Analysis of oscillatory tanks of resonant inverner in power source mode

Проведено порівняльний аналіз трьох основних послідовно-паралельних коливальних контурів резонансного інвертора в режимі джерела потужності: 1) контур, в якому навантаження під’єднано паралельно до першого конденсатора через другий конденсатор; 2) контур, в якому навантаження під’єднано паралельно до першого конденсатора, а через другий конденсатор – до дроселя контура; 3) контур, який за топологією відповідає першому або другому із вказаних вище контурів, але другий конденсатор якого, як роздільний, має безмежну ємність. Встановлено залежності похибки підтримання потужності від діапазону опору навантаження. Показано, що контури мають однакову здатність щодо параметричного підтримання потужності, але кращим серед розглянутих контурів є перший контур, який забезпечує найвищий коефіцієнт корисної дії. Запропоновано методику розрахунку параметрів контурів на мінімальну похибку підтримання потужності при заданому діапазоні зміни опору навантаження.The problems of power maintenance in variable load by means of voltage resonant inverters with various serial-parallel resonant tanks by the way of corresponding selection of its parameters is considered. A comparative analysis of three basic series-parallel oscillatory tanks of resonant inverter is accomplished. The inverter load is connected in parallel to the capacitance section of oscillatory tank and in series with inductance to half-bridge switching section. These resonant tanks are the next: 1) the tank with load connected in parallel to the first capacitor through the second capacitor;2) the tank with load connected in parallel to the first capacitor directly and through the second capacitor to the tank inductance; 3) the tank which topology corresponds to both above appointed tanks but differs from them by infinity capacitance of second capacitor. Analysis consists in establishing of analytical expressions which describe the connections between minimum and maximum power in variable load and corresponding values of oscillatory tank quality factor. On the basis of these expressions the equations for power relative deviations and parameters of resonant inverter are obtained. The dependency of power maintenance error vs. load resistance range is established. It is appointed that in case of equality of power for minimum and maximum loads, the maximum power deviation from given power in load range will reach its minimum value. It is showed that all considered tanks have practically equal possibilities in power maintenance but the first tank has highest efficiency and it is a best choice among these tanks. For all tanks the next assertion is established: the square of the quality factor which corresponds to the maximum load power level is equal to the multiplication of two quality factors which correspond to some less load power level. To ensure a small switching loss in resonant inverter, the parameters of oscillatory tanks are calculated taking into account the zero-voltage switching condition. Therefore the inverter resonant frequency which reaches its maximum value at maximum load resistance mustn’t exceeds the inverter switching frequency. The design sequence for calculation of each oscillatory tank parameters is proposed. This design sequence is based on a numerical solution of two equations set relative to tank parameters and parameter of inverter dc voltage. Calculated inductance, first and second capacitances, dc voltage of the inverter and its switching frequency ensure minimum value of maximum power deviation in given load resistance range. Calculated dependence of maximum deviation of relative power as a function of ratio of a maximum load resistance to its minimum value and the dependence of load power vs. load resistance verify the obtained results. It is shown that resonant inverter designed as open loop circuit is able to achieve the power deviations about of 6% of its nominal value for a double change in load resistance

Forming of characteristic curve of high pressure sodium lamp by electronic ballast

