The developed converter, described in [1], was subjected to a series of tests, based on which, many defects and negative factors requiring improvement were detected. This paper describes the basic operational problems of the prototype and solutions to overcome them. Additional measurements were made to confirm the effectiveness of the adopted solutions and the actual efficiency of the proposed structure was determined.
PL
Opracowana przetwornica podwyższająco-obniżająca, opisana w pracy [1], poddana została serii testów, na podstawie których wykryto wiele wad oraz czynników wymagających poprawy. W niniejszej pracy opisano podstawowe problemy eksploatacyjne prototypu oraz rozwiązania pozwalające na ich przezwyciężenie. Wykonano dodatkowo pomiary potwierdzające skuteczność przyjętych rozwiązań oraz wyznaczono rzeczywiste sprawności proponowanej konstrukcji.
DC-DC converters are crucial components in various electrical systems, as they are responsible for converting direct current (DC) from one voltage level to another. These converters are widely used in various applications, including renewable energy systems, electric vehicles, aerospace. DC motors will feature a similar system. The buck-boost converter is unique in that it can operate in both buck and boost modes, making it an ideal choice for a wide range of applications that require voltage regulation. In this work the attempt to build a DC-DC buck-boost converter were presented. Paper covers different topologies and approaches to accomplishing goal of varying the output voltage above and below input. An appropriate topology was chosen to build the model constructed using available components. Explanation of usage of some components over other was added. Prototype build process followed by stress tests will be written. Problems encountered during building were described and explained. Solution for this problems will be implemented and further tests will be conducted.
PL
Przetwornice DC-DC są istotnymi elementami wyposażenia różnych urządzeń elektrycznych, ponieważ odpowiadają za przetwarzanie napięcia stałego (DC) o zróżnicowanych wartościach. Przetwornice te są szeroko stosowane w różnych zastosowaniach, w tym w systemach energii odnawialnej, pojazdach elektrycznych, przemyśle lotniczym. Silniki prądu stałego są również wyposażone w podobne rozwiązania. Przetwornica buck-boost jest wyjątkowa, ponieważ może pracować zarówno w trybie buck, jak i boost, co czyni ją idealnym wyborem dla szerokiego zakresu zastosowań wymagających regulacji napięcia. W pracy przedstawiono budowę przetwornicy buck-boost DC-DC. Artykuł opisuje różne topologie układów pozwalających na zmianę napięcia wyjściowego powyżej i poniżej wejścia. Wybrano rozwiązania odpowiednie do budowy autorskiego modelu. Opisano proces budowy prototypu, po którym scharakteryzowano jego testy. Opisano i wyjaśniono problemy napotkane podczas budowy.
The introduction of a new standard of 48-volt electrical systems in cars comes at an additional cost to the vehicle. Acceptance of these costs is justified because it becomes a way to achieve lower CO2 emissions and lower fuel consumption. An important factor in favor of adopting 48-volt systems is the reduction in CO2 due to the use of a highly efficient 48-volt motor-generator unit coupled to a DC/DC converter. A methodology for testing new solutions to quantify CO2 savings and reductions therefore becomes crucial. This methodology must be capable of demonstrating the CO2 benefits primarily of the innovative technology proven in real-world driving conditions and with a large amount of realistic statistical data. The introduction of new eco-innovations must take into account the linkage and impact on other environmentally oriented ecoinnovative solutions. When implementing new technical solutions, a necessary aspect is the interaction with other innovations installed in vehicles with new electrical installation standards. Therefore, for the expected synergy of solutions to occur, two or more innovative technologies must be installed. Then the combined savings from one of them will affect the performance of the other technologies, and vice versa. The new technology of a high-efficiency 48-volt motor-generator unit cooperating with a 48V/12V DC/DC converter fits very well in creating interactions with other implemented solutions aimed at reducing CO2 emissions. The article discusses the problems of the introduced new technology of a high-efficiency 48-volt motor-generator unit cooperating with a 48V/12V DC/DC converter. The publication analyzes the impact of in creasing the voltage rating of current passenger car installations to 48V. Based on the methodology for determining the reduction of CO2 emissions of a vehicle with a 48V/12V DC/DC voltage converter installed, the mass of fuel per unit of engine operation time was determined. The amount of fuel saved was determined, and CO2 emission reductions were calculated for the three adopted passenger vehicles tested.
