КОМБІНОВАНЕ КЕРУВАННЯ ДВОНАПРАВЛЕНИМИ DC-DC ПЕРЕТВОРЮВАЧАМИ ДЛЯ ВИСОКОДИНАМІЧНИХ НАВАНТАЖЕНЬ
The paper presents design of cascaded DC-link voltage control systems for bidirectional buck-boost DC-DC converters which supply high dynamic loads such as IPMSM electrical drives. A new design methods applied for class of commutated DC-DC converters, which known as strongly nonlinear and non-minimu...
Gespeichert in:
| Datum: | 2026 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Veröffentlicht: |
Інститут електродинаміки НАН України, Київ
2026
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://techned.org.ua/index.php/techned/article/view/1836 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Technical Electrodynamics |
Institution
Technical Electrodynamics| _version_ | 1863945784258461696 |
|---|---|
| author | Пересада, С.М. Ніконенко, Є.О. Ляшевський, С.Е. |
| author_facet | Пересада, С.М. Ніконенко, Є.О. Ляшевський, С.Е. |
| author_sort | Пересада, С.М. |
| baseUrl_str | https://techned.org.ua/index.php/techned/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-04-30T10:09:36Z |
| description | The paper presents design of cascaded DC-link voltage control systems for bidirectional buck-boost DC-DC converters which supply high dynamic loads such as IPMSM electrical drives. A new design methods applied for class of commutated DC-DC converters, which known as strongly nonlinear and non-minimum-phase plants, improved not only their dynamic performance but defined a new system features and therefore new opportunities for their further development and optimization. Control algorithm based on PI current and voltage controllers forms the composite system which consists of two linear stable subsystems in a nonlinear feedback loop suitable to apply the theory of cascaded systems with two time-scale separation of the control loops dynamics. As it follows from the analysis after linearization, the load current acts not only as external disturbance but defines closed loop systems parameters as well, and consequently their dynamics and stability. To overcome this problem the combination of two technologies has been proposed for controller design: a) “symmetrical” like optimum with worst-case system tuning in order to preserve system stability margin depending on maximum values of loads; b) disturbance rejection technique to improve accuracy of voltage regulation on the base of direct load current measurement or estimation. Two technologies do not contradict each other since later one is an intrinsically open loop. When DC-DC converter is used as power supply of vector controlled drives the required load information is computed from the power balance equation of complete electromechanical system ‘DC-DC converter – electrical drive’. The composite electromechanical system ensures high dynamic performance and extended power capability of the DC-DC converter, which is confirmed by the results of experimental tests and simulation study based on experimental transients of the electrical drive. References 13, Fig. 7, Table 1. |
| first_indexed | 2026-05-01T01:00:21Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs2.ted.new-point.com.ua:article-1836 |
| institution | Technical Electrodynamics |
| keywords_txt_mv | keywords |
| last_indexed | 2026-05-01T01:00:21Z |
| publishDate | 2026 |
| publisher | Інститут електродинаміки НАН України, Київ |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs2.ted.new-point.com.ua:article-18362026-04-30T10:09:36Z LOAD-DEPENDENT CONTROL OF BIDIRECTIONAL DC-DC CONVERTERS FOR HEAVY DUTY LOADS КОМБІНОВАНЕ КЕРУВАННЯ ДВОНАПРАВЛЕНИМИ DC-DC ПЕРЕТВОРЮВАЧАМИ ДЛЯ ВИСОКОДИНАМІЧНИХ НАВАНТАЖЕНЬ Пересада, С.М. Ніконенко, Є.О. Ляшевський, С.Е. DC-DC buck-boost converter control algorithm electrical drives voltage controller stability load current compensation DC-DC перетворювач комбінований алгоритм керування електропривод регулятор напруги стійкість компенсація струму навантаження The paper presents design of cascaded DC-link voltage control systems for bidirectional buck-boost DC-DC converters which supply high dynamic loads such as IPMSM electrical drives. A new design methods applied for class of commutated DC-DC converters, which known as strongly nonlinear and non-minimum-phase plants, improved not only their dynamic performance but defined a new system features and therefore new opportunities for their further development and optimization. Control algorithm based on PI current and voltage controllers forms the composite system which consists of two linear stable subsystems in a nonlinear feedback loop suitable to apply the theory of cascaded systems with two time-scale separation of the control loops dynamics. As it follows from the analysis after linearization, the load current acts not only as external disturbance but defines closed loop systems parameters as well, and consequently their dynamics and stability. To overcome this problem the combination of two technologies has been proposed for controller design: a) “symmetrical” like optimum with worst-case system tuning in order to preserve system stability