Розробка потужного низьковольтного перетворювача постійної напруги для систем акумулювання електроенргії

The study offers a solution to the problem associated with the use of batteries in autonomous solar and wind power plants, power installations, and electric vehicles. It is known that one battery element can produce 1.2–4 V, which is not enough for subsequent transformations. There is a need to complete the battery, in series-parallel connection, with several elements to several thousand elements. During its operation, slight deviations of the voltage of the elements occur, which subsequently accumulate and lead to the battery failure. To prevent such phenomena, diagnostics with an accuracy of 0.1–0.001 V per element is necessary. This complicates the control system and forces the entire battery to be rejected in case of failure of a certain number of elements. The load on the surrounding space for the disposal of lead, lithium, and cadmium is increasing. It has been established that effective converters of direct current to direct current at the indicated voltages and capacities do not exist. Voltage converters from level 3 use an intermediate link to convert the magnetic field. This type of low voltage converter is used only at low power.It was proved that a significant number of battery elements connected in a series in parallel can be replaced with one equivalent in energy. The conducted tests have established that it is advisable to produce a subsequent increase in voltage with ionistors by charging them in parallel followed by a discharge in the series.A mathematical description of the operation of the converter was developed, starting from the moment of switching on and reaching the steady state with subsequent response to a change in the load. Since the operation of the converter involves significant currents, the components of the internal resistances of all elements are taken into account. This approach helps study possible technical implementations, identify patterns when varying its parameters, and optimize conditions, depending on the type of chemical elements and consumer powerПредлагается решение проблемы, связанной с использованием аккумуляторов на автономных солнечных и ветровых электростанциях, установках гарнированного питания, электромобилях. Известно, что один элемент аккумулятора может выдавать 1,2–4 В, что недостаточно для последующих преобразований. Возникает необходимость комплектовать батарею, в последовательно параллельном соединении, от нескольких элементов до нескольких тысяч элементов. В процессе эксплуатации возникают незначительные отклонения напряжения элементов, которые впоследствии накапливаются и приводят к выходу из строя батареи. Для предотвращения таких явлений необходима диагностика з точностью 0,1–0,001 В на элемент. Это усложняет систему контроля и вынуждает браковать всю батарею при выходе из строя определенного количества элементов. Увеличивается нагрузка на окружающие пространство по утилизации свинца, лития, кадмия. Установлено, что эффективных преобразователей постоянного напряжения в постоянное на указанных напряжениях и мощностях не существует. Преобразователи напряжений с уровня 3 используют промежуточное звено преобразования магнитного поля. Низковольтные преобразователи подобного типа используются только на малых мощностях.Доказано, что значительное количество последовательно параллельно включённых элементов аккумулятора можно заменить одним эквивалентным по энергии. Приведёнными исследованиями установлено, что последующее повышение напряжения целесообразно производить ионисторами, путем их зарядки в параллельном режиме, с последующим разрядом в последовательном.Разработано математическое описание работы преобразователя, начиная с момента включения, выхода на установившейся режим с последующим реагированием на изменение нагрузки. Поскольку работа преобразователя предполагает значительные токи, учитываются составляющие внутренних сопротивлений всех элементов. Подобный подход разрешает исследовать возможные технические реализации, выявить закономерности при вариации его параметров и оптимизировать условия, в зависимости от типа химических элементов и мощности потребителяПредставлене розв’язання проблеми, пов’язаної з використанням акумуляторів на автономних сонячних та вітрових електростанціях, установках гарантованого живлення, електромобілях. Відомо, що один елемент акумулятора може видавати 1,2–4 В, отже виникає необхідність комплектувати батарею, в послідовно паралельному з’єднанні, від декількох елементів до декількох тисяч елементів. У процесі експлуатації з’являються незначні відхилення напруг елементів, які в процесі експлуатації накопичуються і призводять до виходу з ладу батареї. Для запобігання таких явищ необхідне діагностування з точністю до 0,1–0,001 В на елемент. Це ускладнює систему контролю та призводить до вибракування усієї батареї, при виході із ладу певної кількості елементів. Збільшується навантаження на навколишнє середовище, пов’язане з утилізацією свинцю, кадмію, літію. Встановлено, що не існує ефективних перетворювачів постійної напруги в постійну, на зазначених рівнях напруги і потужності. Перетворювачі напруг з рівня 3 В використовують проміжну ланку перетворення енергії магнітного поля. Низьковольтні перетворювачі цього типу використовуються тільки на малих потужностях.Доведено, що значну кількість послідовно паралельно ввімкнутих елементів акумулятора можна замінити одним еквівалентним по енергії. Проведеним дослідженням встановлено, що подальше підвищення напруги доцільно виконувати іоністорами шляхом їх заряджання в паралельному режимі з послідуючим розрядом у послідовному. Розроблений математичний опис роботи перетворювача, починаючи з моменту вмикання, виходу на усталений режим і з подальшим реагуванням на зміну навантаження. Оскільки робота перетворювача передбачає великі струми, враховуються складові внутрішніх опорів усіх елементів. Такий підхід дозволяє дослідити можливі технічні реалізації, виявити закономірності при варіації його параметрів та оптимізувати умови залежно від типу хімічних елементів і потужності споживач

