Input Current Quality Parameters Analysis of Modular AC-DC SEPIC Charger Based on Double Fourier Series

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorVerbytskyi, Ie. V.
dc.date.accessioned2020-05-14T15:29:02Z
dc.date.available2020-05-14T15:29:02Z
dc.date.issued2019
dc.description.abstractenReview of AC chargers topologies with active power factor correction are considered in the paper. Single and double-stage charger topologies are highlighted and the feasibility of using the first group of converters is substantiated because of its smaller size and simpler structure. Among single-stage converters, the advantages of modular converters based on SEPIC topologies are emphasized because of minimal dynamic losses, a simple algorithm, and circuit implementation of power factor correction at the boundary condition mode (BCM) of input current and small dimensions. The operation of modular converters is analyzed on the example of a two-cell converter and the principle of improving the shape of the input current under the condition of shifting control pulses of each cell is shown. As a result, the functional dependence of the electricity quality parameters (power factor PF and the total harmonic distortion THD) on the pulse ratio of each converter cell is established. Since it is difficult to comply BCM in real converters, and in continuous mode the shape of the input current is distorted, such converters operate in the discontinuous conduction mode (DCM) of input current. Based on the analysis of equivalent circuits in three intervals of operation of the SEPIC converter - interval of increase of input current, interval of decrease of input current and interval of zero pause - its mathematical model was created. It is shown that the increase of relative zero current interval duration significantly worsens the value of the power factor PF and the total harmonic distortion THD. As a result, the PF and THD parameters are functions of duty cycle and the relative zero current interval duration and have a complex relationship. Therefore, in order to estimate the number of converter cells that provide the required PF and THD values, it is advisable to derive these dependencies in analytical form, based on the use of a Double Fourier series. The obtained dependencies simplify the selection of the number of cells of the converter for a given range of duty cycle and the relative zero current interval duration. PF and THD dependencies for two, three and four cells are constructed on the basis of the derived formulas.uk
dc.description.abstractruВ статье рассмотрены возможные топологии зарядных устройств переменного тока с активной коррекцией коэффициента мощности. Выделено однозвенных и двухзвенных топологии зарядных устройств и обоснована целесообразность использования первой группы преобразователей через меньшие габариты и простую структуру. Среди однозвенного преобразователей отмечена преимуществах модульных преобразователей с чередованием фаз на основе топологии SEPIC, имеющих минимальные динамические потери, простой алгоритм и схемную реализацию коррекции коэффициента мощности в предельном режиме протекания тока (ГРП) и небольшие габариты. Функционирование модульных преобразователей проанализированы на примере двухячеестого преобразователя и показано принцип улучшения формы входного тока при сдвига импульсов управления каждой ячейки. Как результат, установлено функциональную зависимость параметров качества электроэнергии (коэффициент мощности PF и коэффициент нелинейных искажений THD) от коэффициента заполнения импульсов каждой ячейки преобразователя. Поскольку в реальных преобразователях сложно придерживаться ГРП, а в непрерывном режиме форма входного тока искажается, такие преобразователи работают в прерывистом режиме протекания (ПРП) тока. На основе анализа схем замещения для трех интервалов работы преобразователя SEPIC - интервал нарастания входного тока, интервал падения входного тока и интервала нулевой паузы - создано его математическую модель. Показано, что увеличение продолжительности нулевой паузы протекания тока существенно ухудшает значение коэффициента мощности PF и коэффициента нелинейных искажений THD. В результате параметры PF и THD являются функциями коэффициента заполнения импульсов и длительности паузы и имеют сложную зависимость. Поэтому для оценки количества ячеек преобразователя, обеспечивающих требуемые значения PF и THD целесообразно вывести эти зависимости в аналитической форме, осуществлено на основе использования ряда Фурье двух переменных. Полученные зависимости упрощают выбор количества ячеек преобразователя для заданного диапазона коэффициента заполнения импульсов и значение относительной нулевой паузы. На основе полученных формул построено зависимость PF и THD для двух, трех и четырех ячеек.uk
