RU2504064C2 - Forecasting method of emergency mode of functioning of pulse-width converters in real time - Google Patents
Forecasting method of emergency mode of functioning of pulse-width converters in real time Download PDFInfo
- Publication number
- RU2504064C2 RU2504064C2 RU2011123276/07A RU2011123276A RU2504064C2 RU 2504064 C2 RU2504064 C2 RU 2504064C2 RU 2011123276/07 A RU2011123276/07 A RU 2011123276/07A RU 2011123276 A RU2011123276 A RU 2011123276A RU 2504064 C2 RU2504064 C2 RU 2504064C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- amplitude
- converter
- ripple
- output
- emergency
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Ac-Ac Conversion (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
Description
Предложенный способ относится к электротехнике, а именно к способам управления импульсными преобразователями постоянного напряжения, которые широко применяются как источники вторичного электропитания различных устройств, способ может быть использован для прогнозирования аварийных режимов в ходе функционирования указанных устройств.The proposed method relates to electrical engineering, and in particular to methods of controlling pulsed DC-DC converters, which are widely used as sources of secondary power to various devices, the method can be used to predict emergency conditions during the operation of these devices.
Известен способ управления импульсным преобразователем постоянного напряжения со стабилизацией предельного тока, согласно которому выходной ШИМ-сигнал управления регулирующим элементом преобразователя получают в результате конъюнкции двух ШИМ-сигналов, первый из которых формируют на основе сигнала рассогласования по напряжению, а второй - на основе сигнала рассогласования по току. При этом уровень сигнала рассогласования по току корректируется в зависимости от значения демодулированного выходного ШИМ-сигнала управления регулирующим элементом [1].A known method of controlling a pulsed DC-DC converter with stabilization of the limiting current, according to which the output PWM control signal of the regulating element of the converter is obtained as a result of conjunction of two PWM signals, the first of which is formed on the basis of the voltage error signal, and the second - on the basis of the voltage error signal current. In this case, the level of the current error signal is adjusted depending on the value of the demodulated output PWM control signal of the regulatory element [1].
Недостатком способа является то, что он позволяет идентифицировать только среднее значение стабилизируемого тока, которое является одной из составляющих, характеризующих аварийный режим работы преобразователя, соответственно, основанная на этой идентификации стабилизация не может полностью гарантировать исключение этих режимов.The disadvantage of this method is that it allows you to identify only the average value of the stabilized current, which is one of the components characterizing the emergency operation of the converter, respectively, stabilization based on this identification cannot fully guarantee the exclusion of these modes.
Известен способ управления импульсным стабилизатором тока, согласно которому измеряют текущее значение стабилизируемого тока, сравнивают его с заданным значением, формируют ШИМ-сигнал управления инвертором, трансформируют переменное напряжение с выхода инвертора, выпрямляют и сглаживают выходной ток [2].There is a known method of controlling a pulsed current stabilizer, according to which the current value of the stabilized current is measured, compared with a given value, a PWM control signal is generated from the inverter, the alternating voltage from the inverter output is transformed, the output current is rectified and smoothed [2].
Недостатком способа является то, что он позволяет перед трансформацией тока идентифицировать только его амплитуду, которая является одной из составляющих, характеризующих аварийный режим работы преобразователя, соответственно, основанная на этой идентификации стабилизация не может полностью гарантировать исключение аварийных режимов.The disadvantage of this method is that it only allows identifying its amplitude, which is one of the components characterizing the emergency operation of the converter, before the current transformation, respectively, stabilization based on this identification cannot fully guarantee the exclusion of emergency conditions.
Существуют аварийные режимы работы импульсного преобразователя, когда происходит изменение как частотных, так и пульсационных характеристик эксплуатационного режима (фиг.1), что приводит к наиболее существенным негативным последствиям, как для преобразователя, так и для сопряженных с ним систем. Источником данных аварийных режимов являются нелинейные явления [3], в результате которых после т.н. бифуркации реализовываются различные сценарии эволюции динамики. Анализ недостатков обоих способов позволяет сделать заключение, что их основная причина связана с использованием традиционной усредненной модели импульсного преобразователя [4], в которой отображение нелинейных явлений в принципе исключено из рассмотрения.There are emergency modes of operation of the pulse converter, when there is a change in both the frequency and pulsation characteristics of the operating mode (Fig. 1), which leads to the most significant negative consequences, both for the converter and for the systems associated with it. The source of these emergency conditions are non-linear phenomena [3], as a result of which after the so-called bifurcations are realized various scenarios of evolution of dynamics. An analysis of the shortcomings of both methods allows us to conclude that their main reason is associated with the use of the traditional averaged model of a pulse converter [4], in which the mapping of nonlinear phenomena is, in principle, excluded from consideration.
Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является фрактальный метод идентификации динамики [5], согласно которому для отображения динамики предложено пространство, координаты которого представляют собой пульсационные характеристики временных рядов переменных состояния, в этом пространстве на основе предварительных вычислений с использованием нелинейной модели импульсного преобразователя формируется структура образов стационарного процесса при вариации параметров в заданных диапазонах, которая позволяет сопоставить пульсационным характеристикам процесса значения параметров, далее в ходе функционирования импульсного преобразователя измеряются пульсационные характеристики и в упомянутое пространство отображается образ текущего стационарного процесса, далее, исходя из предварительно выявленной взаимосвязи пульсационных характеристик и значений параметров вычисляются текущие параметры импульсного преобразователя, далее на основе анализа тренда образов стационарных процессов оценивается направление эволюции динамики.Closest to the invention in technical essence is the fractal method for identifying dynamics [5], according to which a space is proposed for displaying the coordinates, the coordinates of which are the pulsation characteristics of the time series of state variables, in this space, based on preliminary calculations using a nonlinear model of a pulse converter, a structure is formed images of a stationary process with variation of parameters in given ranges, which allows you to compare l the pulsating characteristics of the process, the parameter values, then during the operation of the pulse converter the pulsating characteristics are measured and the image of the current stationary process is displayed in the above space, then, based on the previously identified relationship between the pulsating characteristics and parameter values, the current parameters of the pulse converter are calculated, then based on the analysis of the trend of images stationary processes evaluated the direction of evolution of dynamics.
Вариант реализации метода [5] для идентификации в реальном времени недопустимой вариации параметров импульсного преобразователя предложен в полезной модели [6]. В этой модели для отображения динамики используется пространство, координаты которого представляют собой пульсации временных рядов тока дросселя (Δi) и выходного напряжения (Δu) в силовом контуре импульсного преобразователя напряжения, на основе предварительных вычислений с использованием нелинейной модели этого преобразователя в системе координат (Δi, Δu) формируется структура образов эксплуатационного процесса при вариации эквивалентных значений емкости (С) и индуктивности (L) в их объективно возможных диапазонах, что позволяет сопоставить паре значений (LC) пару значений (Δi, Δu), далее в пространстве (Δi, Δu) выделяется область существования эксплуатационного режима с гарантированным запасом устойчивости (фиг.2, светло-серая область), когда параметры (LC) обеспечивают в параметрическом пространстве заданное расстояние от текущего состояния до бифуркационной границы эксплуатационного режима, далее в ходе функционирования импульсного преобразователя в пространство (Δi, Δu) отображается образ стационарного процесса (фиг.2, черная точка), в случае принадлежности этого образа к области недопустимых значений параметров (фиг.2, темно-серая область) идентифицируется аварийный режим работы преобразователя. Этот способ идентификации принимается за прототип.An embodiment of the method [5] for real-time identification of an unacceptable variation in the parameters of a pulse converter is proposed in a utility model [6]. In this model, to display the dynamics, we use the space whose coordinates are the ripples of the time series of the inductor current (Δi) and the output voltage (Δu) in the power circuit of the pulse voltage converter, based on preliminary calculations using a nonlinear model of this converter in the coordinate system (Δi, Δu) the structure of images of the operational process is formed by varying the equivalent values of capacitance (C) and inductance (L) in their objectively possible ranges, which allows bring a pair of values (LC) to a pair of values (Δi, Δu), then in the space (Δi, Δu) the region of existence of the operating mode with a guaranteed margin of stability is highlighted (Fig. 2, the light gray region) when the parameters (LC) provide in the parametric space, the specified distance from the current state to the bifurcation border of the operating mode, then during the operation of the pulse converter into space (Δi, Δu) the image of the stationary process is displayed (Fig. 2, black dot), if this image belongs to Region Invalid parameter values (Figure 2, dark gray area) identified by the emergency inverter operation. This identification method is taken as a prototype.
