Экспериментальное исследование жёсткости выходной характеристики мостового преобразователя постоянного тока
DOI:
https://doi.org/10.17213/0136-3360-2023-4-92-97Ключевые слова:
мостовой преобразователь, экспериментальная установка, выходная характеристика, высокая частота, мостовой инверторАннотация
Мостовой преобразователь постоянного тока широко применяется в блоках питания, вторичных источниках электропитания, твердотельных трансформаторах. Обычно такие преобразователи имеют обратную связь по напряжению, которая поддерживает выходное напряжение в заданных пределах. Проведены экспериментальные исследования по определению жёсткости выходной характеристики мостового преобразователя. Выполнена экспериментальная установка по исследованию выходных параметров преобразователя. Разработана принципиальная схема установки, представлены её описание и паспортные данные всех элементов. На установке получены осциллограммы работы мостового преобразователя. Управление преобразователем осуществляется с помощью фазового смещения. Экспериментально сняты значения выходного напряжения и выходного тока при разных фазовых смещениях (90, 144 и 180°), разном входном напряжении (20, 40 и 60 В) и нагрузке (2 – 250 Ом). Полученные результаты представлены в виде таблицы и графических зависимостей. Рассчитана жесткость выходных характеристик. Показано, что частота коммутации в 5 кГц при напряжении 60 В и смещении в 180° является минимально допустимой, т.к. трансформатор будет работать в режиме, близком к насыщению магнитопровода. Применение напряжения 80 В приводит к резкому возрастанию входного тока. Увеличение частоты коммутации силовых транзисторов не сказывается на жёсткости выходной характеристики, если частота коммутации не превышает допустимую. Использование силовых выпрямительных диодов вместо высокоскоростных импульсных влечёт за собой проседание жёсткости, особенно на высоких частотах переключения. Исследования показали, что выходная характеристика мягкая и нелинейна при небольших значениях тока, когда преобразователь входит в режим прерывистого тока. В режиме непрерывного тока жёсткость сохраняется на уровне 2 – 3% вне зависимости от частоты коммутации, уровня напряжения и нагрузки. Жёсткость увеличивается с увеличением фазового смещения.
Библиографические ссылки
Моделирование работы трехфазного твердотельного трансформатора при изменении нагрузки / П.Е. Царева, Б.А. Ав-деев, Н.Н. Марковкина, И.Р. Епифанцев, А.А. Жиленков // Электротехника. 2022. № 6. С. 61 – 64.
Sidorov A. Solid state transformer as a part electrical circuit for data center application / Sidorov A., Zinoviev G., Petzoldt J. // 2021 IEEE 22nd International Conference of Young Professionals in Electron Devices and Materials, EDM 2021 - 2021. С. 354-359.
Ochoa D., Lazaro A., Zumel P. & ets. Small-Signal Modeling of Phase-Shifted Full-Bridge Converter Considering the Delay Associated to the Leakage Inductance // Energies. 2021. Vol. 14. P. 7280.
Subitha S., Jayarama Pradeep M.E. Resonant Full Bridge DC-DC Converter used for Plug-in Hybrid Electric Vehicle Battery Charging // International Journal of Advanced Research in Electrical, Electronics and Instrumentation Engineering. 2014. Vol. 3, Special Issue 1. P. 28 – 34.
Di Capua G., Shirsavar S.A., Hallworth M.A., Femia N. An Enhanced Model for Small-Signal Analysis of the Phase-Shifted Full-Bridge Converter // IEEE Transactions on Power Electronics. 2015. Vol. 30(3). P. 1567 – 1576. DOI: 10.1109/TPEL.2014. 2314241
Tseng, S.-Y., Fan, J.-H. Soft-Switching Full-Bridge Converter with Multiple-Input Sources for DC Distribution Applications. Symmetry. 2021. Vol. 13. P. 775.
Авдеев Б.А., Вынгра А.В. Преобразователи на основе твердотельных трансформаторов для интеграции возобнов-ляемых источников электроэнергии в энергетику России // Известия ТулГУ. Технические науки. 2022. Вып. 8. С. 476 – 481. DOI: 10.24412/2071-6168-2022-8-476-481.
Глебов Б.А., Жигачев В.А. Сравнение характеристик мостовых резонансных DC/DC-преобразователей с фазовым управлением // Электросвязь. 2017. № 8. С. 63 – 66.
Исследование работы мостового преобразователя с фазовым управлением в широком диапазоне нагрузок / А.М. Боб-решов, А.В. Дыбой, Е.В. Чупахин // В сб.: Радиолокация, навигация, связь. Материалы XX Междунар. научно-техн. конф. Во-ронеж. 15 – 17 апреля 2014 г. Воронеж: НПФ «САКВОЕЕ». 2014, С. 2071 – 2077.
Глебов Б.А., Жигачев В.А. Мостовой резонансный DC/DC-преобразователь с фазовым управлением силовыми тран-зисторами // Практическая силовая электроника. 2015. № 1 (57). С. 29 – 35.
Потапов Л.А., Школин А.Н., Гадашев Д.Г. Теплоэлектрическое моделирование высокочастотных импульсных преоб-разователей напряжения // В сб.: САПР и моделирование в современной электронике. Материалы II Междунар. научно-практ. конф. Под ред. Л.А. Потапова, А.Ю. Дракина. Брянск. 24 – 25 октября 2018 г. Брянск: БГТУ, 2018. С. 75 – 82.
Косова Е.Н., Пономаренко Н.И. Исследование и повышение эффективности преобразователей. Компоненты высоко-частотных преобразователей // Вестник Северо-Кавказского федерального университета. 2013. № 3 (36). С. 140 – 144.
Авдеев Б.А., Вынгра А.В. Совершенствование системы регулирования напряжения твердотельного трансформатора в интеллектуальных сетях электроснабжения // Изв. вузов. Электромеханика. 2022. Т. 65. № 3. С. 64 – 69. DOI: 10.17213/0136-3360-2022-3-64-69.
Бадёр М.П. Основные направления технического развития системы тягового электроснабжения постоянного тока и адаптация её для высокоскоростного движения // Электротехника. 2019. № 9. С. 13 – 19.
Chen G., Xu N., Yuan L., Humayun M., Khan M. A DC-DC Center-Tapped Resonant Dual-Active Bridge with Two Modula-tion Techniques. Electronics. 2020. Vol. 9. P. 1699.
Регулирование напряжения в преобразователях высокочастотными импульсами с изменяющейся скважностью / П.А. Будко, А.П. Веселовский, А.М. Винограденко, Л.И. Косарева // Мехатроника, автоматизация, управление. 2018. Т. 19. № 8. С. 516 – 522.
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
