Купить (120 RUB)
|сгенерировать QR код
Открытый доступ
Доступ платный или только для Подписчиков
Энергоэффективный сумматор мощности альтернативных источников электрической энергии на основе повышающих конденсаторных dc-dc преобразователей
https://doi.org/10.15518/isjaee.2024.01.051-061
Аннотация
Предложен новый принцип построения энергоэффективных и малогабаритных конденсаторных DC-DC преобразователей способных выполнить не только функцию преобразования выходного напряжения нескольких различных по выходным параметрам альтернативных источников постоянного напряжения, имеющих общую заземленную шину, но и обеспечить сложение их мощностей в общей нагрузке. Предложен принцип многотактного построения СПКП, обеспечивающий дополнительное улучшение их массогабаритных показателей в условиях увеличенной мощности альтернативных источников. Показано, что эффект достигается кратным увеличением частоты преобразования отдельных модулей СПКП и практическим исключением громоздкого выходного конденсатора благодаря резкому уменьшению и кратному увеличению частоты первой гармоники суммарного выходного тока. Получены аналитические выражения, позволяющие произвести расчет параметров реактивных элементов СПКП, произвести анализ и количественную оценку их коэффициента полезного действия.
Об авторах
Л. Г. Зотов
Новосибирский государственный технический университет
Россия
Россия
Зотов Леонид Григорьевич - д.т.н., профессор кафедры теоретических основ радиотехники,
630073, Новосибирск, пр. К. Маркса, 20
И. М. Большаков
Новосибирский государственный технический университет
Россия
Россия
Большаков Иван Михайлович - аспирант кафедры теоретических основ радиотехники,
630073, Новосибирск, пр. К. Маркса, 20
Список литературы
1. . Hou, G., Xu, L., Taherian, H., Jiang, W., Song, Y. Performance analysis of a hybrid solar-hydrogenretired EV batteries (REVB) energy system with thermal-electrical loops / G. Hou, L. Xu, H. Taherian // International Journal of Hydrogen Energy. – 2023. – Vol. 48, iss. 72. – P. 27827-27840.
2. . Bartolucci, L., Cennamo, E., Cordiner, S., Mulone, V., Pasqualini, F., Boot, M.A. Digital twin of a hydrogen Fuel Cell Hybrid Electric Vehicle: Effect of the control strategy on energy efficiency / L. Bartolucci, E. Cennamo, S. Cordiner, V. Mulone, F. Pasqualini, M.A. Boot // International Journal of Hydrogen Energy. – 2023. – Vol. 48, iss. 54. – P. 20971-20985.
3. . Ancona, M.A., Catena, F. Ferrari, F. Optimal design and management for hydrogen and renewables based hybrid storage micro-grids / M.A. Ancona, F. Catena, F. Ferrari // International Journal of Hydrogen Energy. – 2023. – Vol. 48, iss. 54. – P. 20844-20860.
4. . Torgaeva, D.S., Kabirov, V.A., Semenov, V.D., Akhtyrskiy, K.A., Otto, A.I. Construction of continuous simulation models of pulse converters of spacecraft electrical power systems with hydrogen energy storage / D.S. Torgaeva, V.A. Kabirov, V.D. Semenov, K.A. Akhtyrskiy, A.I. Otto // International Journal of Hydrogen Energy. – 2023. – Vol. 48, iss. 49. – P. 18918- 18929.
5. . Bovo, A., Poli, N., Trovò, A., Marini, G., Guarnieri, M. Hydrogen energy storage system in a Multi‒Technology Microgrid: technical features and performance / A. Bovo, N. Poli, G. Marini, M. Guarnieri // International Journal of Hydrogen Energy, 2023. – Vol. 48, iss. 32. – P. 12072-12088.
6. . Özdoğan, E., Hüner, B., Süzen, Y.O., Eşiyok, T., Uzgören, İ.N., Kıstı, M., Uysal, S., Selçuklu, S.B., Demir, N., Kaya, M.F. Effects of tank heating on hydrogen release from metal hydride system in VoltaFCEV Fuel Cell Electric Vehicle / E. Özdoğan, B. Hüner, Y.O. Süzen, T. Eşiyok, İ.N. Uzgören, M. Kıstı, S. Uysal, S.B. Selçuklu, N. Demir, M.F. Kaya // International Journal of Hydrogen Energy. – 2023. – Vol. 48, iss. 18. – P. 6811-6823.