В прототипе принимаются во внимание нелинейные свойства импульсного способа преобразования энергии. Кроме того, специальная форма представления эксплуатационного режима импульсного преобразователя наглядно отображает происходящие качественные изменения в ходе его функционирования, в частности, позволяет относительно формального признака - границы области допустимых значений параметров - оценивать текущее состояние системы и направление эволюции динамики. Этот анализ является понятным для использования при визуальном анализе человеком, однако, логически обоснованное формальное правило оценки времени до начала аварийного режима отсутствует. Этот недостаток затрудняет алгоритмизацию процесса прогнозирования и препятствует повышению эффективности управления, соответственно, снижает надежность и безопасность функционирования ШИМ-преобразователей.The prototype takes into account the nonlinear properties of the pulsed energy conversion method. In addition, a special form of representation of the operating mode of the pulse converter visually displays the ongoing qualitative changes during its operation, in particular, it allows one to evaluate the current state of the system and the direction of evolution of the dynamics with respect to the formal attribute — the boundary of the region of admissible parameter values. This analysis is understandable for use in visual analysis by a person, however, there is no logically based formal rule for estimating the time before the emergency mode. This drawback complicates the algorithmization of the forecasting process and prevents the improvement of control efficiency, respectively, reduces the reliability and safety of the operation of PWM converters.
Технической задачей изобретения является повышение степени алгоритмизации процесса прогнозирования аварийных режимов широтно-импульсных преобразователей энергии, направленное на практическое применение для повышения надежности и безопасности их функционирования.An object of the invention is to increase the degree of algorithmization of the process for predicting emergency modes of pulse-width converters of energy, aimed at practical application to increase the reliability and safety of their operation.
Для иллюстрации решения задачи рассмотрим пример, наиболее актуальный с практической точки зрения. Тенденции развития современных импульсных преобразователей связаны с расширением областей их применения и усложнением условий эксплуатации. Это означает увеличение числа варьируемых параметров и диапазонов их объективно возможных значений. Для их диагностики должна использоваться соответствующая система датчиков, а также устройство для сопряжения и обработки получаемых данных, что повышает массогабаритные показатели и стоимость преобразователя, а также в целом усложняет его состав и структуру. В тоже время, например, датчик измерения напряжения (u) на выходе преобразователя напряжения является частью традиционной системы управления и, соответственно, предпочтительной является возможность мониторинга С на основе данных измерений u. Требование непрерывности этого мониторинга обусловлено неустранимостью естественной деградации элементов, приводящей к неопределенности значения С. Однако для реализации этого мониторинга требуется возможность автоматической оценки направления эволюции динамики и прогнозирования срока достижения предельно допустимого значения пульсаций ΔUmax, приводящего к аварийному режиму преобразователя.To illustrate the solution to the problem, consider an example that is most relevant from a practical point of view. Development trends of modern pulse converters are associated with the expansion of their fields of application and the complication of operating conditions. This means an increase in the number of variable parameters and ranges of their objectively possible values. For their diagnosis, an appropriate sensor system should be used, as well as a device for interfacing and processing the received data, which increases the overall dimensions and cost of the converter, and also generally complicates its composition and structure. At the same time, for example, the voltage measurement sensor (u) at the output of the voltage converter is part of a conventional control system and, accordingly, it is preferable to monitor C based on the measurement data u. The requirement for the continuity of this monitoring is due to the inevitability of the natural degradation of the elements, leading to the uncertainty of the value of C. However, to implement this monitoring, it is necessary to automatically evaluate the direction of evolution of the dynamics and predict the time to reach the maximum permissible ripple value ΔU max , which leads to the emergency operation of the converter.