Проаналізовано чотири варіанти формування характеристичної кривої натрієвої лампи високого тиску високочастотним електронним пускорегулювальним апаратом упродовж усього терміну її служби. Варіанти відрізняються розташуванням та значеннями максимальних додатних та від’ємних відхилень потужності відносно номінальної потужності лампи. Формування таких кривих базується на властивостях коливального контуру резонансного інвертора напруги. Запропоновано варіант характеристичної кривої, використання якої зменшить інтенсивність деградації лампи та дасть змогу забезпечити регламентований термін її служби.The problems of reducing the influence of high pressure sodium (HPS) lamp resistance variations during the lamp aging on lamp power taking advantage of electronic ballast with open-loop structure is considered. The four variants of characteristic curves forming as a «power-voltage» dependences for HPS lamp with electronic ballast are analyzed. The curves differ from each other in locations and values of positive and negative power deviations from the nominal lamp power. These characteristic curves are the following: 1) the curve with start lamp power equal to a nominal lamp power and specified power positive deviation from the nominal power; 2) the curve with start and finish powers, which are equal to the nominal lamp power; 3) the curve with start power negative deviation and equal to its maximum power positive deviation from the nominal power and finish power equal to the nominal lamp power; 4) the curve with equal start and finish power negative deviations and equal to the maximum power positive deviation from the nominal power. The forming of such curves is based on the properties of parametric power maintenance by the resonant voltage inverter operating at frequency a little higher than its resonant frequency. The resonant inverter in the power source mode as an output stage of electronic ballast is analyzed. In this mode the resonant inverter maintains the power delivered to the lamp in the limits of «power-voltage» admissible values. This analysis deals with the determination of analytical expressions, which describe the interrelations between start, nominal, maximum, finish lamp powers and corresponding values of resonant tank quality factor. On the basis of these expressions the equations for power relative deviation and parameters of resonant inverter are obtained. As the result of analysis it was found that the second characteristic curve provides the minimum lamp power positive deviation from its nominal power. The third characteristic curve decreases the lamp degradation intensity and makes possible to increase the lamp lifetime. The fourth characteristic curve provides with equal minimum power negative and positive deviations from the nominal power and can be used in some applications of resonant inverter as a power source

Energy-effective electrotechnical systems of operation and control for multiple fluorescent lamps

Обгрунтовано метод побудови енергоефективних ресурсоекономних електротехнічних систем високочастотного живлення та керування для багатолампових люмінесцентних світильників. Метод базується на поєднанні дискретного регулювання потужності шляхом комутації окремих ламп та наступного неперервного регулювання потужності на міжкомутаційних інтервалах потужності. За рахунок нової структури системи зекономлено N силових ключів та їх драйверів, де N – кількість ламп світильника.The method of design of energy- and resourse-efficient electrical systems for high-frequency operation of multiple fluorescent lamps lighting installations with their continous-discrete power control is presented in this paper. The method is based on a combination of discrete power control by changing the amount of on-off lamps and further continuous power control on the intercommutation intervals. If the installation running power can be provided by the number of lamps which is smaller than N (N is a lamp number in the installation), the redundant lamps are switched off. Thus the unproductive power consumption for redundant lamps electrode heating is eliminated and the system efficiency is increased. The total power control range is divided into N power intervals. Within each interval the power control is continuous, and the intervals change is discrete by the way of fluorescent lamps tuning on-off. The extention of the first ( lowest) interval, which is enabled only for one lamp, is equal to a half of effective power of fluorescent lamp, which is indicated as the nominal lamp power minus power heating of its electrodes. The remaining (N-1) intervals, which is enabled for more than one lamp, have the same extentions, which are equal to the effective power of one lamp. The control range of each lamp, regardless of the number of lamps in installation, is equal to a half of lamp effective power, which ensures the high quality control. Hysteresis is introduced to ensure the lamps accurate tuning on-off in commutation regions. The analytical expressions for lighting installation power and its efficiency as a functions of running power and number of turn-on lamps are established. Comparison of continous and continous-discrete power control testifies the increasing of system efficiency up to 1,8 times in the case of use of proposed continous-discrete control in 4-lamps installation. To achieve high quality of electric energy and system component reduction the single-stage approach to the system structure design is implemented by combining the stage of power factor corrector and the N stages of high-frequency half-bridge resonance inverters. One inverter is a master inverter and others are slave inverters (semiinverters). Each semiinverter has only one own active switch and utilizes the active switch which is common to all semiinverters and master inverter. Thus N active power switches and their drivers are saved due to such system structure

Electronic ballast for high pressure sodium lamp as a power source

Проаналізовано резонансний інвертор напруги як вихідний каскад електронного пускорегулювального апарата (ЕПРА) для живлення натрієвих ламп високого тиску (НЛВТ). Розглянуто підтримання потужності НЛВТ в області допустимих значень за допомогою ЕПРА, побудованого за розімкненою структурою, впродовж усього терміну її експлуатації.The voltage resonant inverter is an output stage of electronic ballast for high-pressure sodium lamps operation is analyzed. The maintenance of power of high pressure sodium lamp in operation area during the lamp aging by electronic ballast with open-loop structure is considered

