Preview

Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE)

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Доступ платный или только для Подписчиков

АЛГОРИТМ НЕСИММЕТРИЧНОГО УПРАВЛЕНИЯ СИЛОВЫМИ ТРАНЗИСТОРАМИ В ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ С ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫМ РЕЗОНАНСНЫМ ИНВЕРТОРОМ ДЛЯ СОЛНЕЧНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

https://doi.org/10.15518/isjaee.2017.10-12.014-023

Полный текст:

Аннотация

Проектирование преобразователей постоянного напряжения (ППН) с оптимальными параметрами является сложной задачей.  В теоретической части статьи приведена принципиальная схема силовой части рассматриваемого мостового ППН, а также описан принцип работы этой части ППН с последовательным резонансным инвертором для солнечных электростанций. С помощью временных диаграмм объяснены особенности симметричного и несимметричного управления силовыми транзисторами преобразователя, а также приведены характеристики, позволяющие сравнить два способа управления.  Для управления резонансными ППН существует большое количество аналоговых контроллеров на серийных микросхемах, но они предназначены только для реализации симметричного управления. В работе предложена схема реализации на дискретных компонентах алгоритма несимметричного управления транзисторами последовательного резонансного инвертора в виде виртуальной модели в среде Matlab-Simulink. На данный момент несимметричный способ управления описан только в одной иностранной работе, в которой приведены осциллограммы тока резонансного контура и управляющих напряжений на затворах MOSFET-транзисторов преобразователя, а также блок-схема системы управления. Таким образом, описанный в данной статье алгоритм несимметричного управления является оригинальным, а результаты исследования – новыми по сравнению с существующими мировыми практиками. В экспериментальной части статьи приведены результаты моделирования (переходный процесс, установившийся режим, внешние характеристики, зависимости для КПД преобразователя). Полученные характеристики согласуются с результатами теоретических расчётов, представленных в предыдущих работах авторов.

 

 

Об авторах

А. В. Серебрянников
Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова
Россия

канд. техн. наук, доцент, кафедры промышленной электроники 



Г. В. Малинин
Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова
Россия
канд. техн. наук, доцент, кафедры промышленной электроники


Список литературы

1. Huang, Yung-Fu. Series resonant type soft-switching grid-connected single-phase inverter employing discontinuous-resonant control applied to photovoltaic AC module [Text] / Yung-Fu Huang, Yoshihiro Konishi, Wan-Ju Ho // Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC), Twenty-Sixth Annual IEEE. – 2011. – P. 989–994.

2. Lee, S.S. Double-series Resonant Inverter-fed Voltage Multiplier Based High-voltage DC-DC Converter [Text] / S.S. Lee, S. Iqbal, M. Kamarol // Electric Power Components and Systems. − 2013. − Vol. 41. − Iss. 15. − P. 1518–1535.

3. Jain, P. A near-zero current-switching series resonant inverter using GTOs / P. Jain, F.P. Dawson, S.B. Dewan [Text] // IEEE Transactions on Industrial Electronics. − 1992. − Vol. 39. − Iss. 4. − P. 351–358.

4. Barragan, L.A. Efficiency optimization in ZVS series resonant inverters with asymmetrical voltage-cancellation control [Text] / L.A. Barragan [et al.] // IEEE Transactions on Power Electronics. − 2005. − Vol. 20. − Iss. 5. − PP. 1036–1044.

5. Lucía, O. Efficiency-Oriented Design of ZVS Half-Bridge Series Resonant Inverter With Variable Frequency Duty Cycle Control [Text] / O. Lucía [et al.] // IEEE Transactions on Power Electronics. − 2010. − Vol. 25. − Iss. 7. − P. 1671–1674.

6. Grajales, L. Control system design and small-signal analysis of a phase-shift-controlled series-resonant inverter for induction heating [Text] / L. Grajales, F.C. Lee // Power Electronics Specialists Conference, 1995 (PESC'95 Record.), 26th Annual IEEE. − 1995. − Vol. 1. − P. 450–456.

7. Hu, J. Power Control of Asymmetrical Frequency Modulation in a Full-Bridge Series Resonant Inverter [Text] / J. Hu [et al.] // IEEE Transactions on Power Electronics. − 2015. − Vol. 30. − Iss. 12. − P. 7051–7059.

8. Garcia-Rodriguez, L.A. Analysis, modeling and control of an interleaved isolated boost series resonant converter for microinverter applications [Text] / L.A. Garcia-Rodriguez [et al.] // 2016 IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC). − 2016. − P. 362–369.

9. Sepahvand, A. Voltage regulation and efficiency optimization in a 100 MHz series resonant DC-DC converter [Text] / A. Sepahvand [et al.] // 2015 IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC). − 2015. − P. 2097–2103.

