Синтез системы управления безмостовым корректором коэффициента мощности в режиме прерывистого тока
Аннотация
Классические системы управления корректорами коэффициента мощности (ККМ) являются системами подчиненного регулирования с двумя контурами: медленным, стабилизирующим выходное напряжение, и быстрым, формирующим синусоидальный входной ток. Данные системы являются сложными для проектирования из-за необходимости обеспечения устойчивости внешнего и внутреннего контуров в заданном диапазоне входного напряжения и выходной мощности. В преобразователях для коррекции коэффициента мощности с линейными входной вольт-амперной и регулировочной характеристиками токовый контур не нужен, поскольку входной ток будет повторять форму напряжения сети за счет свойств силового контура. Рассмотрены особенности синтеза одноконтурной системы управления для ККМ. В качестве силового контура использован без- мостовой однофазный ККМ. Подобная структура в режиме прерывистого тока дросселя обладает свойством самокоррекции коэффициента мощности и возможностью работы при напряжении сети как выше, так и ниже входного. Применение повышающе-понижающего ККМ позволяет исключить вторичный DC-DC преобразователь, который согласует повышающий ККМ с нагрузкой. Приведены регулировочные характеристики безмостового ККМ в режимах прерывистого и непрерывного токов. Построены нелинейная модель преобразователя с линеаризацией средствами Matlab/Simulink и линеаризованная вручную модель в виде передаточной функции по управлению. Доказано, что при работе безмостового ККМ в РПТ частоты нулей в правой полуплоскости и высокочастотных полюсов расположены гораздо выше частоты единичного усиления контура по напряжению и не оказывают влияния на устойчивость преобразователя. Исследование ключевой модели с синтезированным звеном коррекции в Matlab/Simulink показало, что преобразователь работает устойчиво во всем диапазоне входного напряжения и выходной мощности, следовательно, использованная непрерывная модель безмостового ККМ соответствует действительности, коррекция контура по напряжению выполнена верно. Представленные непрерывные модели и одноконтурная система управления могут быть использованы для инвертирующего, последовательно-параллельного, обратноходового и других преобразователей, работающих в РПТ и обладающих возможностью самокоррекции коэффициента мощности.
Литература
2. Дроздецкий С.В., Кругликов И.А., Ширяев А.О., Якименко И.В. Безмостовой корректор коэффициента мощности для автономных энергосистем // Практическая силовая электроника. 2017. № 2. С. 32—37.
3. Аверин С.В., Малышев М.А. Сравнение основных структур преобразователей постоянного напряжения для коррекции коэффициента мощности // Практическая силовая электроника. 2009. № 4. С. 31—36.
4. Амелина М.А., Амелин С.А., Фролков О.А. Усовершенствование непрерывной модели импульсного регулятора напряжения // Вестник МЭИ. 2016. № 2. С. 70—74.
5. Nirgude G., Tirumala R., Mohan N. A New, Large-signal Average Model for Single-switch DC-DC Converters Operating in Both CCM and DCM // Power Electronics Specialists Conf. 2001. V. 3. Pp. 1736—1741.
6. Sun J., Mitchell D.M., Greuel M.F., Krein P.T. Averaged Modeling of PWM Converters Operating in Discontinuous Conduction Mode // IEEE Trans. Power Electronics. 2001. V. 16. No. 4. Pp. 482—492.
7. Амелина М.А., Гатина А.И. Методика расчета статического режима усилителя рассогласования на основе микросхемы TL431 // Энергетика, информатика, инновации — 2015: Сб. трудов V Междунар. науч.- техн. конф. Смоленск: Изд-во Универсум, 2015. Т. 1. С. 245—250.
---
Для цитирования: Дроздецкий С.В. Синтез системы управления безмостовым корректором коэффициента мощности в режиме прерывистого тока // Вестник МЭИ. 2018. № 3. С. 66—72. DOI: 10.24160/1993-6982-2018-3-66-72.
#
1. Pat. 2541910 RF. Odnofaznyy Bezmostovoy Korrektor Koeffitsienta Moshchnosti / S.V. Drozdetskiy, I.A. Kruglikov, A.O. Shiryaev, I.V. Yakimenko // Byul. izobret. 2015. № 5. (in Russian).
2. DrozdetskiyS.V., KruglikovI.A., ShiryaevA.O., YakimenkoI.V. Bezmostovoy Korrektor Koeffitsienta Moshchnosti dlya Avtonomnyh Energosistem. Prakticheskaya Silovaya Elektronika. 2017;2:32—37. (in Russian).
3. AverinS.V., MalyshevM.A. Sravnenie Osnovnyh Struktur Preobrazovateley Postoyannogo Napryazheniya Dlya Korrektsii Koeffitsienta Moshchnost. Prakticheskaya Silovaya Elektronika. 2009;4:31—36.
4. AmelinaM.A., AmelinS.A., FrolkovO.A. Usovershenstvovanie Nepreryvnoy Modeli Impul'snogo Regulyatora Napryazheniya. Vestnik MPEI. 2016;2:70—74. (in Russian).
5. Nirgude G., Tirumala R., Mohan N. A New, Large-signal Average Model for Single-switch DC-DC Converters Operating in Both CCM and DCM. Power Electronics Specialists Conf. 2001;3:1736—1741.
6. Sun J., Mitchell D.M., Greuel M.F., Krein P.T. Averaged Modeling of PWM Converters Operating in Discontinuous Conduction Mode. IEEE Trans. Power Electronics. 2001;16;4:482—492.
7. Amelina M.A., Gatina A.I. Metodika Rascheta Staticheskogo Rezhima Usilitelya Rassoglasovaniya Na Osnove Mikroskhemy Tl431. Energetika, Informatika, Innovatsii —2015: Sb. Trudov V Mezhdunar. Nauch.-tekhn. Konf. Smolensk: Izd-vo Universum, 2015;1:245—250. (in Russian).
---
For citation: Drozdetskiy S.V. Synthesizing the Control System for a Bridgeless Power Factor Corrector Operating in the Discontinuous Conduction Mode. MPEI Vestnik. 2018;3:66—72. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2018-3-66-72.