This work evaluates the influence of gate drive circuitry to cascode GaN device’s switching waveforms. This is done by comparing three PCBs using three double-pulse-test (DPT) with different gate driving loop design. Among important parasitic elements, source-side inductance shows a significant impact to gate-source voltage waveform. A simulation model based on experimental measurement of the cascode GaNFET used in this work is modified by author. The simulation model is implemented in a synchronous buck converter topology and hereby to assess the impact of gate driving loop of cascode GaN device in both continuous conduction mode (CCM) and critical conduction mode (CRM). Apart from simulation, a synchronous buck converter prototype is presented for experimental evaluation, which shows a 99.15% efficiency at 5A under soft-switching operation (CRM) with a 59ns dead-time.
5
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The objective of this paper is time and frequency response analysis of single quadrant and two-quadrant power amplifiers by using MATLAB SIMULINK, PSPICE and PSIM based software used in the electromagnetic levitation system. The power amplifier plays a key role in controlling the electromagnetic levitation system, controlling the current as well as the force between electromagnet and rail. Here the power amplifier is used to convert a fixed DC voltage to an adjustable DC output voltage. Different kinds of power amplifiers have been proposed for the electromagnetic levitation system. In this paper, only buck and asymmetrical converters are simulated in the simulation software. The exciting current of the electromagnet is controlled by the power amplifier, which controls the air gap and force between actuator and rail in a closed loop manner. PSPICE is an analog and digital circuit simulation software. PSIM is a general-purpose analog and digital electronic circuit simulator. It is also used for simulation and design software for power electronics, motor drives, and dynamic system simulation. SIMULINK is the graphic user interface software from MATLAB which helped us prepare the model of the various power systems, power electronics and control system.
W referacie przedstawiono problematykę związaną z projektowaniem przetwornic, które nie powinny wytwarzać nadmiernych poziomów zaburzeń radioelektrycznych i powinny być jednocześnie odporne na zaburzenia elektromagnetyczne o małej i dużej energii. Przedstawione będą podstawowe zasady, które należy uwzględnić podczas projektowania umożliwiające obniżenie poziomu zaburzeń radioelektrycznych występujących na wyjściu przetwornic oraz zapewniające wymagana odporność na impulsowe zaburzenia elektromagnetyczne.
EN
This article presents the questions of designing converters which should not generate excessive levels of radioelectric interferences and which should be, at the same time, resistant to electromagnetic interferences of small and big energy. The article presents basic rules, to be taken into consideration, which allow to decrease level of radioelectric interferences on the output of converters and which assure required resistance to pulse electromagnetic interferences.
Multilevel converters have been intensively investigated and developed since 1960s and have found successful industrial applications. The aim of this paper is to present state of the art as well as recent research and applications of cascaded multilevel converters, which are a very interesting solution for power distribution systems and renewable energy sources. Cascaded multilevel converters can easily operate at medium and high voltage based on the series connection of power modules (cells), which use standard low-voltage component configurations. Series connections of modules (cells) allow for high quality output voltages and input currents, reduction of passive components and availability of component redundancy. Due to these features the cascaded multilevel converters have been recognized as attractive solutions for high-voltage direct-current (HVDC) transmission, solid state transformers (SST) and photovoltaic (PV) systems.
8
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
In this paper an investigation of voltage control system with P+ current controller for a DC-DC converter is presented. A DC-DC converter based on silicon carbide power devices were used. Synchronous buck topology is used for converter structure. Mathematical model of the converter is presented. The dependence between converter working conditions (i.e. input voltage, load current, switching frequency) and passive LC components is also given. A modified current control method based on P+ structure is considered. Proposed algorithm is compared with a traditional cascade structure based on PI type controllers. Output voltage and coil current dynamics were investigated. Experimental tests results were presented.