В заявленном способе для решения технической задачи предлагается ввести дополнительную координату времени (t) в пространство (Δi, Δu) и использовать проекцию (t, Δu) или (t, Δi) для отображения тренда образов эксплуатационного процесса (фиг.3а). Заметим, что деградация параметров элементов характеризуется следующей особенностью - она носит однонаправленный характер и переменную скорость, но закономерность изменения этой скорости является неизвестной. С учетом этой особенности предлагается следующая последовательность операций: заполнение массива данных (tj, Δuj), где j - номер элемента текущего измерения; выполнение линейной аппроксимации этого массива прямой Δu*(t) в диапазоне [t1, tj] и ее интерполяции в диапазоне [tj, tmах], где tmax - момент пересечения прямой уровня ΔUmax (фиг.3а); вычисление предварительного момента достижения аномального значения уровня пульсаций ТД=(tj-t1)(ΔUmax-Δu* j)/(Δu* j-Δu * 1), где Δu* j=Δu*(tj); вычисление прогнозируемого момента достижения аномального значения уровня пульсаций (Тпрогноз) посредством умножения Тд на некоторый коэффициент N, учитывающий влияние второй реактивной составляющей, и округление полученного результата до "целого в направлении нуля".In the claimed method for solving the technical problem, it is proposed to introduce an additional time coordinate (t) into the space (Δi, Δu) and use the projection (t, Δu) or (t, Δi) to display the trend of the images of the operational process (Fig.3a). Note that the degradation of the parameters of the elements is characterized by the following feature - it is unidirectional and has a variable speed, but the pattern of change in this speed is unknown. With this in mind, the following sequence of operations is proposed: filling in the data array (t j , Δu j ), where j is the number of the element of the current measurement; linear approximation of this array of the straight line Δu * (t) in the range [t 1 , t j ] and its interpolation in the range [t j , t max ], where t max is the moment of crossing the straight level ΔU max (figa); calculation of the preliminary moment of reaching the anomalous value of the ripple level T D = (t j -t 1 ) (ΔU max -Δu * j ) / (Δu * j -Δ u * 1 ), where Δu * j = Δu * (t j ); calculating the predicted moment of reaching the anomalous level of ripple (T forecast ) by multiplying T d by some coefficient N, taking into account the influence of the second reactive component, and rounding off the result to "integer in the direction of zero".
Необходимость введения коэффициента N обусловлена тем, что в зависимости от того, какой сигнал на выходе преобразователя поступает на регулятор (ток или напряжение), используется соответствующий датчик в системе управления. Поскольку способ предполагает минимальное изменение уже имеющихся состава и структуры системы управления, то на практике можно получить зависимости только для одной из пар - либо (Δi, L), либо (Δu, С). В этой связи возникает вопрос: как учесть взаимное влияние вариации обоих параметров? Будем учитывать, что максимальное сокращение области эксплуатационного процесса происходит при минимальных значениях реактивных сопротивлений. Будем называть «основным» параметр, который соответствует измеряемой переменной состояния, второй будем называть «дополнительным». Для вычисления коэффициента N предварительно вычисляется значение параметра регулятора K1биф, при котором реализуется бифуркационное явление исходя из условия, что значение основного эквивалентного параметра является минимальным из диапазона допустимых значений, далее вычисляется значение параметра регулятора K2биф, при котором реализуется бифуркационное явление исходя из условия, что значения и основного и дополнительного эквивалентного параметров являются минимальными. В результате N=(Kбиф-K2биф)/(Kбиф-K1биф)≥1, где Kбиф - значение параметра регулятора, при котором реализуется бифуркационное явление при номинальных значениях параметров.The need to introduce the coefficient N is due to the fact that depending on what signal at the output of the converter is supplied to the controller (current or voltage), the corresponding sensor in the control system is used. Since the method involves a minimal change in the existing composition and structure of the control system, in practice it is possible to obtain dependencies for only one of the pairs - either (Δi, L) or (Δu, С). In this regard, the question arises: how to take into account the mutual influence of variation of both parameters? We will take into account that the maximum reduction of the operational process area occurs at the minimum values of reactance. We will call the “main” parameter, which corresponds to the measured state variable, the second will be called “additional”. To calculate the coefficient N, the value of the regulator parameter K 1bif is preliminarily calculated, at which the bifurcation phenomenon is realized on the basis of the condition that the value of the main equivalent parameter is the smallest from the range of admissible values, then the value of the parameter of the regulator K2bif is calculated , at which the bifurcation phenomenon is realized based on the condition that the values of both the main and additional equivalent parameters are minimal. As a result, N = (K beef -K 2 beef ) / (K beef -K 1 beef ) ≥1, where K beef is the value of the controller parameter at which the bifurcation phenomenon is realized at nominal values of the parameters.
