АЛГОРИТМ ПРОСТРАНСТВЕННО-ВЕКТОРНОЙ ШИМ С ГИБРИДНОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬЮ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЙ ДЛЯ РЕГУЛИРУЕМЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА НА БАЗЕ ТРЕХУРОВНЕВОГО ИНВЕРТОРА НАПРЯЖЕНИЯ
DOI:
https://doi.org/10.14529/power230404Ключевые слова:
трехуровневый инвертор напряжения с фиксированной нейтральной точкой, пространственно-векторная ШИМ, гибридная последовательность переключений, напряжение нейтральной точки, коммутационные потери , асинхронный электродвигательАннотация
В статье предложен новый алгоритм пространственно-векторной ШИМ с гибридной последовательностью переключения для трехуровневого автономного инвертора напряжения с фиксированной нейтральной точкой. Основываясь на преимуществах пятиступенчатой и семиступенчатой последовательностей переключений, гибридная последовательность была разработана с целью поддержания баланса напряжения нейтральной точки на заранее заданном уровне и уменьшения коммутационных потерь силовых ключей. Предложенный алгоритм позволяет гибко регулировать уровень достижения заявленных критериев в зависимости от условий работы системы путем изменения коэффициента регулирования. В работе получена аппроксимированная зависимость, позволяющая определить оптимальный коэффициент регулирования для любых значений для любых значений заданной частоты на входе инвертора при работе на асинхронный короткозамкнутый двигатель с законом управления U/f = const. Эффективность данного алгоритма подтверждена на основе компьютерного моделирования в среде Matlab+Simulink. Приведены экспериментальные зависимости пространств статического состояния максимальной ошибки напряжения нейтральной точки и числа пар переключений силовых ключей в зависимости от заданной частоты на входе инвертора и коэффициента регулирования гибридной последовательности переключений. Полученные результаты показали, что в предлагаемом алгоритме ПВШИМ с гибридной последовательностью количество силовых ключей снижается в среднем на 14,3%, при сохранении баланса напряжения нейтральной точки, близкого к семиступенчатой последовательности (отклонение не превышает 0,75%). Таким образом, предложенный алгоритм является эффективным инструментом для управления трехуровневым инвертором напряжения, что благоприятно сказывается на его энергосбережении, массогабаритных показателях и эксплуатационной надежности.
Скачивания
Библиографические ссылки
Многоуровневые автономные инверторы для электропривода и электроэнергетики / Н. Донской, А. Иванов, В. Матисон, И. Ушаков // Силовая электроника. – 2008. – № 15. – С. 43–46.
Akira, N. A New Neutral-Point-Clamped PWM Inverter / N. Akira, T. Isao, A. Hirofumi // IEEE Transactions on Industry Applications. – 1981. – vol. IA-17, no. 5. – pp. 518-523. – DOI: 10.1109/TIA.1981.4503992.
Steinke, J.K. Medium Voltage Drive Converter for Industrial Applications in the Power Range from 0.5 MW to 5 MW Based on a Three-Level Converter Equipped with IGCTs / J.K. Steinke, P.K. Steimer // IEE Seminar PWM Medium Voltage Drives (Ref. No. 2000/063). – 2000. – DOI: 10.1049/ic:20000338.
Comparison of State of the Art Multilevel Inverters / P. Panagiotis, S. Fotis, M. Pantelis, M. Stefanos // IEEE Power Electronics Specialists Conference. – 2008. – DOI: 10.1109/PESC.2008.4592633
Gorozhankin, A.N. Algorithms and Control Systems for Electric Drives of Cold Pipe-Rolling Mills / A.N. Gorozhankin, M.M. Dudkin // Russian Electrical Engineering. – 2020. – no. 91(7). – pp. 440–446. – DOI: 10.3103/S1068371220070068.
Принципы построения векторной широтно-импульсной модуляции для трехуровневого инвертора / И.Р. Абулвелеев, Т.Р. Храмшин, Г.П. Корнилов, Г.В. Никифоров // Электротехнические системы и комплексы. – 2016. – № 4 (33). – C. 72–77.
