Бифуркационные явления в преобразователе напряжения с частотно-импульсным управлением для ветрогенераторной установки

Сергей Геннадьевич Михальченко, Геннадий Яковлевич Михальченко, Сергей Михайлович Семенов, Павел Сергеевич Мещеряков, Наталья Алексеевна Воронина, Анатолий Михайлович Зюзев

Результат исследований: Вклад в журналСтатья

Аннотация

Статья посвящена изучению влияния бифуркационных явлений, имеющих место во всех типах импульсно-модуляционных систем, которые в частности присутствуют в ветрогенераторных установках. Для исследования динамики преобразователя напряжения с частотно-импульсной модуляцией строится математическая модель и бифуркационные диаграммы, которые иллюстрируют область безопасной работы ветрогенераторных установок, проводится ряд численных экспериментов. Выявлен новый вид бифуркационного явления, названый в данной статье «пакетной» бифуркацией.Актуальность работы обуславливается необходимостью улучшения энергоэффективности силовых преобразовательных устройств для потребностей нетрадиционной энергетики, в частности - для ветрогенераторной установки. Одна из сложностей преобразования данного вида энергии заключается в невысоком уровне эффективности процесса. Ввиду переменной величины частоты вращения лопастей ветрогенераторной установки в определенном временном интервале параметры получаемой энергии также варьируются, следовательно, настройки её вторичных преобразователей должны соответствовать временным интервалам формирования сигнала генерации. Повышение качества функционирования альтернативных источников питания возможно за счет использования многочастотных режимов стабилизации устройства преобразования. В статье рассматривается модель импульсно-модуляционного понижающего преобразователя напряжения на основе частотно-импульсной модуляции. Изучены и предложены методики изменения ширины рабочей зоны одночастотного режима стабилизации.Цель: анализ режимов вторичного преобразователя напряжения ветрогенераторной установки и выработка подходов к исследованию бифуркационных явлений, имеющих место в преобразовательных структурах с частотно-импульсной модуляцией путем построения математической модели и численно-аналитического моделирования данного понижающего устройства для улучшения показателей надежности.Методы: проработка литературных источников по типовым схемам передачи энергии в ветрогенераторную установку с промежуточным звеном постоянного тока (DC/DC преобразователей); математическое моделирование и проведение численных экспериментов по изменению эксплуатационных данных понижающего преобразователя напряжения с частотно-импульсной модуляцией для выявления протекающих в нем бифуркационных процессов; построение бифуркационных диаграмм при различных параметрах преобразователя с целью повышения надежности работы.Результаты. Получены математические модели и численно-аналитическая методика построения c идентификацией динамических режимов функционирования понижающего преобразователя напряжения с частотно-импульсной модуляцией, выступающего в роли звена постоянного тока ветрогенераторной установки; построены бифуркационные диаграммы для стабилизации напряжения при различных параметрах системы управления; показано одновременное наличие одночастотных и пакетных режимов работы; идентифицирована бифуркация деления периода; изучено влияние параметров устройства на режимы работы, а также предложена методика изменения ширины рабочей зоны одночастотного режима стабилизации.
Переведенное названиеBIFURCATION PHENOMENA IN VOLTAGE CONVERTER WITH FREQUENCY-PULSE CONTROL FOR A WIND GENERATOR
Язык оригиналаРусский
Страницы (с-по)215-225
Число страниц11
ЖурналИзвестия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов
Том331
Номер выпуска12
DOI
СостояниеОпубликовано - 2020

Ключевые слова

  • Bifurcation diagram
  • Buck voltage converter
  • Pulse-frequency modulation
  • Single-frequency mode of stabilization
  • Switching function
  • Wind generation

Предметные области ASJC Scopus

  • Economic Geology
  • Waste Management and Disposal
  • Geotechnical Engineering and Engineering Geology
  • Management, Monitoring, Policy and Law
  • Fuel Technology
  • Materials Science (miscellaneous)

Предметные области WoS

  • Технологии, Геологические

ГРНТИ

  • 44.00.00 ЭНЕРГЕТИКА

Уровень публикации

  • Перечень ВАК

Fingerprint Подробные сведения о темах исследования «Бифуркационные явления в преобразователе напряжения с частотно-импульсным управлением для ветрогенераторной установки». Вместе они формируют уникальный семантический отпечаток (fingerprint).

Цитировать