Сущность заявленного способа прогнозирования аварийных режимов функционирования широтно-импульсных преобразователей энергии в режиме реального времени заключается в том, что путем предварительных исследований с использованием нелинейной модели широтно-импульсного преобразователя энергии определяется аварийное значение амплитуды пульсаций напряжения на выходе преобразователя исходя из зависимости местоположения границы устойчивости эксплуатационного режима от параметров силовых конденсаторов и зависимости амплитуды пульсаций напряжения на выходе преобразователя от параметров силовых конденсаторов. При функционировании преобразователя измеряется текущая амплитуда пульсаций напряжения на его выходе, результат запоминается. Отличающийся тем, что дополнительно путем предварительных исследований на основе использования нелинейной модели широтно-импульсного преобразователя энергии определяются: коэффициент, учитывающий наихудший вариант совместного влияния индуктивности в силовой цепи преобразователя и силовых конденсаторов на амплитуду пульсаций на выходе преобразователя; время в периодах широтно-импульсной модуляции между последовательными измерениями амплитуды пульсаций напряжения на выходе преобразователя, которое минимально требуется для распознания изменения результатов этих измерений. После каждого очередного измерения амплитуды пульсаций напряжения на выходе преобразователя, определяется изменение этой амплитуды по отношению к значению, находящемуся в памяти. Полученный результат изменения амплитуды пульсаций корректируется с использованием ранее упомянутого коэффициента. Откорректированное изменение амплитуды пульсаций сопоставляется с аварийным значением амплитуды пульсаций напряжения на выходе преобразователя, на основании этого сопоставления с учетом одинакового времени между последовательными измерениями амплитуды пульсаций прогнозируется момент достижения аварийного значения амплитуды пульсаций, приводящий к аварийному режиму. Прогнозирование повторяется после выполнения каждого нового измерения амплитуды пульсаций напряжения на выходе преобразователя.The essence of the claimed method for predicting emergency modes of operation of pulse-width energy converters in real time is that through preliminary studies using a non-linear model of a pulse-width energy converter, the emergency value of the voltage ripple amplitude of the converter output is determined based on the location of the operational stability boundary on the parameters of power capacitors and the dependence of the amplitude of the pulsation th converter output voltage from the power capacitors parameters. When the converter is operating, the current amplitude of the voltage ripple at its output is measured, the result is stored. Characterized in that additionally, through preliminary studies based on the use of a nonlinear model of a pulse-width pulse energy converter, the following factors are determined: a coefficient that takes into account the worst case of the combined influence of inductance in the converter power circuit and power capacitors on the ripple amplitude at the converter output; the time in the periods of pulse-width modulation between successive measurements of the amplitude of the ripple voltage at the output of the converter, which is minimally required to recognize changes in the results of these measurements. After each next measurement of the amplitude of the voltage ripple at the output of the converter, the change in this amplitude with respect to the value in the memory is determined. The result of changing the amplitude of the ripple is adjusted using the previously mentioned coefficient. The corrected change in the ripple amplitude is compared with the emergency value of the amplitude of the ripple voltage at the output of the converter, based on this comparison, taking into account the same time between successive measurements of the ripple amplitude, the moment of reaching the emergency value of the ripple amplitude is predicted, leading to an emergency mode. Prediction is repeated after each new measurement of the amplitude of the ripple voltage at the output of the Converter.
На фиг.1 представлены схемы синхронизированных временных рядов тока дросселя (I) и сигнала ШИМ (UШИМ), которые поясняет различия между двумя качественно различными состояниями преобразователя. В первом случае (а) проиллюстрирован эксплуатационный режим, период которого равен ТШИМ. Во втором случае (б) проиллюстрирован аварийный режим, период которого равен 2ТШИМ и амплитуда пульсаций в той или иной степени превышает амплитуду пульсаций эксплуатационного режима.Figure 1 presents a diagram of the synchronized time series of the current of the inductor (I) and the PWM signal (U PWM ), which explains the differences between the two qualitatively different states of the converter. In the first case (a), the operational mode is illustrated, the period of which is equal to T PWM . In the second case (b), an emergency mode is illustrated, the period of which is 2T PWM and the amplitude of the ripple to one degree or another exceeds the amplitude of the ripple of the operating mode.
На фиг.2 приведены результаты численного моделирования областей допустимых и недопустимых значений эквивалентных реактивных параметров в системе координат (Δi, Δu), а также принцип определения в нем соответствия между парами значений (LC) и (Δi, Δu) для образа стационарного процесса.Figure 2 shows the results of numerical modeling of the areas of permissible and unacceptable values of equivalent reactive parameters in the coordinate system (Δi, Δu), as well as the principle of determining in it the correspondence between pairs of values (LC) and (Δi, Δu) for an image of a stationary process.
На фиг.3. представлены (а) схема, поясняющая идею прогнозирования в заявленном способе, а также (б) результат численного моделирования смещения бифуркационной границы при варьировании параметров L и С.In figure 3. presents (a) a diagram explaining the idea of forecasting in the claimed method, as well as (b) the result of numerical modeling of the displacement of the bifurcation border with varying parameters L and C.
