Визначення динамічної моделі зарядного резонансного перетворювача з індуктивним зв’язком експериментально-аналітичним методом

Автор(и)

  • Вікторович Павлов Геннадій Національний університет кораблебудування імені адмірала Макарова, Україна https://orcid.org/0000-0002-4937-1828
  • Андрій Валерійович Обрубов Національний університет кораблебудування імені адмірала Макарова, Україна https://orcid.org/0000-0001-9667-1703
  • Ірина Леонідівна Вінниченко Національний університет кораблебудування імені адмірала Макарова, Україна https://orcid.org/0000-0002-3768-1060

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.263526

Ключові слова:

резонансний зарядний пристрій, безконтактна передача енергії, структурна модель, динамічна модель

Анотація

Представлено розвиток експериментально-аналітичного методу визначення динамічної моделі резонансних перетворювачів електроенергії. Об'єктом досліджень є напівпровідникові резонансні перетворювачі та методи аналізу їх динаміки. Відомий експериментально-аналітичний метод визначення динамічної моделі реалізує послідовність «експеримент – аналітика – динамічна модель», коли структура системи може бути невідомою. Тоді треба визначати структури і параметри багатьох динамічних моделей, серед яких вибиратимуться оптимальні. Це ускладнює встановлення корисних закономірностей.

Тому доцільним є розвиток даного методу, визначення параметрів динамічної моделі за яким пропонується здійснювати за наступною послідовністю. Спочатку здійснюють аналіз схеми перетворювача і створення динамічних моделей підсхем. Далі проводять експеримент з імітаційною структурною моделлю перетворювача, яка є вхідною моделлю ідентифікації. Після проводять процедури ідентифікації та вибору оптимальних динамічних моделей серед множини вихідних моделей ідентифікації, внаслідок чого отримують еквівалентні рівняння динаміки, передавальні характеристики і передавальні функції обраних моделей перетворювача.

В запропонованій модифікації методу модель перетворювача визначається заздалегідь, а на етапі ідентифікації достатньо визначити тільки її параметри. Простіше виявляються закономірності і значно зменшується кількість вихідних моделей ідентифікації. Наведено результати використання запропонованого методу на прикладі визначення динамічної моделі зарядного резонансного перетворювача з індуктивним зв’язком між зарядним пристроєм та акумулятором автономного об’єкта. Результати представленого аналізу можуть бути використані при проектуванні резонансних безконтактних зарядних пристроїв

Біографії авторів

Вікторович Павлов Геннадій, Національний університет кораблебудування імені адмірала Макарова

Доктор технічних наук, професор

Кафедра комп’ютеризованих систем управління

Андрій Валерійович Обрубов, Національний університет кораблебудування імені адмірала Макарова

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра суднових електро-енергетичних систем

Ірина Леонідівна Вінниченко, Національний університет кораблебудування імені адмірала Макарова

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра комп’ютеризованих систем управління

