Резонансні перетворювачі постійної напруги для безконтактної індуктивної передачі електроенергії
| dc.contributor.author | Щербинін, Тимофій Володимирович | |
| dc.contributor.degreedepartment | комп’ютеризованих систем управління | uk |
| dc.contributor.degreefaculty | - | uk |
| dc.contributor.degreegrantor | Національний університет кораблебудування імені адмірала С. О. Макарова | uk |
| dc.date.accessioned | 2013-07-25T10:11:18Z | |
| dc.date.available | 2013-07-25T10:11:18Z | |
| dc.date.issued | 2013 | |
| dc.description.abstracten | Dissertation for the degree of candidate of technical science in specialty 05.09.12 – Semiconductor converters of electrical energy. – National technical university of Ukraine „The Kiev polytechnic institute”, Kiev, 2013. The dissertation is devoted to the improvement of the resonant DC-DC converters for the inductive contactless energy transfer (ICET) with improved pulse-number control. The electromagnetic processes in the converter were studied and the law of voltage change on the resonant tank was found. The mathematical model of the series-resonant converter was improved to consider the ICET magnetic system parameters influence on the converter performance. The static and dynamic characteristics were analyzed. The output power and efficiency changes due to the ICET magnetic system parameters and deep output current regulation influence were studied and the efficiency of the improved pulse-number control was proved. The intellectual control system was synthesized to provide the internal model control of the output current. The computer simulation was performed using MATLABSimulink and Infolytica MagNet. The simulation results coincide with the theoretical calculations and experimental results. The maximal error does not exceed 12%. | uk |
| dc.description.abstractru | Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.09.12 – Полупроводниковые преобразователи электроэнергии. – Национальный технический университет Украины „Киевский политехнический институт”, Киев, 2013. Диссертация посвящена развитию теории резонансных преобразователей для бесконтактной индуктивной передачи электроэнергии с число-импульсным регулированием с подстройкой фазового сдвига, обеспечивающим высокие энергетические характеристики преобразователей в широком диапазоне регулирования. Использование резонансных преобразователей позволяет снизить коммутационные потери, повысить частоту преобразования и КПД и улучшить условия электромагнитной совместимости. Но при использовании традиционных способов регулирования – частотного и широтного – наблюдается ухудшение условий коммутации, увеличение амплитуд несинусоидальных составляющих резонансного тока, повышение уровня электромагнитных помех и увеличение потерь. При глубоком регулировании происходит снижение КПД передачи, а также повышение чувствительности преобразователя к изменениям параметров магнитной системы. Поэтому целесообразно использование число-импульсного способа регулирования с подстройкой фазового сдвига, при котором преобразователь работает на резонансной частоте во всем диапазоне регулирования, а синхронизация процессов в системе управления и силовой части обеспечивается даже в условиях изменения параметров магнитной системы преобразователя. Проведен обзор силовых схем и способов регулирования резонансных преобразователей для бесконтактной индуктивной передачи электроэнергии. Обоснована целесообразность использования преобразователей с последовательной компенсацией первичного контура. Показано, что число-импульсное регулирование обеспечивает минимальные потери энергии при бесконтактной передаче во широком диапазоне регулирования. Рассмотрены процессы энергообмена в резонансном контуре РП для БИПЭ с число-импульсным регулированием. Выделены характерные для число-импульсного регулирования фазы преобразования: передача энергии из источника питания в резонансный контур и нагрузку, из резонансного контура в нагрузку, из резонансного контура в источник питания и нагрузку. Установлены возможные последовательности сочетаний фаз преобразования, обеспечивающие глубокое регулирование выходного тока преобразователя. Регулирование обеспечивается за счет изменения количества полупериодов резонансных колебаний в каждой из фаз преобразования. Усовершенствована математическая модель ПРП с число-импульсным регулированием в части описания электромагнитных