Улучшение характеристик каскадного многоуровневого преобразователя частоты

Исследуется возможность обеспечения высокого качества выходного напряжения и входного тока каскадных многоуровневых преобразователей частоты при минимуме потерь на коммутацию ключей инверторного блока. Предложено избирательное формирование напряжения инверторов при минимуме коммутаций ключей и сдвиг...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2009
Автор:	Шавёлкин, А.А.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Інститут технічних проблем магнетизму НАН України 2009
Назва видання:	Електротехніка і електромеханіка
Теми:	Електричні машини та апарати
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/143168
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Улучшение характеристик каскадного многоуровневого преобразователя частоты / А.А. Шавёлкин // Електротехніка і електромеханіка. — 2009. — № 1. — С. 28-32. — Бібліогр.: 4 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-143168
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1431682018-10-26T01:23:09Z Улучшение характеристик каскадного многоуровневого преобразователя частоты Шавёлкин, А.А. Електричні машини та апарати Исследуется возможность обеспечения высокого качества выходного напряжения и входного тока каскадных многоуровневых преобразователей частоты при минимуме потерь на коммутацию ключей инверторного блока. Предложено избирательное формирование напряжения инверторов при минимуме коммутаций ключей и сдвиге по основной гармонике напряжений инверторов в фазе преобразователя. Досліджується можливість забезпечення високої якості вихідної напруги і вхідного струму каскадних багаторівневих перетворювачів частоти при мінімумі витрат на комутацію ключів інверторного блоку. Запропоновано вибіркове формування напруги інверторів при мінімумі комутацій ключів та зсуві за основною гармонікою напруг інверторів у фазі перетворювача. A feasibility of providing high-quality output voltage and input current for cascade multilevel frequency converters under minimum inverter-unit switching losses is studied. A selective formation of inverter voltage under minimum inverter switching and inverter voltage fundamental harmonic shift in the converter phase is suggested. 2009 Article Улучшение характеристик каскадного многоуровневого преобразователя частоты / А.А. Шавёлкин // Електротехніка і електромеханіка. — 2009. — № 1. — С. 28-32. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 2074-272X http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/143168 621.314 ru Електротехніка і електромеханіка Інститут технічних проблем магнетизму НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Електричні машини та апарати Електричні машини та апарати
spellingShingle	Електричні машини та апарати Електричні машини та апарати Шавёлкин, А.А. Улучшение характеристик каскадного многоуровневого преобразователя частоты Електротехніка і електромеханіка
description	Исследуется возможность обеспечения высокого качества выходного напряжения и входного тока каскадных многоуровневых преобразователей частоты при минимуме потерь на коммутацию ключей инверторного блока. Предложено избирательное формирование напряжения инверторов при минимуме коммутаций ключей и сдвиге по основной гармонике напряжений инверторов в фазе преобразователя.
format	Article
author	Шавёлкин, А.А.
author_facet	Шавёлкин, А.А.
author_sort	Шавёлкин, А.А.
title	Улучшение характеристик каскадного многоуровневого преобразователя частоты
title_short	Улучшение характеристик каскадного многоуровневого преобразователя частоты
title_full	Улучшение характеристик каскадного многоуровневого преобразователя частоты
title_fullStr	Улучшение характеристик каскадного многоуровневого преобразователя частоты
title_full_unstemmed	Улучшение характеристик каскадного многоуровневого преобразователя частоты
title_sort	улучшение характеристик каскадного многоуровневого преобразователя частоты
publisher	Інститут технічних проблем магнетизму НАН України
publishDate	2009
topic_facet	Електричні машини та апарати
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/143168
citation_txt	Улучшение характеристик каскадного многоуровневого преобразователя частоты / А.А. Шавёлкин // Електротехніка і електромеханіка. — 2009. — № 1. — С. 28-32. — Бібліогр.: 4 назв. — рос.
