ІНТЕРВАЛЬНІ СТРУМИ В ФІЛЬТРО-КОМПЕНСУЮЧОМУ ПЕРЕТВОРЮВАЧІ З КОМПЕНСАЦІЄЮ СТРУМУ САМОРОЗРЯДУ АКУМУЛЯТОРА
The principle of operation of the parallel type active power line conditioner with self-discharge current of the battery compensation is proposed. A simplified diagram of the device with the description of the main elements and blocks presented. Equivalent circuits of active power line conditioner w...
Збережено в:
| Дата: | 2014 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Інститут електродинаміки НАН України, Київ
2014
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://techned.org.ua/index.php/techned/article/view/1080 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Technical Electrodynamics |
| Завантажити файл: |  |
Репозитарії
Technical Electrodynamics| _version_ | 1870203709652205568 |
|---|---|
| author | Миколаєць , Д.А. Микитюк , В.I. |
| author_facet | Миколаєць , Д.А. Микитюк , В.I. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "Д.А. Миколаєць ",
"institution": "Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут», пр. Перемоги, 37, Київ, 03056, Україна"
},
{
"author": "В.I. Микитюк ",
"institution": "Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут», пр. Перемоги, 37, Київ, 03056, Україна"
}
] |
| author_sort | Миколаєць , Д.А. |
| baseUrl_str | https://techned.org.ua/index.php/techned/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2023-01-10T12:06:36Z |
| description | The principle of operation of the parallel type active power line conditioner with self-discharge current of the battery compensation is proposed. A simplified diagram of the device with the description of the main elements and blocks presented. Equivalent circuits of active power line conditioner with charger at work intervals are shown. Expressions of compensator currents at appropriate intervals of work are obtained. References 3, table 1, figure 1. |
| first_indexed | 2026-06-16T01:18:31Z |
| format | Article |
| fulltext |
ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2014. № 4 75
УДК 621.314
ІНТЕРВАЛЬНІ СТРУМИ В ФІЛЬТРО-КОМПЕНСУЮЧОМУ ПЕРЕТВОРЮВАЧІ
З КОМПЕНСАЦІЄЮ СТРУМУ САМОРОЗРЯДУ АКУМУЛЯТОРА
Д.А.Миколаєць, В.I.Микитюк
Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут»,
пр. Перемоги, 37, Київ, 03056, Україна. e-mail: dmytri_m@ukr.net
Запропоновано принцип роботи фільтро-компенсуючого перетворювача паралельного типу з компенсацією
струму саморозряду акумулятора. Представлено спрощену схему пристрою з описом основних елементів та
блоків. Наведено еквівалентні схеми фільтро-компенсуючого перетворювача з зарядним пристроєм на робочих
інтервалах. Отримано вирази струмів компенсатора на відповідних інтервалах роботи. Бібл. 3, табл. 1, рис. 1.
Ключові слова: фільтро-компенсуючий перетворювач, джерело безперебійного живлення, струм саморозряду.
Проблеми компенсації несинусоїдального струму, що споживається з мережі, та забезпечення живлен-
ня навантаження при раптовому зникненні напруги мережі вирішуються комбінуванням компенсатора реактив-
ної потужності та джерела безперебійного живлення. Aктуальною задачею є розрахунок струмів комбінованого
компенсатора на інтервалах роботи, що обумовлені нелінійністю навантаження.
Робота паралельного фільтро-компенсуючого перетворювача (ФКП) з компенсацією струму саморозря-
ду акумулятора відрізняється від роботи звичайного ФКП [1, 3] за рахунок того, що змінюються баланс потуж-
ності, вирази струмів компенсатора і, відповідно, форма струму. Розглянемо струми компенсатора та системи
заряду акумулятора, а також еквівалентні схеми пристрою на робочих інтервалах.
На рис. 1, а показано спрощену схему фільтро-компенсуючого перетворювача з зарядом акумулятора.
Транзистори VT1-VT4, діоди VD1-VD4, дросель L1, а також конденсатор C2 формують паралельний ФКП.
