Расчет выходных фильтров систем электропитания с многозонным регулированием
Ключевые слова:
многозонное регулирование, система электропитания, LC-фильтр, пульсации, импульсная составляющая, постоянный ток
Аннотация
В статье рассмотрен принцип многозонного регулирования выходных параметров систем электропитания постоянного тока, основанного на разбиении полного диапазона на несколько равных по величине зон. Дискретное регулирование осуществляется переключением из одной зоны в другую, а плавное – методами широтно-импульсной модуляции внутри каждой зоны. Данный способ многозонного регулирования характеризуется наличием в форме выходного напряжения и потребляемого тока двух составляющих: постоянной нерегулируемой и импульсной регулируемой. Установлена зависимость относительной импульсной составляющей от количества формируемых дискретных зон и диапазона регулирования выходного напряжения. Предложена упрощённая методика расчёта параметров выходных фильтров систем электропитания с многозонным регулированием. Для оценки погрешности предлагаемой методики проведено моделирование упрощённой схемы источника постоянного тока в установившемся режиме работы. Результаты исследования показали, что отклонение расчётных параметров от полученных при моделировании находится в пределах, допустимых для инженерных расчётов. Обоснована перспективность применения многозонного регулирования для снижения массогабаритных показателей систем электропитания постоянного тока с промежуточным преобразованием параметров электрической энергии.
Литература
1. Кобзев А.В. Многозонная импульсная модуляция. Новосибирск: Наука, 1979, 304 с.
2. Анисимова Т.В., Данилина А.Н. Инверторы с многозонной модуляцией. – Труды МАИ, 2012, № 52, с. 1–15.
3. Tsytovich L.I. et al. Multi-Zone Integrating Regulator to Control the Electric Drives with Parallel Regulation Channels. – International Conference on Industrial Engineering, 2015, pp. 615–623.
4. Seyyed H.H. et al. An Attempt to Improve Output Voltage Quality of Developed Multi-Level Inverter Topology by Increasing the Number of Levels. – 9th International Conference on Electrical and Electronics Engineering (ELECO), 2015, pp. 665–669, DOI: 10.1109/ELECO.2015.7394622.
5. Sujanarko B., Ashari M., Purnomo M.H. Improved Voltage of Cascaded Inverters Using Sine Quantization. – TELKOMNIKA (Telecommunication Computing Electronics and Control), 2010, vol. 8, No. 2, pp. 123–130, DOI:10.12928/telkomnika.v8i2.613.
6. Буденный А.В., Сенько В.И. Промежуточное повышение частоты в преобразователях с суммированием в общем контуре. – Проблемы преобразовательной техники, 1979. ч. 2, c. 35–38.
7. Гусев С.И. Принципы построения прецизионных преобразователей с программируемой формой выходного напряжения. – Техническая электродинамика, 1980, № 5, c. 49–55.
8. Liao J., Zhou N., Wang Q. Design of Low-Ripple and Fast-Response DC Filters in DC Distribution Networks. – Energies, 2018, 11(11):3128, DOI:10.3390/en11113128.
9. Riba J.-R. et al. Parameter Identification of DC-DC Converters Under Steady-State and Transient Conditions Based on White-Box Models. – Electronics, 2018, vol. 7(12), DOI:10.3390/electronics7120393.
10. Liu Y. et al. Reliability-Oriented Optimization of the LC Filter in a Buck DC-DC Converter. – IEEE Transactions on Power Electronics, 2017, vol. 32, No. 8, pp. 6323–6337, DOI: 10.1109/TPEL.2016.2619690.
11. Sudeep P., Mohammad M. Filter Design for AC to DC Converter. – International Refereed Journal of Engineering and Science (IRJES), 2013, vol. 2, is. 6, pp. 42–49.
12. Григораш О.В., Ивановский О.Я., Туаев А.С. Методика расчёта фильтров статических преобразователей электроэнергии. – Научный журнал КубГАУ, 2017, № 133(09), c. 1–11.
13. Коршунов А.А. Динамический расчёт стабилизированного понижающего преобразователя напряжения постоянного тока. – Силовая электроника, 2005, № 3, c. 88–91.
14. Кобзев А.В., Коновалов Б.И., Семенов В.Д. Энергетическая электроника. Томск: Томский межвузовский центр дистанционного образования, 2010, 164 с.
15. Попков О.З. Основы преобразовательной техники. М.: Издательский дом МЭИ, 2010, 200 с.
#
1. Kobzev A.V. Mnogozonnaya impul'snaya modulyatsiya (Multi-zone pulse modulation). Novosibirsk: Nauka, 1979, 304 p.
2. Anisimova T.V., Danilina A.N. Trudy MAI – in Russ. (Proceedings of Moscow Aviation Institute), 2012, No. 52, pp. 1–15.