7. . Bahri, R., Zeynali, S., Nasiri, N., Keshavarzi, M.R., Economic-environmental energy supply of mobile base stations in isolated nanogrids with smart plug-in electric vehicles and hydrogen energy storage system / R. Bahri, S. Zeynali, N. Nasiri, M.R. Keshavarzi // International Journal of Hydrogen Energy. – 2023. – Vol. 48, iss. 10. – P. 3725-3739.
8. . Boretti, A. High-efficiency internal combustion engine for hybrid hydrogen-electric locomotives / A. Boretti // International Journal of Hydrogen Energy. – 2023. – Vol. 48, iss. 4. – P. 1596-1601.
9. . Ачитаев, А., Суворов, А., Илюшин, П., Волкова, И., Кан, К., Суслов, К. Повышение срока службы электролизера AC-DC преобразователя, работающего в условиях офшорной ветроэнергетической установки / А. Ачитаев, А. Суворов, П. Илюшин, И. Волкова, К. Кан, К. Суслов // Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE). – 2023. – № 3. – С. 30-48.
10. . Елистратов В.В., Денисов Р.С. Развитие изолированных энергосистем на основе возобновляемых источников энергии и водородного аккумулирования / В.В. Елистратов, Р.С. Денисов // Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE– 2023. – №1. – С. 12-22.
11. . Vietze, M., Weiland, S. System analysis and requirements derivation of a hydrogen-electric aircraft powertrain / M. Vietze, S. Weiland // International Journal of Hydrogen Energy. – 2022. – Vol. 47, iss. 91. – P. 38793-38810.
12. . Teimouri, A., Kabeh, K.Z., Changizian, S., Ahmadi, P., Mortazavi, M. Comparative lifecycle assessment of hydrogen fuel cell, electric, CNG, and gasoline-powered vehicles under real driving conditions / A. Teimouri, K.Z. Kabeh, S. Changizian, P. Ahmadi, M. Mortazavi // International Journal of Hydrogen Energy. – 2022. – Vol. 47, iss. 89. – P. 37990-38002.
13. . Hossain, M.B., Islam, M.R., Muttaqi, K.M., Sutanto, D., Agalgaonkar, A.P. Modeling and performance analysis of renewable hydrogen energy hub connected to an ac/dc hybrid microgrid / M.B. Hossain, M.R. Islam, K.M. Muttaqi, D. Sutanto, A.P. Agalgaonkar // International Journal of Hydrogen Energy. – 2022. – Vol. 47, iss. 66. – P. 28626-28644.
14. . Lin, R., Zhao, Y., Wu, B. Toward a hydrogen society: Hydrogen and smart grid integration / R. Lin, Y. Zhao, B. Wu, // International Journal of Hydrogen Energy. – 2020. – Vol. 45, iss. 39. – P. 20164-20175.
15. . Нефедкин С.И., Барсуков А.О., Мозгова М.И., Шичков М.С., Климова М.А. Автономное энергоснабжение с использованием ветроэнергетического комплекса и водородного аккумулирования энергии / С.И. Нефедкин, А.О. Барсуков, М.И. Мозгова, М.С. Шичков, М.А. Климова // Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE). – 2019. – № 16-18. – С. 12-26.
16. . Шульга, Р.Н., Путилова, И.В. Мультиагентные системы постоянного тока с использованием ВИЭ и водородных топливных элементов / Р.Н. Шульга, И.В. Путилова // Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE). – 2019. – № 4-6. – С. 65-82.
17. . Манусов, В.З., Хасанзода, Н. Оптимизация энергоэффективности ветровых ресурсов Дальнего Востока на основе алгоритма роевого интеллекта / В.З. Манусов, Н. Хасанзода // Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE). – 2018. – № 19-21. – С. 12-22.
18. . Зотов, Л.Г. Энергоэффективный конденсаторный DC-DC преобразователь для автономной системы электроснабжения / Л.Г. Зотов, И.М. Большаков // Вестник Ивановского государственного энергетического университета. – 2023. – № 4. – С. 70-76.
19. . Wang, Y., Rong, Z., Sun, Z., Guan, Y., Han, S., Xu, D. Analysis and Implementation of a Transformerless Interleaved ZVS High-Step-Down DC-DC Converter / Y. Wang, Z. [Rong, Z. Sun, Y. Guan, S. Han, D. Xu // IEEE Transactions on Power Electronics. – 2023. – Vol. 38, no. 11. – P. 13484-13495.