Транзистор VT5, діод VD5 та дросель L2 – система заряду акумулятора Gb1. ФНЧ – фільтр нижніх частот, В −
випрямляч, R1, R2 та C1 − активно-ємнісне навантаження. На рис. 2, б представлено півперіод струму мережі
iвх, струму, що споживається навантаженням id, та струму компенсатора iк.
а б
Рис. 1
Використовується двоінтервальний спосіб заряду акумулятора [2], при компенсації струму саморозряду
Ia струм та напруга на акумуляторі – постійні. Відповідно, понижуючий ШІП повинен забезпечувати струм
1(0.033 0.05)aI C
год
= ÷ ⋅ , де С – ємність акумулятора в А·год [2]. Для усунення впливу перехідних процесів
системи заряду акумулятора робоча частота транзистора VT5 обирається на порядок більшою за частоту роботи
ФКП. Таким чином, з високою точністю на робочих періодах струм Ia вважається постійною величиною, що
суттєво спрощує розрахунки струмів.
В таблиці представлено еквівалентні схеми пристрою та вирази струмів на відповідних робочих інтер-
валах. Всього ФКП має 3 характерні інтервали роботи на півперіоді напруги мережі (рис. 2, б), на яких він по-
чергово працює як ШІП понижуючого типу (інтервал 2) та ШІП підвищуючого типу (інтервали 1 та 3), спожи-
ваючи енергію з мережі та віддаючи її в зворотному напрямку. Кожний робочий інтервал ФКП складається з
двох типових підінтервалів закритого або відкритого стану транзисторів VT1 чи VT2. У свою чергу, вищеназва-
ні підінтервали складаються з підінтервалів відкритого та закритого стану транзистора VT5, але оскільки про-
© Миколаєць Д.А., Микитюк В.I., 2014
76 ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2014. № 4
цеси на підінтервалах роботи системи заряду слабко впливають на напругу конденсатора C2, вирази струмів у
цьому випадку вважаються однаковими. Варто зазначити, що оскільки еквівалентні схеми для 3-го інтервалу
такі самі, як і для 1-го, вирази струмів, відповідно, аналогічні.
Еквівалентна схема Вирази
1
2
1 1
1
1 1
(t) i (nT) ((1 cos )cos nT
sin tsin nT),
0 (n) , 0 1.
m
kв k
U
i t
L
t T n N
ω ω
ω
ω ω
γ
= + − +
+
≤ ≤ ≤ ≤ −
3
4
1 1 1
1
1
2
1
1 1
1 1
(t) i (nT (n)T)
((1 cos t) cos( nT (n)T)
sin tsin( nT (n)T)) ,
(n)T T, 0 1.
kз k
m
a
a
i
U
L
EL
I t
L L
t n N
γ
ω ω ωγ
ω
ω ω ωγ
γ
= + +
+ − + +
+ + − −
≤ ≤ ≤ ≤ −
5
6
2 2
1
2
1 1
2 1 2
(t) i (nT) ((1 cos t)cos nT
sin tsin nT) ,
0 (n)T, 1.
m
kв k
a
a
U
i
L
EL
I t
L L
t N n N
ω ω
ω
ω ω
γ
= + − +
+ − −
≤ ≤ ≤ ≤ −
7
8
2 2 2
2
1
2
2 1 2
(t) i (nT (n)T)
((1 cos t)cos( nT (n)T)
sin tsin( nT (n)T)),
(n)T t T, 1.
kз k
m
i
U
L
N n N
γ
ω ω ωγ
ω
ω ω ωγ
γ
= + +
+ − + +
+ +
≤ ≤ ≤ ≤ −
Умовні позначення в таблиці: 1 (t)kвi і 1 (t)kзi – відповідно струми компенсатора на першому інтервалі при
відкритому та закритому станах ключа; аналогічно позначено для другого інтервалу 2 (t)kвi і 2 (t)kзi ; mU – амплітуда
напруги мережі; aE – напруга на акумуляторі; ω – циклічна частота роботи компенсатора; T – період роботи ком-
пенсатора; n – номер робочого періоду компенсатора; 1 1 /N T≈ τ – кількість робочих періодів компенсатора на
першому інтервалі; 2 1 2( ) /N T≈ +τ τ – кількість робочих періодів на першому і на другому інтервалах; аналогічно
3 1 2 2( ) /N T≈ + +τ τ τ ; 1 2 2, ,τ τ τ – відповідно тривалості першого, другого та третього інтервалів; 1(n)γ – коефіцієнт
заповнення імпульсів першого інтервалу; 2 (n)γ – коефіцієнт заповнення імпульсів другого інтервалу.