PL
W artykule przedstawiono wyniki badań układu regulacji napięcia przetwornicy DC-DC z regulatorem prądu typu P+. Zastosowano przetwornicę DC-DC z łącznikami na bazie węglika krzemu. Przetwornica została wykonana w topologii obniżającej napięcie. Przedstawiony został model matematyczny przetwornicy. Opisano także zależność pomiędzy warunkami pracy przetwornicy (np. napięcie wejściowe, prąd obciążenia, częstotliwość kluczowania) a parametrami elementów pasywnych LC. Przedstawiono propozycję struktury zmodyfikowanego regulatora prądu typu P+. Rozważany algorytm porównano z tradycyjnym algorytmem PI. Przedstawione badanie eksperymentalne dotyczą dynamiki napięcia wyjściowego oraz prądu dławika.
9
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Rosnące wymagania „czystości” energii elektrycznej, pobieranej przez układy falownikowe oraz potrzeba zwrotu energii do sieci doprowadziły do skonstruowania przetwornicy częstotliwości VACON NXC z aktywnym mostkiem prostowniczym.
Artykuł przedstawia ogólny opis, dane techniczne, elementy wyposażenia oraz podstawowe korzyści wynikające z korzystania z tyrystorowej przetwornicy przewoźnej EL-TPP1. Przetwornica została zaprojektowana i zbudowana przez firmę ELCAM Sp. z o.o. na zlecenie Spółki Restrukturyzacji Kopalń S.A. w Bytomiu Oddział w Czeladzi Zakład „Centralny Zakład Odwadniania Kopalń”.
W artykule opisano budowę układu zapłonowego CDI zasilanego ze źródła bateryjnego, o napięciu 3,7 - 4,8 V, przeznaczonego do mikrosilników spalinowych. Przedstawiono rozwiązania konstrukcyjne pozwalające na zintegrowanie układu, w którym główną rolę pełni odpowiednio zaprogramowany mikrokontroler. Szczególną uwagę zwrócono na możliwości jakie daje zastosowanie przetwornicy buck-boost ładującej kondensator gromadzący energię.
EN
The article describes the construction of CDI ignition system powered by a battery source, a voltage of 3.7 - 4.8 V, intended for micromotors gas. The paper presents design solutions allow the integration of the system, in which the main role is played properly programmed microcontroller. Particular attention was paid to the opportunities offered by the use of buck-boost converter charging capacitor energy storage.
13
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono koncepcję obwodu elektromagnetycznego generatora z magnesami trwałymi zamontowanymi na powierzchni wirnika, przeznaczonego do pracy jednofazowej. Pokazano model obliczeniowy obwodu pola elektromagnetycznego oraz przedstawiono widmo czasowego przebiegu napięcia podczas pracy na biegu jałowym. Zaprezentowano graficznie w przekroju rozkład indukcji magnetycznej w poszczegolnych częściach obwodu elektromagnetycznego, a także przebieg napięcia dla mocy znamionowej przy znamionowym momencie obciążenia. Dokonano analizy wynikow badań laboratoryjnych i pomiarow charakterystyk obciążenia generatora.
EN
The concept of an electromagnetic circuit generator with permanent magnets mounted on the rotor core' surface, designed for single phase work is presented in the article. Computation field-circuit model was shown. The spectrum of time course of voltages in the idle work was presented. The cross section with graphically presentation of magnetic induction in particular parts of electromagnetic circuits was presented. Distribution of magnetic induction at the rated load point was shown. The time course of voltages for rated power were displayed. An analysis of laboratory results and measurement of load characteristics of the generator was discussed.
Two popular DC-DC power converters (BUCK and BOOST) have been discussed. Models of line-to-output and control-to-output transfer functions, considering all parasitic resistances, have been recalled. Based on those models examples of simulations corresponding to characteristics in frequency and time domain have been presented. The simulations have been performed with free of charge program called Scilab. All parameters of converters’ elements used for the simulations, including parasitic resistances, have been acquired during measurements. It means that simulated converters refer to a good approximation of real device which has been built and tested. Practical meaning of every simulation has been explained. The paper reveals differences between simulations of models considering three types of mathematical models which include: all, some of and none of a parasitic resistances. It is shown that simulations generated according to models considering only parasitic resistances of inductor and capacitor are substantially different from simulations achieved based on model, which additionally considers parasitic resistances of switching elements (transistor and diode).
