скачать PDF

Аннотация

В статье представлена схема двухзвенного преобразователя частоты на базе трехуровневых активного выпрямителя и автономного инвертора напряжения в составе регулируемого электропривода большой мощности. Рассмотрены основные способы формирования выходного напряжения инвертора средствами широтно-импульсной модуляции. Приведены основные принципы работы векторной ШИМ трехуровневого NPC-инвертора с фиксированной нейтральной точкой, включая формирование вектора выходного напряжения. Представлены формулы для расчета коэффициентов продолжительности и времени включения управляемых ключей, а также получены зависимости изменения продолжительности включения от угла задающего вектора при различных значениях коэффициента модуляции. В работе предложены стандартные шаблоны последовательности переключений. Представляет интерес произвести углубленное исследование предложенных алгоритмов формирования выходного напряжения инвертора с помощью математического моделирования, что будет осуществлено в будущем.

Ключевые слова

Трехуровневый инвертор с фиксированной нейтральной точкой, векторная широтно-импульсная модуляция, шаблоны переключений.

Абулвелеев И.Р., Храмшин Т.Р., Корнилов Г.П. ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова»

Никифоров Г.В. ООО «Магнитогорскгазстрой»

1. Абдулвелеев И.Р., Храмшин Т.Р., Корнилов Г.П. Анализ способов модуляции напряжения активных выпрямителей на базе модульных многоуровневых конвертеров // Вестник ЮУрГУ. Серия: Энергетика. 2015. Т.15. №3. С. 25-36.

2. Rodrigeuez J., Lai J.S., Peng F.Z. Multilevel Inverters: A Survey of Topologies, Controls, and Applications. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2002, vol. 49, no. 4, pp. 724-738.

3. Abdulveleev I.R., Khramshin T.R., Kornilov G.P., Krubcov D.S. Electromagnetic Compatibility of High Power STATCOM in Asymmetrical Conditions, 2015 International Siberian Conference on Control and Communications (SIBCON), pp. 1-6. doi: 10.1109/SIBCON.2015.7146966

4. Храмшин Т.Р., Абдулвелеев И.Р., Корнилов Г.П. Электромагнитная совместимость мощного СТАТКОМа при несимметричных режимах работы питающей сети // Электротехника: сетевой электронный научный журнал. 2015. Т. 2, № 2. С. 40–46. doi: 10.14529/power150304

5. Walczyna A.M., Hill R.J. Space Vector PWM Strategy for 3-Level Inverters With Direct Self-Controls. Fifth European Conference on Power Electronics and Applications, 1993, vol.4, pp. 152-157.

6. Lui H.L., Choi N.S., Cho G.H. DSP Based Space Vector PWM for Three-Level Inverter with DC-Link Voltage Balancing, 1991 International Conference on Industrial Electronics, Control and Instrumentation (IECON ‘91), 1991, vol.1, pp. 197-203.

7. Lui H.L., Choi N.S., Cho G.H. DSP Based Space Vector PWM for Three-Level Inverter with DC-Link Voltage Balancing, 1991 International Conference on Industrial Electronics, Control and Instrumentation (IECON ‘91), 1991, vol.1, pp. 197-203.

8. Busquets-Monge S., Bordonau J., Boroyevich D., Somavilla S. The Nearest Three Virtual Space Vector PWM – A Modulation for the Comprehensive Neutral-Point Balancing in the Three-Level NPC Inverter. IEEE Power Electronics Letters, 2004, vol. 2, no. 1, pp. 11-15.

9. Busquets-Monge S., Somavilla S., Bordonau J., Boroyevich D. The Capacitor Voltage Balance for the Neutral-Point-Clamped Converter using the Virtual Space Vector Concept With Optimized Spectral Performance. IEEE Transactions on Power Electronics, 2007, vol. 22, no. 4, pp. 1128-1135.

10. Yamanaka K., Hava A.M., Kirino H., Tanaka Y., Koga N., Kume T. A Novel Neutral Point Potential Stabilization Technique Using the Information of Output Current Polarities and Voltage Vector. IEEE Transactions on Industry Applications, 2002, vol. 38, no. 6, pp. 1572-1580.

11. Das S., Narayanan G. Novel Swithcing Sequences for a Space-Vector-Modulated Three-Level Inverter. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2012, vol. 59, no. 3, pp. 1477-1487.

12. Храмшин Т.Р., Храмшин Р.Р., Корнилов Г.П. Расчет электромагнитных процессов в трехфазном двухуровневом инверторе напряжения // Электротехнические системы и комплексы. 2010. № 1. С. 212.

13. Формирование фазных напряжений четырехуровневого высоковольтного преобразователя частоты / Т.Р. Храмшин, Р.Р. Храмшин, Г.П. Корнилов, Д.С. Крубцов // Электротехнические системы и комплексы. 2011. № 1. С. 174-181.