Численное моделирование переходных и установившихся режимов в работе импульсных преобразователей напряжения постоянного тока


Авторы

Тарасов Д. Ю.1*, Сухомлинов Г. Л.1**, Михайлов В. В.2***

1. Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана, 2-я Бауманская ул., 5, стр. 1, Москва, 105005, Россия
2. Технологический университет имени дважды Героя Советского Союза, летчика-космонавта А.А. Леонова, Королев, Московская область, Россия

*e-mail: tarasovdu@bmstu.ru
**e-mail: sukhomlinov@bmstu.ru
***e-mail: mo_techuniv@mosreg.ru

Аннотация

Предлагается подход к численному моделированию переходных и установившихся режимов в работе импульсных преобразователей напряжения постоянного тока, учитывающий разрывные особенности в формулировке описывающих рассматриваемую проблему дифференциальных уравнений. Алгоритм численного решения поставленной задачи основан на методе численного интегрирования с применением неявной схемы Эйлера. В качестве примера представлены результаты расчётов, касающиеся переходного и установившегося режимов в работе принятого к рассмотрению понижающего преобразователя напряжения постоянного тока.

Ключевые слова:

импульсный преобразователь напряжения постоянного тока, дифференциальные уравнения с разрывными особенностями, неявная схема Эйлера численного интегрирования

Библиографический список

  1. Четти П. Проектирование ключевых источников электропитания: пер. с англ. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 240 с.

  2. Бирзниекс Л.В. Импульсные преобразователи постоянного тока. – М.: Энергия, 1974. – 256 с.

  3. Браун М. Источники питания. Расчет и конструирование: пер. с англ. - М.: МК-Пресс, 2007. – 288 с.

  4. Белов Г.А. Динамика импульсных преобразователей. – Чебоксары: Изд-во Чувашского государственного университета, 2001. – 528 с.

  5. Белов Г.А. Импульсные преобразователи с системами управления на серийных микросхемах – Чебоксары: Изд-во Чувашского государственного университета, 2015. – 330 с.

  6. Белоус А.И., Солодуха В.А., Ефименко С.А., Пилипенко В.А. Основы силовой электроники. – М.: Техносфера, 2019. – 424 с.

  7. Alisoy H., Yashar M., Chalishkan S., Damar M., Masoumisoureh M. Mathematical modeling of the response of a buck converter to disturbances // European Journal of Engineering and Applied Sciences, 2022, vol. 5 (2), pp. 106-111. DOI: 10.55581/ejeas.1212838

  8. Viswanatha V., Venkata S.R.R. A complete mathematical modeling, simulation and computation implementation of boost converter via MATLAB/Simulink // International Journal of Pure and Applied Mathematics, 2017, vol. 114, no. 10, pp. 407-419.

  9. Salih M.M., Al-Araji A.S., Jeiad H.A. Modeling and analysis of DC-DC buck converter for mobile applications // International Journal of Science and Research (IJSR), 2020, vol. 9, no. 4, pp. 1088-1093. DOI: 10.21275/SR20416134106

  10. Naz F. Closed loop buck & boost converter mathematical modeling, analysis and simulation using MATLAB // International Journal of Engineering and Advanced Technology (IJEAT), 2021, vol. 10, no. 4, pp. 263-271. DOI: 10.35940/ijeat.D2525.0410421

  11. Dash S.S., Nayak B. Control analysis and experimental verification of a practical dc-dc boost converter // Journal of Electrical Systemes and Information Technology, 2015, vol. 2, no. 3, pp. 378-390. DOI: 10.1016/j.jesit.2015.08.001

  12. Walczak M. Modified small-signal models of buck, boost and buck-boost DC-DC converters // Zesztyty Naukowe Wydzialu Elektroniki i Informatyki Politechniki Koszalinskiej, 2015, no. 8, pp. 39-52.

  13. Kaur R., Kaur N. Mathematical modelling of buck converter // International Journal on Recent and Innovation Trends in Computing and Communication, 2014, vol. 2, no. 5, pp. 1226-1229.

  14. Черных И.В. Моделирование электротехнических устройств в MATLAB. (SimPowerSystems и Simulink). – М.: ДМК Пресс, 2007. - 288 с.

  15. Фaдин Д.А. Использование среды MATLAB-Simulink для реализации вычислительных алгоритмов в целочисленных микропроцессорных системах // Труды МАИ. 2015. № 80. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=57021

  16. Абдали Лаит Мохаммед Абдали, Аль-Малики Муатаз Наджим Кассим, Кувшинов В.В., Kузнецов П.Н., Морозова Н.В. Математическое моделирование с использованием алгоритма контроля точки максимальной мощности для фотоэлектрической системы // Труды МАИ. 2023. № 130. URL:https://trudymai.ru/published.php?ID=174619. DOI: 10.34759/trd-2023-130-20

  17. Гавва Л.М. Параметрический анализ в операционной среде MATLAB напряжённо-деформированного состояния конструктивно-анизотропных панелей из композиционных материалов с учётом технологии изготовления // Труды МАИ. 2017. № 93. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=80504

  18. Красинский А.Я., Ильина А.Н., Красинская Э.М., Рукавишникова А.С. Математическое и компьютерное моделирование продольной динамики планетохода с упругой подвеской // Труды МАИ. 2017. № 95. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=84612

  19. Анисимова Т.В., Данилина А.Н. Инверторы с многозонной модуляцией // Труды МАИ. 2012. № 52. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=29546

  20. Ракитский Ю.В., Устинов С.М., Черноруцкий И.Г. Численные методы решения жестких систем. – М.: Наука, 1979. – 208 с.

  21. Сухомлинов Г.Л. Вычислительная модель для исследования вынужденных колебаний упругих систем при больших значениях сил трения // Известия вузов. Машиностроение. 2002. № 4. С. 7-14.

  22. Сухомлинов Г.Л., Михайлова В.Л. Численное моделирование фрикционных автоколебаний релаксационного типа в следящем электроприводе // Известия вузов. Машиностроение. 2004. № 6. С. 20-28.

  23. Коршунов А.И. Методика построения непрерывных моделей импульсных преобразователей напряжения постоянного тока // Компоненты и технологии. 2006. № 8. С. 1-15.

  24. Ramana K.V., Majhi S., Gogoi A.K. Identification of DC-DC buck converter dynamics using relay feedback method with experimental validation // IET Curcuits, Devices & Systemes, 2018, vol. 12, no. 6, pp. 777-784. DOI: 10.1049/iet-cds.2017.0542


Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2024

 Вход