МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ТРЕХУРОВНЕВОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫ С ФИКСИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ НА БАЗЕ АКТИВНОГО ВЫПРЯМИТЕЛЯ И АВТОНОМНОГО ИНВЕРТОРА НАПРЯЖЕНИЯ

А.С. Маклаков

doi:10.14529/power160407

Авторы

А.С. Маклаков Южно-Уральский государственный университет, г. Челябинск

DOI:

https://doi.org/10.14529/power160407

Ключевые слова:

силовая электроника, преобразователь частоты, многоуровневые преобразователи частоты, автономный инвертор напряжения, активный выпрямитель напряжения

Аннотация

Предложено математическое описание трехуровневого преобразователя частоты с фиксированной
нейтралью (3У-ПЧ с ФН) на базе активного выпрямителя и автономного инвертора напряжения (АВН и
АИН), которое позволяет исследовать электромагнитные процессы и анализировать электромагнитную
совместимость в системе «питающая сеть – 3У ПЧ с ФН на базе АВН и АИН – нагрузка» с учетом дискретного характера формирования выходных напряжений АВН и АИН. В отличие от известных математических моделей 3У-ПЧ с ФН на базе АВН и АИН, основанных на принципе разделений электрической
системы на подсистемы, разработанная в данной статье модель позволяет получить удобную структурную схему для синтеза системы управления. Разработанная структурная схема 3У ПЧ на базе АВН и
АИН оказалась аналогична известным структурным схемам двухуровневого преобразователя частоты
при пренебрежении эффекта разбаланса напряжений в звене постоянного тока, идеальной синхронизации и линеаризации коммутационных функций. Дополнительно при линеаризации была рассмотрена
только область вокруг номинального значения напряжения звена постоянного тока.

Скачивания

Данные скачивания пока недоступны.

Библиографические ссылки

Abu-Rub, H. Medium-voltage drives: Challenges and the existing technology / H. Abu-Rub,

S. Bayhan, M. Malinowski et al. // IEEE Power Electronics Magazine. – 2016. – Vol. 3(2). – P. 29–41.

DOI: 10.1109/MPEL.2016.2551802

Краснов, Д.В. Анализ технических возможностей и выбор оптимальной топологии высоковольтных регулируемых электроприводов переменного тока: дис. … кан. техн. наук / Д.В. Краснов. – М., 2012. – 174 с.

Kouro, S. Powering the future of industry: High-power adjustable speed drive topologies / S. Kouro, J. Rodriguez, B. Wu et al. // IEEE Power Electronics Magazine. – 2012. – Vol. 18(4). – P. 26–39. DOI: 10.1109/MIAS.2012.2192231

Seyed Saeed Fazel. Investigation and comparison of multi-level converters for medium voltage applications: Dr.-Ing / Seyed Saeed Fazel. – Berlin, 2007. – 184 p.

Храмшин, Т.Р. Оценка методов широтноимпульсной модуляции напряжения активных выпрямителей прокатных станов / Т.Р. Храмшин, Д.С. Крубцов, Г.П. Корнилов // Машиностроение: сетевой электронный научный журнал. – 2013. – № 2. – С. 48–52.

Пьей Пьо Тун. Совершенствование импульсных преобразователей в составе автономных систем электропитания электротехнических комплексов: дис. … кан. техн. наук / Пьей Пьо Тун. – СПб., 2014. – 188 с.

Радионов, А.А. Трехуровневый активный двунаправленный преобразователь частоты в составе реверсивных электроприводов среднего напряжения: современное состояние и способы управления / А.А. Радионов, А.С. Маклаков // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. – 2015. – № 6(542). – С. 80–87. DOI: 10.17213/0136-3360-2015-6-80-87

The essential role and the continuous evolution of modulation techniques for voltage-source inverters in the past, present, and future power electronics / J.I. Leon, S. Kouro, L.G. Franquelo et al. // IEEE Transactions on Industrial Electronics. – 2016. – Vol. 63, no. 5. – P. 2688–2701. DOI: 10.1109/TIE.2016.2519321

Wu, B. High-power converters and AC drives / Bin Wu. – Wiley-IEEE Press, 2006. – 333 p.

Брованов, С.В. Многоуровневые полупроводниковые преобразователи частоты с емкостным делителем напряжения для автономных систем генерирования электрической энергии: дис. д-ра техн. наук / С.В. Брованов. – Новосибирск, 2012. – 452 с.

