СТІЙКІСТЬ ДВОКОНТУРНИХ СИСТЕМ КЕРУВАННЯ НАПРУГОЮ DC-DC ПЕРЕТВОРЮВАЧА

Автор(и)

  • С. М. Пересада Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»
  • Є. О. Ніконенко Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»
  • С. М. Ковбаса Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»
  • О. В. Стаценко Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

DOI:

https://doi.org/10.31649/1997-9266-2021-159-6-51-57

Ключові слова:

підвищувальний DC-DC перетворювач, регулятор напруги, похибка регулювання, доведення стійкості, теорія сингулярно-вироджених систем

Анотація

Розглянуті питання розробки та дослідження двоконтурних систем керування напругою ланки постійного струму підвищувальних DC-DC перетворювачів, які мають суттєво нелінійну і немінімально-фазову математичну модель. Обґрунтовано метод аналізу класичних систем керування підвищувальними DC-DC перетворювачами, які є аналогічними до систем векторно-керованих електроприводів, в яких регулятор швидкості замінюється на регулятор напруги ланки постійного струму.

Показано, що за умови розділення у часі процесів керування вхідним струмом і напругою ланки постійного струму DC-DC перетворювача можна розглядати динаміку системи керування зниженого порядку на основі теорії сингулярно-вироджених систем. Водночас доведено, що динаміка системи зниженого порядку за умови дії підпорядкованого алгоритму керування є локально (асимптотично) стійкою. Визначено, що умови розділення процесів регулювання у часі є аналогічними для систем підпорядкованого лінеаризуючого керування з пропорційним або пропорційно-інтегральним регулятором напруги. Розділення процесів керування у часі досягається, коли внутрішній контур регулювання струму є набагато швидшим за зовнішній контур регулювання напруги.

Проведене методом математичного моделювання дослідження свідчить, що за умови розділення процесів регулювання вхідного струму і напруги ланки постійного струму у часі динаміка системи керування вихідною напругою DC-DC перетворювача повного порядку наближається до динаміки системи керування зниженого порядку. Алгоритм керування має типову структуру сучасних керованих перетворювачів, які застосовуються для керування напругою в гібридних джерелах живлення електричних транспортних засобів. Аналіз результатів математичного моделювання показав, що в досліджуваному підвищувальному DC-DC перетворювачі вплив опору індуктивності вхідного кола на стійкість та показники якості регулювання напругою ланки постійного струму є несуттєвим.

Біографії авторів

С. М. Пересада, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

д-р техн. наук, професор, завідувач кафедри автоматизації електромеханічних систем та електроприводу

Є. О. Ніконенко, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

аспірант кафедри автоматизації електромеханічних систем та електроприводу

С. М. Ковбаса, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

д-р техн. наук, доцент, доцент кафедри автоматизації електромеханічних систем та електроприводу

О. В. Стаценко, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

канд. техн. наук, доцент, доцент кафедри автоматизації електромеханічних систем та електроприводу

Посилання

A. Yazdani, and R. Iravani, Voltage-sourced converters in power systems, Hoboken, NJ, USA: John Wiley & Sons, 2010.

V. A. Caliskan, O. C. Verghese, and A. M. Stankovic, “Multifrequency averaging of DC/DC converters,” in IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 14, no. 1, pp. 124-133, Jan. 1999. https://doi.org/10.1109/63.737600 .

K. L. Shenoy, C. G. Nayak, and R. Mandi, “State space analysis of boost DC/DC converter with voltage mode control,” AIP Conference Proceedings, AIP Publishing, vol. 1859, no. 1, 2017, pp. 1-7. https://doi.org/10.1063/1.4990215 .

M. Forouzesh, Y. Pp. Siwakoti, S. A. Gorji, F. Blaabjerg, and B. Lehman, “Step-up DC-DC converters: A comprehensive review of voltage-boosting techniques, topologies, and applications,” in IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 32, no. 12, pp. 9143-9178, dec. 2017. https://doi.org/10.1109/TPEL.2017.2652318 .

S. Peresada, S. Kovbasa, D. Pristupa, D. Pushnitsyn, and Y. Nikonenko, “Nonlinear control of voltage source AC-DC and DC-DC boost converters,” Bulletin of National Technical University Kharkiv Polytechnic Institute. Problems of Automated Electrodrives. Theory and Practice. Power Electronics and Energy Efficiency, Kharkiv, no. 27, pp. 84-88, 2017.

P. V. Kokotović, H. K. Khalil, and J. O’Reilly, Singular perturbation methods in control: analysis and design. London, Orlando: Academic Press, 1986.

С. М. Пересада, С. Н. Ковбаса, Є. О. Ніконенко, і С. В. Божко, «Концепція експериментального дослідження електромеханічних систем електричних транспортних засобів з гібридними джерелами живлення,» Технічна електродинаміка, № 5, вересень/жовтень, c. 55-60, 2018. https://doi.org/15407/techned2018.05.057.

S. Peresada, Y. Nikonenko, S. Kovbasa, A. Kuznietsov, and D. Pushnitsyn, “Rapid prototyping station for batteries-supercapacitors hybrid energy storage systems,” in IEEE 39th International Conference on Electronics and Nanotechnology (ELNANO), Kyiv, Ukraine, April 16-18, pp. 826-831, 2019. https://doi.org/10.1109/ELNANO.2019.8783731.

##submission.downloads##

Переглядів анотації: 162

Опубліковано

2021-12-24

Як цитувати

[1]
С. М. Пересада, Є. О. Ніконенко, С. М. Ковбаса, і О. В. Стаценко, «СТІЙКІСТЬ ДВОКОНТУРНИХ СИСТЕМ КЕРУВАННЯ НАПРУГОЮ DC-DC ПЕРЕТВОРЮВАЧА», Вісник ВПІ, вип. 6, с. 51–57, Груд. 2021.

Номер

Розділ

Енергетика, електротехніка та електромеханіка

Метрики

Завантаження

Дані завантаження ще не доступні.

Статті цього автора (авторів), які найбільше читають