margin depending on maximum values of loads; b) disturbance rejection technique to improve accuracy of voltage regulation on the base of direct load current measurement or estimation. Two technologies do not contradict each other since later one is an intrinsically open loop. When DC-DC converter is used as power supply of vector controlled drives the required load information is computed from the power balance equation of complete electromechanical system ‘DC-DC converter – electrical drive’. The composite electromechanical system ensures high dynamic performance and extended power capability of the DC-DC converter, which is confirmed by the results of experimental tests and simulation study based on experimental transients of the electrical drive. References 13, Fig. 7, Table 1. Роботу присвячено розробці каскадних систем керування напругою ланки постійного струму реверсивних силових DC-DC перетворювачів, які живлять високодинамічні навантаження, такі як векторно-керовані синхронні електроприводи. Новітні результати по розробці методів синтезу і аналізу керувань DC-DC перетворювачів, які є суттєво нелінійними та немінімально фазовими об’єктами, дали змогу не тільки синтезувати системи з підвищеними показниками якості керування, але й встановили невідомі раніше властивості, що важливі для їх подальшого вдосконалення і оптимізації. Показано, що струм навантаження діє не тільки як зовнішнє збурення, але й впливає на параметри замкненої системи і таким чином визначає показники якості керування та її стійкість. Задля послаблення впливу варіацій параметрів, обумовлених цим явищем, запропоновано використовувати комбіноване керування, яке містить: а) оптимізацію каскадної системи на ‘симетричний’ оптимум з налаштуванням виходячи з ‘найгіршого випадку’, що забезпечує заданий запас стійкості відносно максимального значення навантаження; б) компенсацію збурення на основі вимірювання або оцінювання струму навантаження. В той час як перша технологія покращує робастність відносно значень струмів, але зменшує динамічну точність, друга сприяє підвищенню точності стабілізації напруги. Для DC-DC перетворювачів, які живлять векторно-керовані синхронні двигуни з постійними магнітами (IPMSM), розрахунок навантаження здійснюється з рівняння балансу потужності системи «DC-DC перетворювач – електропривод». Композитна електромеханічна система забезпечує високі показники якості перехідних процесів DC-DC перетворювача разом з розширеним діапазоном навантаження, що підтверджується результатами експериментів, а також моделювання на основі експериментальних процесів синхронного електроприводу. Бібл. 13, рис. 7, табл. 1. Інститут електродинаміки НАН України, Київ 2026-04-30 Article Article https://techned.org.ua/index.php/techned/article/view/1836 Tekhnichna Elektrodynamika; No. 3 (2026): TEKHNICHNA ELEKTRODYNAMIKA; 021 ТЕХНІЧНА ЕЛЕКТРОДИНАМІКА; № 3 (2026): ТЕХНІЧНА ЕЛЕКТРОДИНАМІКА; 021 2218-1903 1607-7970 Авторське право (c) 2026 ТЕХНІЧНА ЕЛЕКТРОДИНАМІКА https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |
| spellingShingle | DC-DC перетворювач комбінований алгоритм керування електропривод регулятор напруги стійкість компенсація струму навантаження Пересада, С.М. Ніконенко, Є.О. Ляшевський, С.Е. КОМБІНОВАНЕ КЕРУВАННЯ ДВОНАПРАВЛЕНИМИ DC-DC ПЕРЕТВОРЮВАЧАМИ ДЛЯ ВИСОКОДИНАМІЧНИХ НАВАНТАЖЕНЬ |
| title | КОМБІНОВАНЕ КЕРУВАННЯ ДВОНАПРАВЛЕНИМИ DC-DC ПЕРЕТВОРЮВАЧАМИ ДЛЯ ВИСОКОДИНАМІЧНИХ НАВАНТАЖЕНЬ |
| title_alt | LOAD-DEPENDENT CONTROL OF BIDIRECTIONAL DC-DC CONVERTERS FOR HEAVY DUTY LOADS |
| title_full | КОМБІНОВАНЕ КЕРУВАННЯ ДВОНАПРАВЛЕНИМИ DC-DC ПЕРЕТВОРЮВАЧАМИ ДЛЯ ВИСОКОДИНАМІЧНИХ НАВАНТАЖЕНЬ |
| title_fullStr | КОМБІНОВАНЕ КЕРУВАННЯ ДВОНАПРАВЛЕНИМИ DC-DC ПЕРЕТВОРЮВАЧАМИ ДЛЯ ВИСОКОДИНАМІЧНИХ НАВАНТАЖЕНЬ |
| title_full_unstemmed | КОМБІНОВАНЕ КЕРУВАННЯ ДВОНАПРАВЛЕНИМИ DC-DC ПЕРЕТВОРЮВАЧАМИ ДЛЯ ВИСОКОДИНАМІЧНИХ НАВАНТАЖЕНЬ |
| title_short | КОМБІНОВАНЕ КЕРУВАННЯ ДВОНАПРАВЛЕНИМИ DC-DC ПЕРЕТВОРЮВАЧАМИ ДЛЯ ВИСОКОДИНАМІЧНИХ НАВАНТАЖЕНЬ |
| title_sort | комбіноване керування двонаправленими dc-dc перетворювачами для високодинамічних навантажень |
| topic | DC-DC перетворювач комбінований алгоритм керування електропривод регулятор напруги стійкість компенсація струму навантаження |
| topic_facet | DC-DC buck-boost converter control algorithm electrical drives voltage controller stability load current compensation DC-DC перетворювач комбінований алгоритм керування електропривод регулятор напруги стійкість компенсація струму навантаження |
| url | https://techned.org.ua/index.php/techned/article/view/1836 |
| work_keys_str_mv | AT peresadasm loaddependentcontrolofbidirectionaldcdcconvertersforheavydutyloads AT níkonenkoêo loaddependentcontrolofbidirectionaldcdcconvertersforheavydutyloads AT lâševsʹkijse loaddependentcontrolofbidirectionaldcdcconvertersforheavydutyloads AT peresadasm kombínovanekeruvannâdvonapravlenimidcdcperetvorûvačamidlâvisokodinamíčnihnavantaženʹ AT níkonenkoêo kombínovanekeruvannâdvonapravlenimidcdcperetvorûvačamidlâvisokodinamíčnihnavantaženʹ AT lâševsʹkijse kombínovanekeruvannâdvonapravlenimidcdcperetvorûvačamidlâvisokodinamíčnihnavantaženʹ |