На фиг.4 приведен пример структурной схемы устройства, которое может быть использовано для реализации заявленного способа. Устройство содержит последовательно соединенные задающее устройство 1, устройство сравнения 2, ШИМ-регулятор 3, силовую подсистему 4, пиковый детектор 5, подсистему идентификации 6 и дисплей 7, при этом второй выход силовой подсистемы 4 соединен со вторым входом устройства сравнения 2, второй выход ШИМ-регулятора 3 соединен со вторым входом подсистемы прогнозирования 6.Figure 4 shows an example of a structural diagram of a device that can be used to implement the claimed method. The device contains a serially connected
Устройство на фиг.4 работает следующим образом. Значение выходного напряжения (UВЫХ) из силовой подсистемы (поз.4) с помощью устройства сравнения (поз.2) вычитается из значения уставки (Uy), заданного задающим устройством (поз.1), сформированный сигнал ошибки (δ) поступает в ШИМ-регулятор (поз.3), где в соответствии с алгоритмом ШИМ формируется управляющий сигнал, который после усиления (KF) воздействует на ключевой элемент силовой подсистемы (поз.4). Пиковый детектор (поз.5) определяет значения минимума (Umin) и максимума (Umax) выходного напряжения, поступающего с объекта управления (поз.4). Блок прогнозирования (поз.6) измеряет j-e значения минимума (Umin j) и максимума (Umax j) выходного напряжения в моменты, определенные пиковым детектором (поз.5), далее вычисляет j-e значение пульсаций напряжения Δuj=Umax j-Umin j и, в соответствии с заявленным способом, вычисляет прогнозируемый момент достижения предельно допустимого уровня пульсаций (Тпрогноз). На дисплее (поз.7) отображается протокол, содержащий дату, время и результат прогноза.The device in figure 4 works as follows. The value of the output voltage (U OUT ) from the power subsystem (item 4) using the comparison device (item 2) is subtracted from the value of the set point (U y ) specified by the master (item 1), the generated error signal (δ) goes to PWM controller (item 3), where, in accordance with the PWM algorithm, a control signal is generated that, after amplification (K F ), acts on a key element of the power subsystem (item 4). The peak detector (pos. 5) determines the minimum (U min ) and maximum (U max ) values of the output voltage coming from the control object (pos. 4). The prediction unit (pos. 6) measures je the values of the minimum (U min j ) and maximum (U max j ) of the output voltage at the moments determined by the peak detector (pos. 5), then calculates je the value of the voltage ripple Δu j = U max j - U min j and, in accordance with the claimed method, calculates the predicted moment of reaching the maximum permissible level of ripple (T forecast ). The display (item 7) displays the protocol containing the date, time and forecast result.
Например, пусть в течение трех дней выполнено 3 измерения (фиг.2а). Пусть, как было пояснено ранее, на основе аппроксимации и интерполяции прямой Δu*(t) с последующим вычислением ТД установлено, что достижение аварийного режима прогнозируется не ранее, чем на 6-й день. Поясним определение коэффициента N. С этой целью на основе предварительных вычислительных экспериментов на нелинейной модели импульсного преобразователя постоянного напряжения получаем (фиг.3б), что при номинальных значениях параметров L и С бифуркационная граница проходит при Kбиф=10,1, в случае минимально допустимого значения параметра С бифуркационная граница проходит при К1биф=4, а в случае минимально допустимых значений параметров С и L бифуркационная граница проходит при K2биф=3,1. Таким образом, N=1.15 и Тпрогноз=6,9. В результате прогнозируется возможность реализации аварийного режима через 3 дня и соответствующее сообщение поступает на экран дисплея (фиг.4, поз.7).For example, let 3 measurements be performed within three days (Fig. 2a). Let, as was explained earlier, based on the approximation and interpolation of the straight line Δu * (t) with the subsequent calculation of T D , it is established that the emergency mode is predicted not earlier than on the 6th day. Let us explain the definition of the coefficient N. For this purpose, on the basis of preliminary computational experiments on a non-linear model of a pulsed DC-DC converter, we obtain (Fig.3b) that at nominal values of the parameters L and C the bifurcation boundary passes at K bif = 10.1, in the case of the minimum permissible the values of the parameter C, the bifurcation boundary passes at K 2bif = 4, and in the case of the minimum permissible values of the parameters C and L, the bifurcation boundary passes at K 2bif = 3,1. Thus, N = 1.15 and T forecast = 6.9. As a result, it is predicted that emergency mode can be realized in 3 days and the corresponding message is received on the display screen (Fig. 4, item 7).
