НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК


НОВОСИБИРСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА

ISSN (печатн.): 1814-1196          ISSN (онлайн): 2658-3275
English | Русский

Последний выпуск
№3(72) Июль - Сентябрь 2018

Динамическая модель резонансного преобразователя с Т-образным контуром

Выпуск № 4 (69) Октябрь - Декабрь 2017
Авторы:

Сахаров Михаил Сергеевич,
Осипов Александр Владимирович
DOI: http://dx.doi.org/10.17212/1814-1196-2017-4-47-66
Аннотация

Разработана математическая модель, описывающая динамику резонансного преобразователя с Т-образным колебательным контуром. Показано, что характер питающего источника существенно влияет на динамические свойства преобразователя. В частности, в режиме питания от источника напряжения он описывается апериодическим звеном первого порядка. В режиме питания преобразователя от источника тока порядок звена выше, поэтому предложен подход, заключающийся в описании преобразователя моделью на основе эквивалентного колебательного контура, параметры которого связаны с параметрами резонансного контура простыми соотношениями. С помощью предложенной модели исследована динамика резонансного преобразователя и определено, что переходные процессы в преобразователе определяются добротностью полученного эквивалентного контура, которая пропорциональна отношению емкостей выходного и входного фильтров. Определено влияние элементов схемы преобразователя на качество переходных процессов при запуске и смене нагрузки. Показано, что увеличение добротности эквивалентного контура увеличивает время переходного процесса и перерегулирование при пуске преобразователя, при этом наиболее тяжелым режимом является холостой ход, при котором добротность контура особенно велика. Переходные процессы при смене нагрузки имеют свои особенности, в этом случае увеличение добротности эквивалентного контура путем изменения соотношения емкостей сглаживающих фильтров позволяет уменьшить перерегулирование, при этом переходный процесс почти всегда имеет колебательный характер. Полученные в работе аналитические выражения применимы в инженерной практике и позволяют оценить качество переходных процессов. Адекватность предложенного подхода подтверждена моделированием переходных процессов резонансного преобразователя в программном пакете OrCad9.2.


Ключевые слова: система электропитания, резонансные преобразователи, Т-образный контур, динамическая модель, операторная модель, метод первой гармоники, апериодическое звено, колебательное звено, переходные процессы, качество переходных процессов

Список литературы

1.Милях А.Н., Кубышин Б.Е., Волков И.В.Индуктивно-емкостные преобразователи источников напряжения в источники тока. – Киев: Науковадумка, 1964. – 320 с.



2. Borage M., Tiwari S., Kotaiah S. Analysis and design of LCL-T resonant converter as a constant-current power supply// IEEE Transactions on Industrial Electronics. – 2005. – Vol. 52, N 6. – P. 1547–1554.



3. Разработка систем заряда емкостных накопителей энергии / Ю.И. Болотовский, Г.И. Таназлы, Е.И. Вашкевич, А.В. Никитин // Силовая электроника. – 2008. – № 18. – С. 49–56.



4.LCL-T resonant converter based on dual active bridge topology in solar energy applications / A.V. Osipov, Y.A. Shinyakov, V.N. Shkolniy, M.S. Sakharov //Journal of Aerospace Technologies and Management. – 2017. – Vol. 9, N 2. – P. 257–263.



5. Fang X. Analysis and design optimization of resonant DC-DC converters:doctoral dissertation / University of Central Florida. –Orlando, FL, 2012.– 190 p.



6. Analysis of CLLvoltage-output resonant converters using describing functions / M.P. Foster, C.R. Gould, A.J. Gilbert, D.A. Stone, C.M. Bingham //IEEETransactionsonPower Electronics. –2008.– Vol. 23. –P. 1772–1781.



7. Joung M., Kim H., Baek J. Dynamic analysis and optimal design of high efficiency full bridge LLC resonant converter for server power system//Twenty-Seventh Annual IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC), Orlando, Florida, 5–9 February 2012. – Orlando,2012. –P. 1292–1297.



8.Manli Hu. Modeling, optimization and control design for LCC resonant converter applied in very low frequency high voltage generator:doctoraldissertation /PaderbornUniversity. – Paderborn, 2014. – 192 p.



9. Павлов Г.В., Обрубов А.В., Никитина Е.В.Динамическаямодельрезонансногопреобразователяпостоянногонапряжениясфазовымрегулированием//ЕлектроннийвісникНУК. – 2010. – № 3.



10. Zouggar S., Charif H.N.,Azizi M.NeuralcontrolandtransientanalysisoftheLCL-typeresonantconverter// TheEuropean Physical Journal Applied Physics. – 2000. – Vol. 11, N 1. –P. 21–27.



11. Borage M., Tiwari S.AC analysis of resonant converters using PSpice– a quicker approach//Asian Power Electronics Journal. – 2012. – Vol. 6,N 2. – P. 1–6.



12. Analysis, design, modeling and control of an interleaved-boost full-bridge three-port converter for hybrid renewable energy systems / M.C. Mira, Z. Zhang, A. Knott, M.A.E. Andersen // IEEE Transactions on Power Electronics. – 2017. – Vol. 32.– P. 1138–1155.



13. Dieckerhoff S., Ryan M.J., De Doncker R.W.Design of an IGBT-based LCL-resonant inverter for high-frequency induction heating// Conference Record of the 1999 IEEE Industry Applications Conference. Thirty-forthIASAnnualMeeting, 3–7 October 1999, Phoenix, AZ, USA. –Phoenix,1999. – Vol. 3. – P. 2039–2045.

Для цитирования:

Сахаров М.С., Осипов А.В. Динамическая модель резонансного преобразователя с Т-об-разным контуром // Научный вестник НГТУ. – 2017. – № 4 (69). – С. 47–66. – doi: 10.17212/1814-1196-2017-4-47-66.

For citation:

Sakharov M.S., Osipov A.V. Dinamicheskaya model' rezonansnogo preobrazovatelya s T-ob-raznym konturom [A dynamic model of resonant LCL-T converter]. Nauchnyi vestnik Novosibirskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta – Science bulletin of the Novosibirsk state technical university, 2017, no. 4 (69), pp. 47–66. doi: 10.17212/1814-1196-2017-4-47-66.

Просмотров: 405