Розрахувавши струми методом різницевих рівнянь, визначаємо струми для 3-х робочих інтервалів.
ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2014. № 4 77
Увівши позначення
31 2
1 2
11 1
1 1 2 2 3 3
0
(k), (k), (k)
NN N
k k N k N
−− −
= = =
= = =∑ ∑ ∑ξ γ ξ γ ξ γ , отримаємо
1
2
1 1 1 1 2 3
11 1 1 1 1
(n) cos ( nT) (k) ( )
2 2
n
m a a a
k a
k
U E E EL
i nT I T T
L L L L L
ω τ γ ξ ξ ξ
ω
−
=−
= − + + − + + − + −∑ , (1)
де 1 1 10 1, (k) | 0;kn N =−≤ ≤ − =γ
1
1
2
2 2 1 2 3
11 1 1 1
(n) cos T (k) ( )
2 2
n
m a a
k a
k N
U E EL
i nT I T
L L L L
ω γ ξ ξ ξ
ω
−
= −
= − + − + + −∑ , (2)
де
11 2 2 11, (k) | 0;k NN n N = −≤ ≤ − =γ
2
1
2
3 1 2 3 1 2 3
11 1 1 1 1
(n) cos ( nT) (k) ( )
2 2
n
m a a a
k a
k N
U E E EL
i nT I T T
L L L L L
ω τ τ γ ξ ξ ξ
ω
−
= −
= − + + + − + + − −∑ , (3)
де
22 3 3 11, (k) | 0.k NN n N = −≤ ≤ − =γ
Формули (1) та (3) подібні, оскільки еквівалентні схеми ФКП на відповідних інтервалах однакові та
представляють собою підвищуючий ШІП. У формулі (2) відсутня складова, що пов’язана з роботою компенса-
тора як ШІП понижуючого типу. Прийняті допущення, при яких струм саморозряду (Ia) та напруга на конден-
саторі С2 (Uc) вважаються постійними величинами, дозволяють значно спростити розрахунки, оскільки знижу-
ють порядок схеми (рис. 1) з 3-го до 1-го.
Таким чином, розраховані струми фільтро-компенсуючого пристрою з компенсацією струму самороз-
ряду дозволяють провести енергетичний розрахунок ФКП з вбудованим джерелом безперебійного живлення, а
також отримати закони зміни коефіцієнтів заповнення імпульсів на відповідних інтервалах.
1. Жуйков В.Я., Нгуен Лыхай Тунг. Условие компенсации реактивной мощности высокочастотным преобразовате-
лем параллельного типа // Электроника и связь. – 1998. – № 5. – С. 82–85.
2. Волкивский В.Б., Камаев В.С., Колодяжный А.В. Методы заряда никель-кадмиевых аккумуляторных батарей //
Електроніка і зв’язок. – 2005. – № 27. – С. 18–25.
3. Миколаєць Д.А. Баланс енергії в паралельному компенсаторі при вузькому навантажувальному струмі // Энерго-
сбережение, энергетика, энергоаудит. Специальный выпуск. Т.2. – 2013. – № 8(114). – С. 96–98.