series	Електротехніка і електромеханіка
work_keys_str_mv	AT šavëlkinaa ulučšenieharakteristikkaskadnogomnogourovnevogopreobrazovatelâčastoty
first_indexed	2025-07-10T16:34:18Z
last_indexed	2025-07-10T16:34:18Z
_version_	1837278441788932096
fulltext	28 Електротехніка і Електромеханіка. 2009. №1 УДК 621.314 УЛУЧШЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК КАСКАДНОГО МНОГОУРОВНЕВОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫ Шавёлкин А.А., к.т.н., доц., Донецкий национальный технический университет Украина, 83000, Донецк, ул. Артема 58, ДонНТУ, кафедра "Электротехника" тел.(062) 304-90-28, E–mail: sha@dgtu.donetsk.ua Досліджується можливість забезпечення високої якості вихідної напруги і вхідного струму каскадних багаторівневих перетворювачів частоти при мінімумі витрат на комутацію ключів інверторного блоку. Запропоновано вибіркове формування напруги інверторів при мінімумі комутацій ключів та зсуві за основною гармонікою напруг інверторів у фазі перетворювача. Исследуется возможность обеспечения высокого качества выходного напряжения и входного тока каскадных много- уровневых преобразователей частоты при минимуме потерь на коммутацию ключей инверторного блока. Предложе- но избирательное формирование напряжения инверторов при минимуме коммутаций ключей и сдвиге по основной гармонике напряжений инверторов в фазе преобразователя. В последних публикациях совершенствование каскадных многоуровневых преобразователей часто- ты (МПЧ) обычно связывается с улучшением качества выходного напряжения при снижении потерь в инвер- торном блоке. Единственный путь снижения потерь в силовых цепях – уменьшение количества переключе- ний ключей. Это достигается при использовании мно- гоуровневой и векторной ШИМ [1], при избиратель- ном управлении с подавлением гармоник [2] и т.п. Большинство алгоритмов можно отнести к амплитуд- ным, когда каждый уровень выходного напряжения фазы МПЧ формируется определенным АИН. Серьезной проблемой является обеспечение ка- чества входного тока при подавлении высших гармо- ник. Вопрос усложняется наличием во входном токе выпрямителей субгармоник с частотами кратными выходной частоте, что, как показано в [3] обусловле- но использованием однофазных АИН. Эффективное их подавление предполагает определенную структуру звена постоянного тока при использовании многофаз- ных схем выпрямления. Отсутствуют методики рас- чета гармоник тока с учетом распределения нагрузки в процессе регулирования выходного напряжения. В выпускаемых серийно преобразователях ис- пользуется мультиплексорная ШИМ (МШИМ) [1], когда выходное напряжение фазы МПЧ формируется как сумма импульсов напряжений отдельных АИН, сдвинутых по несущей частоте. При этом наряду с основной гармоникой суммируются и высшие (5я, 7я и т.д.), доля их при глубоком регулировании растет. Для эффективного подавления гармоник низкого по- рядка несущая частота должна быть достаточно высо- кой. Этим обеспечивается высокое качество выходно- го напряжения и, за счет симметрии нагрузки, входного тока. Существенный недостаток МШИМ – значительные потери на переключение ключей даже при минимальной несущей частоте 600 Гц. Уход от "классического" принципа МШИМ к новым принципам управления осуществляется без учета влияния на распределение нагрузки элементов схемы МПЧ и процесс формирования входного тока, что ставит под вопросом целесообразность их приме- нения и эффективность. Цель работы: исследование возможностей улучшения характеристик каскадного МПЧ в плане снижения потерь в схеме при обеспечении высокого качества выходного напряжения и входного тока. При этом следует решить следующие задачи: - выполнить исследование принципов формирования выходного напряжения с учетом количества переклю- чений ключей и загрузки элементов силовой цепи; - исследовать принципы обеспечения эффективного подавления гармоник входного тока МПЧ; - обосновать принцип управления, обеспечивающий