Registration Number
0521U100895, Doctoral dissertation
Status
Доктор технічних наук
Date
16-04-2021
popup.evolution
.
Title
Non-reversible two-stage DC/DC converters with separated commutation
Author
Ivakhno Volodymyr , Кандидат технічних наук
popup.head Sokol Eugen
popup.advisor Sokol Eugen
popup.opponent Zhuykov Valeriy
popup.opponent Novskiy Volodymyr
popup.opponent Andriyenko Petro
popup.rada
National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute"
Description
Дисертація присвячена вирішенню актуальної науково-прикладної задачі, яка полягає у розвитку методу та принципів побудови дволанкових обернених неревер-сивних перетворювачів постійної напруги з трансформаторною гальванічною розв’язкою. В роботі здійснюється дослідження та розвиток концепції побудови та-ких перетворювачів на базі нової концепції – концепції розділеної комутації. Перетворювачі з розділеною комутацією (ПРК) будуються на базі неоднорідних інверторно-випрямних ланок: одна з ланок побудована на базі топології інвертора напруги (ІН), а інша – інвертора струму (ІС); ланки з’єднуються за допомогою узгоджуючого трансформатора. Спеціальний алгоритм синхронного керування ключами обох ланок – алгоритм розділеної комутації (АРК) – забезпечує сприятливі умови комутації ключів обох ланок: для ключів ланки ІН здійснюється природне (в нулях напруги, zero voltage switching, ZVS) вмикання та примусове снаберне ємнісне вимикання, для ключів ланки ІС – природне (в нулях струму, zero current switching, ZCS) вимикання та примусове снаберне індуктивне вмикання. Нереверсивність перетворювача з ланкою ІС при збереженні вДано обґрунтування переваги використання у ланці з більшою величиною пос-тійної напруги ІС з ZCS вимиканням ключів і ІН з ZVS вмиканням ключів для іншої ланки; введено поняття «критичної» частоти перетворення у ПРК з IGBT – такої ча-стоти, вище якої сумарні статичні втрати та втрати вимикання IGBT у ланці ІН будуть вищими за сумарні статичні втрати у IGBT та послідовному діоді ключа ІС при тій ж величинах струму та напруги, що комутуютДля ПРК з IGBT у ланці ІС проаналізовано використання, наряду з мостовоюсхемою з 4-хквадрантними ключами, ряду схем з 4-хквадрантними ключамиься.ластивості оборотності забезпечується присутністю у комутаторі ланки ІС 4-квадрантного ключа (ключів). досліджується ПРК з асиметричною топологією ланки ІС, в якому струм вторинної обмотки протікає не через 4, а через 3 ввімкнених ключа Запропоновано обмеження величини індуктивності розсіяння як снабера вми-кання на рівні, який забезпечує відносну сумарну тривалість комутаційних інтервалів на періоді біля 10%. Визначена величина питомої ємності снаберних конденсаторів (на 1 А струму IGBТ, що комутується) для забезпечення приблизно двократного зменшення енергії снаберного вимикання IGBT відносно безснаберної комутації: від 0,5 нФ/А до 3 нФ/А для приладів різних класів та технологій. Розглянута доцільність використання ПРК як складової частини батарейних си-стем накопичення енергії для підсилюючого пункту системи тягового електрожив-лення залізниці постійного струму (напруга контактної мережі 2 - 4 кВ). Для ланки ІС з 4-квадрантним ключем симетричної топології, номінальний вихідний струм ПРК 200 А, ключі ІС класу 6,5 кВ, напруга ланки ІН 600 В, ключі цієї ланки класу 1200 В, частота 1000 Гц, для ключів ланки ІН комутаційні втрати біля 7% від статичних. Оцінка маси трансформатора – біля 1,3 т, акумуляторної батареї – від 7,5 до 22,5 т, що дозволяє розташувати їх на борту потяга.
Registration Date
2021-04-21
popup.nrat_date
2021-04-21 / 2026-06-30