Посилання

  1. Bose, B. K. (2013). Modern Power Electronics and AC Drives. PHI Learning Pvt Ltd.
  2. Siroos, A., Sedighizadeh, M., Afjei, E., Fini, A. S., Yarkarami, S. (2021). Correction to: System Identification and Control Design of a Wireless Charging Transfer System with Double-Sided LCC Converter. Arabian Journal for Science and Engineering, 46 (10), 10287–10288. doi: https://doi.org/10.1007/s13369-021-05726-0
  3. Pavlov, G., Obrubov, A., Vinnychenko, I. (2021). Design Procedure of Static Characteristics of the Resonant Converters. 2021 IEEE 3rd Ukraine Conference on Electrical and Computer Engineering (UKRCON). doi: https://doi.org/10.1109/ukrcon53503.2021.9575698
  4. Pavlov, G., Pokrovskiy, M., Vinnichenko, I. (2018). Load Characteristics of the Serial-to-serial Resonant Converter with Pulse-number Regulation for Contactless Inductive Energy Transfer. 2018 IEEE 3rd International Conference on Intelligent Energy and Power Systems (IEPS). doi: https://doi.org/10.1109/ieps.2018.8559590
  5. Pavlov, G., Obrubov, A., Vinnichenko, I. (2016). The linearized dynamic model of the series resonant converter for small signals. 2016 2nd International Conference on Intelligent Energy and Power Systems (IEPS). doi: https://doi.org/10.1109/ieps.2016.7521879
  6. Tian, H., Tzelepis, D., Papadopoulos, P. N. (2021). Electric Vehicle Charger Static and Dynamic Modelling for Power System Studies. Energies, 14 (7), 1801. doi: https://doi.org/10.3390/en14071801
  7. Tian, S., Lee, F. C., Li, Q., Li, B. (2015). Small-signal equivalent circuit model of series resonant converter. 2015 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE). doi: https://doi.org/10.1109/ecce.2015.7309685
  8. Yin, Y., Zane, R., Erickson, R., Glaser, J. (2003). Direct modeling of envelope dynamics in resonant inverters. IEEE 34th Annual Conference on Power Electronics Specialist, 2003. PESC ’03. doi: https://doi.org/10.1109/pesc.2003.1216778
  9. Jain, A., Massimiani, I. C. (2021). LCC Resonant Converter Design and Transfer Function Computation Using FHA Analysis. 2021 4th Biennial International Conference on Nascent Technologies in Engineering (ICNTE). doi: https://doi.org/10.1109/icnte51185.2021.9487672
  10. González-González, J., Triviño-Cabrera, A., Aguado, J. (2018). Design and Validation of a Control Algorithm for a SAE J2954-Compliant Wireless Charger to Guarantee the Operational Electrical Constraints. Energies, 11 (3), 604. doi: https://doi.org/10.3390/en11030604
  11. Zheng, K., Zhang, G., Zhou, D., Li, J., Yin, S. (2018). Modeling, dynamic analysis and control design of full-bridge LLC resonant converters with sliding-mode and PI control scheme. Journal of Power Electronics, 18 (3), 766–777. doi: https://doi.org/10.6113/JPE.2018.18.3.766
  12. Wang, W., Shi, Y., Yang, D. (2008). A New Modeling Method for the Switching Power Converter. 2008 Workshop on Power Electronics and Intelligent Transportation System. doi: https://doi.org/10.1109/peits.2008.117
  13. Valdivia, V., Barrado, A., Lazaro, A., Fernandez, C., Zumel, P. (2010). Black-box modeling of DC-DC converters based on transient response analysis and parametric identification methods. 2010 Twenty-Fifth Annual IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC). doi: https://doi.org/10.1109/apec.2010.5433361
  14. Valdivia, V., Barrado, A., Laazaro, A., Zumel, P., Raga, C., Fernandez, C. (2009). Simple Modeling and Identification Procedures for “Black-Box” Behavioral Modeling of Power Converters Based on Transient Response Analysis. IEEE Transactions on Power Electronics, 24 (12), 2776–2790. doi: https://doi.org/10.1109/tpel.2009.2030957
  15. Gilat, A. (2014). MATLAB: An Introduction with Applications. Wiley. Available at: https://www.academia.edu/20361006/MATLAB_5th_Edition
  16. Dongming, G., Dangshu, W. (2021). Research on Transmission Characteristics of Dual LCL Resonance Compensation Topology in Wireless Charging System. 2021 IEEE 5th Information Technology,Networking,Electronic and Automation Control Conference (ITNEC). doi: https://doi.org/10.1109/itnec52019.2021.9586815
  17. Pentegov, I. V., Rymar, S. V., Volkov, I. V. (2006). Svyaz' mezhdu parametrami elektromagnitnykh, printsipial'nykh skhem i skhem zamescheniya dvukhobmotochnykh transformatorov. Elektrotekhnika i Elektromekhanika, 3, 67–79. Available at: https://www.researchgate.net/publication/313140828_Svaz_mezdu_parametrami_elektromagnitnyh_principialnyh_shem_i_shem_zamesenia_dvuhobmotocnyh_transformatorov_Link_between_parameters_of_electromagnetic_principle_circuits_and_equivalent_circuits_of_doub
  18. Wan, H. (2012). High Efficiency DC-DC Converter for EV Battery Charger Using Hybrid Resonant and PWM Technique. Blacksburg, 115. Available at: https://vtechworks.lib.vt.edu/bitstream/handle/10919/32343/Wan_HM_T_2012.pdf

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-08-29 — Оновлено 2022-09-22

Версії

Як цитувати

Геннадій, В. П., Обрубов, А. В., & Вінниченко, І. Л. (2022). Визначення динамічної моделі зарядного резонансного перетворювача з індуктивним зв’язком експериментально-аналітичним методом. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(8 (118), 17–28. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.263526 (Original work published 29, Серпень 2022)

Номер

Том 4 № 8 (118) (2022): Енергозберігаючі технології та обладнання

Розділ

Енергозберігаючі технології та обладнання

Ліцензія

Авторське право (c) 2022 Gennadiy Pavlov, Andrey Obrubov, Irina Vinnichenko

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.