Badania przetwornika DC-AC z mikrokontrolerem sterującym częstotliwością inwertera | Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska

Open full text

Opublikowane: mar 31, 2025

DOI: https://doi.org/10.35784/iapgos.6984

Crossref

Scopus

Google Scholar

Europe PMC

DOI

https://doi.org/10.35784/iapgos.6984

Authors

Anatolii Tkachuk

a.tkachuk@lntu.edu.ua

Lutsk National Technical University, Faculty of Computer and Information Technologies, Department of Electronics and Telecommunications

https://orcid.org/0000-0001-9085-7777

Mykola Polishchuk

polishchuk.kolia@gmail.com

Lutsk National Technical University, Faculty of Computer and Information Technologies, Department of Computer Engineering and Cyber Security

https://orcid.org/0000-0002-1218-5925

Liliia Polishchuk

lilia.polishchukk@gmail.com

Lutsk National Technical University, Faculty of Computer and Information Technologies, Department of Computer Engineering and Cyber Security

https://orcid.org/0000-0001-9282-1639

Serhii Kostiuchko

s.kostiuchko@gmail.com

Lutsk National Technical University, Faculty of Computer and Information Technologies, Department of Computer Engineering and Cyber Security

https://orcid.org/0000-0002-1262-6268

Serhii Hryniuk

sgrunjuk@lutsk-ntu.com.ua

Lutsk National Technical University, Faculty of Computer and Information Technologies, Department of Computer Engineering and Cyber Security

https://orcid.org/0000-0002-0080-3167

Liudmyla Konkevych

k.liudmilka@lutsk-ntu.com.ua

Lutsk National Technical University, Faculty of Computer and Information Technologies, Department of Computer Engineering and Cyber Security

https://orcid.org/0000-0002-8279-3133

Abstrakt

W artykule omówiono kluczowe aspekty rozwoju przetwornicy prądu stałego na prąd przemienny (DC-AC) sterowanej częstotliwościowo na bazie mikrokontrolera. Przetwornice energii elektrycznej odgrywają ważną rolę w zapewnieniu stabilności energetycznej, zwłaszcza w warunkach częstych i nieprzewidywalnych przerw w dostawie prądu, które są charakterystyczne dla Ukrainy. Nacisk położono na poprawę parametrów przetwornicy w celu zwiększenia jej sprawności, stabilności pracy i możliwości wykorzystania alternatywnych źródeł energii, takich jak baterie i panele słoneczne. W pracy zbadano strukturę i zasadę działania przetwornicy, która obejmuje takie główne elementy, jak źródło prądu stałego, mostek MOSFET, filtr niskiej częstotliwości i transformator wyjściowy. Zaproponowano obwód sterowania częstotliwością napięcia z wykorzystaniem mikrokontrolera ATmega328P, który umożliwia utrzymanie stabilnego napięcia wyjściowego w warunkach zmieniających się parametrów napięcia wejściowego. Metodyka badań obejmowała przeprowadzenie analizy eksperymentalnej opartej na symetrycznym niekompozytowym planie Boxa-Benkina, co pozwoliło na optymalizację konstrukcji urządzenia. W szczególności zbadano wpływ parametrów uzwojenia wtórnego transformatora, mocy tranzystorów i napięcia wejściowego na moc wyjściową urządzenia. Uzyskane wyniki wykazały wydajność urządzenia przy racjonalnym wyborze bazy elementów. W toku badań opracowano model matematyczny procesu optymalizacji parametrów przekształtnika. Stwierdzono, że zwiększenie mocy tranzystorów polowych i zmiana parametrów geometrycznych transformatora przyczyniają się do zwiększenia wydajności urządzenia. Perspektywy dalszych badań obejmują modernizację oprogramowania mikrokontrolera, integrację czujników ochronnych i dostosowanie urządzenia do pracy z różnymi typami obciążeń.

Słowa kluczowe:

inwerter, regulacja częstotliwości, mikrokontroler, optymalizacja, energia odnawialna

Bibliografia

[1] Bajahzar A. S.: Box-Behnken Design for Optimization of Particle Swarm Optimizer for Artificial Neural Networks: Application to Lab-on-a-Disc Biosensors. IEEE Access 12, 2024, 158367–158375 [https://doi.org/10.1109/ACCESS.2024.3485191].

[2] Delgado-Zaragoza D., Gupta M.: A Single-Stage Buck/Boost Three-Phase DC-AC Power Converter with Sine-PWM Method and Non-Pulsating AC Waveforms. 11th International Conference on Power Electronics and ECCE Asia (ICPE 2023 - ECCE Asia), Jeju Island, Korea, 2023, 3351–3357 [https://doi.org/10.23919/ICPE2023-ECCEAsia54778.2023.10213766].

[3] Dong X.: AC/DC Hybrid Large-Scale Power Grid System Protection. Springer, 2023.

[4] Gao D. (Z.), Sun K.: 16 - DC–AC inverters. Electric Renewable Energy Systems 2016, 354–381 [https://doi.org/10.1016/B978-0-12-804448-3.00016-5].

