Mathematical Support of Automatic Power Equalization Systems for Modular Power Source
DOI:
https://doi.org/10.24160/1993-6982-2020-5-126-131Keywords:
modular power sources, power equalization, mutual inductances of current leads, optimization algorithmAbstract
An algorithm for controlling the modules of a power supply source of vacuum electric furnaces intended for growing artificial monocrystals of leucosapphire according to the Kyropoulos method is considered. Since the modules from which a source with the required capacity is assembled by connecting them in parallel are not exactly identical with one another, and so are the current conducting buses used to interconnect them, a situation may occur in which some of the modules are underloaded, while others are overloaded. Therefore, in addition to stabilizing the total power produced by the source, the automatic control system must minimize the power difference among the modules. An algorithm ensuring balanced operation of the modules is developed, which is based on modeling the processes in an electrical system consisting of power supply modules and current supply buses that take into account their parameters — resistance, inductance, and mutual inductance. The algorithm has been implemented in the MatLab environment. The algorithm testing results have shown that the power difference among the power supply modules is decreased by more than a factor of two.
References
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.
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.
Downloads
Published
2020-01-11
Issue
Section
Automation and Control of Technological Processes and Production (05.13.06)
