скачать PDF

Аннотация

В работе рассматриваются вопросы выбора оптимальных параметров регулятора систем автоматического управления с импульсными преобразователями напряжения с учетом их динамических нелинейностей. Импульсные преобразователи с обратной связью по напряжению являются нелинейными динамическими системами, в которых возможно возникновение нелинейных колебаний при неверном выборе параметров регулятора, что ухудшает качество выходного напряжения. Проектирование таких систем, как правило, ведется с использованием малосигнальных динамических моделей, позволяющих применять методы теории автоматического управления линейными системами, но не позволяющие учесть возможность возникновения нелинейных колебаний. При выборе оптимальных параметров регулятора наряду с линейными динамическими моделями предлагается использовать нелинейные динамические модели импульсных преобразователей напряжения, позволяющие учесть специфические особенности нелинейной динамики систем рассматриваемого класса. В работе на конкретном примере показана проблема линейного подхода к проектированию импульсных систем преобразования электроэнергии. Проведен дополнительный анализ системы с использованием предложенной автором в одной из ранних работ обобщённой математической модели импульсных преобразователей напряжения и выявлены области желаемого режима работы преобразователя в пространстве параметров регулятора. Показана значимость уточнения области оптимальных параметров регулятора с использованием нелинейных динамических моделей. Предложена методика выбора оптимальных параметров регулятора, исключающая возникновение нежелательных динамических режимов работы преобразователя в широком диапазоне изменения сопротивления нагрузки и входного напряжения преобразователя. Представленные результаты получены впервые и могут быть распространены на широкий класс импульсных преобразователей электроэнергии.

Ключевые слова

Шаговый электродвигатель, мостовой преобразователь, двойная инверторная система, автономные инверторы напряжения, векторное управление, сдвоенные инверторы напряжения.

Андриянов Алексей Иванович – канд. техн. наук, доцент, кафедра электронных, радиоэлектронных и электротехнических систем, Брянский государственный технический университет, г. Брянск, Россия. E-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.. ORCID: https://orcid.org/0000-0002-4083-040X.

1. Севернс Р., Блум Г. Импульсные преобразователи постоянного напряжения для систем вторичного электропитания. М.: Энергоатомиздат, 1988. 294 с.

2. Белов Г.А. Теория импульсных преобразователей. Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 2016. 330 с.

3. Мелешин В.И. Транзисторная преобразовательная техника. М.: Техносфера, 2005. 632 с.

4. Нелинейная динамика полупроводниковых преобразователей / Кобзев А.В., Михальченко Г.Я., Андриянов А.И., Михальченко С.Г. Томск: Томск. гос. ун-т систем упр. и радиоэлектроники, 2007. 224 с.

5. Zhusubaliyev Zh.T., Mosekilde E. Bifurcations and chaos in piece-wise-smooth dynamical systems. Singapore: World Scientific Pub Co Inc, 2003. 376 p. doi: 10.1142/5313.

6. High-feedback operation of power electronic converters / Z.T. Zhusubaliyev, E. Mosekilde, A.I. Andriyanov, G.Y. Mikhal’chenko // Electronics. 2013. No. 2. Pp. 113-167. doi: 10.3390/electronics2020113.

7. Instabilities in digitally controlled voltage-mode synchronous buck converter / D. Yu, H.H.C Iu., H. Chen, E. Rodriguez, E. Alarcón, A. El Aroudi // International Journal of Bifurcation and Chaos. 2012. Vol. 22. No. 1. Pp. 1-12. doi: 10.1142/S0218127412500125.

8. Михальченко Г.Я., Михальченко С.Г., Обрусник В.П. Проблемы анализа динамических режимов функционирования устройств силовой электроники модульного типа // Ползуновский вестник. 2012. Т. 3. № 2. С. 107-116.

9. Охоткин Г.П. О бифуркациях периодических движений САР тока с ШИМ-1 и ПИ-РТ // Труды академии электротехнических наук ЧР. 2002. № 1. С. 72-80.

10. Андриянов А.И. Исследование нелинейной динамики импульсных преобразователей напряжения. Брянск: БГТУ, 2016. 187 с.

11. Андриянов А.И., Булохов Н.М. Алгоритмы для бифуркационного анализа обобщенной модели преобразователей постоянного напряжения // Справочник. Инженерный журнал. 2013. № 10. С. 30-39.

12. Andriyanov A.I., Sachenko E.A. Study of nonlinear dynamics in a three-phase transistor controlled rectifier with a PI voltage controller in regeneration mode // Dynamics of Systems, Mechanisms and Machines (Dynamics). IEEE, 2016. Pp. 1-8. doi: 10.1109/Dynamics.2016.7818966.

13. An approach for buck converter pi controller design using stability boundary locus / M.M. Garg, Y.V. Hote, M.K. Pathak, L. Behera // IEEE/PES Transmission and Distribution Conference and Exposition (TD). IEEE, 2018. Pp. 1-5. doi: 10.1109/TDC.2018.8440291.