высокое качество выходного напряжения и входного тока при снижении потерь на переключение ключей Результаты работы. Фаза каскадного МПЧ со- стоит из n последовательно соединенных однофазных автономных инверторов напряжения (АИН) с изоли- рованными источниками постоянного тока. Рассмот- рим амплитудное регулирование с использованием многоуровневой синусоидальной ШИМ, когда сред- нее значение выходного напряжения фазы МПЧ на интервале модуляции изменяется по синусоидально- му закону. Известно, что активная мощность, переда- ваемая АИН в нагрузку, определяется первыми гар- мониками его выходного напряжения U(1) и тока I(1). Таким образом, загрузка в процессе регулирования выходного напряжения МПЧ при постоянном выход- ном токе однозначно определяется U(1). Относитель- ное значение амплитуды первой гармоники для АИН с номерами i=1…n, формирующими соответствующие уровни напряжения (рис. 1) при амплитудном регули- ровании: при μ< − n i 1 ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ θ−−θ+ +θ−θ−θ−θ μ π = − −− )cos)1(cos(1 )2sin2(sin 2 1( 24 1 11 )1( ii iiii mi ii n U , при 11 <μ< − n n Електротехніка і Електромеханіка. 2009. №1 29 ⎥⎦ ⎤ ⎢⎣ ⎡ θ − −θ+θ− πμ π = −−− 111)1( cos1)2sin 2 1 2 ( 2 4 nnnmn n nU , где: ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ μ =θ − n i i 1sin , μ - коэффициент модуляции ре- зультирующего выходного напряжения фазы МПЧ (относительное значение его первой гармоники к мак- симальному значению). 1 1 n π\|2θ1 θ2 θ3 θ4 μsinθ Рис. 1. Определение загрузки АИН Зависимости на рис. 2 при n=6 демонстрируют, что в процессе регулирования загрузка отдельных АИН существенно различается (при равномерном распределении она не превышает Umi(1)=1/n= 0.167). Используемое далее значение U(1)=Umi(1)n. Рассмотрим влияние загрузки АИН и соответст- вующих выпрямителей на гармонический состав входного тока МПЧ. Если пренебречь потерями мощ- ности в АИН, получаем равенство мощностей на вхо- де Pd (потребляемой от выпрямителя) и выходе PH: ϕ=== cos)1()1( IUPIUP Hddd , где: U(1), I(1) – действующие значения первых гармо- ник выходного напряжения и тока АИН, Ud, Id – на- пряжение и ток на входе АИН. В соответствии с методикой [4] для расчета ис- пользуем базисные величины, тогда: 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 μ Umi(1) 1 2 3 4 5 6 Рис. 2. загрузка АИН при амплитудном регулировании X EII m dd = , mdd EuU 3= , 2 3* )1()1( dmuEUU = , где: U(1) – относительное значение первой гармоники АИН, Х – индуктивное сопротивление входной фазы выпрямителя, Еm - амплитуда ЭДС вторичной обмот- ки трансформатора. Тогда ϕ== cos 2 33 )1( )1( 2 * IuEU X uE IP dmd dd m . Отсюда ** )1( )1( * )1(* cos 2 dH m d IU E IXU I =ϕ= , где ϕ= cos 2 )1(* m dH E XI I - базисное значение входного тока при U(1)=1. Таким образом, каждому значению загрузки U(1) АИН можно привести в соответствие значение Іd и ud. В соответствии с [4]: при ud<0.95 10.102.7)(3.10)(38.4I 23 d −⋅+⋅−⋅= ddd uuu , при ud≥0.95 47.121.2)(736.0I 3 d +⋅−⋅= dd uu . В соответствии с зависимостями, приведенными на рис. 3, для каждого ud можно определить значения гармоник входного тока І1(1), І1(k). Входной ток фазы трехфазной мостовой схемы выпрямителя: ∑ ∞ = ψ+ω=ω 0 )( )cos()( l kkm tkIti , где: при k=6l-1 ψk=+π/6, при k=6l+1 ψk=-π/6. 0.85 0.9 0.95 1 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 I1 I1(5) I1(1) I1(7) I1(11) I1(13) I1(k) I1(1)I1 , ud 0.01 0.02 0.015 0.005 0.025 Рис. 3. Универсальные зависимости для гармоник входного тока трехфазного выпрямителя В звене постоянного тока МПЧ для подавления высших гармоник входного тока используются мно- гофазные (12ти- , 18ти- и т.д.) схемы выпрямления. Рассмотрим влияние загрузки выпрямителей на эф- фективность подавления гармоник. Входной ток 12ти- фазной схемы выпрямления (вторичные обмотки трансформатора соединены по схемам "звезда" и "треугольник" с количеством вит- ков w1 и w2=√3w1, при количестве витков первичной обмотки w коэффициент трансформации n = w/w1): ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ ψ+ω−+= =ψ+ω−+= ∑ ∑ ∞ = ∞ = )cos())1((2 )cos())1((( * 0 * )(2 0 )(11 )(2)(1 k l l m kkm l l kmA tkII X En tkIIni kk , 30 Електротехніка і Електромеханіка. 