Розробка потужного низьковольтного перетворювача постійної напруги для систем акумулювання електроенргії

The study offers a solution to the problem associated with the use of batteries in autonomous solar and wind power plants, power installations, and electric vehicles. It is known that one battery element can produce 1.2–4 V, which is not enough for subsequent transformations. There is a need to complete the battery, in series-parallel connection, with several elements to several thousand elements. During its operation, slight deviations of the voltage of the elements occur, which subsequently accumulate and lead to the battery failure. To prevent such phenomena, diagnostics with an accuracy of 0.1–0.001 V per element is necessary. This complicates the control system and forces the entire battery to be rejected in case of failure of a certain number of elements. The load on the surrounding space for the disposal of lead, lithium, and cadmium is increasing. It has been established that effective converters of direct current to direct current at the indicated voltages and capacities do not exist. Voltage converters from level 3 use an intermediate link to convert the magnetic field. This type of low voltage converter is used only at low power.It was proved that a significant number of battery elements connected in a series in parallel can be replaced with one equivalent in energy. The conducted tests have established that it is advisable to produce a subsequent increase in voltage with ionistors by charging them in parallel followed by a discharge in the series.A mathematical description of the operation of the converter was developed, starting from the moment of switching on and reaching the steady state with subsequent response to a change in the load. Since the operation of the converter involves significant currents, the components of the internal resistances of all elements are taken into account. This approach helps study possible technical implementations, identify patterns when varying its parameters, and optimize conditions, depending on the type of chemical elements and consumer powerПредлагается решение проблемы, связанной с использованием аккумуляторов на автономных солнечных и ветровых электростанциях, установках гарнированного питания, электромобилях. Известно, что один элемент аккумулятора может выдавать 1,2–4 В, что недостаточно для последующих преобразований. Возникает необходимость комплектовать батарею, в последовательно параллельном соединении, от нескольких элементов до нескольких тысяч элементов. В процессе эксплуатации возникают незначительные отклонения напряжения элементов, которые впоследствии накапливаются и приводят к выходу из строя батареи. Для предотвращения таких явлений необходима диагностика з точностью 0,1–0,001 В на элемент. Это усложняет систему контроля и вынуждает браковать всю батарею при выходе из строя определенного количества элементов. Увеличивается нагрузка на окружающие пространство по утилизации свинца, лития, кадмия. Установлено, что эффективных преобразователей постоянного напряжения в постоянное на указанных напряжениях и мощностях не существует. Преобразователи напряжений с уровня 3 используют промежуточное звено преобразования магнитного поля. Низковольтные преобразователи подобного типа используются только на малых мощностях.Доказано, что значительное количество последовательно параллельно включённых элементов аккумулятора можно заменить одним эквивалентным по энергии. Приведёнными исследованиями установлено, что последующее повышение напряжения целесообразно производить ионисторами, путем их зарядки в параллельном режиме, с последующим разрядом в последовательном.Разработано математическое описание работы преобразователя, начиная с момента включения, выхода на установившейся режим с последующим реагированием на изменение нагрузки. Поскольку работа преобразователя предполагает значительные токи, учитываются составляющие внутренних сопротивлений всех элементов. Подобный подход разрешает исследовать возможные технические реализации, выявить закономерности при вариации его параметров и оптимизировать условия, в зависимости от типа химических элементов и мощности потребителяПредставлене розв’язання проблеми, пов’язаної з використанням акумуляторів на автономних сонячних та вітрових електростанціях, установках гарантованого живлення, електромобілях. Відомо, що один елемент акумулятора може видавати 1,2–4 В, отже виникає необхідність комплектувати батарею, в послідовно паралельному з’єднанні, від декількох елементів до декількох тисяч елементів. У процесі експлуатації з’являються незначні відхилення напруг елементів, які в процесі експлуатації накопичуються і призводять до виходу з ладу батареї. Для запобігання таких явищ необхідне діагностування з точністю до 0,1–0,001 В на елемент. Це ускладнює систему контролю та призводить до вибракування усієї батареї, при виході із ладу певної кількості елементів. Збільшується навантаження на навколишнє середовище, пов’язане з утилізацією свинцю, кадмію, літію. Встановлено, що не існує ефективних перетворювачів постійної напруги в постійну, на зазначених рівнях напруги і потужності. Перетворювачі напруг з рівня 3 В використовують проміжну ланку перетворення енергії магнітного поля. Низьковольтні перетворювачі цього типу використовуються тільки на малих потужностях.Доведено, що значну кількість послідовно паралельно ввімкнутих елементів акумулятора можна замінити одним еквівалентним по енергії. Проведеним дослідженням встановлено, що подальше підвищення напруги доцільно виконувати іоністорами шляхом їх заряджання в паралельному режимі з послідуючим розрядом у послідовному. Розроблений математичний опис роботи перетворювача, починаючи з моменту вмикання, виходу на усталений режим і з подальшим реагуванням на зміну навантаження. Оскільки робота перетворювача передбачає великі струми, враховуються складові внутрішніх опорів усіх елементів. Такий підхід дозволяє дослідити можливі технічні реалізації, виявити закономірності при варіації його параметрів та оптимізувати умови залежно від типу хімічних елементів і потужності споживач