Analysis of resonant inverter with parametric maintenance of load power

Проаналізовано роботу високочастотного резонансного інвертора напруги, який працює в режимі джерела потужності та виконаний за розімкненою структурою. Встановлено аналітичні зв`язки між відхиленнями потужності в навантаженні та діапазоном зміни опору навантаження і параметрами резонансного інвертора. При зміні опору навантаження від мінімуму до максимуму крива залежності потужності інвертора від добротності його коливального контуру починається з точки мінімальної потужності, проходить точку номінальної потужності, досягає макимальної потужності й, нарешті, точки кінцевої потужності. При цьому за рахунок відповідного вибору параметрів коливального контуру кінцева потужність дорівнює початковій (мінімальній) потужності, а максимальне додатне відхилення потужності дорівнює максимальному від’ємному відхиленню від її номінального значення. Запропоновано методику розрахунку параметрів інвертора. Показано, що при зміні опору навантаження в два рази відхилення потужності в навантаженні може становити 4% від номінального значення.Результати розрахунку мають малу розбіжність з результатами моделювання.High-frequency voltage resonant inverters traditionally realize the functions of load voltage or current control and stabilization. But there is a wide application area which needs to stabilize a load power rather then its voltage or current. The problems of power parametric maintenance in variable load by means of voltage resonant inverters are considered in this paper. In order to reduce a load power variation, the approach to forming of inverter load power response by the way of equal distributing of load power positive and negative deviations from nominal value is proposed. Such distribution of load power deviations is achieved by corresponding choice of the parameters of inverter oscillatory tank. In case of load resistance change from minimum to maximum value, the curve of inverter output power as a function of quality factor of oscillatory tank starts at a point of minimum power, then it reaches a point of nominal power, next, a point of maximum power and, at last, a point of finish power. In accordance with proposed approach, the finish power is equal to the start (minimum) power, and the maximum positive power deviation is equal to the maximum negative power deviation. Analysis consists in establishing of analytical expressions which describe the connections between minimum and maximum powers in variable load and corresponding values of oscillatory tank quality factor. On the basis of these expressions the equations which connect this power relative deviations and parameters of resonant inverter are obtained. To ensure a small switching loss in resonant inverter, the inverter parameters are calculated taking into account the zero-voltage switching condition. The design sequence for calculation of each oscillatory tank parameters is proposed. Proposed design sequence is based on a numerical solution of two equations set relative to oscillatory tank parameters and inverter power supply dc voltage. It is shown that resonant inverter designed as open loop circuit is able to achieve the power deviations about of 4% for a double change in load resistance. To verify obtained results the electrical circuit of resonant inverter with above calculated parameters was simulated using MicroCap 9.0. Simulations results demonstrate good agreements with theoretical ones

ІНВЕСТИЦІЙНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ РОЗВИТКУ ІНТЕГРАЦІЙНИХ ВІДНОСИН В АГРАРНОМУ СЕКТОРІ ЕКОНОМІКИ УКРАЇНИ

