Математическое обеспечение автоматических систем выравнивания мощностей модульных источников питания

Алексей [Aleksey] Викторович [V.] Юдин [Yudin]; Евгений [Evgeniy] Александрович [A.] Елисеичев [Eliseichev]; Виктор [Viktor] Васильевич [V.] Юдин [Yudin]

doi:10.24160/1993-6982-2020-5-126-131

Алексей [Aleksey] Викторович [V.] Юдин [Yudin]
Евгений [Evgeniy] Александрович [A.] Елисеичев [Eliseichev]
Виктор [Viktor] Васильевич [V.] Юдин [Yudin]

DOI: https://doi.org/10.24160/1993-6982-2020-5-126-131

Ключевые слова: модульные источники питания, выравнивание мощностей, взаимные индуктивности токоподводов, алгоритм оптимизации

Аннотация

Рассмотрен алгоритм управления модулями источника питания вакуумных электропечей по выращиванию искусственных монокристаллов лейкосапфира методом Киропулоса. Сложностью реализации подхода, когда из модулей путем их параллельного включения собирается источник нужной мощности, является неидентичность модулей и соединяющих их токопроводящих шин. В результате часть модулей работают в недогруженном режиме, а часть — с перегрузкой. Следовательно, помимо стабилизации суммарной мощности, выдаваемой источником, система автоматического управления должна минимизировать разность мощностей между модулями. В основу работы алгоритма, обеспечивающего симметричный режим работы модулей, положено моделирование процессов в электротехническом комплексе, состоящем из модулей питания и системы токоподводящих шин, с учетом их параметров — активного сопротивления, индуктивности и взаимоиндуктивности. Алгоритм реализован в среде MatLab. Результаты тестирования алгоритма показали снижение разницы мощностей между модулями источника питания более, чем в два раза.

Сведения об авторах

Алексей [Aleksey] Викторович [V.] Юдин [Yudin]

доктор технических наук, заведующий кафедрой электротехники и промышленной электроники Рыбинского государственного авиационного технического университета им. П.А. Соловьева, Рыбинск, e-mail: judinav@mail.ru

Евгений [Evgeniy] Александрович [A.] Елисеичев [Eliseichev]

старший преподаватель кафедры электротехники и промышленной электроники Рыбинского государственного авиационного технического университета им. П.А. Соловьева, начальник сектора гражданской продукции Акционерного общества «Рыбинский завод приборостроения», Рыбинск, e-mail: eliseichev_e_a@mail.ru

Виктор [Viktor] Васильевич [V.] Юдин [Yudin]

доктор технических наук, профессор кафедры электротехники и промышленной электроники Рыбинского государственного авиационного технического университета им. П.А. Соловьева, Рыбинск, e-mail: YudinVV47@mail.ru