Храмшин, Т.Р. Математическая модель силовой схемы главных электроприводов прокатных станов. / Т.Р. Храмшин, Д.С. Крубцов, Г.П. Корнилов // Электротехника: сетевой электронный научный журнал. – 2014. – Вып. 1, № 1. – С. 3–7.

Пронин, М.В. Силовые полностью управляемые полупроводниковые преобразователи / М.В. Пронин, А.Г. Воронцов. – СПб.: Электросила, 2003. – 172 с.

Шрейнер, Р.Т. Математическое моделирование электроприводов переменного тока с полупроводниковыми преобразователями частоты / Р.Т. Шрейнер – Екатеринбург: УРО РАН, 2000. – 654 с.

Ефимов, А.А. Активные преобразователи в регулируемых электроприводах переменного тока: Теория, математическое моделирование, управление: дис. д-ра техн. наук / А.А. Ефимов. – Новоуральск, 2002. – 426 с.

Melício, R. Comparative study of power converter topologies and control strategies for the harmonic performance of variable-speed wind turbine generator systems / R. Melício, V.M.F. Mendes, J.P.S. Catalão // Energy. – 2011. – no. 36. – P. 520–529. DOI: 10.1016/j.energy.2010.10.012

Храмшин, Т.Р. Методы широтно-импульсной модуляции мощных активных выпрямителей при несимметрии напряжения / Т.Р. Храмшин, Д.С. Крубцов, Г.П. Корнилов // Машиностроение:

сетевой электронный научный журнал. – 2014. – № 4. – С. 7–13.

Храмшин, Т.Р. Математическая модель активного выпрямителя в несимметричных режимах работы / Т.Р. Храмшин, Д.С. Крубцов, Г.П. Корнилов // Электротехника: сетевой электронный

научный журнал. – 2014. – Т. 1, № 2. – С. 3–9.

Храмшин, Т.Р. Математическая модель силовой схемы мощного СТАТКОМа / Т.Р. Храмшин, И.Р. Абдулвелеев, Г.П. Корнилов // Электротехника: сетевой электронный научный журнал. – 2015. – Т. 2., № 1. – С. 38–46.

Маклаков, А.С. Энергоэффективное управление двунаправленным преобразователем частоты в составе электропривода ветрогенератора / А.С. Маклаков, А.А. Радионов // Электротехника:

сетевой электронный научный журнал. – 2015. – Т. 2., № 4. – С. 21–26.

Маклаков, А.С. Исследование векторной ШИМ с различными таблицами переключения силовых ключей трехуровневого преобразователя / А.С. Маклаков, А.А. Радионов // Электротехника: сетевой электронный научный журнал. – 2015. – Т. 2, № 1. – С. 30–37.

Маклаков, А.С. Энергосберегающий электропривод на базе двухзвенного преобразователя

частоты с активным выпрямителем и автономным инвертором напряжения / А.С. Маклаков,

В.Р. Гасияров, А.В. Белый // Электротехника: сетевой электронный научный журнал. – 2014. – Т. 1, № 1. – С. 23–30.

Радионов, А.А. О возможности компенсации реактивной мощности в сети посредством

электропривода на базе AC-DC-AC преобразователя / А.А. Радионов, А.С. Маклаков // Известия

высших учебных заведений. Электромеханика. – 2014. – № 2. – С. 78–83.

Маклаков, А.С. Имитационное моделирование главного электропривода прокатной клети

толстолистового стана 5000 // Машиностроение: сетевой электронный научный журнал. – 2014. –ь № 3. – С. 16–25.

Маклаков, А.С. Влияние на сеть трёхфазного мостового двухуровневого активного выпрямителя

напряжения при различных видах ШИМ / А.С. Маклаков, А.А. Радионов // Машиностроение: сетевой электронный научный журнал. – 2013. – № 2. – С. 40–47.

Маклаков, А.С. Анализ электромагнитной совместимости 18-пульсной схемы соединения

трехуровневых АВН при использовании метода ШИМ с удалением выделенных гармоник / А.С. Маклаков, Е.А. Маклакова // Машиностроение: сетевой электронный научный журнал. – 2016. – Т. 4, ь№ 1. – С. 66–73.

Мурзиков, А.А. Повышение устойчивости синхронных генераторов в системе внутризаводского электроснабжения с помощью быстродействующего статического компенсатора реактивной мощности: дис.кан. техн. наук / А.А. Мурзиков. – Магнитогорск, 2011. – 173 с.