Математическая модель трехфазного AC/DC преобразователя с LC-фильтром | Вестник Томского государственного университета. Управление, вычислительная техника и информатика. 2024. № 69. DOI: 10.17223/19988605/69/2

Математическая модель трехфазного AC/DC преобразователя с LC-фильтром

Рассматриваются математические модели трехфазного двухуровневого инвертора напряжения с расщепленной емкостью, работающего в обращенном режиме (активного выпрямителя), в составе бортовой авиационной системы электроснабжения с первичным четырехпроводным источником переменного тока переменной частоты. Предлагается математическая модель преобразователя в стационарной системе a-b-c-координат с использованием модели силовых полупроводниковых ключей в виде переключающих функций, а также математическая модель в пространстве состояний ключей схемы преобразователя. Проведен анализ электромагнитных процессов в преобразователе, получены диаграммы мгновенных значений токов и напряжений. Проведен сравнительный анализ полученных диаграмм с результатами имитационного моделирования, подтверждающий адекватность полученных математических моделей. Вклад авторов: все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Скачать электронную версию публикации

Загружен, раз: 7

Ключевые слова

математическая модель, электроснабжение, инвертор напряжения, активный выпрямитель, широтно-импульсная модуляция, имитационное моделирование, верификация модели

Авторы

ФИО	Организация	Дополнительно	E-mail
Ашурков Никита Владимирович	Новосибирский государственный технический университет	магистрант	4445@list.ru
Коробков Дмитрий Владиславович	Новосибирский государственный технический университет	ведущий инженер Института силовой электроники, старший преподаватель	korobkov@corp.nstu.ru
Вавилов Олег Андреевич	Новосибирский государственный технический университет	аспирант	vavilov.oleg.rp462@gmail.com
Юркевич Валерий Дмитриевич	Новосибирский государственный технический университет	профессор, доктор технических наук, профессор	yurkev@mail.ru

Всего: 4

Ссылки

Лёвин А.В., Алексеев И.И., Харитонов С.А., Ковалёв Л.К. Электрический самолёт: от идеи до реализации. М.: Машино строение, 2010. 288 с.

Rakhra P. Modelling and simulation of a MEA twin generator UAV electrical power system // 2011 46th International Universi ties' Power Engineering Conference (UPEC), Soest, Germany, 05-08 September 2011. P. 1-5.

Yanchu Li. Optimal controller design for non-affine nonlinear power systems with static var compensators for hybrid UAVs // Tsinghua Science and Technology, TUP. 2021. V. 27 (1). P.196-206.

Zhao H. Energy management strategy for hybrid-electric propulsion UAVs // 2022 IEEE Transportation Electrification Conference and Expo, Asia-Pacific (ITEC Asia-Pacific), Haining, China. 2022. P. 1-6.

Wang G. A Review of power electronics for grid connection of utility-scale battery energy storage systems // IEEE Transactions on Sustainable Energy. 2016. V. 7 (4). P. 1778-1790.

Biya T.S., Sindhu M.R. Design and power management of solar powered electric vehicle charging station with energy storage system // 3rd International Conference on Electronics, Communication and Aerospace Technology, ICECA 2019. P. 815-820.

Brijesh P., Arya G.L., Anoop P., Syam V., Joseph A. Design and development of hybrid power conditioning system for microgrid application // IEEE Texas Power and Energy Conference, TPEC 2023. Memorial Student Center at Texas A&M University, College Station, Texas, USA. 2023. P. 433-438.

Bokopane L., Kusakana K., Vermaak H.J. Energy Management of a Grid-Intergrated Hybrid Peer-to-Peer Renewable Charging Station for Electric Vehicles // Open Innovations Conference, OI 2019, Johannesburg, South Africa. 2018. P. 275-280.

Коробков Д.В. Использование накопителей энергии в подвижных комплексах связи // Актуальные вопросы энергетики: материалы Всерос. науч.-практ. конф. с междунар. участием. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2023. С. 8-12.

Divya E., Gnanavadivel J. Harmonic elimination in three phase PWM rectifier using FPGA control // 2011 International Conference on Emerging Trends in Electrical and Computer Technology, Nagercoil, India. 2011. P. 436-441. 10.1109/ICETECT.2011. 5760156.

Bai H., Wang F., Xing J. Control strategy of combined PWM rectifier/inverter for a high speed generator power system // 2007 2nd IEEE Conference on Industrial Electronics and Applications. Harbin, China. 2007. P. 132-135.