Литература

1. Щукин В.Г. О способах распределения нагрузки между параллельно работающими инверторами // Практическая силовая электроника. 2017. № 2 (66). С. 44—48.
2. Иванов Д., Кривченко И. Модульная система питания для телекоммуникационных приложений // Компоненты и технологии. 2014. № 6. С. 32—33.
3. Астапович Ю.М., Митяшин, Н.П., Билюков Р.А., Калистратов Н.А. Автоматическое распределение нагрузки между параллельно работающими агрегатами // Современные проблемы науки и образования. 2013. № 1. С. 197.
4. Мирошник И.В. Теория автоматического управления. Линейные системы. СПб.: Питер, 2005.
5. Юдин А.В. Компенсация опосредованного влияния зон регулирования в многозонных объектах управления // Автоматизация и современные технологии. 2009. № 6. С. 22—27.
6. Кабиров В.А., Семенов В.Д. Двухконтурная система подчиненного регулирования // Сборник избранных статей научной сессии ТУСУР. 2019. Т. 1. № 1—1. С. 173—177.
7. Кожушко Ю.В., Бондаренко А.Ф. Балансировка напряжения модульного накопителя энергии источника питания для контактной микросварки // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. 2017. № 4—5. С. 15—23.
8. Резников С.Б. и др. Универсальные аппараты регулирования, защиты и коммутации переменно-постоянного тока с модульной архитектурой для систем электроснабжения полностью электрифицированных самолетов // Практическая силовая электроника. 2014. № 2 (54). С. 15—20.
9. Манин А.В., Юдин А.В., Елисеичев Е.А. Блочно-модульный импульсный источник питания для высокотемпературного нагревателя с функцией контроля паразитных индуктивностей // Электронная техника. Серия 2. «Полупроводниковые приборы». 2017. № 1 (244). С. 37—44.
10. Пат. № 2555481 РФ. Установка для выращивания монокристаллов сапфира методом Киропулоса / А.В. Бородин, К.Н. Смирнов, ДБ. Ширяев // Бюл. изобрет. 2015. № 19.
11. Пат. № 141911 РФ. Шахтная вакуумная печь сопротивления / А.В. Белов и др. // Бюл. изобрет. 2014. № 17.
12. Юдин А.В. Электромагнитная модель многокомпонентного высокотемпературного нагревателя // Вестник ИГЭУ. 2011. № 5. С. 37—39.
13. Петров Ю.С., Масков С.П., Галкина О.Ю. Матричный анализ электрических цепей с взаимной индуктивностью // Труды СКГМИ (ГТУ). 2015. № 22. С. 113—121.
14. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2019616468. Расчет кодов управления для выравнивания мощностей модульного источника питания / А.В. Юдин, Е.А. Елисеичев.
---
Для цитирования: Юдин А.В., Елисеичев Е.А., Юдин В.В. Математическое обеспечение автоматических систем выравнивания мощностей модульных источников питания// Вестник МЭИ. 2020. № 5. С. 126—131. DOI: 10.24160/1993-6982-2020-5-126-131.
#
1. Shchukin V.G. O Sposobakh Raspredeleniya Nagruzki Mezhdu Parallel'no Rabotayushchimi Invertorami. Prakticheskaya Silovaya Elektronika. 2017;2 (66):44—48. (in Russian).
2. Ivanov D., Krivchenko I. Modul'naya Sistema Pitaniya dlya Telekommunikatsionnykh Prilozheniy. Komponenty i Tekhnologii. 2014;6:32—33. (in Russian).
3. Astapovich Yu.M., Mityashin, N.P., Bilyukov R.A., Kalistratov N.A. Avtomaticheskoe Raspredelenie Nagruzki Mezhdu Parallel'no Rabotayushchimi Agregatami. Sovremennye Problemy Nauki i Obrazovaniya. 2013;1:197. (in Russian).
4. Miroshnik I.V. Teoriya Avtomaticheskogo Upravleniya. Lineynye Sistemy. SPb.: Piter, 2005. (in Russian).
5. Yudin A.V. Kompensatsiya Oposredovannogo Vliyaniya Zon Regulirovaniya v Mnogozonnykh Ob′ektakh Upravleniya. Avtomatizatsiya i Sovremennye Tekhnologii. 2009;6:22—27. (in Russian).
6. Kabirov V.A., Semenov V.D. Dvukhkonturnaya Sistema Podchinennogo Regulirovaniya. Sbornik Izbrannykh Statey Nauchnoy Sessii TUSUR. 2019;1;1—1:173—177. (in Russian).
7. Kozhushko Yu.V., Bondarenko A.F. Balansirovka Napryazheniya Modul'nogo Nakopitelya Energii Istochnika Pitaniya dlya Kontaktnoy Mikrosvarki. Tekhnologiya i Konstruirovanie v Elektronnoy Apparature. 2017;4—5:15—23. (in Russian).
8. Reznikov S.B. i dr. Universal'nye Apparaty Regulirovaniya, Zashchity i Kommutatsii Peremenno-postoyannogo Toka s Modul'noy Arkhitekturoy dlya Sistem Elektrosnabzheniya Polnost'yu Elektrifitsirovannykh Samoletov. Prakticheskaya Silovaya Elektronika. 2014;2 (54):15—20. (in Russian).
9. Manin A.V., Yudin A.V., Eliseichev E.A. Blochno-modul'nyy Impul'snyy Istochnik Pitaniya dlya Vysokotemperaturnogo Nagrevatelya s Funktsiey Kontrolya Parazitnykh Induktivnostey. Elektronnaya Tekhnika. Seriya 2. «Poluprovodnikovye Pribory». 2017;1 (244):37—44. (in Russian).
10. Pat. № 2555481 RF. Ustanovka dlya Vyrashchivaniya Monokristallov Sapfira Metodom Kiropulosa. A.V. Borodin, K.N. Smirnov, DB. Shiryaev. Byul. izobret. 2015;19. (in Russian).
11. Pat. № 141911 RF. Shakhtnaya Vakuumnaya Pech' Soprotivleniya. A.V. Belov i dr. Byul. Izobret. 2014;17. (in Russian).
12. Yudin A.V. Elektromagnitnaya Model' Mnogokomponentnogo Vysokotemperaturnogo Nagrevatelya. Vestnik IGEU. 2011;5:37—39. (in Russian).
13. Petrov Yu.S., Maskov S.P., Galkina O.Yu. Matrichnyy Analiz Elektricheskikh Tsepey s Vzaimnoy Induktivnost'yu. Trudy SKGMI (GTU). 2015;22:113—121. (in Russian).
14. Svidetel'stvo o Gosudarstvennoy Registratsii Programmy dlya EVM № 2019616468. Raschet Kodov Upravleniya dlya Vyravnivaniya Moshchnostey Modul'nogo Istochnika Pitaniya. A.V. YUdin, E.A. Eliseichev. (in Russian).
---
For citation: Yudin A.V., Eliseichev E.A., Yudin V.V. Mathematical Support of Automatic Power Equalization Systems for Modular Power Sources. Bulletin of MPEI. 2020;5:126—131. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2020-5-126-131.