ИНТЕРВАЛЬНЫЕ ТОКИ В ФИЛЬТРО-КОМПЕНСИРУЮЩЕМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕ С КОМПЕНСАЦИЕЙ
ТОКА САМОРАЗРЯДА АККУМУЛЯТОРА
Д.А.Миколаец, В.И.Микитюк
Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт»,
пр. Победы, 37, Киев, 03056, Украина. e-mail: dmytri_m@ukr.net
Предложен принцип работы фильтро-компенсирующего преобразователя параллельного типа с компенсацией
тока саморазряда аккумулятора. Представлена упрощенная схема устройства с описанием основных элемен-
тов и блоков. Приведены эквивалентные схемы фильтро-компенсирующего преобразователя с зарядным уст-
ройством на рабочих интервалах. Получены выражения токов компенсатора на соответствующих интерва-
лах работы. Библ. 3, табл. 1, рис. 1.
Ключевые слова: фильтро-компенсирующий преобразователь, источник бесперебойного питания, ток саморазряда.
INTERVAL CURRENTS IN THE ACTIVE POWER LINE CONDITIONER WITH SELF-DISCHARGE
CURRENT OF THE BATTERY COMPENSATION
D.A.Mykolaets, V.I.Mykytiuk
National Technical University of Ukraine “Kyiv Polytechnic Institute”,
рr. Peremohy, 37, Kyiv, 03056, Ukraine. e-mail: dmytri_m@ukr.net
The principle of operation of the parallel type active power line conditioner with self-discharge current of the battery
compensation is proposed. A simplified diagram of the device with the description of the main elements and blocks
presented. Equivalent circuits of active power line conditioner with charger at work intervals are shown. Expressions of
compensator currents at appropriate intervals of work are obtained. References 3, table 1, figure 1.
Key words: active power line conditioner, uninterruptible power supply, self-discharge current.
1. Zhuikov V.Ya., Nguyen Lyhai Tung. Condition of reactive power compensation by parallel type high frequency converter
// Elektronika i sviaz. – 1998. – №5. – Pp. 82–85. (Rus)
2. Volkivskii V.B., Kamaev V.S., Kolodiazhnyi A.V. Methods of charging nickel-cadmium batteries // Elektronika i sviaz. –
2005. – № 27. – Pp. 18–25. (Rus)
3. Mikolaets D.A. The balance of power in the parallel compensator with a narrow loading current // Energosberezhenie,
energetika, energoaudit. Spetsialnyi vypusk. Part 2. – 2013. – Vol. 8(114). – Pp. 96–98. (Ukr)
Надійшла 24.02.2014
|
| id | techned_org_ua-article-1080 |
| institution | Technical Electrodynamics |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-06-16T01:18:31Z |
| publishDate | 2014 |
| publisher | Інститут електродинаміки НАН України, Київ |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | technedorgua/3b/a9de3e584c261dbb190ddb15c3debc3b.pdf |
| spelling | techned_org_ua-article-10802023-01-10T12:06:36Z INTERVAL CURRENTS IN THE ACTIVE POWER LINE CONDITIONER WITH SELF-DISCHARGE CURRENT OF THE BATTERY COMPENSATION ІНТЕРВАЛЬНІ СТРУМИ В ФІЛЬТРО-КОМПЕНСУЮЧОМУ ПЕРЕТВОРЮВАЧІ З КОМПЕНСАЦІЄЮ СТРУМУ САМОРОЗРЯДУ АКУМУЛЯТОРА Миколаєць , Д.