20. . Ellis, N. M., Amirtharajah, R. Large Signal Analysis on Variations of the Hybridized Dickson Switched-Capacitor Converter / N. M. Ellis, R. Amirtharajah // IEEE Transactions on Power Electronics. – 2022. – Vol. 37, no. 12. – P. 15005-15019.
21. . Li, Y., Wei, M., Lyu, X., Ni, Z., Cao, D. Analysis and Design of High-Efficiency Modular Multilevel Resonant DC-DC Converter / Y. Li, M. Wei, X. Lyu, Z. Ni, D. Cao // IEEE Open Journal of Power Electronics. – 2022. – Vol. 3. – P. 755-771.
22. . Ye, Z., Lei, Y., Pilawa-Podgurski, R. C. N. The Cascaded Resonant Converter: A Hybrid SwitchedCapacitor Topology With High Power Density and Efficiency / Z. Ye, Y. Lei, R. C. N. Pilawa-Podgurski // IEEE Transactions on Power Electronics. – 2020. – Vol. 35, no. 5. – P. 4946-4958.
23. . Sun, R.Y., Webb, S., Liu, Y.-F. Flying capacitor design considerations for a 48-to-12 V, 35 a split-phase dickson SC converter / R.Y. Sun, S. Webb, Y.-F. Liu // Chinese Journal of Electrical Engineering. – 2020.– Vol. 6, no. 4. – P. 28-41.
24. . Krstic, M., Eren, S., Jain, P. Analysis and Design of Multiphase, Reconfigurable Switched-Capacitor Converters / M. Krstic, S. Eren, P. Jain // IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics. – 2020. – Vol. 8, no. 4. – P. 4046-4059.
25. . Зотов, Л.Г. Энергоэффективные устройства и системы силовой электроники на основе структур с переключаемыми конденсаторами: монография / Л. Г. Зотов. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2020. – 403 с.
26. . Zotov, L. G., Razinkin, V. P., Atuchin, V. V. Controllable electronic transformer based on the resonance structure with switching capacitor for lowrise buildings residential area power supply stabilization systems / L. G. Zotov, V. P. Razinkin, V. V. Atuchin // International Journal of Electrical Power and Energy Systems. – 2017. – Vol. 91. – P. 117–120.
27. . Veprikov, A. A., Glukhov, A. A. Problems of Operating Industrial DC Power Sources in Parallel Connection / A.A. Veprikov, A.A. Glukhov // 2020 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus). – 2020. – P. 1339-1343.
28. . Rabkowski, J. Parallel-connected current source rectifiers as the input stage of the off-board EV battery charger / J. Rabkowski // 2020 IEEE 14th International Conference on Compatibility, Power Electronics and Power Engineering (CPE-POWERENG). – 2020. – P. 538-543.
29. . Zolfaghari, M., Nurmanova, V., Bagheri, M., Gharehpetian, G. B. Adaptive Gain-Regulatingbased Control of Parallel-Connected Γ-Z-Source Power Converters in Hybrid Microgrids / M. Zolfaghari, V. Nurmanova, M. Bagheri, G. B. Gharehpetian // 2020 9th International Conference on Renewable Energy Research and Application (ICRERA). – 2020. – P. 321-325.
30. . Wang, S., Liu, J., Liu, Z., Wu, T., Liu, B. Efficiency-based optimization of steady-state operating points for parallel source converters in stand-alone power system, / S. Wang, J. Liu, Z. Liu, T. Wu, B. Liu //2016 IEEE 8th International Power Electronics and Motion Control Conference (IPEMC-ECCE Asia. – 2016. – P. 163-170.
Рецензия
Для цитирования:
Зотов Л.Г., Большаков И.М. Энергоэффективный сумматор мощности альтернативных источников электрической энергии на основе повышающих конденсаторных dc-dc преобразователей. Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE). 2024;(1):51-61. https://doi.org/10.15518/isjaee.2024.01.051-061
For citation:
Zotov L.G., Bolshakov I.M. Еnergy-efficient power summator of alternative power sources based on step-up capacitor dc-dc converters. Alternative Energy and Ecology (ISJAEE). 2024;(1):51-61. (In Russ.) https://doi.org/10.15518/isjaee.2024.01.051-061
Просмотров:
172
Послать статью по эл. почте 