10. Jang, J. Current mode control for LLC series resonant DC-to-DC converters [Text] / J. Jang [et al.] // 2011 Twenty-Sixth Annual IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC). − 2011. − P. 21–27.

11. Jang, J. Current Mode Control for LLC Series Resonant DC-to-DC Converters [Text] / J. Jang, S.K. Pidaparthy, B. Choi // Energies. − 2015. − No. 8. − P. 6098–6113.

12. Белов, Г.А. Анализ режимов преобразователя постоянного напряжения с последовательным резонансным инвертором при прерывистом токе в контуре [Текст] / Г.А. Белов // Практическая силовая электроника. − 2016. − № 1 (61). − С. 29–38.

13. Белов, Г.А. Анализ и расчёт характеристик установившегося режима в преобразователе постоянного напряжения с последовательным резонансным инвертором [Текст] / Г.А. Белов, А.В. Серебрянников, А.А. Павлова // Практическая силовая электроника. − 2015. − № 4 (60). − С. 15–25.

14. Pantic, Z. ZCS LCC-Compensated Resonant Inverter for Inductive-Power-Transfer Application [Text] / Z. Pantic, S. Bai, S.M. Lukic // IEEE Transactions on Industrial Electronics. − 2011. − Vol. 58. − Iss. 8. − P. 3500–3510.

15. Tomasin, P. A novel topology of zero-current-switching voltage-source PWM inverter for high-power applications [Text] / P. Tomasin // IEEE Transactions on Power Electronics. − 1998. − Vol. 13. − Iss. 1. − P. 186– 193.

16. Lippincott, A.C. A capacitor-charging power supply using a series-resonant topology, constant on-time/variable frequency control, and zero-current switching [Text] / A.C. Lippincott, R.M. Nelms // IEEE Transactions on Industrial Electronics. − 1991. − Vol. 38. − No. 6. − P. 438–447.

17. Viriya, P. Analysis of Two Continuous Control Regions of Conventional Phase Shift and Transition Phase Shift for Induction Heating Inverter under ZVS and NON-ZVS Operation [Text] / P. Viriya, N. Yongyuth, K. Matsuse // IEEE Transactions on Power Electronics. − 2008. − Vol. 23. − Iss. 6. − P. 2794–2805.

18. Ishikawa, H. A novel soft-switched PWM current source inverter with voltage clamped circuit [Text] / H. Ishikawa, Y. Murai // IEEE Transactions on Power Electronics. − 2000. − Vol. 15. − Iss. 6. − P. 1081–1087.

19. Nakaoka, M. A phase-difference angle control-mode PWM high-frequency resonant inverters using static induction-transistors and-thyristors [Text] / M. Nakaoka [et al.] // 1987 IEEE Power Electronics Specialists Conference. − 1987. − P. 674–681.

20. Zhongming, Ye. A Full-Bridge Resonant Inverter With Modified Phase-Shift Modulation for High-Frequency AC Power Distribution Systems [Text] / Ye Zhongming, K. Jain Praveen, C. Sen Paresh // IEEE Transactions on Industrial Electronics. − 2007. − Vol. 54. − Iss. 5. − P. 2831–2845.

21. Zheng, S. Modeling and Digital Control of a Phase-Controlled Series-Parallel Resonant Converter / S. Zheng, D. Czarkowski // IEEE Transactions on Industrial Electronics. − 2007. − Vol. 54. − Iss. 2. − P. 707–715.

22. Asa, E. Asymmetrical Duty-Cycle and Phase-Shift Control of a Novel Multiport CLL Resonant Converter / E. Asa [et al.] // IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics. − 2015. − Vol. 3. − Iss. 4. − P. 1122–1131.


Для цитирования:


Серебрянников А.В., Малинин Г.В. АЛГОРИТМ НЕСИММЕТРИЧНОГО УПРАВЛЕНИЯ СИЛОВЫМИ ТРАНЗИСТОРАМИ В ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ С ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫМ РЕЗОНАНСНЫМ ИНВЕРТОРОМ ДЛЯ СОЛНЕЧНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ. Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE). 2017;(10-12):14-23. https://doi.org/10.15518/isjaee.2017.10-12.014-023

For citation:


Serebryannikov A.V., Malinin G.V. THE ALGORITHM FOR ASYMMETRIC CONTROL OF THE POWER TRANSISTORS IN THE DC-DC CONVERTER WITH SERIES-RESONANT INVERTER FOR SOLAR POWER PLANTS. Alternative Energy and Ecology (ISJAEE). 2017;(10-12):14-23. (In Russ.) https://doi.org/10.15518/isjaee.2017.10-12.014-023

Просмотров: 316


ISSN 1608-8298 (Print)