ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК
ВЫСШЕЙ ШКОЛЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Объектом исследования в статье является преобразователи напряжения на основе двухполярной реверсивной модуляцией с постоянным или переменным выходным напряжением. Предметом исследования является устойчивость преобразователей напряжения на основе двухполярной реверсивной модуляции. Для оценки устойчивости преобразователей в статье используется два основных подхода: анализ устойчивости на основе усредненных, малосигнальных динамических моделей и анализ устойчивости на основе нелинейных динамических моделей с применением метода точечных отображений. В последнем случае была оценена устойчивость преобразователя напряжения при постоянном и переменном задающих сигналах с целью сравнительного анализа результатов. В статье представлены усредненная малосигнальная модель и нелинейная динамическая модель преобразователя на основе двухполярной реверсивной модуляцией с пропорционально-интегральным регулятором, которая позволяет рассчитывать электромагнитные процессы в преобразователе как при переменном, так и при постоянном задающем сигналах. Данные модели позволяют в полной мере решать поставленные в работе задачи. Для анализа динамики построены карты динамических режимов для преобразователя с постоянным задающим сигналом и для преобразователя с синусоидальным задающим сигналом при двух разных параметрах задающих воздействий. На эти карты была наложена граница устойчивости, полученная на основе усредненной, малосигнальной динамической модели. Анализ показал, что усредненная малосигнальная модель не позволяет спрогнозировать появление нежелательных динамических режимов в определенных областях параметров регулятора. Также было показано, что области желаемых режимов в пространстве параметров регулятора в преобразователе с синусоидальным задающим сигналом намного больше чем в преобразователе с постоянным задающим сигналом при тех же параметрах силовой части.

1. Чаплыгин Е.Е., Вилков А.Е. Исследование коэффициента передачи инвертора напряжения с широтно-импульсной модуляцией // Электричество. – 2010. – № 8. – С. 52–59.
2. Divan D.M. Inverter topologies and control techniques for sinusoidal output power supplies // APEC ’91: Sixth Annual Applied Power Electronics Conference and Exhibition. – Dallas, TX, USA: IEEE, 1991. – P. 81–87.
3. Priyadarshini S., Alam A., Shekhar S. Design of PI and PR controller in various reference frames for inverter control // 2024 1st International Conference on Innovative Sustainable Technologies for Energy, Mechatronics, and Smart Systems. – Dehradun, India, 2024. – С. 1–6.
4. Comparative study of discrete PI and PR controls for single-phase UPS inverter / M. Parvez, M.F.M. Elias, N.A. Rahim, F. Blaabjerg, D. Abbott, S.F. Al-Sarawi // IEEE Access. – 2020. – Vol. 8. – P. 45584–45595.
5. Yuniahastuti I.T., Senoaji. Design voltage controller of bipolar SPWM voltage source inverter // Journal of Advanced Technology and Multidiscipline. – 2022. – Vol. 1 (2). – P. 45–49.
6. Сиротский М.С., Пугачев А.А. Математическое моделирование срока службы свинцово-кислотных аккумуляторных батарей для источников бесперебойного питания // Автоматизация и моделирование в проектировании и управлении. – 2024. – № 1 (23). – С. 81–88.
7. Кобзев А.В., Михальченко Г.Я., Музыченко Н.М. Модуляционные источники питания РЭА. – Томск: Радио и связь, 1990. – 336 с.
8. Мелешин В.И. Транзисторная преобразовательная техника. – М.: Техносфера, 2005. – 632 с.
9. Белов Г.А. Теория импульсных преобразователей. – Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 2016. – 330 с.
10. Севернс Р., Блум Г. Импульсные преобразователи постоянного напряжения для систем вторичного электропитания. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 294 с.
11. Дмитриков В.Ф., Шушпанов Д.В. Устойчивость и электромагнитная совместимость устройств и систем электропитания. – М.: Горячая линия – Телеком, 2019. – 540 с.
12. Андриянов А.И. Развитие теории управления нелинейными динамическими процессами импульсных систем электропитания: дис. … д-ра техн. наук. – Брянск, 2022. – 515 с.
13. Zhusubaliyev Zh.T., Mosekilde E. Bifurcations and chaos in piece-wise-smooth dynamical systems. – Singapore: World Scientific, 2003. – 376 p.
14. Sun L.-X., Wen Zh.-G., Lu Sh. Instability analysis and experimental setup of a full-bridge SPWM DC-AC converter // IECON 2016 – 42nd Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society. – Florence, Italy: IEEE, 2016. – P. 2331–2336.
15. Avrutin V., Zhusubaliyev Z.T., Mosekilde E. Border collisions inside the stability domain of a fixed point // Physica D: Nonlinear Phenomena. – 2016. – Vol . 321–322. – P. 1–15.
16. Research on nonlinear phenomena of single-phase H-bridge inverter / Y. Ping, Z. Qunru, X. Zhirong, Y. Haozhe, Z. Yuanhui // 2014 IEEE PES Asia-Pacific Power and Energy Engineering Conference (APPEEC). – Hong Kong: IEEE, 2014. – P. 1–6.
17. Li M., Dai D., Ma X. Slow-scale and fast-scale instabilities in voltage-mode controlled full-bridge inverter // Circuits, Systems & Signal Processing. – 2008. – Vol. 27 (6). – P. 811–831.
18. Ким Д.П. Теория автоматического управления. – М.: Юрайт, 2022. – 277 с.