СТІЙКІСТЬ ДВОКОНТУРНИХ СИСТЕМ КЕРУВАННЯ НАПРУГОЮ DC-DC ПЕРЕТВОРЮВАЧА
DOI:
https://doi.org/10.31649/1997-9266-2021-159-6-51-57Ключові слова:
підвищувальний DC-DC перетворювач, регулятор напруги, похибка регулювання, доведення стійкості, теорія сингулярно-вироджених системАнотація
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.
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##
-
PDF
Завантажень: 173
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, згодні з такими умовами:
- Автори зберігають авторське право і надають журналу право першої публікації.
- Автори можуть укладати окремі, додаткові договірні угоди з неексклюзивного поширення опублікованої журналом версії статті (наприклад, розмістити її в інститутському репозиторії або опублікувати її в книзі), з визнанням її первісної публікації в цьому журналі.
- Авторам дозволяється і рекомендується розміщувати їхню роботу в Інтернеті (наприклад, в інституційних сховищах або на їхньому сайті) до і під час процесу подачі, оскільки це сприяє продуктивним обмінам, а також швидшому і ширшому цитуванню опублікованих робіт (див. вплив відкритого доступу).