[5] Ghosh A., Zare F.: Control of Power Electronic Converters with Microgrid Applications. Wiley-IEEE Press, Hoboken 2022.

[6] Kathiresh M., Kanagachidambaresan G.R., Williamson S.S. (eds.): E-Mobility: A New Era in Automotive Technology. Springer, 2022.

[7] Mantilla Arias M. P. et al.: Simulation of the DC-AC Converter Control for an Isolated PV System. Brazilian Power Electronics Conference (COBEP), João Pessoa, Brazil, 2021, 1–4 [https://doi.org/10.1109/COBEP53665.2021.9684096].

[8] Patrick D. R., Fardo S. W., Richardson R.: DC/AC Electrical Fundamentals. River Publishers, Gistrup 2023.

[9] Polishchuk M. et al.: Tesla Switch of 4 Batteries Based on the Arduino Uno Board. Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska, 13(3), 2023, 111–116 [https://doi.org/10.35784/iapgos.4051].

[10] Priyadarshi N. et al. (eds.): Advanced Power Electronics Converters for Future Renewable Energy Systems. CRC Press, Boca Raton 2023.

[11] Rahman M. D., Nazaf Rabbi M., Sarowar G.: Development of DC-DC Converters – A Review. International Conference on Computational Performance Evaluation (ComPE), Shillong, India, 2021, 341–347 [https://doi.org/10.1109/ComPE53109.2021.9752028].

[12] Roditis I. et al.: A New Multiport DC-AC Power Converter for Distributed Energy Applications. 1st Industrial Electronics Society Annual On-Line Conference (ONCON), Kharagpur, India, 2022, 1–6 [https://doi.org/10.1109/ONCON56984.2022.10126565].

[13] Strasser T. et al.: A Review of Architectures and Concepts for Intelligence in Future Electric Energy Systems. IEEE Transactions on Industrial Electronics 62(4), 2015, 2424–2438 [https://doi.org/10.1109/TIE.2014.2361486].

[14] Wang J. et al.: Bidirectional Three-Phase DC–AC Converter With Embedded DC–DC Converter and Carrier-Based PWM Strategy for Wide Voltage Range Applications. IEEE Transactions on Industrial Electronics 66(6), 2019, 4144–4155 [https://doi.org/10.1109/TIE.2018.2866080.

[15] Zhang X. et al.: Automated Design of Electrical Converters with Advanced AI Algorithms. Springer, 2023.

Tkachuk, A., Polishchuk, M., Polishchuk, L., Kostiuchko, S., Hryniuk, S., & Konkevych, L. (2025). Badania przetwornika DC-AC z mikrokontrolerem sterującym częstotliwością inwertera. Informatyka, Automatyka, Pomiary W Gospodarce I Ochronie Środowiska, 15(1), 55–61. https://doi.org/10.35784/iapgos.6984

Inne teksty tego samego autora

Serhii Moroz, Anatolii Tkachuk, Mykola Khvyshchun, Stanislav Prystupa, Mykola Yevsiuk, METODY ZAPEWNIENIA BEZPIECZEŃSTWA DANYCH W STANDARDACH MOBILNYCH , Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska: Tom 12 Nr 1 (2022)
Mykola Polishchuk, Serhii Grinyuk, Serhii Kostiuchko, Anatolii Tkachuk, Pavlo Savaryn, PRZEŁĄCZNIK TESLI DLA 4 AKUMULATORÓW OPARTY NA MODULE ARDUINO UNO , Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska: Tom 13 Nr 3 (2023)
Valentyn Zablotskyi, Yosyp Selepyna, Viktor Lyshuk, Natalia Yakymchuk, Anatolii Tkachuk, SPOSÓB OCENY PARAMETRÓW JAKOŚCI USŁUG TELEKOMUNIKACYJNYCH , Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska: Tom 12 Nr 2 (2022)
Viktor Lyshuk, Vasyl Tchaban, Anatolii Tkachuk, Valentyn Zablotskyi, Yosyp Selepyna, RÓWNANIA POLA ELEKTROMAGNETYCZNEGO W ŚRODOWISKU NIELINIOWYM , Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska: Tom 14 Nr 1 (2024)
Olena Liutak, Olena Baula, Anatolii Tkachuk, SYMULACJA WPŁYWU DZIAŁAŃ INWESTYCYJNYCH I INNOWACYJNYCH NA ZAPEWNIENIE MIĘDZYNARODOWEJ KONKURENCYJNOŚCI KRAJÓW , Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska: Tom 13 Nr 2 (2023)
Valeriy Kozlovskiy, Natalia Yakymchuk, Yosyp Selepyna, Serhii Moroz, Anatolii Tkachuk, OPRACOWANIE ZMODYFIKOWANEJ METODY FORMOWANIA RUCHU SIECIOWEGO , Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska: Tom 13 Nr 1 (2023)