Расчет тока нагрузки автономного инвертора напряжения методом гармонического анализа

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Обоснование. Рассматривается однофазный мостовой автономный инвертор напряжения, работающий на активно-индуктивную нагрузку. Напряжение нагрузки формируется за счет коммутации ключевых элементов схемы, форма тока определяется параметрами нагрузки и характеризуется спектром высших гармонических составляющих. В практических расчетах зачастую интерес представляет действующее значение тока нагрузки инвертора, имеющего несинусоидальную форму, определение которого сопряжено с известными вычислительными трудностями.

Цель. Разработка способа вычисления действующего значения тока нагрузки автономного инвертора напряжения, не требующего разложения кривой тока в гармонический ряд и последующего его суммирования.

Методы. Для нахождения действующего значения тока нагрузки инвертора использована теория вычетов.

Результаты. Расчет тока нагрузки автономного инвертора с помощью выражений, полученных с использованием теории вычетов, позволяет сократить объем вычислительной работы и обеспечивает высокую точность результата, что подтверждается экспериментальными исследованиями.

Об авторах

Борис Алексеевич Трифонов

Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I

Email: trifoboba45@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-5816-3473
SPIN-код: 2262-9246

к.т.н., доцент

Россия, Санкт-Петербург

Геннадий Евгеньевич Середа

Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I

Автор, ответственный за переписку.
Email: gennady.sereda@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-0754-6682
SPIN-код: 9682-8744

к.т.н., доцент

Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Bedford B, Hoft R. Theory of autonomous inverters. Moscow: Energy, 1969.
  2. Burkov A.T. Electronics and Converter Technology: Vol. 2: Electronic Converter Technology. Moscow: Educational and Methodological Center for Education in Railway Transport; 2015. EDN: XMTHSZ
  3. Byltseva VD, Izvarin MYu, Kim KK. Systems of autonomous running of urban electric transport. Modern Transportation Systems and Technologies. 2024;10(3):300-319. doi: 10.17816/transsyst634812
  4. Sharyakov VA, Nikitin VV, Evstaf’ev AM, Kolpakhchyan PG. On the question of assessing energy consumption by the rolling stock of urban rail transport. Russian Electromechanics. 2024;67(4):120-124. doi: 10.17213/0136-3360-2024-4-120-124 EDN: RQOTLC
  5. Karabadzhak ID, Nikitin VV. Power supply for ac consumers from a hydrogen fuel cell battery. Electromechanical matters. VNIIEM studies. 2025;204(1):13-19. EDN: ZMVOCQ
  6. Trifonov BA, Nikitin VV, Sereda GE. Calculation of the initial voltage on the switching capacitor of an autonomous current inverter. In: Problems of safety and efficiency of technical systems: Collection of reports from a conference with international participation, St. Petersburg, May 15, 2024. St. Petersburg: Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University; 2024:114-119. EDN: RWOMPG
  7. Karabadzhak ID, Nikitin VV. Options for the structure of an autonomous electric power system with a battery of hydrogen fuel cells. Modern Transportation Systems and Technologies. 2024;10(1):59-75. doi: 10.17816/transsyst624890
  8. Telichenko SA, Nikitin VV, Kolpakhchyan PG. Electromagnetic processes in a universal semiconductor converter for transport on-board electrical energy storage systems. Russian Electromechanics. 2023;66(4):118-127. doi: 10.17213/0136-3360-2023-4-118-127 EDN: CVYVJX
  9. Maznev AS, Kalinina AA, Volov AV, et al. Improvement of regulating properties of dc electric trains with pulse converters. Proceedings of Petersburg Transport University. 2022;19(1):75-81. doi: 10.20295/1815-588X-2022-19-1-75-81 EDN: NGPPUF
  10. Petrushin AD, Titova TS, Nikitin VV, Maznev AS. Optimal Frequency Control of Electric-Train Asynchronous Traction Motors. Russian Electrical Engineering. 2021;92(10):550-554. doi: 10.3103/S106837122110014X EDN: HQFKPR
  11. Li X, Li D, Chang G, et al. High-Voltage Hybrid IGBT Power Modules for Miniaturization of Rolling Stock Traction Inverters. IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2022;69(2):1266-1275. doi: 10.1109/tie.2021.3059544 EDN: HGQHGO
  12. Lavrentev MA, Shabat BV. Methods of the theory of functions of a complex variable. Moscow: Science; 1973.
  13. Klochko VK. Applied Mathematics for Engineers. Moscow: KURS; 2025. EDN: OZNHOG
  14. Morozova VD. Theory of functions of a complex variable. Moscow: Bauman Moscow State Technical University; 2008. EDN: WKDFSB
  15. Volkovyskij LI, Lunc GL, Aramanovich IG. Collection of problems on the theory of functions of a complex variable. Moscow: Fizmatlit; 2004. EDN: QJNAOH

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Форма кривых тока нагрузки однофазного мостового автономного инвертора напряжения: a – R=194 Ом, L=0,397 Гн; b – R=194 Ом, L=0,2 Гн; c – R=194 Ом, L=0,051 Гн

Скачать (181KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Результаты экспериментального исследования и расчетов для действующего значения тока нагрузки (сплошные линии – расчет по гармоникам и выражению (15), штриховые линии – эксперимент): 1 – R=47 Ом; 2 – R=107 Ом; 3 – R=194 Ом

Скачать (160KB)
Метаданные

© Трифонов Б.А., Середа Г.Е., 2025

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».