Development of a Powerful Low­voltage DC Converter for Systems of Electric Power Accumulation

The study offers a solution to the problem associated with the use of batteries in autonomous solar and wind power plants, power installations, and electric vehicles. It is known that one battery element can produce 1.2–4 V, which is not enough for subsequent transformations. There is a need to complete the battery, in series-parallel connection, with several elements to several thousand elements. During its operation, slight deviations of the voltage of the elements occur, which subsequently accumulate and lead to the battery failure. To prevent such phenomena, diagnostics with an accuracy of 0.1–0.001 V per element is necessary. This complicates the control system and forces the entire battery to be rejected in case of failure of a certain number of elements. The load on the surrounding space for the disposal of lead, lithium, and cadmium is increasing. It has been established that effective converters of direct current to direct current at the indicated voltages and capacities do not exist. Voltage converters from level 3 use an intermediate link to convert the magnetic field. This type of low voltage converter is used only at low power.It was proved that a significant number of battery elements connected in a series in parallel can be replaced with one equivalent in energy. The conducted tests have established that it is advisable to produce a subsequent increase in voltage with ionistors by charging them in parallel followed by a discharge in the series.A mathematical description of the operation of the converter was developed, starting from the moment of switching on and reaching the steady state with subsequent response to a change in the load. Since the operation of the converter involves significant currents, the components of the internal resistances of all elements are taken into account. This approach helps study possible technical implementations, identify patterns when varying its parameters, and optimize conditions, depending on the type of chemical elements and consumer powe

Electronic states spectroscopy of Hydroxyapatite ceramics

Photoluminescence, surface photovoltage spectroscopy and high-resolution characterization methods (Atomic Force Microscopy, Scanning Electron Microscopy, X-ray spectroscopy and DC conductivity) are applied to nanostructured Hydroxyapatite (HAp) bioceramics and allowed to study electron (hole) energy states spectra of the HAp and distinguish bulk and surface localized levels. The measured trap spectra show strong sensitivity to preliminary heat treatment of the ceramics. It is assumed that found deep electron (hole) charged states are responsible for high bioactivity of the HAp nanoceramics

Photoluminescence and Surface Photovoltage Spectroscopy Studies of Hydroxyapatite Nano-Bio-Ceramics

Photoluminescence (PL) and surface photovoltage spectroscopy applied to nanostructural bioceramics hydroxyapatite (HAp) allowed to study electron (hole) energy states spectra of HAP and distinguish bulk and surface localized levels. Studied PL excitation spectra allowed obtaining an exact value of the energy band gap in HAP: Eg=3.95 eV.This result is consistent with Eg value determined by the contact potential difference (ΔCPD) curves treatment method as Eg=3.94 eV. Comparison between ΔCPD and PL spectra indicates that the energy spectra of electron – hole levels studied by two different experimental spectroscopy techniques are very similar. This comparison enables to conclude that all HAp samples have identical electron – hole states structures consisting of five bulk states and one surface state. It is assumed that the deep electron (hole) charged states may be responsible for high bioactivity of the HAp nanoceramics