АНАЛІЗ ФУНКЦІОНАЛЬНИХ МОЖЛИВОСТЕЙ ІМПУЛЬСНИХ РЕГУЛЯТОРІВ ЗМІННОЇ НАПРУГИ ЗІ СПІЛЬНИМ ВУЗЛОМ КОМУТАЦІЇ ВЕНТИЛЬНИХ КЛЮЧІВ

Віталій Голубєв; Валентина Грудська; Вячеслав Васянович

doi:10.20535/1813-5420.3.2024.314526

Автор(и)

Віталій Голубєв Інститут електродинаміки НАН України, Україна https://orcid.org/0000-0002-6447-8199
Валентина Грудська Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна
Вячеслав Васянович Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0009-0009-0558-7182

DOI:

https://doi.org/10.20535/1813-5420.3.2024.314526

Ключові слова:

імпульсний перетворювач, тиристорно-діодний ключ, мостовий ключ, штучна комутація, вузол комутації, комутуючий тиристор, розподільчі діоди, резервоване живлення.

Анотація

При оптимізації енергетичних показників і експлуатаційних характеристик імпульсних перетворювачів напруги особливої уваги вимагають методи комутації вентильних кіл без додаткових втрат, комутаційних струмів короткого замикання і перенапруг.

У цій статті проведений огляд і аналіз функціональних можливостей імпульсних перетворювачів у силовій структурі яких використаний спільний вузол комутації для кількох кіл, що підлягають перемиканню. Враховуючи особливості побудови силових схем, розглянуті перетворювачі поділено на дві групи – з мостовими ключами і матричні. На прикладі однофазного регулятора змінної напруги показано принцип роботи спільного вузла комутації тиристорів вхідного мосту, який закладено в основу комутаційного процесу в інших перетворювачах різного призначення.

Аналіз силових схем однофазних перетворювачів обох типів показав, що при використанні спільного вузла комутації вони набувають додаткових корисних властивостей, зокрема підвищується швидкість регулювання напруги з кількістю рівнів, більшою ніж число пар тиристорів; за наявності у структурі перетворювача вольтододатного трансформатора (ВДТ) створюється можливість запобігти появі перенапруг.

Особливо доцільним є використання спільного вузла комутації в однофазних широкодіапазонних регуляторах напруги, силова структура яких зазвичай побудована на трансформаторах, що працюють і на основній і на підвищених частотах. Через подвійне перетворення енергії такі пристрої мають підвищену кількість комутованих вентилей, тому спільний вузол комутації суттєво покращує їх експлуатаційні показники і дозволяє: регулювати вихідну напругу частотно-імпульсним і широтно-імпульсними способами в діапазоні 0 -1 з високими показниками якості напруги; реверсувати вихідну напругу відносно напруги мережі; об’єднати в одному блоці функції модулятора(інвертора) і демодулятора.

Дослідження трифазних варіантів мостових і матричних перетворювачів зі спільним вузлом комутації висвітлили, шо використання саме такої силової структури пристрою є ефективним заходом для симетрування напруг при підключенні однофазного навантаження до трифазної мережі; для швидкодіючого переключення резервних мереж в агрегатах безперебійного електроживлення; для безпосереднього перетворення частоти з можливістю регулювання напруги і реактивної потужності.

Посилання

Zharskyi B.K., Novskyi V.O., Holubiev V.V. Transformation of electromagnetic energy parameters using valve switches. - Kyiv: Institute of Electrodynamics of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2013, - 323 p.

Yurchenko O., Martynov V., Martynov D. Stability of the Equilibrium Position in Pulse Stabilizers with Pulse Width Modulation. - Kharkiv: IEEE 2nd KhPI week on advanced technology (KhPI week), 2021, - p. 272 - 277. DOI: 10.1109/KhPIWeek53812.2021.9570082

Holubiev V.V. Dual-zone pulse converters of variable voltage with a high-frequency autotransformer. - Kyiv: Institute of Electrodynamics of the National Academy of Sciences of Ukraine: Collection of scientific works, 2017, - No. 2. - pp. 94-100.

Kurilo I.A., Grudska V.P. Comparative analysis of circuit options for voltage regulation systems with voltage-durable transformers. - // Scientific news of the National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute". 2012, - No. 1. - pp. 16-23.

Holubiev V.V., Novskyi V.A. Optimal impulse regulation of variable voltage // TechnicalElectrodynamics, thematic issue "Problems of modern electrical engineering", 2012, - vol. 6. - pp. 45-47.

Grudska V.P., Chybelys V.I., Lobodzinskiy V.Yu. Research of an automatic regulator-stabilizer of the output voltage of an autonomous inverter // Energy: economics, technologies, ecology, 2020. - No. 4. - pp. 84-88.

Grudska V.P., Golubev V.V., Denysenko O.S. Optimization of voltage converters of matrix and inverter types using simulation modeling. // Energy: economics, technologies, ecology. 2022. - No. 2. - pp. 104-113. DOI: 10.20535/1813-5420.2.2022.261403.

Novskyi V.O., Kurilo I.V., Grudska V.P., Malakhodka D.O. Multifunctional transformer-switching converter for comprehensive improvement of the quality of electric energy in a three-phase system with variable and nonlinear load. // Scientific news of the National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute", 2013. - No. 1. - pp. 37-43.

Moorthy R.S.K., Rathose A.K. Impulse commutated current-fed three-phase modular DC/DC converter for low voltage high current application, Milwaukee, Ws, USA: IEEE Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE), 2016. - pp. 1-8. DOI: 10.1109/ECCE.2016.7855196