А. Микитюк , В.I. active power line conditioner uninterruptible power supply self-discharge current фільтро-компенсуючий перетворювач джерело безперебійного живлення струм саморозряду The principle of operation of the parallel type active power line conditioner with self-discharge current of the battery compensation is proposed. A simplified diagram of the device with the description of the main elements and blocks presented. Equivalent circuits of active power line conditioner with charger at work intervals are shown. Expressions of compensator currents at appropriate intervals of work are obtained. References 3, table 1, figure 1. Запропоновано принцип роботи фільтро-компенсуючого перетворювача паралельного типу з компенсацією струму саморозряду акумулятора. Представлено спрощену схему пристрою з описом основних елементів та блоків. Наведено еквівалентні схеми фільтро-компенсуючого перетворювача з зарядним пристроєм на робочих інтервалах. Отримано вирази струмів компенсатора на відповідних інтервалах роботи. Бібл. 3, табл. 1, рис. 1. Інститут електродинаміки НАН України, Київ 2014-06-25 Article Article application/pdf https://techned.org.ua/index.php/techned/article/view/1080 Tekhnichna Elektrodynamika; No. 4 (2014): TEKHNICHNA ELEKTRODYNAMIKA; 075 ТЕХНІЧНА ЕЛЕКТРОДИНАМІКА; № 4 (2014): ТЕХНІЧНА ЕЛЕКТРОДИНАМІКА; 075 2218-1903 1607-7970 uk https://techned.org.ua/index.php/techned/article/view/1080/956 Авторське право (c) 2023 ТЕХНІЧНА ЕЛЕКТРОДИНАМІКА https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |
| spellingShingle | фільтро-компенсуючий перетворювач джерело безперебійного живлення струм саморозряду Миколаєць , Д.А. Микитюк , В.I. ІНТЕРВАЛЬНІ СТРУМИ В ФІЛЬТРО-КОМПЕНСУЮЧОМУ ПЕРЕТВОРЮВАЧІ З КОМПЕНСАЦІЄЮ СТРУМУ САМОРОЗРЯДУ АКУМУЛЯТОРА |
| title | ІНТЕРВАЛЬНІ СТРУМИ В ФІЛЬТРО-КОМПЕНСУЮЧОМУ ПЕРЕТВОРЮВАЧІ З КОМПЕНСАЦІЄЮ СТРУМУ САМОРОЗРЯДУ АКУМУЛЯТОРА |
| title_alt | INTERVAL CURRENTS IN THE ACTIVE POWER LINE CONDITIONER WITH SELF-DISCHARGE CURRENT OF THE BATTERY COMPENSATION |
| title_full | ІНТЕРВАЛЬНІ СТРУМИ В ФІЛЬТРО-КОМПЕНСУЮЧОМУ ПЕРЕТВОРЮВАЧІ З КОМПЕНСАЦІЄЮ СТРУМУ САМОРОЗРЯДУ АКУМУЛЯТОРА |
| title_fullStr | ІНТЕРВАЛЬНІ СТРУМИ В ФІЛЬТРО-КОМПЕНСУЮЧОМУ ПЕРЕТВОРЮВАЧІ З КОМПЕНСАЦІЄЮ СТРУМУ САМОРОЗРЯДУ АКУМУЛЯТОРА |
| title_full_unstemmed | ІНТЕРВАЛЬНІ СТРУМИ В ФІЛЬТРО-КОМПЕНСУЮЧОМУ ПЕРЕТВОРЮВАЧІ З КОМПЕНСАЦІЄЮ СТРУМУ САМОРОЗРЯДУ АКУМУЛЯТОРА |
| title_short | ІНТЕРВАЛЬНІ СТРУМИ В ФІЛЬТРО-КОМПЕНСУЮЧОМУ ПЕРЕТВОРЮВАЧІ З КОМПЕНСАЦІЄЮ СТРУМУ САМОРОЗРЯДУ АКУМУЛЯТОРА |
| title_sort | інтервальні струми в фільтро-компенсуючому перетворювачі з компенсацією струму саморозряду акумулятора |
| topic | фільтро-компенсуючий перетворювач джерело безперебійного живлення струм саморозряду |
| topic_facet | active power line conditioner uninterruptible power supply self-discharge current фільтро-компенсуючий перетворювач джерело безперебійного живлення струм саморозряду |
| url | https://techned.org.ua/index.php/techned/article/view/1080 |
| work_keys_str_mv | AT mikolaêcʹda intervalcurrentsintheactivepowerlineconditionerwithselfdischargecurrentofthebatterycompensation AT mikitûkvi intervalcurrentsintheactivepowerlineconditionerwithselfdischargecurrentofthebatterycompensation AT mikolaêcʹda íntervalʹnístrumivfílʹtrokompensuûčomuperetvorûvačízkompensacíêûstrumusamorozrâduakumulâtora AT mikitûkvi íntervalʹnístrumivfílʹtrokompensuûčomuperetvorûvačízkompensacíêûstrumusamorozrâduakumulâtora |