2009. №1 где: 16 ±= lk - порядок гармоник, индексы 1, 2 отно- сятся к токам первого и второго выпрямителей. Таким образом, амплитуды гармоник тока зави- сят от загрузки АИН и полное подавление гармоник с кратностями 5,7,17,19 (l – нечетное число) достигает- ся только при идентичной загрузке АИН. В силу этого данное решение при амплитудном регулировании не целесообразно. 18ти - фазная схема выпрямления включает в се- бя 3 выпрямителя, которые питаются от трех ком- плектов обмоток [1] со сдвигом напряжений 20º. При этом входной ток: ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ ϕ+ψ+ω+ +ψ+ω++ = ∑ ∑ ∞ ±≠ ∞ ±= )cos( )cos()( 2 1l18 ** 118 * 1 )(3)(2)(1 kk k k k lkm A tkA tkIII X Eni kkk , где: 22* )(75.0))(5.0( )(3)(2)(3)(2)(1 kkkkk IIIIIAk −++−= , )(5.0 )( 2 3)1(( * )(3 * )(2 * )(1 * )(3 * )(21 kkk kkl k III II arctg +− − −=ϕ + . Эффективное подавление высших гармоник с кратностями 5,7,11,13 возможно только, когда выпря- мители питают АИН одного уровня напряжения раз- ных фаз МПЧ при одинаковой загрузке. Следует отметить еще один фактор – наличие во входном токе выпрямителя, работающего на одно- фазный мостовой АИН [3] субгармоник с частотой ωС=2ω2 – ω (ω2, ω – частоты соответственно выходно- го напряжения МПЧ и сети). Субгармоники обуслов- лены пульсациями входного напряжения АИН с час- тотой 2ω2. При конечном значении емкости конденсатора на выходе выпрямителя подавление субгармоник входного тока только за счет снижения коэффициента пульсаций напряжения КП не реально. Их компенса- ция возможна при соответствующей организации зве- на постоянного тока [3]. Практически полное подав- ление субгармоник во входном токе МПЧ достигается при междуфазовой их компенсации без сдвига напря- жений, когда выпрямители АИН одного уровня в раз- ных фазах МПЧ питаются от вторичных обмоток трансформатора с одинаковой фазой напряжений. Здесь возникает противоречие между компенса- цией высших и субгармонических составляющих входного тока, поскольку компенсация высших гар- моник эффективна при междуфазовой компенсации со сдвигом напряжений (18ти- фазная схема). При несимметрии загрузки АИН разных уровней при ам- плитудном регулировании единственным решением является использование междуфазовой компенсации со сдвигом напряжений для подавления высших гар- моник и в некоторой степени субгармоник [3]. Наиболее просто решается проблема при сим- метрии загрузки АИН и использовании междуфазовой компенсации без сдвига напряжений для субгармоник и внутрифазовой компенсации для высших. Единственным вариантом управления, при кото- ром обеспечивается идентичная загрузка всех выпря- мителей, является мультиплексорная ШИМ [1]. При этом все АИН в фазе МПЧ формируют одинаковые по фазе и амплитуде первой гармоники импульсы на- пряжения, которые сдвинуты по несущей частоте. Напряжение фазы МПЧ равно сумме напряжений АИН. Таким образом, наряду с основной гармоникой суммируются и высшие 5-я и 7-я гармоники. Это оз- начает, что для обеспечения удовлетворительного гармонического состава следует использовать ШИМ с достаточно высокой частотой, что обуславливает зна- чительные потери на переключение ключей АИН и необходимость применения соответствующей систе- мы их охлаждения. Рассмотрим компромиссный вариант избира- тельного формирования напряжения АИН со сдвигом по основной гармонике напряжений инверторов в фазе каскадного МПЧ. Минимальное количество переключений дости- гается при амплитудном регулировании, когда полу- волна выходного напряжения формируется в виде 1 импульса. При этом обеспечивается достаточно не- плохой гармонический состав - при относительной длительности импульса 5/6: 5-я