dc.description.abstractukУ статті розглянуто можливі топології зарядних пристроїв змінного струму з активною корекцією коефіцієнта потужності. Виділено одноланкові і дволанкові топології зарядних пристроїв та обґрунтовано доцільність використання першої групи перетворювачів через менші габарити та простішу структуру. Серед одноланкових перетворювачів наголошено на перевагах модульних перетворювачів з чергуванням фаз на основі топології SEPIC, що мають мінімальні динамічні втрати, простий алгоритм та схемну реалізацію корекції коефіцієнта потужності у граничному режимі протікання струму (ГРП) та невеликі габарити. Функціонування модульних перетворювачів проаналізовано на прикладі двокоміркового перетворювача та показано принцип покращення форми вхідного струму за умови зсуву імпульсів керування кожної комірки. Як результат, встановлено функціональну залежність параметрів якості електроенергії (коефіцієнт потужності PF і коефіцієнт нелінійних спотворень THD) від коефіцієнта заповнення імпульсів кожної комірки перетворювача. Оскільки у реальних перетворювачах складно дотримуватись ГРП, а в неперервному режимі форма вхідного струму спотворюється, такі перетворювачі працюють у переривчастому режимі протікання (ПРП) струму. На основі аналізу схем заміщення для трьох інтервалів роботи перетворювача SEPIC – інтервал наростання вхідного струму, інтервал спадання вхідного струму та інтервалу нульової паузи – створено його математичну модель. Показано, що збільшення тривалості нульової паузи протікання струму суттєво погіршує значення коефіцієнта потужності PF і коефіцієнта нелінійних спотворень THD. Внаслідок цього параметри PF і THD є функціями коефіцієнта заповнення імпульсів і тривалості паузи і мають складну залежність. Тому для оцінки кількості комірок перетворювача, що забезпечують необхідні значення PF і THD доцільно вивести ці залежності в аналітичній формі, що здійснено на основі використання ряду Фур’є двох змінних. Отримані залежності спрощують вибір кількості комірок перетворювача для заданого діапазону коефіцієнта заповнення імпульсів і значення відносної нульової паузи. На основі отриманих формул побудовано залежність PF і THD для двох, трьох і чотирьох комірок.uk
dc.format.pagerangePp. 29-37uk
dc.identifier.citationVerbytskyi, Ie. V. Input Current Quality Parameters Analysis of Modular AC-DC SEPIC Charger Based on Double Fourier Series / Ie. V. Verbytskyi // Мікросистеми, Електроніка та Акустика : науково-технічний журнал. – 2019. – Т. 24, № 6(113). – С. 29–37. – Бібліогр.: 14 назв.uk
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.20535/2523-4455.2019.24.6.197361
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/33452
dc.language.isoenuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by/4.0/uk
dc.sourceМікросистеми, Електроніка та Акустика : науково-технічний журнал, 2019, Т. 24, № 6(113)uk
dc.subjectmodular converteruk
dc.subjectSEPIC converteruk
dc.subjectchargeruk
dc.subjectpower factor correctionuk
dc.subjectDouble Fourier seriesuk
dc.subjectмодульний перевторювачuk
dc.subjectSEPIC перевтворювачuk
dc.subjectзарядний пристрійuk
dc.subjectкорекція коефіцієнта потужностіuk
dc.subjectряд Фур’є двох зміннихuk
dc.subjectмодульный преобразовательuk
dc.subjectSEPIC преобразовательuk
dc.subjectзарядное устройствоuk
dc.subjectкоррекция коэффициента мощностиuk
dc.subjectряд Фурье двух переменныхuk
dc.subject.udc621.314uk
dc.titleInput Current Quality Parameters Analysis of Modular AC-DC SEPIC Charger Based on Double Fourier Seriesuk
dc.title.alternativeАналіз параметрів якості вхідного струму модульного AC-DC зарядного пристрою SEPIC на основі ряду Фур’є двох зміннихuk
dc.title.alternativeАнализ параметров качества входного тока модульного AC-DC зарядного устройства SEPIC на основе ряда Фурье двух переменныхuk
dc.typeArticleuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
MEA2019_24-6_p29-37.pdf
Розмір:
1.15 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
9.06 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Мікросистеми, Електроніка та Акустика: науково-технічний журнал, Т. 24, № 6(113)