Таким образом, в отличие от прототипа, момент начала аварийного режима прогнозируется заранее, и с этой целью в системе управления не предусматривается использование дополнительных датчиков. Влияние обеих реактивных составляющих нагрузки учитывается эмпирическим коэффициентом, отображающим нелинейность динамики импульсных преобразователей энергии, и учитывающим наихудший вариант совместного влияния этих составляющих. Введение последовательности формализованных операций позволяет полностью алгоритмизировать процесс прогнозирования начала аварийного режима в широтно-импульсных преобразователях энергии. В практическом приложении это позволяет реализацию способа в режиме реального времени на элементной базе типовых микроконтроллеров, вследствие использования простых математических операций. Таким образом, способ предоставляет возможность в автоматическом режиме распознавать аварийные режимы, и тем самым повысить надежность и безопасность функционирования широтно-импульсных преобразователей энергии.Thus, unlike the prototype, the start of the emergency mode is predicted in advance, and for this purpose the use of additional sensors is not provided in the control system. The influence of both reactive components of the load is taken into account by an empirical coefficient reflecting the nonlinearity of the dynamics of pulsed energy converters, and taking into account the worst case of the combined influence of these components. The introduction of a sequence of formalized operations allows us to fully algorithmize the process of predicting the onset of emergency operation in pulse-width converters of energy. In a practical application, this allows the implementation of the method in real time on the elemental base of typical microcontrollers, due to the use of simple mathematical operations. Thus, the method provides the ability to automatically recognize emergency conditions, and thereby increase the reliability and safety of the operation of pulse-width energy converters.
Источники информацииInformation sources
1. Способ управления импульсным преобразователем постоянного напряжения со стабилизацией предельного тока [Текст] : пат. на способ №2249842, Рос. Федерация: МПК G05F 1/10, G05F 1/66 С.П. Черданцев, К.Г. Гордеев, Ю.А. Шиняков, К.В. Тараканов; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр "Полюс": - № 2003114596/09; заявл. 05.16.2003; опубл. 04.10.2005.1. A method of controlling a pulsed DC-DC converter with stabilization of the limiting current [Text]: US Pat. for the method No. 22989842, Ros. Federation:
2. Способ управления импульсным стабилизатором тока [Текст] : пат. на способ № 2366067, Рос. Федерация: МПК H02M 3|335 В.Е. Балахонцев, А.И. Заико, В.Н. Зелепукин; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное унитарное предприятие Уфимское научно-производственное предприятие "Молния": - 2008114539/09; заявл. 14.04.2008; опубл. 27.08.2009.2. A method for controlling a pulsed current stabilizer [Text]: US Pat. for method No. 2366067, Ros. Federation:
3. Banerjee S. Nonlinear phenomena in power electronics: attractors, bifurcations, chaos and nonlinear control / S.Banerjee, G.Verghese. - New York: IEEE Press, 2001. - 441 p.3. Banerjee S. Nonlinear phenomena in power electronics: attractors, bifurcations, chaos and nonlinear control / S. Banerjee, G. Verghese. - New York: IEEE Press, 2001 .-- 441 p.
4. Мелешин В.И. Получение непрерывной линейной модели силовой части импульсного преобразователя как начальный этап проектирования его динамических свойств // Электричество. 2002. № 10. С. 38-43.4. Meleshin V.I. Obtaining a continuous linear model of the power part of a pulse converter as the initial stage of designing its dynamic properties // Electricity. 2002. No. 10. P. 38-43.