3. Tsytovich L.I. et al. Multi-Zone Integrating Regulator to Control the Electric Drives with Parallel Regulation Channels. – International Conference on Industrial Engineering, 2015, pp. 615–623.
4. Seyyed H.H. et al. An Attempt to Improve Output Voltage Quality of Developed Multi-Level Inverter Topology by Increasing the Number of Levels. – 9th International Conference on Electrical and Electronics Engineering (ELECO), 2015, pp. 665–669, DOI: 10.1109/ELECO.2015.7394622.
5. Sujanarko B., Ashari M., Purnomo M.H. Improved Voltage of Cascaded Inverters Using Sine Quantization. – TELKOMNIKA (Telecommunication Computing Electronics and Control), 2010, vol. 8, No. 2, pp. 123–130, DOI:10.12928/telkomnika.v8i2.613.
6. Budennyy A.V., Sen'ko V.I. Problemy preobrazovatel'noy tekhniki – in Russ. (Problems of converter technology), 1979. vol. 2, pp. 35–38.
7. Gusev S.I. Tekhnicheskaya elektrodinamika – in Russ. (Technical Electrodynamics), 1980, No. 5, pp. 49–55.
8. Liao J., Zhou N., Wang Q. Design of Low-Ripple and Fast-Response DC Filters in DC Distribution Networks. – Energies, 2018, 11(11):3128, DOI:10.3390/en11113128.
9. Riba J.-R. et al. Parameter Identification of DC-DC Converters Under Steady-State and Transient Conditions Based on White-Box Models. – Electronics, 2018, vol. 7(12), DOI:10.3390/electronics7120393.
10. Liu Y. et al. Reliability-Oriented Optimization of the LC Filter in a Buck DC-DC Converter. – IEEE Transactions on Power Electronics, 2017, vol. 32, No. 8, pp. 6323–6337, DOI: 10.1109/TPEL.2016.2619690.
11. Sudeep P., Mohammad M. Filter Design for AC to DC Converter. – International Refereed Journal of Engineering and Science (IRJES), 2013, vol. 2, is. 6, pp. 42–49.
12. Grigorash O.V., Ivanovskiy O.Ya., Tuayev A.S. Nauchnyy zhurnal KubGAU – in Russ. (Scientific journal of the Kuban State Agrarian University), 2017, No. 133(09), pp. 1–11.
13. Korshunov A.A. Silovaya elektronika – in Russ. (Power Electronics), 2005, No. 3, pp. 88–91.
14. Kobzev A.V., Konovalov B.I., Semenov V.D. Energeticheskaya elektronika: Uchebnoye posobiye (Power Electronics: Textbook). Tomsk: Tomskiy mezhvuzovskiy tsentr distantsionnogo obrazovaniya, 2010, 164 p.
15. Popkov O.Z. Osnovy preobrazovatel'noy tekhniki (Fundamentals of Conversion Technology). М.: Izdatel'skiy dom MEI, 2010, 200 p.
2. Анисимова Т.В., Данилина А.Н. Инверторы с многозонной модуляцией. – Труды МАИ, 2012, № 52, с. 1–15.
3. Tsytovich L.I. et al. Multi-Zone Integrating Regulator to Control the Electric Drives with Parallel Regulation Channels. – International Conference on Industrial Engineering, 2015, pp. 615–623.
4. Seyyed H.H. et al. An Attempt to Improve Output Voltage Quality of Developed Multi-Level Inverter Topology by Increasing the Number of Levels. – 9th International Conference on Electrical and Electronics Engineering (ELECO), 2015, pp. 665–669, DOI: 10.1109/ELECO.2015.7394622.
5. Sujanarko B., Ashari M., Purnomo M.H. Improved Voltage of Cascaded Inverters Using Sine Quantization. – TELKOMNIKA (Telecommunication Computing Electronics and Control), 2010, vol. 8, No. 2, pp. 123–130, DOI:10.12928/telkomnika.v8i2.613.
6. Буденный А.В., Сенько В.И. Промежуточное повышение частоты в преобразователях с суммированием в общем контуре. – Проблемы преобразовательной техники, 1979. ч. 2, c. 35–38.
7. Гусев С.И. Принципы построения прецизионных преобразователей с программируемой формой выходного напряжения. – Техническая электродинамика, 1980, № 5, c. 49–55.
8. Liao J., Zhou N., Wang Q. Design of Low-Ripple and Fast-Response DC Filters in DC Distribution Networks. – Energies, 2018, 11(11):3128, DOI:10.3390/en11113128.
