CC BY
16
Секция
«АВТОМАТИКА И ЭЛЕКТРОНИКА»
УДК 621.314
КЛАССИФИКАЦИЯ ДВУНАПРАВЛЕННЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ
НАПРЯЖЕНИЯ И ТОКА1
Д. К. Лобанов, Н. В. Мацук*
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева
Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: ma3aika92@mail.ru
Предложена классификация двунаправленных преобразователей напряжения и тока по области применения и по способу преобразования электрической энергии в электрическую. Одной из областей применения двунаправленных конверторов являются системы электропитания космических аппаратов и устройства для их испытаний.
Ключевые слова: двунаправленный преобразователь, рекуперация, аккумуляторная батарея.
CLASSIFICATION OF BIDIRECTIONAL VOLTAGE AND CURRENT CONVERTERS
D. K. Lobanov, N. V. Matsuk*
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: ma3aika92@mail.ru
The classification of bidirectional voltage and current converters in application and by methods of converting of electrical energy into electrical energy. One of the applications of bidirectional converters is power system for a spacecraft and its testing devices.
Keywords: bidirectional converter, recovery, battery.
Двунаправленные преобразователи (Д11) напряжения или тока относятся к силовой электронике и широко применяются в преобразовательной технике, где требуется изменение направления передачи электроэнергии, её вида и параметров. ДП напряжения или тока могут осуществлять преобразование электроэнергии в одном из двух направлений: прямом - от входа к выходу и обратном - от выхода к входу. Таким образом, один двунаправленный преобразователь напряжения или тока способен, при необходимости, заменить два однонаправленных преобразователя, работающих поочередно в разных направлениях. Эта особенность позволяет существенно улучшить массогабаритные характеристики устройства, в структуре которого используется ДП.
На тему «Двунаправленные преобразователи напряжения и тока» авторами проведен патентный поиск, по результатам которого найдено около 160 патентов, зарегистрированных в России, Китае, США, Японии, Германии, Великобритании.
ДП используются в таких областях, как: зарядно-разрядные устройства аккумуляторных батарей, системы электропитания космических аппаратов [1], системы электрооборудования постоянного тока [2], авиационно-бортовые системы электроснабжения [3].
1 Работа проводилась при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации (Соглашение № 14.577.21.0082).
Уникальный идентификатор КРМЕР!57714Х0082.
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2016. Том 1
Так, например, двунаправленный импульсный преобразователь напряжения, описанный авторами в работе [4], используется в структуре имитатора аккумуляторной батареи (ИАБ), имитирующего режимы разряда и заряда реальной аккумуляторной батареи (АБ) и применяющегося для испытания систем электропитания космических аппаратов. Благодаря использованию двунаправленного преобразователя напряжения в структуре указанного ИАБ, существует возможность осуществления рекуперации электроэнергии, потребленной в режиме имитации заряда АБ, в сеть питания ИАБ постоянным током.
По способу преобразования электрической энергии в электрическую при анализе найденных патентов выделены три признака, по которым предложена классификация для двунаправленных преобразователей напряжения и тока (рис. 1). Следует отметить, что предложенная классификация может являться неполной, тем не менее, в ней приведены минимальные сведения, характеризующие данное устройство силовой электроники.
Классификация двунаправленных преобразователей напряжения и тока
Приведем некоторые пояснения, касающиеся предложенной классификации.
По роду входного и выходного тока классификация двунаправленных преобразователей аналогична классификации однонаправленных преобразователей: из переменного тока в постоянный AC/DC, из постоянного в переменный DC/AC, из постоянного в постоянный DC/DC, из переменного в переменный AC/AC.
По характеру функционирования (повышающий преобразователь или понижающий) были выделены двунаправленные преобразователи с гальваническим разделением входа и выхода и без гальванического разделения входа и выхода. Данный признак имеет важное значение для повышения надежности работы устройств: как источников электропитания, так и потребителей. При отсутствии гальванической развязки, возможно протекание выравнивающих и других токов, способных повреждать компоненты цепи или поражать людей, прикасающихся к оборудованию, имеющему электрический контакт с цепью.
ДП содержит электронные ключи. В связи с этим был отдельно выделен признак классификации ДП по виду импульсной модуляции: с широтно-импульсной, с частотно-импульсной и с фазо-импульсной модуляцией.
Секция «Автоматика и электроника»
Библиографические ссылки
1. Горяшин Н. Н., Сидоров А. С. Автономная система электропитания на постоянном токе // Патент Рос. Федерации № 2559025. 2015. Бюл. № 22.
2. Зиновьев Г. С., Лопаткин Н. Н. Двунаправленный понижающий преобразователь постоянного напряжения // Патент Рос. Федерации № 2454779. 2012. Бюл. № 18.
3. Двунаправленный выпрямительно-инверторный преобразователь с коррекцией коэффициента мощности / С. Б. Резников, В. В., Бочаров И. А. Харченко и др. // Патент Рос. Федерации № 143469. 2014. Бюл. № 20.
4. Лобанов Д. К., Мацук Н. В. Двунаправленный импульсный преобразователь напряжения для имитатора аккумуляторной батареи // Актуальные проблемы авиации и космонавтики : материалы XI Междунар. науч.-практ. конф. (6-10 апреля 2015, г. Красноярск) : в 2 т. / под общ. ред. Ю. Ю. Логинова ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2015. С. 287-289.
© Лобанов Д. К., Мацук Н. В., 2016