процессов, протекающих в течение одной полуволны колебаний при передаче энергии в контур и рассеянии энергии, и в части расчета значений вектора состояния после определенного числа полуволн резонансных колебаний, за счет введения соотношений, учитывающих характерные особенности магнитной системы и законы изменения напряжения на резонансном контуре, что позволило с высокой точностью исследовать электромагнитные процессы в силовой части многоконтурных РП БИПЭ, а также оценить энергетические параметры многоконтурных РП при число-импульсном регулировании. Получены статические, динамические и энергетические характеристики РП для БИПЭ. РП последовательно-последовательной топологии имеет внешние характеристики источника постоянного напряжения, а РП последовательно- параллельной топологии – источника постоянного тока. Получены регулировочные характеристики, имеющие практически линейный характер. С помощью передаточных функций преобразователя для малых возмущений, обусловленных флуктуациями входного напряжения, проведена оценка влияния нестабильности входного напряжения на выходной ток преобразователя. Исследование энергетических характеристик РП БИПЭ показало эффективность число- импульсного регулирования с подстройкой фазового сдвига. Так, при частотном регулировании максимальное падение выходной мощности достигает 50%, а при число-импульсном регулированием с подстройкой фазового сдвига не превышает 20%. Максимальное падение КПД при 100-кратном регулировании выходного тока не превышает 1%, тогда как при частотном регулировании оно достигает 8%. Обучены нейросетевые элементы системы управления, позволяющие организовать программное управление РП по внутренней модели. В пакетах прикладных программ MATLAB 6.5 и MagNet созданы модели РП для БИПЭ с интеллектуальной системой управления и их магнитных систем. Расхождение между результатми моделирования и теоретических расчетов не превысило 12%. Результаты диссертационной работы использованы при создании опытно- промышленных образцов преобразователя для бесконтактной зарядки аккумуляторов взрывозащищенных индивидуальных осветительных приборов в ООО “СКБ Теплотехника", г. Николаев. Натурные эксперименты подтверждают результаты теоретических исследований. | uk |
| dc.description.abstractuk | Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.09.12 – Напівпровідникові перетворювачі електроенергії. – Національний технічний університет України „Київський політехнічний інститут”, Київ, 2013. Дисертацію присвячено розвитку теорії резонансних перетворювачів для безконтактної індуктивної передачі електроенергії з число-імпульсним регулюванням з підстроюванням фазового зсуву. Досліджено процеси енергообміну у перетворювачах та встановлено закони зміни напруги на резонансному контурі. Вдосконалено математичну модель послідовно-резонансних перетворювачів з число- імпульсним регулюванням за рахунок введення співвідношень, які враховують особливості магнітної системи й закони зміни напруги на резонансному контурі. Отримано передавальні функції для малих збурень вхідної напруги, що дозволило оцінити вплив її флуктуацій на точність стабілізації вихідного струму. Вперше отримано аналітичні залежності, що пов’язують струм зарядки акумуляторів з їх проти-ЕРС, параметрами контуру й керуючою величиною. Встановлено закономірності змін вихідної потужності й потужності втрат резонансних перетворювачів для безконтактної індуктивної передачі електроенергії при зміні параметрів перетворювача, що дозволили встановити характер змін ККД перетворювача в широкому діапазоні регулювання. Розроблено інтелектуальну систему управління з нейромережевими елементами, яка забезпечує рішення задач управління в режимі реального часу згідно до робочих частот резонансних перетворювачів. | uk |
| dc.format.page | 22 л. | uk |
| dc.identifier.uri | https://ela.kpi.ua/handle/123456789/3346 | |
| dc.language.iso | uk | uk |
| dc.publisher | Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут" | uk |
| dc.publisher.place | Київ | uk |
| dc.status.pub | published | uk |
| dc.subject.udc | 621.314.58 | uk |
| dc.title | Резонансні перетворювачі постійної напруги для безконтактної індуктивної передачі електроенергії | uk |
| dc.type | Other | uk |
| thesis.degree.level | candidate | uk |
| thesis.degree.name | кандидат технічних наук | uk |
| thesis.degree.speciality | 05.09.12 – напівпровідникові перетворювачі електроенергії | uk |