сохранять устройству работоспособность даже при относительно плохом коэффициенте связи между силовыми и подпитывающими обмотками трансформатора. В программе OrCAD была выполнена имитационная компьютерная модель источника вторичного электропитания на основе новой структуры однотактного однотранзисторного прямо-обратноходового силового преобразовательного каскада с предложенным способом пуска ШИМ-контроллера. По результатам исследования процессов, протекающих в источнике вторичного электропитания, представлены временные диаграммы, подтверждающие работоспособность схемы. Моделирование показало, что на однотактном однотранзисторном прямо-обратноходовом силовом преобразовательном каскаде можно получить достаточно большую выходную мощность.

Биографии авторов

Даниил Андреевич Шевцов

доктор техн. наук, профессор, профессор кафедры “Электроэнергетические, электромеханические и биотехнические системы”, Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), Москва, Россия.

Кирилл Андреевич Модестов

кандидат техн. наук, доцент, доцент  кафедры “Электроэнергетические, электромеханические и биотехнические системы”, Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), Москва, Россия.

Филипп Владимирович Тихонов

кандидат техн. наук, доцент, доцент  кафедры “Электроэнергетические, электромеханические и биотехнические системы”, Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), Москва, Россия.

Наталья Григорьевна Мананникова

магистрант кафедры “Электроэнергетические, электромеханические и биотехнические системы”, Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), Москва, Россия.

Литература

1. Шевцов Д.А. и др. Однотактный прямо-обратноходовой стабилизированный преобразователь постоянного напряжения. Ч. 1: Силовой каскад преобразователя. – Электричество, 2023, № 5, с. 55–61.
2. Пат. RU2779933C1. Однотактный прямо-обратноходовой преобразователь / Д.А. Шевцов и др., 2022.
3. Шевцов Д.А. Справочное пособие по зарубежным ИМС управления импульсными источниками вторичного электропитания. М.: АО «Звезды и С», 1994, 195 c.
4. Розанов Ю.К., Рябчицкий М.В., Кваснюк А.А. Силовая электроника. М.: Издательский дом МЭИ, 2009, 632 с.
5. Мелешин В.И., Овчинников Д.А. Управление транзисторными преобразователями электроэнергии. М.: Техносфера, 2011, 577 с.
6. Волович Г.И. Схемотехника аналоговых и аналого- цифровых электронных устройств. М.: Додэка-XXI, 2011, 528 с.
7. Наундорф У. Аналоговая электроника: основы, расчет, моделирование. М.: Техносфера, 2008, 471 с.
8. Грузков С.А. и др. Электрооборудование летательных аппаратов. Том 1. Системы электроснабжения летательных аппаратов. М.: Изд-во МЭИ, 2005, 568 с.
9. Воронин П.А. Силовые полупроводниковые ключи: семейства, характеристики, применение. М.: Додэка- XXI, 2005, 384 с.
10. Andreiciks A. et al. Current Fed Step-up DC/DC Converter for Fuel Cell Inverter Applications. – Scientific Journal of Riga Technical University Power and Electrical Engineering, 2009, 25(25) pp.117–122, DOI:10.2478/v10144-009-0025-z.
11. ГОСТ Р 54073–2017. Системы электроснабжения самолетов и вертолетов. Общие требования и нормы качества электроэнергии. М.: Стандартинформ, 2018, 36 с.
12. Гутер Л.Р. Элементная база модулей DC/DC для космической аппаратуры в период импортозамещения. – Практическая силовая электроника, 2023, № 1 (89), с. 40–41.
13. Chuang C.C., Chou H., Chiu M.L. A Buck Converter Using Accurate Synthetic Ripple Hysteresis Control Scheme. – IEEE PEDS. 2011. pp. 682–686, DOI:10.1109/PEDS.2011.6147326.
14. Гутер Л.Р. Перспективы разработки многофункциональных модулей DC/DC для космической техники. – Практическая силовая электроника, 2023, № 1 (89), с. 37–39.
15. Рощупкин Г.В. Формирователи траектории переключения для однофазного корректора коэффициента мощности. – Практическая силовая электроника, 2020, № 4 (80), с. 20–27.
#
1. Shevtsov D.A. et al. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2023, No. 5, pp. 55–61.
2. Pаt. RU2779933C1. Odnotaktnyy pryamo-obratnohodovoy preobrazovatel' (Single-Stroke Forward-Reverse Converter) / D.А. Shevtsov et al., 2022.
3. Shevtsov D.А. Spravochnoe posobie po zarubezhnym IMS upravleniya impul'snymi istochnikami vtorichnogo elektropitaniya (Reference Manual on Foreign ICS for Controlling Pulsed Secondary Power Sources). М.: АО «Zvezdy i С», 1994, 195 p.
4. Rozanov Yu.K., Ryabchitskiy M.V., Kvasnyuk А.А. Silovaya elektronika (Power Electronics). М.: Izdatel'skiy dom MEI, 2009, 632 p.
5. Meleshin V.I., Ovchinnikov D.А. Upravlenie tranzistornymi preobrazovatelyami elektroenergii (Control of Transistor Converters of Electric Power). М.: Tekhnosfera, 2011, 577 p.
6. Volovich G.I. Skhemotekhnika analogovyh i analogo-tsifrovyh elektronnyh ustroystv (Circuit Design of Analog and Analog-Digital Electronic Devices). М.: Dodeka-XXI, 2011, 528 p.
7. Naundorf U. Analogovaya elektronika: osnovy, raschet, modelirovanie (Analog Electronics: Fundamentals, Calculation, Modeling). М.: Tekhnosfera, 2008, 471 p.
8. Gruzkov S.А. et al. Elektrooborudovanie letatel'nyh apparatov. Tom 1. Sistemy elektrosnabzheniya letatel'nyh apparatov (Electrical Equipment of Aircraft. Vol. 1. Aircraft Power Supply Systems). М.: Izd-vo MEI, 2005, 568 p.
9. Voronin P.А. Silovye poluprovodnikovye klyuchi: semeystva, harakteristiki, primenenie (Power Semiconductor Keys: Families, Characteristics, Application). М.: Dodeka-XXI, 2005, 384 p.
10. Andreiciks A. et al. Current Fed Step-up DC/DC Converter for Fuel Cell Inverter Applications. – Scientific Journal of Riga Technical University Power and Electrical Engineering, 2009, 25(25) pp.117–122, DOI:10.2478/v10144-009-0025-z.
11. GОSТ R 54073–2017. Sistemy elektrosnabzheniya samoletov i vertoletov. Obshchie trebovaniya i normy kachestva elektroenergii (Electric Power Supply Systems of Airplanes and Helicopters. General Requirements and Norms of Power Quality). М.: Standartinform, 2018, 36 p.
12. Guter L.R. Prakticheskaya silovaya elektronika – in Russ. (Practical Power Electronics), 2023, No. 1 (89), pp. 40–41.
13. Chuang C.C., Chou H., Chiu M.L. A Buck Converter Using Accurate Synthetic Ripple Hysteresis Control Scheme. – IEEE PEDS. 2011. pp. 682–686, DOI:10.1109/PEDS.2011.6147326.
14. Guter L.R. Prakticheskaya silovaya elektronika – in Russ. (Practical Power Electronics), 2023, No. 1 (89), pp. 37–39.
15. Roshchupkin G.V. Prakticheskaya silovaya elektronika – in Russ. (Practical Power Electronics), 2020, No. 4 (80), pp. 20–27.
Опубликован
2023-04-27
Выпуск
№ 6 (2023): Выпуск № 6
Раздел
Статьи