Синтез повышающего преобразователя для имитатора нагрузок систем электроснабжения автономных объектов

Авторы

  • Антон Геннадьевич Юдинцев Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, г. Томск
  • Александр Александрович Ткаченко Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, г. Томск
  • Данил Юрьевич Ляпунов Томский политехнический университет Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, г. Томск

DOI:

https://doi.org/10.14529/power200309

Ключевые слова:

имитатор нагрузки, повышающий преобразователь, усреднённая модель, дискретная модель, система электроснабжения, проектирование, структурная схема, цифровой синтез, цифровой модуль

Аннотация

Статья посвящена синтезу повышающего преобразователя для имитатора, предназначенного для формирования нагрузок систем электроснабжения автономных объектов на основании математического описания преобразователя в виде системы дифференциальных уравнений. Выведены уравнения, позволяющие построить модель повышающего преобразователя, совмещающую силовую часть и систему управления и предназначенную для описания электромагнитных и информационных процессов в устройстве и применения в составе системы управления в качестве цифрового модуля. Модель преобразователя реализована в среде MATLAB Simulink в виде структурной схемы и может быть использована как непрерывная усреднённая, так и дискретная в зависимости от подаваемого на её вход управляющего сигнала – непрерывного или импульсного периодического с определённым значением скважности импульсов. Непрерывная усреднённая модель применяется для цифрового синтеза преобразователя, а дискретная – для проверки и испытаний повышающего преобразователя имитатора нагрузки. На основании построенной структурной схемы выведена передаточная функция преобразователя по его входному току с переменными параметрами, зависящими от скважности. Разработанный повышающий преобразователь обеспечивает ток нагрузки до 360 А с коэффициентом пульсаций входного тока, не превышающим 0,6 %. Результаты исследований могут представлять интерес для специалистов в области силовой электроники, систем электроснабжения автономных объектов и систем управления.

Биографии авторов

Антон Геннадьевич Юдинцев, Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, г. Томск

канд. техн. наук, директор, Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики

Александр Александрович Ткаченко, Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, г. Томск

канд. техн. наук, заведующий информационно-техническим отделом, Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики

Данил Юрьевич Ляпунов, Томский политехнический университет Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, г. Томск

канд. техн. наук, доцент Отделения электроэнергетики и электротехники Инженерной школы энергетики, Национальный исследовательский Томский политехнический университет; старший научный сотрудник сектора надёжности, Научно-исследовательский институт автоматики
и электромеханики Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники,
г. Томск

Библиографические ссылки

Lyapunov D.Y., Tkachenko A.A., Yudintsev A.G. [Methodology of Load Simulator Design for Ground Testing of Power Supply Systems of Autonomous Objects]. Elektrotekhnicheskie sistemy i kompleksy [Electrotech-nical Systems and Complexes], 2020, no. 1 (46), pp. 60–66. (in Russ.) DOI: 10.18503/2311-8318-2020-1(46)-60-66

Thounthong P., Mungporn P., Guilbert D., Takorabet N. et al. Design and control of multiphase interleaved boost converters-based on differential flatness theory for PEM fuel cell multi-stack applications. Electrical Power and Energy Systems, 2020, no. 124 (2021) 106346, pp. 1–13. DOI: 10.1016/j.ijepes.2020.106346

Kalita J., Balas V.E., Borah S, Pradhan R. Advances in Intelligent Systems and Computing. Recent Deve-lopments in Machine Learning and Data Analytics. Singapore, Springer Nature Singapore Pte Ltd., Vol. 740, 2019. 530 p.

Strasser T.I., de Jong E.C.W., Sosnina M. European Guide to Power System Testing. Cham, Springer Nature Switzerland AG, 2020. 132 p.

Smirnov Y.S, Lysov A.N., Serebryakov P.B. [Electromechatronic Converters Dataware]. Bulletin of

the South Ural State University. Ser. Power Engineering, 2012, vol. 17, no. 16, pp. 31–36. (in Russ.)

Korolev P., Novikov K, Polesskiy S., Korotkova G. The Implementation of the Cross-cutting Design of Electronic Communication Modules Using National Instruments Technologies. Tomsk, Proc. of International Siberian Conference on Control and Communications SIBCON, IEEE, 2019, pp. 1–4. DOI: 10.1109/sibcon.2019.8729585

Lukashenkov A.V., Kapustin I.V. [A Generalized Mathematical Model of a Boost Pulse Voltage Conver-ter]. Izvestiya Tul'skogo gosudarstvennogo universiteta. Tekhnicheskie nauki [Bulletin of the Tula State Universi-ty. Technical Sciences], 2012, vol. 10, pp. 189–198. (in Russ.)

Meleshin V.I. Tranzistornaya preobrazovatel'naya tekhnika [Transistor Converter Technology], Moscow, Tehnosfera Publ., 2005. 632 p.

Derbel N., Zhu Q. Modeling, Identification and Control Methods in Renewable Energy Systems. Singapore, Springer Nature Singapore Pte Ltd., 2019. 372 p.

Rashid M. Power Electronics Handbook. Oxford, Butterworth-Heinemann, Elsevier, 2018. 1496 p.

Meleshin V.I. Upravlenie tranzistornymi preobrazovatelyami el