ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. eISSN 1684-1719. 2023. №10
Оглавление выпускаТекст статьи (pdf)
DOI: https://doi.org/10.30898/1684-1719.2023.10.9
УДК: 621.314, 608.3, 347.771.3
ВЫЯВЛЕНИЕ ПЕРСПЕКТИВНЫХ СПОСОБОВ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ
ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ
В.И. Авдзейко, В.И. Карнышев, А.А. Дроздова, В.М. Рулевский
Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники,
634034, Томск, пр. Ленина, 40
Статья поступила в редакцию 14 июля 2023 г.
Аннотация. В статье проведен сравнительный анализ способов преобразования параметров электрической энергии, исследованы тенденции развития преобразователей постоянного тока в постоянный (DC/DC), переменного тока в переменный (AC/AC), переменного тока в постоянный (AC/DC) и постоянного тока в переменный (DC/AC), на основе Международной патентной классификации (МПК) в редакции 2023 года. Проведено сравнение вариантов преобразователей с промежуточным преобразованием и без промежуточного преобразования в переменный или постоянный ток, на транзисторах и тиристорах, и конкретных схемных решений, соответствующих классификации МПК. Выявлены перспективные направления развития этих вариантов. Анализ проведен на основе сформированных авторами баз данных патентов США с 2012 по 2023 годы в группах МПК H02M3, H02M5, H02M7. Перспективные направления развития выявлены путем построения временных рядов патентов и последующего сравнения вариантов преобразователей по количеству зарегистрированных патентов и динамике их роста. Доказано преимущество построения преобразователей на транзисторах, выявлены перспективные направления развития способов преобразования параметров электрической энергии, а также варианты их реализации. Отмечено снижение числа регистрируемых патентов США на изобретения в рассмотренных группах МПК на 40% в период с 2019 по 2022 год.
Ключевые слова: преобразователь электрической энергии, способ преобразования, переменный ток, Международная патентная классификация, патенты США, USPTO, тенденции развития.
Финансирование: Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда № 23-29-0403 https://rscf.ru/project/23-29-00403/
Автор для переписки: Авдзейко Владимир Игоревич, avdzeykovi@yandex.ru
Литература
1. Avdzeyko, V., Karnyshev, V., Pascal, E. Patent Analysis as a Tool for Revealing Promising Trends of Technological Development // Proceedings of papers. 2019. Vol. 2. P. 1191–1197.
2. Патентный анализ как инструмент для выявления перспективных направлений развития DC/DC конвертеров / В.И. Авдзейко, В.И. Карнышев, В.М. Рулевский, Е.С. Паскаль // Практическая силовая электроника. 2019. № 1. С. 20–23.
3. Прогнозирование тенденций развития и выявление перспективных технологий в области преобразовательной техники / В.И. Авдзейко, В.И. Карнышев, Р.В. Мещеряков, Л.В. Парнюк // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. 2017. Т. 60, № 2. С. 51–56.
4. An introduction to high voltage direct current (HVDC) subsea cables systems. Brussels. 2012. P. 1–20. URL: https://europacable.eu/wp-content/uploads/2021/01/Introduction-to-HVDC-Subsea-Cables-16-July-2012_.pdf (Дата обращения: 12.01.2023)
5. Исследование и разработка системы энергообеспечения привязного подводного робота с модернизированным источником электропитания / В.А. Герасимов, А.В. Комлев, Н.А. Найденко, А.Ю. Филоженко // Подводные исследования и робототехника. 2021. №3(37). С. 82–88.
6. Система электропитания глубоководного аппарата с высоковольтной передачей энергии постоянного тока по кабель-тросу / В.М. Рулевский, В.А. Чех, В.Г. Букреев, Р.В. Мещеряков // Известия ЮФУ. Технические науки. 2018. №1(195). С. 155–167.
7. Почему мы используем переменный ток вместо постоянного тока: интересные аспекты в различных отраслях промышленности и дома // Lambda Geeks. URL: https://ru.lambdageeks.com/why-do-we-use-ac-instead-of-dc/ (Дата обращения: 16.01.2023)
8. Мишин, В.Н., Рулевский, В.М., Юдинцев, А.Г. Системы электропитания телеуправляемых подводных аппаратов переменного тока мощностью свыше 10 кВт // Известия Томского политехнического университета. 2013. Т. 322, № 4. С. 107–110.
9. Direct current power supply for deep-sea mining machine / J. Janousek, P. Tusla, P. Vozenilek, K. Buhr // The proceedings of the fifth isope ocean mining symposium. Tsukuba, Japan. 2003. P. 99–104.
10. Components of an ROV system – Part 2: Primary subsystems and electrical considerations // EETimes. URL: https://www.eetimes.com/components-of-an-rov-system-part-2-primary-subsystems-and-electrical-considerations/ (Дата обращения: 23.01.2023)
11. Fard, R.N., Tedeschi, E. Investigation of AC and DC power distributions to seafloor mining equipment // OCEANS 2017 – Aberdeen. 2017. P. 1–7. https://doi.org/10.1109/oceanse.2017.8084903
12. Michael, C.W., Marcelo, A.T., Jose, M. An analysis of sub sea electric power transmission techniques from DC to AC 50/60 Hz and Beyond // Conference: OCEANS. 2007. P. 1–6. https://doi.org/10.1109/OCEANS.2007.4449349
13. Рулевский, В.М., Юдинцев, А.Г. Системы электропитания современных телеуправляемых необитаемых подводных аппаратов // Технические проблемы освоения Мирового океана. 2013. С. 108–112 http://www.imtp.febras.ru/images/stories/konf/tpomo-5-30-sentjabrja-4-oktjabrja-2013/pdf/sekcija1.pdf
14. Cable Selection Considerations for Subsea Vehicles // R.N. Fard, O.A. Eidsvik, E. Tedeschi, I. Schоlberg // 2018 OCEANS – MTS/IEEE Kobe Techno-Oceans (OTO). 2018. P. 1–8. https://doi.org/10.1109/OCEANSKOBE.2018.8559225
15. Snaryt, P., Bingham, C.M., Stone, D.A. Influence of ROV umbilical on power quality when supplying electrical loads // 2005 European Conference on Power Electronics and Applications. Dresden, Germany. 2005. P. 1–10. https://doi.org/10.1109/EPE.2005.219565
16. Cheh, Q., Liu, Z. A novel electric power delivery system voltage regulation strategy for the of a 6000-m ROV // Applied Ocean Research. 2018. P. 1–6. https://doi.org/10.1016/j.apor.2018.08.020
17. Sedita, M., Cocimano, R., Hallewell, G. Power and Submarine Cable Systems for the KM3NeT kilometre cube Neutrino Telescope. 2008. P. 286–290. https://cds.cern.ch/record/1235826/files/p286.pdf
18. Johann, W. K., David, M., Jonas, E.H. Conceptualization of the MVDC Power System of Ultra-Deep Sea HyDrones. URL: https://www.pes-publications.ee.ethz.ch/uploads/tx_ethpublications/18_ICDCM_2021_Keynote_FINAL_060721.pdf (Дата обращения: 01.02.2023)
Для цитирования:
Авдзейко В.И., Карнышев В.И., Дроздова А.А., Рулевский В.М. Выявление перспективных способов преобразования параметров электрической энергии. // Журнал радиоэлектроники. – 2023. – №. 10. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2023.10.9