PL
W niniejszej pracy przedstawiono transmitancje opisujące wpływ zmian napięcia wejściowego oraz współczynnika wypełnienia na amplitudę napięcia wyjściowego dwóch popularnych przetwornic BUCK i BOOST. Wspomniane transmitancje są modelami małosygnałowymi przebiegów uśrednionych na okres kluczowania wyżej wymienionych przetwornic. Przy pomocy programu Scilab wykonano symulacje tych modeli w dziedzinie częstotliwości i czasu. Przedstawione wyniki symulacji stanowią odpowiedź układu na skokowe oraz okresowe zmiany zarówno napięcia wejściowego jak i współczynnika wypełnienia oraz przedstawiają różnice pomiędzy trzema modelami przetwornic, które uwzględniają: wszystkie, część lub nie uwzględniają żadnych rezystancji pasożytniczych. Znaczenie poszczególnych charakterystyk przetwornic zostało wyjaśnione w tekście pracy.
15
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Impulsowe przetwornice mocy – ze względu na wysoką sprawność oraz dosyć dobre parametry napięcia wyjściowego – zyskały wielką popularność. Fakt ten skłania do poszukiwania rozwiązań, które zapewnią dalszy rozwój tych urządzeń. Postęp w technologii wytwarzania elementów elektronicznych pozwolił na opracowanie układów o bardzo dobrych parametrach przetwarzania napięcia elektrycznego, zmniejszenie gabarytów oraz kosztów produkcji. Zaś znaczne obniżenie cen specjalizowanych procesorów sygnałowych w ostatnich latach spowodowało wytworzenie się nowego trendu – tzw. inteligentnego sterowania, pozwalającego na dynamiczne dostosowanie sposobu sterowania do warunków panujących po stronie obciążenia lub zasilania. Rozwiązanie takie zapewnia zwiększenie sprawności energetycznej w szerokim zakresie parametrów pracy. Zastosowanie mikrokomputera ułatwia także użycie regulatora PID do stabilizacji napięcia wyjściowego, zapewniając precyzyjną stabilizację oraz znacznie lepszą niż w konwencjonalnych układach odporność na zakłócenia ze strony zasilania lub obciążenia. Celem artykułu jest zademonstrowanie wspomnianych rozwiązań poprzez dobór parametrów regulatora PID w mikroprocesorowym sterowaniu przetwornicą impulsową. Wyzwaniem nastręczającym poważne trudności dla konstruktorów tego typu urządzeń jest bowiem poprawny dobór nastaw zaimplementowanego w mikrokomputerze algorytmu PID. Analizę zagadnienia rozpoczęto od matematycznego opisu obiektu regulacji, następnie wybrano odpowiednią metodę doboru nastaw oraz przeprowadzono symulacje układu. Zaproponowano także dogodną dla inżyniera-elektronika procedurę doboru nastaw.
EN
Switching mode power supplies - due to a high efficiency and relatively good output voltage parameters- gained immense popularity. This fact leads to the search for solutions, which will ensure continued development of these devices. Progress in technology of electronic components has led in recent years to construction of high performance voltage converters. Substantial reduction in price of specialized digital signal processors has resulted in the formation of a new trend – called the ‘intelligent control’, which allows for dynamic adjustment of control to load and supply variations, providing greater energy efficiency in wide range of operating parameters. The use of microcomputer also simplifies implementation of a PID controller to stabilize the output voltage, providing excellent stability and resistance to disturbances. The paper demonstrate such solution by selections PID controller functions for microprocessor controlled converter. The correct tuning of PID algorithm is usually difficult for the engineers. The analysis of the problem begins with the mathematical description of the controlled plant, next an appropriate method for tuning is selected, simulations are performed, and finally convenient for electronics engineer-tuning procedure is proposed.