5. Kolokolov Yu., Monovskaya A., Hamzaoui A. On-line identification of multidimensional parametric vector random variation of pulse system. // Chaos, Solitons & Fractals, 2005, V.24, Issue 3, pp. 825-838.5. Kolokolov Yu., Monovskaya A., Hamzaoui A. On-line identification of multidimensional parametric vector random variation of pulse system. // Chaos, Solitons & Fractals, 2005, V.24,
6. Система адаптивного управления импульсным преобразователем напряжения на основе использования идентификации аномальной вариации параметров в режиме реального времени [Текст] : пат. на полезную модель №88870, Рос. Федерация: МПК H02M 3/02 Ю.В. Колоколов, А.В. Моновская, А.с. Кузьмин; заявитель и патентообладатель Югорский государственный университет: - № 2009129609/22; заявл. 31.07.09; опубл. 20.11.2009 (прототип).6. The adaptive control system of a pulse voltage converter based on the use of identification of anomalous variation of parameters in real time [Text]: US Pat. for utility model No. 88870, Ros. Federation:
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011123276/07A RU2504064C2 (en) | 2011-06-08 | 2011-06-08 | Forecasting method of emergency mode of functioning of pulse-width converters in real time |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011123276/07A RU2504064C2 (en) | 2011-06-08 | 2011-06-08 | Forecasting method of emergency mode of functioning of pulse-width converters in real time |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2011123276A RU2011123276A (en) | 2012-12-20 |
| RU2504064C2 true RU2504064C2 (en) | 2014-01-10 |
Family
ID=49256242
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011123276/07A RU2504064C2 (en) | 2011-06-08 | 2011-06-08 | Forecasting method of emergency mode of functioning of pulse-width converters in real time |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2504064C2 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050015681A1 (en) * | 2003-06-26 | 2005-01-20 | International Business Machines Corporation | Method and system for monitoring and control of complex systems based on a programmable network processor |
| RU2249842C2 (en) * | 2003-05-16 | 2005-04-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр "Полюс" | Limit current stabilization dc voltage pulse converter control method |
| RU88869U1 (en) * | 2009-07-21 | 2009-11-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Югорский государственный университет" | ADAPTIVE CONTROL SYSTEM OF PULSE VOLTAGE CONVERTER |
-
2011
- 2011-06-08 RU RU2011123276/07A patent/RU2504064C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2249842C2 (en) * | 2003-05-16 | 2005-04-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр "Полюс" | Limit current stabilization dc voltage pulse converter control method |
| US20050015681A1 (en) * | 2003-06-26 | 2005-01-20 | International Business Machines Corporation | Method and system for monitoring and control of complex systems based on a programmable network processor |
| RU88869U1 (en) * | 2009-07-21 | 2009-11-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Югорский государственный университет" | ADAPTIVE CONTROL SYSTEM OF PULSE VOLTAGE CONVERTER |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2011123276A (en) | 2012-12-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5618022B1 (en) | Inverter device | |
| US8988906B2 (en) | Power conversion apparatus | |
| US20160141978A1 (en) | Control apparatus for photovoltaic inverter | |
| EP2680424B1 (en) | Power conversion device | |
| US10627435B2 (en) | Method and apparatus for monitoring capacitance of DC bus capacitor | |
| KR20200069341A (en) | Distortion spectrum control by spatial vector modulation | |
| Soliman et al. | Capacitance estimation for dc-link capacitors in a back-to-back converter based on artificial neural network algorithm | |
| US20190305664A1 (en) | Control apparatus for power converter | |
| Sobrinho et al. | Proposal of a fuzzy-based PMU for detection and classification of disturbances in power distribution networks | |
| KR20180070842A (en) | Peak power detection and alarm system | |
| US10348190B2 (en) | Conversion device for converting voltage in a non-insulated manner and method for controlling the same | |
| CN105024393A (en) | DC transmission system commutation area calculation method and commutation failure detection method | |
| JP6884029B2 (en) | Power converter and diagnostic method of power converter | |
| US11018571B2 (en) | Regulation of an electronic voltage adapter module | |
| RU2504064C2 (en) | Forecasting method of emergency mode of functioning of pulse-width converters in real time | |
| Ferdowsi et al. | Real-time stability assessment utilizing non-linear time series analysis | |
| Pahlevaninezhad et al. | Sensorless control of a boost PFC AC/DC converter with a very fast transient response | |
| EP3820037B1 (en) | Systems and methods for controlling wind converters | |
| CN106849792B (en) | The energy consumption calculation and energy conservation measure appraisal procedure of motor device and group system | |
| KR101151677B1 (en) | Method and apparatus for predicting system failure and grading status of power distribution panel system | |
| JP5456578B2 (en) | Power converter | |
| RU88869U1 (en) | ADAPTIVE CONTROL SYSTEM OF PULSE VOLTAGE CONVERTER | |
| CN110417111B (en) | Power quality detection method | |
| CN105445674A (en) | AC/DC power supply fault analyzing device and detection method thereof | |
| WO2018150726A1 (en) | Uninterruptible power supply device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180609 |