9. Riba J.-R. et al. Parameter Identification of DC-DC Converters Under Steady-State and Transient Conditions Based on White-Box Models. – Electronics, 2018, vol. 7(12), DOI:10.3390/electronics7120393.
10. Liu Y. et al. Reliability-Oriented Optimization of the LC Filter in a Buck DC-DC Converter. – IEEE Transactions on Power Electronics, 2017, vol. 32, No. 8, pp. 6323–6337, DOI: 10.1109/TPEL.2016.2619690.
11. Sudeep P., Mohammad M. Filter Design for AC to DC Converter. – International Refereed Journal of Engineering and Science (IRJES), 2013, vol. 2, is. 6, pp. 42–49.
12. Григораш О.В., Ивановский О.Я., Туаев А.С. Методика расчёта фильтров статических преобразователей электроэнергии. – Научный журнал КубГАУ, 2017, № 133(09), c. 1–11.
13. Коршунов А.А. Динамический расчёт стабилизированного понижающего преобразователя напряжения постоянного тока. – Силовая электроника, 2005, № 3, c. 88–91.
14. Кобзев А.В., Коновалов Б.И., Семенов В.Д. Энергетическая электроника. Томск: Томский межвузовский центр дистанционного образования, 2010, 164 с.
15. Попков О.З. Основы преобразовательной техники. М.: Издательский дом МЭИ, 2010, 200 с.
#
1. Kobzev A.V. Mnogozonnaya impul'snaya modulyatsiya (Multi-zone pulse modulation). Novosibirsk: Nauka, 1979, 304 p.
2. Anisimova T.V., Danilina A.N. Trudy MAI – in Russ. (Proceedings of Moscow Aviation Institute), 2012, No. 52, pp. 1–15.
3. Tsytovich L.I. et al. Multi-Zone Integrating Regulator to Control the Electric Drives with Parallel Regulation Channels. – International Conference on Industrial Engineering, 2015, pp. 615–623.
4. Seyyed H.H. et al. An Attempt to Improve Output Voltage Quality of Developed Multi-Level Inverter Topology by Increasing the Number of Levels. – 9th International Conference on Electrical and Electronics Engineering (ELECO), 2015, pp. 665–669, DOI: 10.1109/ELECO.2015.7394622.
5. Sujanarko B., Ashari M., Purnomo M.H. Improved Voltage of Cascaded Inverters Using Sine Quantization. – TELKOMNIKA (Telecommunication Computing Electronics and Control), 2010, vol. 8, No. 2, pp. 123–130, DOI:10.12928/telkomnika.v8i2.613.
6. Budennyy A.V., Sen'ko V.I. Problemy preobrazovatel'noy tekhniki – in Russ. (Problems of converter technology), 1979. vol. 2, pp. 35–38.
7. Gusev S.I. Tekhnicheskaya elektrodinamika – in Russ. (Technical Electrodynamics), 1980, No. 5, pp. 49–55.
8. Liao J., Zhou N., Wang Q. Design of Low-Ripple and Fast-Response DC Filters in DC Distribution Networks. – Energies, 2018, 11(11):3128, DOI:10.3390/en11113128.
9. Riba J.-R. et al. Parameter Identification of DC-DC Converters Under Steady-State and Transient Conditions Based on White-Box Models. – Electronics, 2018, vol. 7(12), DOI:10.3390/electronics7120393.
10. Liu Y. et al. Reliability-Oriented Optimization of the LC Filter in a Buck DC-DC Converter. – IEEE Transactions on Power Electronics, 2017, vol. 32, No. 8, pp. 6323–6337, DOI: 10.1109/TPEL.2016.2619690.
11. Sudeep P., Mohammad M. Filter Design for AC to DC Converter. – International Refereed Journal of Engineering and Science (IRJES), 2013, vol. 2, is. 6, pp. 42–49.
12. Grigorash O.V., Ivanovskiy O.Ya., Tuayev A.S. Nauchnyy zhurnal KubGAU – in Russ. (Scientific journal of the Kuban State Agrarian University), 2017, No. 133(09), pp. 1–11.
13. Korshunov A.A. Silovaya elektronika – in Russ. (Power Electronics), 2005, No. 3, pp. 88–91.
14. Kobzev A.V., Konovalov B.I., Semenov V.D. Energeticheskaya elektronika: Uchebnoye posobiye (Power Electronics: Textbook). Tomsk: Tomskiy mezhvuzovskiy tsentr distantsionnogo obrazovaniya, 2010, 164 p.
15. Popkov O.Z. Osnovy preobrazovatel'noy tekhniki (Fundamentals of Conversion Technology). М.: Izdatel'skiy dom MEI, 2010, 200 p.