Hoang Thi, Thu Giang. Fractional proportional integral controller applied into two parallel 3-phase PWM rectifiers // 2017 IEEE 2nd Advanced Information Technology, Electronic and Automation Control Conference (IAEAC), Chongqing, China. 2017. P. 9-13.

Junjie Ge. Direct power control based on natural switching surface for three-phase PWM rectifiers // IEEE Transactions on Power Electronics. 2014. V. 30 (6). P. 2918-2922.

Degioanni F., Zurbriggen I.G., Ordonez M. Fast and reliable geometric-based controller for three-phase PWM rectifiers // 2020 IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC), New Orleans, LA, USA, 2020. P. 1891-1896.

Jamma M., Akherraz M., Barar M. ANFIS Based DC-Link voltage control of PWM rectifier-inverter system with enhanced dynamic performance // IECON 2018 - 44th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, 21-23 October 2018, Washington, DC, 2018. P. 2219-2224.

Fekik A. Direct power control of a three-phase PWM-rectifier based on petri nets for the selection of switching states // 2018 7th International Conference on Renewable Energy Research and Applications (ICRERA), Paris, France. 2018. P. 1121-1125.

Djabali S., Ait Hamou Ali M., Ammar A. Improved virtual flux-direct power control for PWM rectifier based on second-order generalized integrators // 2020 International Conference on Electrical Engineering (ICEE), Istanbul, Turkey. 2020. P. 267-272.

Fahem K., Chariag D.E., Sbita L.Comparative analysis of model predictive control methods for grid-connected PWM rectifier // 2020 17th International Multi-Conference on Systems, Signals & Devices (SSD), Monastir, Tunisia. 2020. P. 1058-1062.

Xinhui Wu, Panda S.K., Jianxin Xu. Supply-side current harmonics control of three phase PWM boost rectifiers under distorted and unbalanced supply voltage conditions // 2007 7th International Conference on Power Electronics and Drive Systems, Bangkok, Thailand. 2007. P. 647-654.

Chattopadhyay S., Ramanarayanan V. A Voltage-sensorless control method to balance the input currents of a tree-wire boost rectifier under unbalanced input voltages condition // IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2005. V. 52 (2). P. 386-398.

Bouafia A., Gaubert J.-P., Chaoui A. High performance direct power control of three-phase PWM boost rectifier under different supply voltage conditions // 2013 15 th European Conference on Power Electronics and Applications (EPE), Lille, France. 2013. P. 1-8.

Yacoubi L., Al-Haddad K., Fnaiech F., Dessaint L.-A. A DSP-based implementation of a new nonlinear control for a three-phase neutral point clamped boost rectifier prototype // IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2005. V. 52 (1). P. 197-205.

Bueno A.G., Pomilio J.A. Balancing voltage in the DC bus with split capacitors in three-phase four-wire PWM boost rectifier // 2018 13th IEEE International Conference on Industry Applications (INDUSCON), Sao Paulo, Brazil, 2018. P. 523-529.

He L., En X., Jian X., Xinchun L., Yong K. Modeling and analysis of three-phase four-leg PWM boost-type rectifier for double conversion transformerless UPS // IECON 2011 - 37th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, Melbourne, VIC, Australia. 2011, IEEE. P. 1444-1449.

ГОСТ Р 54073-2017. Система: электроснабжения самолетов и вертолетов. Обшде требования и нормы качества электроэнергии. Введ. 2018-06-01. М.: Стандартинформ, 2018. 39 с.

Vavilov O.A., Korobkov D.V., Yurkevich V.D. Two-level voltage inverter: parametric synthesis of filter and controllers // 2022 IEEE 23rd International Conference of Young Professionals in Electron Devices and Materials (EDM), Altai, Russian Federation, 2022. P. 372-377.

Вавилов О.А., Юркевич В.Д., Коробков Д.В. Методика синтеза резонансного регулятора на основе метода разделения движений для инвертора напряжения // Вестник Томского государственного университета. Управление, вычислительная техника и информатика. 2023. № 63. С. 4-15.

Фомин Д.М., Жилина Т.Е. Моделирование в MATLAB/Simulink и SCILAB/Scicos: учеб. пособие. Н. Новгород: Ниже-гор. гос. техн. ун-т им. Р.Е. Алексеева, 2011. 289 с.