Обоснование параметров преобразователя постоянного тока для источника автономного электроснабжения

Обоснование параметров преобразователя постоянного тока для источника автономного электроснабжения

Автор: Абрамович Борис Николаевич, Устинов Денис Анатольевич, Абдалла Ваэль Джозеф

Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика @vestnik-susu-power

Рубрика: Преобразовательная техника

Статья в выпуске: 4 т.20, 2020 года.

Бесплатный доступ

С внедрением концепции Smart Grid в развитие электроэнергетики нарастает интерес к использованию DC/DC-преобразователей для координированной работы на одну систему шин постоянного тока разнотипных источников питания, имеющих в своем составе источники возобновляемой энергии, накопители электроэнергии (аккумуляторные батареи, модули суперконденсаторов), различную нагрузку. В статье выполнен анализ DC/DC-преобразователей для систем автономного электроснабжения. Обосновано применение преобразователя типа SEPIC (Single Ended Primary Inductance Converter). Представлена методика определения параметров преобразователя. Продемонстрирована и обоснована регулировка активного периода коэффициента заполнения в соответствии с теоретическим поведением после изменения входного напряжения выше и ниже желаемого выходного значения. Выполнено моделирование работы преобразователя в режимах повышения, понижения и стабилизации выходного напряжения в пакете MATLAB / Simulink. Полученные результаты моделирования показывают эффективность предлагаемого решения для источника автономного электроснабжения.

Еще

Импульсный источник питания, топология преобразователя, повышающий-понижающий преобразователь, баланс вольт-секунд, баланс заряда конденсатора, SEPIC

Короткий адрес: https://sciup.org/147234082

IDR: 147234082   |   DOI: 10.14529/power200410

Список литературы Обоснование параметров преобразователя постоянного тока для источника автономного электроснабжения