The agrarian sector of the economy is one of the strategic segments of the national economy, the level of development of which depends on food security of the country, a significant part of state budget revenues, the preservation of the village, etc. For the further development of agrarian sector of the economy, the qualitative system transformations are required, which, as the experience of the most world developed countries shows, should be based exclusively on the innovative and investment potential of the development of integration relations.It is carried out the complex scientifically-based monitoring of investment support for the development of integration relations in the agrarian sector of the Ukrainian economy. It has been analyzed the attraction of investment resources by integrated economic entities from international financial, credit and banking institutions, as well as export credit agencies during getting the international guarantees for purposes of project financing. It was established that during 1996-2016 years over 16,7 billion dollars US in prices of 2016 were invested in all sources of financing. The structure of attracted investment resources by main groups of financial institutions shows that the largest share in it falls on funds received from bank lending, issuance of Eurobonds and stock exchange activities.There are determined the features of investment mechanisms and the purpose of project financing; it is shown that in general they play a main role in a large investment process, but are only available for large economic entities and transnational corporations.It is confirmed that the lack of an institutional system of state financial support for export in Ukraine significantly reduces the level of competitiveness of domestic agricultural products on international markets. Therefore, in the context of European integration processes, the current problem is reforming the system of support for the export of final technological redistribution products, with simultaneously restriction of foreign trade in raw materials and semi-finished products, which is carried out, in particular, through its internal economic transfer at transfer prices.Аграрный сектор экономики является одним из стратегических сегментов национального хозяйства, от уровня развития которого зависят продовольственная безопасность страны, значительная часть доходов государственного бюджета, сохранение села и т.п. Для дальнейшего развития аграрного сектора экономики необходимы качественные системные трансформации, которые, как показывает опыт наиболее развитых стран мира, должны базироваться исключительно на инновационно-инвестиционном потенциале развития интеграционных отношений.Осуществлён комплексный научно-обоснованный мониторинг инвестиционного обеспечения развития интеграционных отношений в аграрном секторе экономики Украины. Проанализировано привлечение инвестиционных ресурсов интегрированными субъектами хозяйствования от международных финансовых, кредитных и банковских учреждений, а также экспортных кредитных агентств во время получения международных гарантий для целей проектного финансирования. Установлено, что на протяжении 1996–2016 гг. по всем источникам финансирования было получено свыше 16,7 млрд. долл. США в ценах2016 г. Структура привлечённых инвестиционных ресурсов в разрезе основных групп финансовых учреждений показывает, что наибольшая доля в ней приходится на средства, полученные от банковского кредитования, выпуска еврооблигаций и фондовой биржевой деятельности.Определены особенности инвестиционных механизмов и цели проектного финансирования; показано, что в целом они играют главную роль в масштабном инвестиционном процессе, однако доступны лишь крупным субъектам хозяйствования и транснациональным корпорациям.Подтверждено, что недостаток в Украине институциональной системы государственной финансовой поддержки экспорта существенным образом снижает уровень конкурентоспособности отечественной продукции аграрного сектора экономики на международных рынках. Поэтому в условиях евроинтеграционных процессов актуальной проблемой является реформирование системы поддержки экспорта продукции конечных технологических переделов с одновременным ограничением внешней торговли сырьём и полуфабрикатами, осуществляемой в частности и путём её внутрихозяйственного перемещения по трансфертным ценам.Аграрний сектор економіки є одним зі стратегічних сегментів національного господарства, від рівня розвитку якого залежать продовольча безпека країни, значна частина доходів державного бюджету, збереження села тощо. Для дальшого розвитку аграрного сектора економіки необхідні якісні системні трансформації, які, як показує досвід найбільш розвинених країн світу, мають базуватися винятково на інноваційно-інвестиційному потенціалі розвитку інтеграційних відносин.Здійснено комплексний науково-обґрунтований моніторинг інвестиційного забезпечення розвитку інтеграційних відносин в аграрному секторі економіки України. Проаналізовано залучення інвестиційних ресурсів інтегрованими суб’єктами господарювання від міжнародних фінансових, кредитних і банківських інституцій, а також експортних кредитних агентств під час одержання міжнародних гарантій для цілей проектного фінансування. Встановлено, що протягом 1996–2016 рр. за всіма джерелами фінансування було залучено понад 16,7 млрд дол. США у цінах 2016 р. Структура залучених інвестиційних ресурсів у розрізі основних груп фінансових інституцій показує, що найбільша частка в ній припадає на кошти, отримані від банківського кредитування, випуску єврооблігацій та фондової біржової діяльності.Визначено особливості інвестиційних механізмів та цілі проектного фінансування; показано, що загалом вони відіграють головну роль у масштабному інвестиційному процесі, проте доступні лише великим суб’єктам господарювання й транснаціональним корпораціям.Підтверджено, що брак в Україні інституціональної системи державної фінансової підтримки експорту істотно знижує рівень конкурентоспроможності вітчизняної продукції аграрного сектора економіки на міжнародних ринках. Тому в умовах евроінтеграційних процесів актуальною проблемою є реформування системи підтримки експорту продукції кінцевих технологічних переділів з одночасним обмеженням зовнішньої торгівлі сировиною й напівфабрикатами, здійснюваної зокрема й шляхом її внутрішньогосподарського переміщення за трансферними цінами