Chengzhu, P. A Simplified Space Vector PWM Algorithm for Three-Level NPC VSI / P. Chengzhu, Y.H. John // SoutheastCon2015. – 2015. – DOI: 10.1109/SECON.2015.7132961.
Improved Virtual Space Vector Modulation for Three-Level Neutral-Point-Clamped Converter with Feedback of Neutral-Point Voltage / C.Q. Xiang, C. Shu, D. Han, B.K. Mao, X. Wu, T.J. Yu // IEEE Transactions on Power Electronics. – 2018. – vol. 33. – № 6. – pp. 5452–5465. – DOI: 10.1109/TPEL.2017.2737030.
Kalpesh, H. B. Space Vector Modulation with DC-Link Voltage Balancing Control for Three-Level Inverters / H. B. Kalpesh, A. Pramod // 2006 International Conference on Power Electronic, Drives and Energy Systems. – 2006. – DOI: 10.1109/PEDES.2006.344424.
Shishkov A.N., Neutral Point Voltage Balance Based on Space-Vector PWM with Five-Stage Sequence for Three-Level Voltage Inverter / A.N. Shishkov, M.M. Dudkin, V.K. Le, N.A. Eremin // 2023 International Russian Smart Industry Conference (SmartIndustryCon). – 2023. – pp. 586–592. – DOI: 10.1109/SmartIndustryCon57312.2023.10110815.
Abdulveleev, I. R. Space-Vector Pulse-Width Modulation of a Three-Level NPC-Inverter at Low Switching Frequency / I. R. Abdulveleev, T. R. Khramshin, G. P. Kornilov // 2016 IEEE NW Russia Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering Conference (EIConRusNW). – 2016. – DOI: 10.1109/EIConRusNW.2016.7448226.
A Virtual Space Vector Modulation Technique for the Reduction of Common-Mode Voltages in Both Magnitude and Third-Order Component / K. Tian, J. Wang, B. Wu, Z. Cheng, N.R. Zargari // IEEE Transactions on Power Electronics. – 2016. – vol. 31. – no. 1.– pp. 839–848. – DOI: 10.1109/TPEL.2015.2408812.
Шишков, А.Н. Влияние последовательностей переключений на баланс напряжения нейтральной точки в трехуровневом инверторе напряжения / А.Н. Шишков, М.М. Дудкин, В.К. Ле // Известия МГТУ «МАМИ». – 2023. – Т. 17. – № 2. – DOI: 10.17816/2074-0530-125204.
Кильдияров, Р.Р. Преобразование Кларка в электроприводе / Р.Р. Кильдияров // 2-я международная научная конференция перспективных разработок молодых ученых «школа молодых новаторов». – 2021. – C. 228–231.
The Nearest Three Virtual Space Vector PWM - a Modulation for the Comprehensive Neutral-Point Balancing in the Three-Level NPC Inverter / S. Busquets-Monge, J. Bordonau, D. Boroyevich, S. Somavilla // IEEE Power Electronics Letters. – 2004. – vol. 2. – no. 1. – DOI: 10.1109/LPEL.2004.828445.
Wu B. High-Power Converters and AC Drives Second Edition / B. Wu, N. Mehdi. – Wiley-IEEE Press, 2016. – 480 p. – ISBN: 978-1-119-15606-2.
Chaiyot R. Comparison of Vector Control of Two-Phase Induction Motor Using Continuous and Discontinuous SVPWM in Terms of Switching Losses Investigations / R. Chaiyot, V. Kinnares, S. Kittiratsatcha // 2017 International Electrical Engineering Congress (iEECON). – 2017. – DOI: 10.1109/IEECON.2017.8075765.
Feng, D.W. Space Vector Modulation for Neutral Point Clamped Multilevel Inverter with Even Order Harmonic Elimination / D.W. Feng, K. Zbigniew, A. Haitham // Canadian Conference on Electrical and Computer Engineering 2004 (IEEE Cat. No.04CH37513). – 2004. – pp. 1471–1475. – DOI: 10.1109/CCECE.2004.1349682.
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