гармоника составляет - 5.36%, 7-я - 3.87%, 11-я - 9.09%, 13-я - 7.69%. Из условия симметрии следующим шагом является вве- дение двух дополнительных импульсов (рис. 4), по- ложение которых характеризуется углами α1, α2, α3. При использовании однополярной модуляции добав- ляется только одно переключение ключей (на рис. 4 - К1 и К2 – коммутационные функции ключей двух плеч АИН). α1 α3α2 π0 Κ1 Κ2 2π uВЫХ ωt ωt ωt Рис. 4. Коммутационные функции ключей и напряжение АИН При этом амплитуда k-ой гармоники напряжения: )coscos(cos4 321)( α+α−α π = kkk k U km , где: k = 6l ± 1(l = 1,2,3,…). Расчеты подтверждают возможность эффектив- ного подавления 5-ой и 7-ой гармоник практически во всем диапазоне регулирования первой гармоники, для 11-ой и 13-ой только в узком диапазоне регулирова- ния (0.9-1). На рис. 5 приведены значения углов α1, α2, α3 при регулировании первой гармоники и поддержа- нии 5ой- и 7ой гармоник (u5=Um(5)/Um(1), u7=Um(7)/Um(1)) в диапазоне значений ±0.5%. Вариант зависимостей по результатам выборки значений α1, α2, α3 приведен на рис. 6. На рис. 7 при- ведены относительные значения гармоник при этом. Електротехніка і Електромеханіка. 2009. №1 31 α3 α α1 α2 U* (1) Рис. 5. Диапазон значений α1, α2, α3 α2 α1 α3 U* (1) α Рис. 6. Зависимости для выбора значений α1, α2, α3 U* (1) U* (11,13) U* (5,7) 13 11 5 7 Рис. 7. Гармонический состав напряжения АИН Для подавления гармоник более высокого поряд- ка (11-ой и выше) целесообразно осуществлять фор- мирование напряжений АИН со сдвигом на угол γ по основной гармонике. Принцип формирования иллю- стрирует рис. 8. При этом напряжение і-го из n АИН: )])1((cos)coscos[cos14 32 1 1 γ−−θα+α−α π = ∑ ∞ = ikkkk k u k i , где: θ = ωt. Результирующее (суммарное) значение амплиту- ды k-ой гармоники: ∑ = γ−−θ= n i kmkCm ikUU 1 )()( ])1([(cos . uФ1 uФ2 uФ3 uФМПЧ 0 0 0 0 ωt ωt ωt ωt Рис. 8. Формирование напряжения со сдвигом по основной гармонике Результирующая амплитуда k-ой гармоники при отсутствии сдвига по основной гармонике: )( 1 )( kmnUU kCm = . Коэффициент ослабления k-ой гармоники: ∑ = γ−−θ == n i kCm k ik n U U K kCm 1 )( 1 )(O ]))1([(cos )( . После преобразования получаем: ∑ ∑ = = γ−+γ− = n i n i k ikik nK 1 1 22 )(O )])1(sin([)])1(cos([ . Зависимость коэффициента ослабления КО(k) от угла γ приведена на рис. 9 при n=3 для k=11,13,17,19. 5 10 15 20 25 γ, град 0 5 10 15 20 25 КО(k) 11 13 17 19 Рис. 9. Зависимость КО(k) от угла γ при n=3 Нетрудно заметить, что при определенных γ зна- чение КО(k)→∞ и достигается полное подавление k-ой гармоники. Значение соответствующего угла: i2 knk π =γ (i =1, 2, 3,…). Очевидно, что следует выбирать промежуточное значение γ из условия одновременного максимально- го подавления 11-ой 13-ой гармоник. Анализ показы- вает, что такое условие достигается при n6 π=γ (на 32 Електротехніка і Електромеханіка. 2009. №1 рис. 9 γ=10º). Соответствующие значения КО(k) при этом приведены в табл. 1. Наличие сдвига по основной гармонике обуслав- ливает некоторое снижение основной гармоники – значения КО(1) приведены в табл. 1. Однако это сни- жение не существенно. При этом следует учитывать, что предельное значение первой гармоники напряже- ния отдельного АИН при α1=α2=α3=π/12 соответствует второму уровню пространственного вектора напря- жения и составляет в относительных единицах (при единичной амплитуде Um=1) 23.1 12 cos4* )1( = π π =mU , что превышает предельное значение при векторной ШИМ (Um(1)=1.15). Таблица 1 Коэффициент ослабления гармоник n 2 3 4 5 6 КО(1) 1.009 1.010 1.011 1.011 1.011 КО(5) 1.260 1.313 1.331 1.34 1.344 КО(7) 1.643 1.781 1.832 1.855 1.868 КО(11) 7.661 9.495 10.19 10.52 10.704 КО(13) 7.661 10.51 11.62 12.158 12.456 КО(17) 1.6437 3.094 3.714 4.023 4.196 КО(19) 1.261 3.094 3.921 4.341 4.58 Принцип подавления можно объяснить исходя из следующих соображений: 11-я и 13-я гармоники яв- ляются боковыми для 12 гармоники. В периоде вы- ходной частоты укладывается 12 периодов гармони- ки, соответственно, ее период составит 2π/12. Полное подавление гармоники достигается при n=2, если гар- моники напряжений АИН, которые суммируются бу- дут в противофазе, что соответствует γ=π/12. Для n=3 сдвиг γ=π/18 соответствует сдвигу 12-ой гармоники напряжений АИН на треть периода, когда они обра- зуют симметричную трехфазную систему и их сумма равна 0. Осциллограммы напряжений фазы МПЧ uФ и фа- зы нагрузки uФН при избирательном управлении со сдвигом γ=10º при n=3 і μ=0.8 приведены на рис. 10. uФН uФ 0 0 t t Рис. 10. Осциллограммы напряжений при избирательном управлении со сдвигом γ=10º при n=3 і μ=0,8 Важным моментом является то, что практически во всем диапазоне регулирования выходного напря- жения обеспечивается одинаковая нагрузка АИН. Это способствует подавлению гармоник входного тока МПЧ. Вместе с тем, рассмотренный принцип форми- рования напряжения отдельного АИН при эффектив- ном подавлении 5-ой и 7-ой гармоник имеет ограни- ченный диапазон регулирования. Это обусловлено существенным возрастанием доли 11-ой и 13-ой гар- моник в процессе регулирования (рис. 7). Поэтому чтобы ограничить значение этих гармоник на уровне 5-10% с учетом значения КО диапазон регулирования первой гармоники напряжения АИН должен не пре- вышать Um(1)=0.2 –1. Это предполагает особый алгоритм работы и структуру звена постоянного тока с внутрифазовой компенсацией высших гармоник за счет использова- ния многофазных схем выпрямления. Выпрямители АИН в разных фазах МПЧ питаются от обмоток с одинаковым сдвигом по фазе, что обеспечивает пол- ную междуфазовую компенсацию субгармоник. Рассмотрим вариант для n = 5. При этом в каж- дой фазе МПЧ выпрямители 3 АИН образуют 18ти- фазную схему, два других 12ти-фазную. Регулирова- ние осуществляется в двух зонах: при относительном значении результирующего напряжения μ≥0.4 ис- пользуются все 5 АИН в фазе при Um(1)≥0.4, при μ<0.4 используются только 2 АИН, выпрямители ко- торых образуют 12ти- фазную схему выпрямления при регулировании Um(1)<1. Это достигается соответ- ствующей перестройкой канала задания и позволяет осуществить регулирование напряжения при относи- тельно высоком относительном значении U*m(1) и, соответственно, при наилучшем гармоническом со- ставе выходного напряжения. При той же структуре возможен другой вариант: при μ≥0.4 работают все 5 АИН, при 0.4≥μ≥0.24 работают 3 АИН с 18ти- фазной схемой выпрямления в звене постоянного тока, при 0.24≥μ работают 2 АИН с 12ти-фазной схемой вы- прямления. Таким образом, за счет одинаковой за- грузки всех 5 или 3 или 2 АИН в процессе регулиро- вания выходного напряжения обеспечивается эффективное подавление гармоник входного тока. ВЫВОДЫ Предложенный принцип избирательного управления со сдвигом напряжений АИН в фазе кас- кадного МПЧ по основной гармонике позволяет обес- печить высокое качество выходного напряжения и входного тока преобразователя при минимуме комму- таций ключей. ЛИТЕРАТУРА [1] Перетворювальна техніка.. Навчальний посібник / О.О. Шавьолкін, О.М. Наливайко. – Краматорськ, ДДМА, 2008.- 326 с. [2] Li Li, Dariusz Czarkowski, Yaguang Liu, Pragasen Pil- lay.Multilevel Selective Harmonic Elimination PWM Tech- nique in Series-Connected Voltage Inverters. IEEE Trans- actions on Industrial Applications, VOL. 36, № 1, January/February 2000. [3] Шавёлкин А.А. Особенности формирования входного тока каскадного многоуровневого преобразователя часто- ты//Технічна електродинаміка. Тем. випуск. Силова елек- троніка і енергоефективність. - Київ, 2007, Ч5 С. 29-32. [4] Шавьолкін О.О., Уланов Р.В. Особливості розрахунку характеристик випрямляча при роботі на активно – єм- нісне навантаження//Наук. праці ДонНТУ. Серія: "Електротехніка і енергетика", випуск 7(128).- Донецьк: ДВНЗ "ДонНТУ", 2007. - С. 85-90. Поступила 20.06.2008

Улучшение характеристик каскадного многоуровневого преобразователя частоты

Репозитарії

Схожі ресурси