  • Зотин О.Т. В преддверии возрождения постоянного тока. Силовая электроника. 2013. Т. 6, № 45.
  • С. 7–14. [Zotin O.T. In anticipation of DC revival. Power electronics, 2013, vol. 6, no. 45, pp. 7–14. (in Russ.)]
  • Denardo A., Femia N., Forrisi F., Granato M. SEPIC converter passive components design. 2008 IEEE 15th Electronics, Circuits and Systems (ICECS 2008), 2008, pp. 1002–1005. DOI: 10.1109/icecs.2008.4675025
  • Mitchell D.M. ACDC converter having an improved power factor. Patent U.S., no. 4 412 277, 1983.
  • Laszlo H., Yungtaek J., Jovanovic M.M. Performance Evaluation of Bridgeless PFC Boost Rectifiers. IEEE Transactions on Power Electronics, 2008, vol. 23, no. 3, pp. 1381–1390. DOI: 10.1109/tpel.2008.921107
  • Tollik D., Pietkiewicz A. Comparative analysis of l-phase active power factor correction topologies. Proc. Int. Telecommunication Energy Conf., 1992, pp. 517–523. DOI: 10.1109/intlec.1992.268393
  • Souza A.F., Barbi I. High power factor rectifier with reduced conduction and commutation losses. Proc. Int. Telecommunication Energy Conf., 1999, pp. 8.1.1–8.1.5. DOI: 10.1109/intlec.1999.794044
  • Пирог С., Шклярский Я.Э., Скамьин А.Н. Идентификация местоположения нелинейной электрической нагрузки. Записки Горного института. 2019. Т. 237. С. 317–321. [Pirog S, Shklyarskiy Y.E., Skamyin A.N. Non-linear Electrical Load Location Identification. Journal of Mining Institute, 2019, vol. 237, pp. 317–322.] DOI: 10.31897/pmi.2019.3.317
  • Salmon J.C. Circuit topologies for PWM boost rectifiers operated from 1-phase and 3-phase ac supplies and using either single or split dc rail voltage. Proc. IEEE Applied Power Electronics Conf., 1995, pp. 473–479. DOI: 10.1109/apec.1995.468990
  • Woo-Young Choi et al. Bridgeless Boost Rectifier with Low Conduction Losses and Reduced Diode Re-verse-Recovery Problems. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2007, vol. 54, no. 2, pp. 769–780. DOI: 10.1109/tie.2007.891991
  • Enjeti P.N., Martinez R. A high performance single phase AC to DC rectifier with input power factor cor-rection. Proc. IEEE Appl. Power Electron. Conf., 1993, pp. 190–195. DOI: 10.1109/apec.1993.290631
  • Souza A.F., Barbi I. A new ZVS semiresonant high power factor rectifier with reduced conduction losses. IEEE Trans. Ind. Electron., 1999, vol. 46, no. 1, pp. 82–90. DOI: 10.1109/41.744393
  • Moriconi U. A bridgeless PFC configuration based on L4981 PFC controller. Application Note AN 1606, 2002, pp. 1–18.
  • Wang C.M. A novel zero-voltage switching PWM boost rectifier with high power factor and low conduc-tion losses. Proc. INTELEC., 2003, pp. 224–229.
  • Moschopoulos G., Jain P. A novel single-phase soft-switched rectifier with unity power factor and minimal component count. IEEE Trans. Ind. Electron., 2004, vol. 51, no. 3, pp. 566–576. DOI: 10.1109/tie.2004.825334
  • Ern T., Frisch M. Second generation of PFC solutions. Power Electron. Europe, 2004, no. 7, pp. 33–35.
  • Salmon J.C. Circuit topologies for single-phase voltage-doubler boost rectifiers. Proc. IEEE Appl. Power Electron. Conf., 1992, pp. 549–556. DOI: 10.1109/apec.1992.228362
  • Lykov Y.V., Gorelikov V.G., Baatarkhuu G. Analytical research and classification of mechanism of dia-mond drilling-bits contact with rocks during well sinking. 2017 IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 87 022012, 2017. Available at: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1755-1315/87/2/022012 (accessed 15.02.2020). DOI: 10.1088/1755-1315/87/2/022012
  • Ye H. et al. Common mode noise modeling and analysis of dual boost PFC circuit. Proc. Int. Telecom-mun. Energy Conf., 2004, pp. 575–582.
  • Lu B., Brown R., Soldano M. Bridgeless PFC implementation using one cycle control technique. Proc. IEEE Appl. Power Electron. Conf., 2005, pp. 812–817. DOI: 10.1109/apec.2005.1453073
  • Kong P., Wang S., Lee F.C. Common mode EMI noise suppression in bridgeless boost PFC converter. Proc. CPES Power Electron. Conf., 2006, pp. 65–70.
  • Wei H., Batarseh I. Comparison of basic converter topologies for power factor correction. Proceedings IEEE Southeastcon '98 'Engineering for a New Era', Orlando, FL, USA. 1998, pp. 348–353.
