АВТОНОМНЫЙ ОДНОФАЗНЫЙ ИНВЕРТОР С ВЫСОКИМ КАЧЕСТВОМ ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ
DOI:
https://doi.org/10.14529/power180110Ключевые слова:
автономный инвертор напряжения, амплитудно-импульсная модуляция, качество напряжения, коэффициент гармоникАннотация
Представлено решение актуальной проблемы повышения качества выходного сигнала автономных инверторов напряжения. В отличие от традиционно используемой для этой цели широтно-импульсной модуляции (ШИМ), предложена топология, содержащая мостовой однофазный инвертор и коммутатор источников постоянного тока на входе, позволяющий формировать на нагрузке восьмиступенчатое напряжение с суммарным коэффициентом гармоник 6,9 %, что удовлетворяет требованиям современного стандарта на качество электроэнергии. Новизна технического решения подтверждена патентом на полезную модель. Оптимизация кривой многоступенчатого, аппроксимирующего синусоиду сигнала по критерию минимума коэффициента гармоник проводилась с помощью эволюционного моделирования (генетического алгоритма). Исследование электромагнитных процессов осуществлялось методом имитационного моделирования. Полученные результаты подтвердили неизменность коэффициента гармоник выходного напряжения инвертора во всем диапазоне изменения коэффициента мощности нагрузки 0 ≤ cos φ ≤ 1 и устойчивость системы при мгновенном увеличении и уменьшении нагрузки. Значимость предложенного и исследованного схемного решения определяется преимуществами ступенчатой модуляции по сравнению с широтно-импульсной: – низкие динамические потери в ключевых элементах, позволяющие использовать инвертор в широком диапазоне частот; – независимость коэффициента гармоник от частоты и характера нагрузки; – уменьшение массогабаритных показателей, вследствие отсутствия необходимости установки фильтра на выходе инвертора, поскольку гарантируемое качество электроэнергии соответствует требованиям стандарта; – отсутствие по сравнению с методом широтно-импульсной модуляции негативного влияния на характеристики потребителей и сроки их эксплуатации, если не используются фильтры высших гармоник. Область применения рассмотренной схемы инвертора включает радиоэлектронную технику, аппаратуру связи, электропривод. Наибольшие преимущества предложенного схемотехнического решения проявляются при включении инвертора в систему локального электроснабжения с возобновляемыми источниками электроэнергии (солнечные панели, аккумуляторы), поскольку в этом случае исключается установка гальванически изолированных выпрямителей в качестве источников постоянного тока на входе АИН.
Скачивания
Библиографические ссылки
Розанов, Ю.К. Основы силовой преобразовательной техники / Ю.К. Розанов. – М.: Энергия, 1979. – 385 с.
Жежеленко, И.В. Высшие гармоники в системах электроснабжения промпредприятий / И.В. Жежеленко. – 2-е изд. – М.: Энергоатомиздат, 1984. – 160 с.
Жежеленко, И.В. Показатели качества электроэнергии на промышленных предприятиях / И.В. Жежеленко. – М.: Энергия, 1977. – 127 с.
Мэрфи, Д. Тиристорное управление двигателями переменного тока. – М.: Энергия, 1979. – 254 с.
ГОСТ 32144–2013 Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества эклектической энергии в системах электроснабжения общего назначения. – М.: Стандартинформ, 2014. – 16 с.
Глазенко, Т.А. Полупроводниковые преобразователи частоты в электроприводах / Т.А. Глазенко, Р.Б. Гончаренко. – Л.: Энергия, 1969. – 184 с.
Карлов, Б. Современные преобразователи частоты: методы управления и аппаратная реализация / Б. Карлов, Е. Есин // Cиловая электроника. – 2004. – № 1. – C. 50–54.
Monmasson, E. Power Electronic Converters: PWM Strategies and Current Control Techniques. – Wiley-ISTE Publ., 2011. – 608 p. DOI:
1002/9781118621196
Linear Circuit Design Handbook / Edited by Hank Zumbahlen. – News/Elsevier, 2008. (Also published as Basic Linear Design, Analog Devices, 2007. DOI: 10.1016/B978-0-7506-8703-4.00008-0
Захаров, А. Расчет выходного фильтра ШИМ-инвертора на заданный коэффициент гармоник напряжения на нагрузке / А. Захаров // Силовая электроника. – 2005. – № 1. – C. 46–49.11. Derakhshanfar, M. Analysis of different topologies of multilevel inverters: master of science thesis. – Geteborg, Sweden, 2010. – 39 p.
The age of multilevel converters arrives / L.G. Franqelo, О Rodrigues, J. Leon et al. // IEEE Industrial Electronics Magasine. – 2008. – P. 28–39. DOI: 10.1109/MIE.2008.923519
Stemmler, H. Configurations of High-Power Voltage Source Inverter Drivers / H. Sremmler, P. Guggenbach // Proc. EPE Conf., 1993.
Моин, В.С. Стабилизированные транзисторные преобразователи / В.С. Моин. – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 376 с.
Мыцык, Г.С. Основы теории структурноалгоритмического синтеза источников вторичного электропитания / Г.С. Мыцык. – М.: МЭИ, 1989. – 108 с.
Анисимова, Т.В. Способы повышения качества выходного напряжения инверторов со ступенчатым выходным напряжением / Т.В. Анисимова, А.Н. Данилина, В.В. Крючков // Вестник МАИ. – 2010. – Т. 17, № 1. – С. 103–112.
Колдаев, Р.В. Оптимизация гармонического состава выходного напряжения статических преобразователей частоты / Ю.М. Голембиовский, Р.В. Колдаев // Технiчна електродинамiка. – Киев: 2000. – Темат. випуск, ч. 8. – С. 51–54.
Тонкаль, В.Е. Синтез автономных инверторов модуляционного типа / В.Е. Тонкаль. – Киев: Наукова думка, 1979. – 207 с.
Об оптимальном синтезировании амплитудно-модулированного напряжения / В.И. Сенько, В.С. Руденко, В.М. Скобченко, В.С. Смирнов // Оптимизация полупроводниковых устройств энергетической электроники. – Киев: Наукова думка, 1980. – C. 20–30.
Рутковская, Д. Нейронные сети, генетические алгоритмы и нечеткие системы / пер. с польск. И.Д. Рудинского / Д. Рутковская, М. Пилиньский, Л. Рутковский. – М.: Горячая линия – Телеком. – 2004. – 452 с.
Clement, R.P. Genetic Algorithms and Bus-Driver Scheduling / R.P. Clement, A. Wren // 6th International Conference for Computer-Aided Transport Scheduling, Lisbon, Portugal. – 1993. – Vol. 9.
Thompson, A. Temperature in natural and artificial systems // Fourth International Conference on Artificial Life. – 1997. – P. 388–397.
Патент на полезную модель 130159 Российская Федерация, МПК H 02 M7/48 (2007.01). Однофазный инвертор со ступенчатым выходным напряжением / А.А. Щербаков, Ю.М. Голембиовский; заявитель и патентообладатель Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А. – № 2013100721/07; заявл. 09.01.13; опубл. 10.07.13.
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
