Поляков В.Н., Плотников Ю.В. Динамические свойства DC-DC конвектора как элемента устройства аккумулирования энергии в составе регулируемого электропривода переменного тока - Журнал «Электротехнические системы и комплексы»

Аннотация

В статье представлены результаты исследования свойств DC-DC конвертора как элемента устройства аккумулирования энергии, входящего в состав регулируемого электропривода переменного тока, работающего с большим числом включений в час при наличии интенсивных пусковых и тормозных режимов. В качестве элемента аккумулирования энергии использован суперконденсатор, подключенный к звену постоянного тока двухзвенного преобразователя частоты через управляемый реверсивный DC-DC конвертор. Описывается блок-схема регулируемого электропривода. Приводятся принципиальная электрическая схема и схема замещения устройства аккумулирования энергии, а также результаты моделирования процессов в системе «устройство аккумулирования энергии – звено постоянного тока преобразователя частоты» с целью выявления специфических свойств этой системы как объекта управления. В статье проводится подробный анализ реакций системы на управляющее и возмущающее воздействия при различных режимах работы электропривода. В качестве управляющего воздействия используется сигнал напряжения управления для DC-DC преобразователя, возмущающим воздействием для данной системы является ток автономного инвертора напряжения из звена постоянного тока преобразователя частоты. Процессы в системе рассматриваются в трех режимах работы, которые имитирую пуск, торможение и последовательную работу этих режимов в частотно-регулируемом электроприводе. В заключении сформулированы специфические свойства DC-DC конвертора. Представленные результаты исследования раскрывают особенности режимов работы DC-DC конвертора как элемента устройства аккумулирования энергии, сведения о которых могут быть полезны при выборе принципа регулирования, структуры и состава регулируемых координат, а также метода синтеза регуляторов системы автоматического управления устройства аккумулирования энергии.

Ключевые слова

Частотно-регулируемый электропривод, устройство аккумулирования энергии, DC-DC преобразователь, суперконденсатор, результаты моделирования.

Поляков Владимир Николаевич – д-р техн. наук, проф. каф. электропривода и автоматики промышленных установок, Уральский энергетический институт, ФГАОУ ВО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина», г. Екатеринбург, Россия. E-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.. ORCID: http://orcid.org/0000-0003-3365-9752

Плотников Юрий Валерьевич – канд. техн. наук, доц. каф. электропривода и автоматики промышленных установок, Уральский энергетический институт, ФГАОУ ВО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина», г. Екатеринбург, Россия. E-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.. ORCID: http://orcid.org/0000-0001-8394-5998

1. Salomonsson D. and Sannino A. Low-voltage DC distribution system for commercial power systems with sensitive electronic loads, IEEE Trans. Power Del., vol. 22, no. 3, pp. 1620-1627, July 2007.

2. Rajashekara K. Present status and future trends in electric vehicle propulsion technologies, IEEE Trans. Emerging Select. Topics Power Electron., vol. 1, no. 1, pp. 3-7, Mar. 2013.

3. Chan C.C., Bouscayrol A. and Chen K. Electric, Hybrid, and Fuel-Cell Vehicles: Architectures and Modeling, IEEE Trans. Veh. Technol., vol. 59, no. 2, pp. 589-598, 2010.

4. Khaligh and Li Z. Battery, Ultracapacitor, Fuel Cell, and Hybrid Energy Storage Systems for Electric, Hybrid Electric, Fuel Cell, and Plug-In Hybrid Electric Vehicles: State of the Art, IEEE Trans. Veh. Technol., vol. 59, no. 6, pp. 2806-2814, July. 2010.

5. Hegazy O., Van Mierlo J. and Lataire P. Analysis, Modeling, and Implementation of a Multidevice Interleaved DC/DC Converter for Fuel Cell Hybrid Electric Vehicles, Power Electron. IEEE Trans. On, vol. 27, no. 11, pр. 4445-4458, Nov. 2012.

6. Cao J. and Emadi A. A New Battery/UltraCapacitor Hybrid Energy Storage System for Electric, Hybrid, and Plug-In Hybrid Electric Vehicles, IEEE Trans. Power Electron., vol. 27, no. 1, pр. 122-132, 2012.

7. Ortuzar M., Moreno J. and Dixon J. Ultracapacitor-Based Auxiliary Energy System for an Electric Vehicle: Implementation and Evaluation, IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 54, no. 4, pр. 2147-2156, 2007.

8. Allegre A.-L., Bouscayrol A., Delarue P., Barrade P., Chattot E. and El-Fassi S. Energy Storage System With Supercapacitor for an Innovative Subway, IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 57, no. 12, pр. 4001-4012, 2010.

9. Allègre A.-L., Bouscayrol A. and Trigui R. Flexible real-time control of a hybrid energy storage system for electric vehicles, IET Electr. Syst. Transp., vol. 3, no. 3, pр. 79-85, 2013.

10. Szalai T., Heidrich T., Schwalbe U., Endert F. аnd Ivanov S. Decentralized electromotive drive train system in PCIM Europe, 2013.

11. Braslavsky I., Plotnikov Z., Ishmatov F., Polunin. The Estimation of Technical and Economic Efficiency of Using the Supercapacitors in the Hoisting Applications. Proceeding of Symposium on Power Electronics, Electric Drives, Automation and Motion. Ischia (Italy), 2014, рр. 179-183.

Подробности: Опубликовано: 29 декабря 2017 г.; Обновлено: 29 декабря 2017 г.; Просмотров: 1670