  • Gorelikov V.G., Lykov Y.V., Baatarkhuu G. Analytical and Experimental Study of the Mechanisms of Diamond Bits Interaction with Rocks in the Wellbore During Sinking Processes. International Journal of Applied Engineering Research, 2016, vol. 11, no. 10, pp. 7012–7016. Available at: http://www.ripublication.com (ac-cessed 10.02.2020).
  • Wang C.M. A novel single-stage high-power-factor electronic ballast with symmetrical half-bridge topo-logy. IEEE Trans. Ind. Electron., 2008, vol. 55, no. 2, pp. 969–972. DOI: 10.1109/tie.2007.896556
  • Ismail E.H. Bridgeless SEPIC Rectifier with Unity Power Factor and Reduced Conduction Losses. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2009, vol. 56, no. 4, pp. 1147–1157. DOI: 10.1109/tie.2008.2007552
  • Singh K., Singh M. Analysis and Comparison of Performance of Various DC-DC Converters using MATLAB SIMULINK. International Journal for Scientific Research & Development, 2015, vol. 3, iss. 08.
  • Sahid M.R., Yatim A.H.M., Taufik T. A new AC-DC converter using bridgeless SEPIC. IECON 2010 – 36th Annual Conference on IEEE Industrial Electronics Society, Glendale, AZ, 2010, pp. 286–290. DOI: 10.1109/iecon.2010.5675012
  • Sebastian J. Improving power factor correction in distributed power supply systems using PWM and ZCS-QR SEPIC topologies. Proc. IEEE Power Electron. Spec. Conf., 1991, pp. 780–791. DOI: 10.1109/pesc.1991.162764
  • Cuk S., Brkovic M. Input current shaper using Cuk converter. Proc. Int. Telecommun. Energy Conf., 1992, pp. 532–539. DOI: 10.1109/intlec.1992.268391
  • Simonetti D.S.L., Sebastian J., Uceda J. The discontinuous conduction mode Sepic and CUK power factor preregulators: Analysis and design. IEEE Trans. Ind. Electron., 1997, vol. 44, no. 5, pp. 630–637. DOI: 10.1109/41.633459
  • Spiazzi G., Rosseto L. High-quality rectifier based on coupled-inductor Sepic topology. Proc. IEEE Appl. Power Electron. Conf., 1994, pp. 336–341. DOI: 10.1109/pesc.1994.349712
  • Dos Reis F.S., Sebastian J., Uceda J. Characterization of conducted noise generation for Sepic CUK and Boost converters working as power factor preregulators. Proc. IEEE IECON ‘93, 1993, vol. 2, pp. 965–970. DOI: 10.1109/iecon.1993.339144
  • Guerra Dand Iakovleva E 2019 E3S Web Conf. 140 4013.
  • Zhang H., Yi C., Wei T. Nonlinear Modal Analysis of Transient Interaction Behaviors in SEPIC DC-DC Converters. IET Power Electron., 2017, vol. 10, iss. 10, pp. 1190–1199. DOI: 10.1049/iet-pel.2016.0858
  • Li N. et al. Digital control strategies for DC/DC SEPIC converters towards integration. INSA de Lyon, 2012. English. Available at: https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00760064 (accessed 10.02.2020).
  • Anuradha C., Sakthivel C., Venkatesan T., Chellammal N. Analysis of Non-Isolated Multi-Port Single Ended Primary Inductor Converter for Standalone Applications. Energies, 2018, vol. 11 (3), p. 539. DOI: 10.3390/en11030539
  • Rose J.L., Sankaragomathi B. Design, Modeling, Analysis and Simulation of a SEPIC Converter. Middle-East Journal of Scientific Research, 2016, vol. 24 (7), pp. 2302–2308. Available at: https://www.idosi.org/mejsr/mejsr24(7)16/20.pdf (accessed 27.02.2020).
  • Erickson R.W., Maksimovic D. Fundamentals of Power Electronics. 2001, Boston, MA: Springer US. 912 p.
  • Zhang D. Revised 2013 AN-1484 Designing A SEPIC Converter (Rev. E). Available at: https://www.ti.com/lit/an/snva168e/snva168e.pdf (accessed 27.02.2020).
  • Mohan N., Undeland T.M., Robbins W.P. Power Electronics. Converters, Applications, and Design. Hoboken, N.J., John Wiley & Sons, 1995. 667 p.
  • Al Sakka M., Van Mierlo J., Gualous H. DC/DC Converters for Electric Vehicles, Electric Vehicles. Model-ling and Simulations, Seref Soylu, IntechOpen, 2011. DOI: 10.5772/17048. Available at: https://www.intechopen.com/books/electric-vehicles-modelling-and-simulations/dc-dc-converters-for-electric-vehicles (accessed 27.02.2020).
  • SEPIC Equations and Component Ratings [Electronic Resource]. Maxim Integrated: Technical Docu-ment. 2002. Available at: https://pdfserv.maximintegrated.com/en/an/AN1051.pdf (accessed 01.03.2020).
Еще
Статья научная
SciUp 2024 © 2024 ©