Системи керування коректором коефіцієнта потужності з квазірезонансним імпульсним перетворювачем

Степенко, С. А.

Головна сторінка IRChNUT
→
ДИСЕРТАЦІЇ ТА АВТОРЕФЕРАТИ
→
Технічні науки
→
05.09.03 – електротехнічні комплекси та системи
→
Перегляд матеріалів

dc.contributor.author	Степенко, С. А.
dc.date.accessioned	2017-12-14T12:50:52Z
dc.date.available	2017-12-14T12:50:52Z
dc.date.issued	2015
dc.identifier.uri	http://ir.stu.cn.ua/123456789/15540
dc.description	Степенко, С. А. Системи керування коректором коефіцієнта потужності з квазірезонансним імпульсним перетворювачем : дис. ... канд. техн. наук : 05.09.03 / С. А. Степенко. - Чернігів, 2015. - 160 с.	en_US
dc.description.abstract	Робота присвячена вирішенню актуального науково-технічного завдання вдосконалення коректорів коефіцієнта потужності (ККП), а саме – підвищення їх енергоефективності шляхом розробки та налагодження систем керування (СК) ККП з квазірезонансними імпульсними перетворювачами, що перемикаються при нульовому струмі (КРІП-ПНС). Запропоновано використання КРІП-ПНС з паралельним резонансним контуром як силової частини двоконтурних ККП, що, на відміну від класичних імпульсних перетворювачів (ІП), забезпечує високий ККД (понад 95%) при високій якості вхідного струму (THD = 5-8%). Розроблено еквівалентну структурну схему та дискретну динамічну модель ККП на основі КРІП-ПНС, де враховано вплив резонансного контуру на вхідний струм і дискретність дії сигналів у СК. Отримано дискретні передавальні функції ККП з головним контуром напруги (ГКН) та головним контуром струму (ГКС), які дозволяють досліджувати енергоефективність ККП та вплив резонансного контуру на якість корекції. Запропонована структура та методика розрахунку коефіцієнтів дискретно-неперервного рекурсивного фільтру, застосування якого забезпечує процес кінцевої тривалості при встановленні заданого струму. Запропоновано умови вибору амплітуди пилоподібної опорної напруги, при якій забезпечується необхідний запас субгармонічної стійкості. При побудові ККП на основі КРІП-ПНС перевагу слід віддавати структурі з ГКС без квадратора і дільника, де відсутнє спотворення еталонного струму (похибка регулювання по струму 10–4 А). При аналогічних умовах ККП на основі ІП з ШІМ і ККП на основі КРІП-ПНС з ЧІМ мають коефіцієнти гармонічних спотворень THD = 8...10%. Найкраща якість вхідного струму забезпечена при гістерезисному керуванні (THD = 3%). Однак цей метод складніше у практичній реалізації. Коефіцієнти потужності в усіх структурах понад 0,99, а спектри вхідного струму відповідають вимогам ІЕС 61000-3-2 для обладнання класу А. Отримані результати можна застосувати при розробці нових випрямлячів середньої потужності. Особливо перспективним є застосування ККП на основі КРІП-ПНС в електротехнічних системах і комплексах, де критичними є масогабаритні показники, зокрема, в галузях літакобудування та суднобудування.	en_US
dc.language.iso	uk	en_US
dc.publisher	Чернігів	en_US
dc.subject	енергоефективність	en_US
dc.subject	корекція коефіцієнта потужності	en_US
dc.subject	квазірезонансний імпульсний перетворювач	en_US
dc.subject	двоконтурна система керування	en_US
dc.subject	коефіцієнт гармонічних спотворень	en_US
dc.subject	энергоэффективность	en_US
dc.subject	коррекция коэффициента мощности	en_US
dc.subject	квазирезонансный импульсный преобразователь	en_US
dc.subject	двухконтурная система управления	en_US
dc.subject	коэффициент гармонических искажений	en_US
dc.subject	energy efficiency	en_US
dc.subject	power factor correction	en_US
dc.subject	quasi-resonant pulse converter	en_US
dc.subject	dual-loop control system	en_US
dc.subject	total harmonic distortion	en_US
dc.title	Системи керування коректором коефіцієнта потужності з квазірезонансним імпульсним перетворювачем	en_US
dc.title.alternative	Системи керування коректором коефіцієнта потужності з квазірезонансним імпульсним перетворювачем	en_US
dc.title.alternative	Control systems of the power factor corrector with quasiresonant pulse converter.	en_US
dc.description.abstractalt1	Работа посвящена решению актуального научно-технического задания усовершенствования корректоров коэффициента мощности (ККМ), а именно – повышения их энергоэффективности путем разработки и отладки систем управления ККМ с квазирезонансными импульсными преобразователями, переключаемыми при нулевом токе (КРИП-ПНТ). Предложено использование КРИП-ПНТ с параллельным резонансным контуром в качестве силовой части двухконтурных ККП, что, в отличие от классических импульсных преобразователей (ИП), позволяют обеспечить высокий КПД (более 95%) при высоком качестве входного тока (THD = 5-8%). В КРИП-ПНТ влияние резонансного контура на величину входного тока является наиболее заметным при снижении нагрузки и приводит к потере устойчивости системы управления. Для устранения структурной неустойчивости необходимо производить коррекцию коэффициента усиления КРИП-ПНТ как звена системы управления ККП, когда скважность импульсов регулирования γ>0,5. Разработана эквивалентная структурная схема и соответствующая ей дискретная динамическая модель ККМ на основе КРИП-ПНТ, в которой учитывается влияние резонансного контура на входной ток, а также дискретность действия сигналов в системе управления. Получены соответствующие дискретные передаточные функции двухконтурных систем управления ККМ на основе КРИП-ПНТ с главным контуром напряжения (ГКН) и главным контуром тока (ГКТ), которые позволяют в дальнейшем исследовать энергоэффективность систем ККМ и анализировать влияние резонансного контура на качество коррекции. Предложена структура и методика расчета коэффициентов дискретно-непрерывного рекурсивного фильтра, применение которого позволит обеспечить процесс конечной длительности при установлении заданного значения тока. На основе анализа субгармонической устойчивости двухконтурных ККМ были предложены условия выбора амплитуды опорного пилообразного напряжения, при которой обеспечивается необходимый запас субгармонической устойчивости. При построении ККМ на основе КРИП-ПНТ предпочтение следует отдавать структуре с ГКТ без квадратора и делителя, где отсутствует искажение эталонного тока (статическая погрешность регулирования по току 10-4 А). Регулятор в цепи тока должен настраиваться на конечную длительность процессов, а также иметь астатизм первого порядка. Выполнение этих условий позволяет минимизировать погрешность регулирования и приближает входной ток по форме к эталонному току. По результатам моделирования при аналогичных условиях ККМ на основе ИП с ШИМ и ККМ на основе КРИП-ПНТ с ЧИМ имеют коэффициенты гармонических искажений THD = 8...10%. Наилучшее качество входного тока обеспечивается при гистерезисном управлении (THD = 3%). Однако этот метод намного сложнее в практической реализации, поскольку требует использования высокоточных датчиков и системы управления с быстродействующими вычислительными блоками большой разрядности. Коэффициенты мощности для всех исследуемых структур ККП соответствуют требованиям (более 0,99), а спектры входного тока удовлетворяют требованиям международного стандарта IEC 61000-3-2 для оборудования класса А. Полученные в диссертационной работе результаты исследований систем управления ККМ могут быть успешно применены при разработке новых высокоэффективных выпрямителей переменного напряжения средней мощности. Особенно перспективным является применение ККМ на основе КРИП-ПНТ в электротехнических системах и комплексах, где критичными являются массогабаритные показатели, в частности, в области самолетостроения и судостроения.	en_US
dc.description.abstractalt2	The work is devoted to solving the actual scientific and technical problem of improving the power factor correctors (PFC) – namely, increasing their energy efficiency by developing and establishing control systems with quasiresonant pulse converters, switching at zero current (QRPC-ZCS). The use of QRPC-ZCS with parallel resonant circuit as the power stage of the PFC, unlike classical pulse converters (PC), allowing for high efficiency (over 95%) with a high quality input current (THD = 5-8%). The equivalent block diagram and corresponding discrete dynamic model have been developed, which take into account the influence of resonant circuit on the input current, and the discretion of the signal in the control system. The structure and method of calculating the coefficients of discrete-continuous recursive filter, the use of which will provide the finite length of the processes was proposed. In the construction of the PFC based on QRPC-ZCS (frequencies in MHz range) the structure with main current loop without squarer and a divider should be preferred, where there is no distortion of the reference current (static current regulation error of 10–4 A). The current regulator must be adjusted on the finite length of the processes. The fulfilment of this condition minimizes the error of regulation that approximates the input current to the reference form. The results of simulation show that under similar conditions the PFCs with classical PC and with QRPC-ZCS have harmonic distortion THD = 8...10%. The best quality is provided with input current hysteresis control (THD = 3%). However, this method is difficult to implement in practice, because it requires the use of high-precision sensors and has a wide switching frequency band. Power factor in all structures received over 0.99, the input current spectrum satisfy the requirements of the IEC 61000-3-2 for Class A. The results of research can be applied in the development of new high voltage rectifiers for average power. Particularly promising is the use of PFC with QRPC-ZCS in electrical systems and complexes, which are critical for overall dimensions and mass, particularly in the fields of aircraft construction and shipbuilding.	en_US