16
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
EURA Drives dynamicznie reaguje na potrzeby rynku w zakresie nowych funkcji oraz funkcjonalności, jakie powinny posiadać nowoczesne przemienniki częstotliwości. Jest to zgodne z realizowanym planem rozwoju produktów. Urządzenia EURA Drives bez przerwy podlegają ewolucji technologicznej, dzięki czemu nasi klienci, użytkownicy napędów EURA Drives, otrzymują nowe użyteczne rozwiązania, wpływające bezpośrednio na zwiększenie wydajności i funkcjonalności przetwornic bez podnoszenia ich ceny, a mające tą samą prostotę obsługi i montażu. Utrzymana zostaje także zgodność z wcześniejszymi wersjami przetwornic, nowe funkcje są dodawane do istniejących i dlatego w napędach EURA Drives nie ma potrzeby uczenia się programowania przetwornic na nowo za każdym razem, gdy pojawia się ich nowsza wersja.
17
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W pracy przedstawiono techniki sterowania impulsowymi przekształtnikami energii ze zmienną częstotliwością przełączania, pozwalające na zmniejszenie amplitud składowych widma częstotliwościowego generowanych zaburzeń elektromagnetycznych. Zaprezentowano wyniki uzyskane w układzie przetwornicy obniżającej napięcie z użyciem metody modulacji częstotliwości.
EN
In this work, control techniques of switched mode power converters involving variable switching frequency have been described that enable reducing component amplitudes of the frequency spectrum of electromagnetic disturbance generated. Results obtained in a buck converter circuit using the frequency modulation method have been presented.
18
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Invertek Drives to angielska firma, która wyspecjalizowała się w projektowaniu, produkcji i sprzedaży na międzynarodowy rynek elektronicznych układów regulacyjnych, przeznaczonych do sterowania silnikami elektrycznymi prądu przemiennego.
The paper presents the considerations on usage of cogeneration Micro-Power Plants (MPP) in Distributed Power Systems. The proposed MPP is intended for rural appliances and can operate using local renewable energy resources as well as traditional fuels with the power range of single MPP from few kW up to 100 kW. While in monogeneration power plants the efficiency of primeval fuel energy usage is below 50%, the proposed cogeneration MPP efficiency can reach the level of 90%. Most of the energy is used for local heating and the rest is used for additional production of electrical energy. The high speed steam turbine using low-temperature evaporation working fluid and an permanent magnet voltage generator directly coupled with turbine are proposed. The topologies of the power-electronic converters suitable for application in MPPs of different power have been analyzed and discussed.
PL
W artykule przedstawiono rozważania nad zastosowaniem domowej mikrosiłowni kogeneracyjnej, czyli jednoczesnego wytwarzania energii cieplnej i elektrycznej. Taka mikrosiłownia może stanowić element systemu generacji rozproszonej. Rozpatrzono zastosowanie mikroturbin gazowych wykorzystujących spaliny powstające przy wytwarzaniu ciepła w autonomicznych instalacjach domowych. W systemie generacji rozproszonej użytkownicy energii - posiadacze kotłów z mikrosiłownią stają się producentami energii elektrycznej wytwarzanej na własne, bądź też odbiorców zewnętrznych, potrzeby. Mikrosiłownia kogeneracyjna wykorzystuje energię paliwa prawie w 90%, podczas gdy w siłowniach konwencjonalnych wykorzystanie energii zawartej w paliwie nie przekracza czterdziestu kilku procent. W mikrosiłowni kogeneracyjnej 70 do 80% tej energii stanowi ciepło, a około 10 do 20%, wykorzystuje się do produkcji energii elektrycznej. Rozmiary wysokoobrotowej mikroturbiny oraz przykład rozwiązania konstrukcji maszyny elektrycznej z magnesami trwałymi zostały podane w kolejnym rozdziale. Założono, że prądnica dostarcza trójfazowe napięcie wyjściowe, którego częstotliwość i wartość zależą od prędkości obrotowej i rozwiązań konstrukcyjnych. Przy danej konstrukcji moc prądnicy jest funkcją prędkości obrotowej. W kolejnych rozdziałach zaprezentowano rozwiązania układowe przekształtników energoelektronicznych umożliwiających przyłączanie mikrosiłowni do sieci elektroenergetycznej. Zaprezentowane zostały trzy układy przekształtnikowe, o różnym stopniu złożoności i różnych właściwościach: przekształtnik z prostownikiem diodowym, z filtrem aktywnym i przekształtnik matrycowy. Omówiono właściwości poszczególnych rozwiązań, zamieszczono wnioski i spis literatury.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.